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1、-牛顿第一定律教学设计-第 9 页牛顿第一定律【教材分析】本节内容选自人教版高中物理选修一第四章牛顿运动定律第一节。牛顿运动定律是联系力和运动（动力学）的桥梁，牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，是动力学理论的基础，是牛顿物理学的基石。教材针对“运动是否需要力来维持”这一问题，利用简单实验批判亚里士多德单纯从经验出发得出的错误结论，在此基础上引入伽利略利用逻辑思维构造的理想实验，利用逻辑推广得出“没有摩擦力时，小球将沿水平面一直做匀速直线运动”，说明“运动不需要力来维持”，然后介绍由牛顿总结的牛顿第一运动定律，教师要补充深化该定律的物理意义：（1）提示了物体在不受外力（合外力为零）时，物体的运动
2、规律；（2）揭示了任何物体都有（隐含）保持原来运动状态不变的性质惯性（惰性且屡教不改）；（3）提示（隐含）力是改变物体运动状态的原因；（4）揭示了在任何惯性参考系（加速度等于零）中，观察物体运动状态的改变是等价的。在学习之后，学生不但应当能用这个规律解释力与运动的关系相关问题，而且还应该认识到理想实验是比简单经验总结更合理的科学方法。通过本节的学习，学生把在第二章学习到的运动学知识和第三章学习到的力学知识有机地结合起来，同时为后面牛顿第二定律等知识的学习打下基础，起到承前启后的作用。其中科学家自身创造性思维品质和敢于质疑、坚持真理的献身精神是对学生情感态度价值观教育的好素材。【学情分析】本节课
3、的授课对象是高一学生。高一年级大部分学生积极性、主动性较强，学习热情高，有参与意识。这是在教学中发挥其主体作用的前提。在这之前学生已经学习了“运动和力”的基础知识，对定律又有着丰富的生活经验，故他们对定律的认识比较熟悉，大部分学生都能接受定律本身知识，但是在具体应用和认知上会有片面现象，所以迫切需要深入理解规律来弥补已有知识在处理相关问题时的缺陷，而且好奇心强是高中学生的心理特征之一，可以通过生动直观的物理实验调动学生的学习兴趣以为全面提高接受能力。本节内容在初中阶段学生已经有了一定的认识，但对定律的理解还不深入。所以高中阶段的学习，应该在学生已有知识的基础上，发现其理解上存在的问题、深入对本
4、定律的理解，这样才有利于激发他们进一步学习的兴趣，进而培养他们对学习物理知识的兴趣。并且这一时期的学生好奇善问，对于物理实验及媒体中所展示的各种现象具有浓厚的兴趣，会产生探究其本质的愿望。【教学目标】根据本教材的结构和内容分析，结合高一学生的认知结构及心理特征，我制定了如下教学目标，主要分为：知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观。（1）知识与技能知道物体的运动不需要力来维持，理解力和运动的关系；知道牛顿第一定律是逻辑的推理结果，不受力的物体是不存在的，理解牛顿第一定律；知道质量是惯性大小的亮度，理解惯性的概念。（2）过程与方法培养分析问题的能力，要能透过现象了解事物的本质，不能不加研究、分
5、析而只凭经验，对物理问题决不能主观臆断。正确的认识力和运动的关系；通过对生活中惯性现象的解释，树立学生从生活走向物理，从物理走向社会的理念。（3）情感态度与价值观通过物理学史的简介，对学生进得严密的科学态度教育，了解人类认识事物本质的曲折；通过对伽利略对力和运动关系的研究，培养学生敢于坚持真理，培养学生科学探究精神；利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系，鼓励学生大胆发言，并学以致用。【教学重点】加俐略理想实验中的逻辑思维提炼，理解力和运动的关系；理解牛顿第一定律，认识惯性与质量的关系。【教学难点】在得出牛顿第一定律之后，根据文字表述挖掘其隐含的物理意义（定律的内含和外延）是教学难点，突破这个
