“牛顿第一定律”教学设计

“牛顿第一定律”教学设计

【教材分析】

牛顿第一定律是牛顿物理学的基石，它定性地揭示了力和运动的关系，提出惯性的概念，为定量研究力和运动的关系拉开了序幕。

高中教材与初中相比，主要有四方面的不同。

一是定律内容深浅不同：初中教材叙述为“一切物体在没有受到外力作用的时候，总是保持静止状态或匀速直线运动状态”；高中教材叙述为“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面力迫使它改变这种状态”。高中教材中的表述具有更为丰富的内涵，它强调了力是改变物体运动状态的原因，突出了第一定律的独立性和重要意义，也为学习牛顿第二定律做了一定的铺垫。

二是惯性的认识层次不同：初中强调一切物体都有惯性，高中侧重惯性与质量的关系。

三是实验的设计、探究及思维深度不同：初中为斜面小车实验；高中为伽利略理想实验，突出了理想实验这种科学方法的价值所在。

四是情感、态度、价值观的体现不同：初中对牛顿第一定律建立的历史一语带过，高中教材回顾了历史，让学生体会一个规律的获得是一代又一代人努力的结果，能够激发学生追求科学，勇于创新的情感。

【学情分析】

经过初中的学习，学生初步知道了牛顿第一定律的内容和惯性的概念，但是缺乏对牛顿第一定律建立历史的了解，对内容也是一知半解。

学生对于“质量是惯性唯一的量度”更是缺乏认识，凭借自己的生活经验，认为速度也是惯性的量度。教师要在课堂上充分引导，结合生活事例来澄清概念。

教学实践表明，学生在头脑中建立正确的力和运动关系的过程，并非一帆风顺，常常形成与亚里士多德相似的观点，且根深蒂固。处理具体的实际问题时，一些直觉的错误观点不时冒出来，存在着严重的“口是心非”问题。

【教学目标】

知识与技能：

⑴体会伽利略的理想实验思想。

⑵理解牛顿第一定律的内容及意义；理解力和运动的关系。

⑶理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。

过程与方法：

⑴通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律的形成过程。

⑵学习在实验基础上概括推理得到科学结论的研究方法（理想实验）。

情感、态度与价值观：

⑴通过科学史的渗透，体会科学发展的历程充满艰辛和挫折。

⑵通过伽利略理想实验，给学生以科学方法论教育。

⑶具有主动与他人合作的精神，敢于提出与别人不同见解。

【重点难点】

重点：通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律；惯性的理解。

难点：力和运动的关系。

【教学用具】

多媒体、单摆、伽利略理想斜面实验演示仪、气垫导轨、滑块1个、小车。

【教学过程】

一、创设情境，引入课题

视频：嫦娥卫星发射示意图。

师：多复杂啊，嫦娥卫星老老实实能够丝毫不差进入预定轨道，然后精确运行，这肯定首先要知道运动和力的关系。

二、回顾历史，探究定律

1.提出问题

a:没有力,会有运动吗？b: 没有力，会是什么运动？c:没有力，运动会改变吗?

2. 亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因（生活经验）

3. 伽利略的观点：物体的运动不需要力来维持

师：对于这个问题啊，早在公元前4世纪，亚里士多德就有研究，他提出了力是维持物体运动的原因。而2000多年后，意大利物理学家伽利略却提出了另一种相反的观点：物体的运动不需要力来支持。大家说说看，谁的观点正确啊？

生：伽利略。

师：亚里士多德的观点也没错啊。手拉小车，不拉就停，一拉就动，所以小车的运动需要力来维持啊！是吗？

师：是不是这样啊？我们再来观察（手停了，小车是不是立即就停？）

生：不是，还能运动一小段。

师：那后面小车的运动为什么会停下呢？

生：有摩擦力

师：那减少f，小车会怎么运动？；

生：运动距离变大。

师：如果没有f，小车怎么运动下去？

师：中学实验里有没有类似没有f的环境呢？

演示1：（气垫导轨演示）

师：滑块在做匀速直线运动，在这个过程需不需要力来维持呢？

生：不需要

师：那么在伽利略那个年代，有没有怎么先进的设备仪器啊？

生：没有

师：那他凭什么提出，物体的运动不需要力来维持呢？我们一起进入伽利略的探究过程。。。

演示2：针和单摆实验（伽利略是研究单摆专家）显示单摆（图1）

师：（延迟放），放了以后这个球做什么运动？

生：小球加速下去，然后减速上升。

师：球能摆多高呢？（等高）

师：如果放上钉子，改变小球不同的路径，小球也能摆到相同的高度吗？改变钉子的位置

师：小球好像有记忆功能

演示3：伽利略从摆的实验到得启发，如果不是绳子拉着，而是在斜面顶着，小球是不是还能记住原来的高度？

a：粗糙报纸：（还差一截）

b：拿去报纸：（只差一点吧？）（如果轨道光滑，是不是应该等高？）

c：改变斜面路径，应该等高吧？（师：小球在斜面上也具有记忆功能）

师：如果放在水平面上，小球是不是也要找等

高点啊？能找到吗？

生：找不到（演示）

师：如果轨道光滑，而且无限长，小球就一直

这样运动下去。。。

而事实上：①这个轨道会不会无限长啊？②能不能消除一切摩擦啊？

师：所以这个实验就叫做理想实验。

交流体会1：伽利略设计的这个实验，让你们最佩服的地方在哪里？（请思考）师：他是不是找到了没有阻力的环境啊？

生：没有

师：伽利略设计的这个实验，却又能够说明在没有阻力的环境下，小球一直运动下去，它靠的是什么啊？

生：推理

师：既然是推理，那么推理是有前提，他的前提就我们之前做的一系列实验。

总结：理想实验方法就是可靠实验+合理推理（经过理想化的处理，充分发挥理性思维的力量），这正是理想实验的魅力所在，他可以大大超越我们实际水平的限制（就算我们现在，气垫导轨也绝不是没有一切阻力，至少还有空气阻力啊，所以不可能