人教版—牛顿第一定律教学设计

高中物理必修一•牛顿第一定律教学设计

（一）教学任务分析

1.内容分析：

牛顿第一定律揭示了力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，推翻了亚里士多德的错误观点，改变了人类的自然观和世界观，为进一步探究力和运动之间的定量关系指明了方向，以此为基础建立了牛顿第二定律。它是在真实实验的基础上，利用理想化方法建立起来的。并且，牛顿第一定律揭示了物体存在惯性、确立了惯性参考系，所以，牛顿第一定律被称为牛顿力学的基石、力学的第一原理。在牛顿第一定律的建立过程中使用的理想化方法，伽利略、牛顿等科学家自身的创造性思维品质以及敢于质疑、坚持真理的科学精神，对学生能力和德育的发展具有重要作用。

2.高中物理课程标准的要求：

课程标准中要求“理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生活中的有关问题”。在本内容标准条目中要求学生理解牛顿运动定律，包含牛顿第一、二、三定律的理解。与初中课程标准中的“2.2.5通过实验，认识牛顿第一定律。能用物体的惯性解释生活和自然中的有关现象”要求比较可知，知识的要求由初中的“认识”提高到了高中的“理解”。说明高中的教学应加深学生的理解、拓宽学生的知识和能力。

3.教材分析：

人教版教材中，牛顿第一定律的前面安排的“运动的描述”“匀变速直线运动的研究”“相互作用”等3章内容，为本节内容的学习奠定了基础；本节内容后面紧跟着安排了“实验：探究加速度与力、质量的关系”“牛顿第二定律”，这样有利于学生加深对牛顿第一定律的理解。

因此，牛顿第一定律是力学教学的重点内容。

（二）学情分析

在初中阶段的学习中，除了“惯性与质量”这一问题没有专门涉及外，学生关于本节其他的知识都有了大致地了解。但是大多数学生只知道亚里士多德的观点是错误的；只知道伽利略是通过一个理想实验得出的牛顿第一定律。同时，经过初中阶段的学习与日常生活经验的积累，学生头脑中，也形成了一些错误的前概念，例如，“物体受到了惯性作用”“产生了惯性”“受到惯性力”等。高中阶段的学习，应该在学生已有认识的基础上，纠正学生头脑中这些片面、不恰当的认识，进一步深化和提高对相关问题的认识。

因此，正确形成惯性概念是教学的难点。

（三）教学目标及重难点

1.了解牛顿第一定律建立的历史过程。

2.理解牛顿第一定律（惯性定律）与惯性。

3.知道质量是惯性的唯一度量，质量越大，惯性越大。

4.能举例说明一切物体具有惯性。

5.在建立牛顿第一定律的过程中，学习理想化实验方法。

6.在学习牛顿第一定律的发现历史及探究过程中，学习伽利略、牛顿等科学家的创造性思

维品质和敢于质疑、坚持真理的科学精神，建立科学运动观。

其中，理解牛顿第一定律为重点，正确形成惯性概念是难点。

（四）教学器材

木块、小车、单摆实验仪、伽利略斜面实验教具、惯性演示仪（演示气体、液体、固体

具有惯性）、不同质量的塑料袋、铁架台等。

（五）教学方法

问答法、讲授法、演示法

（六）教学结构与过程

1.利用图片创设情境，导入新课

PPT展示小男孩推玩具车的图片

教师：在上课之前呀，我们看到这张图片。这是一个小男孩在推玩具车玩，小女孩将手中的玩具车推出去后，玩具车就停了下来，女孩问妈妈：妈妈，怎么才能让小车一直动呢？

母亲这样回答：想要小车一直运动，就必须一直用力推它呀。母子的对话其实展示了一个物理上的问题：力与运动关系的问题。我们今天所要学习的牛顿第一定律，正是解决这个问题的关键。下面，我们开始今天的学习。

长期以来，人们对力和运动关系问题的研究，就像刚才图片中的母亲一样：经过观察和归纳，人们发现，想要一个物体运动，就必须推他，或者拉他。早在两千多年前，古希腊的哲学家亚里士多德就根据这类生活经验，提出了他的观点，即：力是维持物体运动的原因。

请问大家，你赞同亚里士多德的观点吗？如果不赞成，能举出例子吗？

学生可能的回答：踢出去的足球还能继续运动一段距离。

冰壶离开运动员的手之后还能继续运动。

........

教师：很好，那有同学知道他们有什么共同点吗？

学生可能的回答：它们在脱离力的作用后仍能运动。

它们二者在运动一段距离之后最终都要停下来。

教师：没错，它们在脱离施力物体后都能继续运动，这反驳了亚里士多德的观点。

那请问大家，为什么在生活中，运动的物体为什么最终会停下来呢？

学生分析得出原因：受到摩擦力和空气阻力的作用。

教师：很好，正是由于摩擦力和空气阻力的作用。当年的伽利略也像各位同学一样，认

识到了生活中极易被忽视的因素，他不畏权威，勇敢地对亚里士多德的观点提出了质疑：运

动需要力来维持吗？

除了观察、归纳生活现象，伽利略还进行了大量的实验研究，他大胆猜想，力不是维持

物体运动的原因，并设计了一个非常巧妙地实验来驳斥亚里士多德的观点，那么伽利略是如

何设计实验的呢？这个实验的巧妙之处又在哪些地方呢？今天，我们就一起感受一下。

【设计意图】采用启发式教学，引导学生创设情景，积极思考，产生兴趣，引入新课。

2.运用理想实验，探索规律

（1）演示单摆实验

教师：究竟伽利略是由什么想到了设计实验的方法的呢？首先我想请同学们观看老师演示一个单摆实验。板前用绳竖直悬挂一个小球，板上有两条水平等高线，意味着在每条等高线上的各点都是等高的。接下来，我将从一条等高线的一端，由静止释放小球，请大家仔细观察，小球的运动情况是怎样的呢？

教师：有同学说，小球到达了等高的位置。其实啊，由于空气阻力的影响，小球并不能严格到达等高的位置，只能近似到达。可以想象：若假设没有空气阻力，小球就可以再次严格的到达等高位置了。

伽利略就是观察到了这样的实验现象，从摆中得到了启发。伽利略想，如果让小球从一个斜面滚下，滚上第二个斜面，应该也能到达等高的位置呀。由此设计斜面实验。

【设计意图】由单摆实验引导学生思考斜面实验的设计方法和目的

（2）展示自制的斜面实验仪器，演示实验

教师：轨道的两端固定在两个木板上，更接近于伽利略当时设想的斜面实验。整条轨道只有中间空档处可以弯折，第一个斜面固定，第二个斜面倾角可调。

下面我请一名同学协助实验，请同学们认真观察实验中小球滚动的高度。

1、小球从对接斜面由固定高度从静止释放，学生在小球沿第二个斜面滚动的最高位置做黄色标记。

2、改变第二个斜面倾角，小球由同一高度从静止释放，再滚上第二个斜面，并请学生在小球沿第二个斜面滚动的最高位置做红色标记。