新牛顿第一定律

牛顿第一定律

上海师范大学附属中学管文川

一、教学任务分析

本节教学内容是广东版《物理》高中一年级第一学期第四章第一节《伽利略的理想实验和牛顿第一定律》。在高中物理教学中地位重要且特殊：其一，它是初、高中物理知识的结合部，初二物理也有本节内容；其二，它属于运动学和力学的结合部，之前所学的是第二章《探究匀变速直线运动规律》和第三章《研究物体间相互作用》；其三，它首次在高中物理教学中完整描述了一个物理规律的得出过程，揭示了人类科学知识的发展过程。教材完整展现了牛顿第一定律的总结得出过程及惯性的内涵，并以此揭示人类科学知识的发展过程，同时蕴涵了以科学精神为主的众多德育资源。本节课按照新的课改理念，设置三维教学目标，并拟以一明一暗两条线索展开教学。明线索为牛顿第一定律的得出过程，即亚里士多德的观点——伽利略的研究——笛卡尔的补充——牛顿的总结；暗线索为人类对知识、规律的认识过程。

二、教学目标

1、知识与技能

（1）．知道伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识；理解力和运动的关系。

（2）．理解牛顿第一定律；理解惯性，知道惯性是物体的固有属性。

2、方法与过程

（1）．学生通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系不同观点的得出过程，感受正确认识规律的方法；

（2）．学生经历牛顿第一定律总结得出过程，认识理想斜面实验方法，认识理想实验在研究中的重要作用，认识人类科学知识的发展过程；

（3）．学生通过众多生活中惯性的现象，认识到一切有质量的物体在任何状态下都具有惯性。

3、情感、态度与价值观

（1）．学生通过长达2000多年的力与运动正确关系的建立过程，体会人们认识世界的长期性和艰巨性；

（2）．学生通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系不同观点的得出过程，感悟科学发展过程中理性精神的重要性；

（3）．学生通过牛顿第一定律总结得出过程，感悟牛顿虚心接受科学遗产的精神；从牛顿的生平中了解牛顿对科学的巨大贡献，领略他的创新精神和科学态度。

三、教学重点难点

教学重点：牛顿第一运动定律、惯性；通过牛顿第一定律的总结得出过程，让学生建立起由表及里，由片面到全面，正确的认识论观点。

教学难点：伽利略理想实验的推理过程；对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解。

四、教学资源：

1、PASCO小球弹射惯性实验仪、轨道、小车。

2、钟。

3、伽利略针和单摆实验仪。

4、柔性铝合金轨道、小球。

5、塑料管、小球。

6、铝合金轨道、直尺、小球、砂纸贴条、棉布贴条。

五、教学设计思路

本设计的基本思路：以实验和推理为基础，按人类对力和运动关系的认识过程组织教学，重点放在伽利略对理想斜面实验的推理过程，并介绍牛顿第一定律的得出过程，使学生在获得知识的过程中，了解物理学发展的历史，经历人类对规律的认知过程。

本设计要突出的重点是：牛顿第一运动定律和惯性。方法是：以实验和推理为基础，根据牛顿第一定律的得出过程，结合学生的亲身体会，应用实验和引入情景进行分析，巩固对牛顿第一定律和惯性的认识。

本设计要突破的难点是：伽利略理想实验的推理过程；对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解。方法是：通过学生探究实验“没有力物体是不是还可以继续运动下去”，对力和运动之间的关系作出初步的判断，然后用演示实验模拟伽利略对斜面实验的推理过程，使学生对伽利略的推理有认同感，以突破伽利略理想实验的推理过程；在得出牛顿第一定律并定义惯性后，通过对比牛顿第一定律和惯性的区别和联系，以正确理解牛顿第一定律和惯性。

本设计强调学生的主动参与，重视概念的形成过程以及伴随这一过程的科学方法的教育，通过实例使学生感悟知识与生活的联系，认识知识的真实价值。

本设计强调实验的创新：在引入部分采用的PASCO小球弹射惯性实验仪能有效激发学生的学习热情。在演示实验模拟伽利略的斜面实验中，采用自制教具，在黑板上进行演示后可以记录下来作为板书，由于轨道阻尼较小实验效果非常理想，且实验器材取材和携带都较为方便。吹球入筒实验中采用两个质量不同的球进行实验，使学生在实验之余有意外的收获，使得惯性的量度知识介绍不再枯燥，而是直接来自生活。

六、教学流程

2、教学流程说明

情景：通过运动的车厢内用手上抛小球，小球是否能回到手中这一情景拉开力和运动关系的认识的序幕。

活动I 演示实验1——PASCO 小球弹射惯性实验：匀速运动的小车弹射出小球后，小球依然能回落到小车内。

活动II 学生实验1——设计实验探究物体不受力时能不能运动下去。 活动III 演示实验2——钟、伽利略针和单摆实验、伽利略的理想实验。 钟的例子：伽利略从钟在一次瞬间撞击下能发出持续一段时间的声音获得启发。 伽利略针和单摆实验：当摆球由同一点下落后，无论它上升所经过的弧线是哪一条，它总会上升到接近相同的高度。

伽利略的理想实验推理过程：在上述实验中，假设如果物体不受各种阻力，则物体在第二个斜面上将能够到达开始下滑时相同的高度；如果减小第二个斜面的倾角并重复实验，物体在第二个斜面上达到相同的高度的过程中，在第二个斜面上滑行的距离将变长；如果将第二个斜面水平放置，由于永远也达不到开始下滑的高度，物体在水平面上将永远不停地匀速运动。伽利略根据这个理想实验，得出“物体运动不需要力维持”的结论。 应当说明：理想实验是以可靠的实验事实为基础，突出主要因素，忽略次要因素，通过抽象思维深刻揭示自然规律。理想实验并不是一个真实的实验。理想实验不可能用真实的实验来直接验证，只能在实验条件不断逼近理想情况时，其实验结果也不断向理想情况逼近。

活动IV 包括学生实验2、小结、应用。 学生实验2：吹球入管实验。

小结、应用：对本节内容小结后，分析引入部分实验原理，首尾呼应。

3、教学主要环节 本节课可以分为四个教学环节。

第一环节，通过创设情景引人课题，介绍对亚里士多德关于力和运动关系的认识。 第二环节，通过伽利略斜面实验的探究过程，初步认识关于力和运动的关系认识。 第三环节，学习牛顿在前人研究的基础上，结合自己的研究，提出牛顿第一定律。 第四环节，通过学生实验的研究和讨论，巩固对惯性、惯性现象和牛顿第一定律的认识。 上述四个教学环节中，第二、三教学环节是本节课教学的重点。

伽利略时代的科学背景

哥白尼１４７３年提出日心说伽利略1564年出生于意大利比萨城论证和宣扬哥白尼学说第一个发现摩擦力,

不知道重力是物体受到的外力.把重力看作物体的内在属性.