6、难点可使学生在透彻理解物理定律时起到引导作用。纠正学生在生活中形成的直觉认识错误，力是改变物体运动状态的原因而不是维持物体运动的原因；惯性与质量的关系。【教学方法】设置情境法，直观演示法，活动探究发，分组讨论法，多媒体教学法等。为了达到教学目标，讲清教材的重难点，本课堂主要通过设疑，思考，启发，引导，总结来激发鼓励学生大胆猜想，积极思考，讨论交流，合作探究，学习到科学思维与实验验证这两种方法。德国教育家第斯多惠曾说，教育的艺术不在于传授，而在于唤醒、激励和鼓舞！因此在教学过程中，要积极采用行之有效的教法与学法。【学法指导】 由于本节课内容与日常生活联系紧密，学生已经具有较为直观的认识，那么在整
7、个教学过程中学生怎样学就显得尤为重要。如何让学生从机械的回答转变为主动地提问，从学会转变为回学。我主要采取的学法指导有：思考讨论法，分析归纳法，自主探究法，自主探究法，总结反思法。通过以上方法的运用，让学生成为学习的真正主人。【教具】小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺、气垫导轨、鸡蛋、水杯（含有食盐水）、木块【教学设计】情景导入教师活动学生活动设计意图一块石头，用力才能移动它；马不拉车，车就不懂，是不是有力才有运动，运动需要力来维持吗？这个看似简单的问题，曾经困扰了人们近两千年，并由此引发了科学史上一场意义深远、影响影响广泛的思想革命，改变了人们对世界的看法。力是维持物体运动的原因。此情景
8、源于学生的生活，又可激发学生的学习兴趣，从而顺利进入新课的教学中。新课教学新课教学新课教学新课教学一、理想实验的魅力让学生利用桌子上的器材，自主设计实验，分别研究：1. 力推物动，力撤物停；2. 力撤物不停。学生操作结束后，教师可以让一个学生说一下他的操作过程及看到的现象，由此可以得到结论。结论：物体的运动不需要力来维持。为了证明这个结论的正确性，再让学生举出一些其他的实例来说明。如：蹬一段时间自行车后停止蹬车，自行车还会滑行一段距离；在冰面上踢出去的冰块要运动一段距离后才停止运动；空中飞行的飞机制动后仍然还会向前滑翔；射出枪膛的子弹等等。既然物体的运动不需要力来维持，刚才的两个实验为什么会出
9、现两种现象呢？矛盾出在哪里？下面用小球来做个对比实验。实验探究：A.使斜槽下端与桌子上铺好的毛巾吻合，让小球从斜槽上自由滚下，标出小球在毛巾上滚动的距离；B.使斜槽下端直接与桌面吻合，让小球从斜槽上同一位置自由滚下，标出小球在桌面上滚动的距离；C.使斜槽下端与桌面上的玻璃吻合，让小球从斜槽上同一位置自由滚下，标出小球在玻璃板上滚动的距离。结论：运动小球停下来的原因是受到摩擦力的作用。设疑：若接触面光滑到无摩擦，小球会怎样运动？在学生讨论交流的基础上，结合实验进一步总结。结论：物体的运动不需要力来维持。力撤物停的原因是因为摩擦力。若无摩擦力，运动物体会一直运动下去。最早发现这一问题的科学家是伽利
10、略，他是怎样研究这个问题的呢？用多媒体课件展示：伽利略的理想实验，要求分别演示以下效果：A.对称斜面，无摩擦小球滚到等高；B.减小另一侧斜面倾角，小球从同一位置自由释放要滚到等高，滚动距离渐远；把另一侧斜面放平，小球要到等高么，就会一直滚下去；C.为了验证这个理论的正确性，下面通过气垫导轨实验来验证一下：演示：利用气垫导轨消除摩擦，让滑块在导轨上滑动，利用光电门测出滑块在不同位置的速度。1. 伽利略的观点；2. 笛卡尔的补充和完善；3. 牛顿第一定律；对比三个人的观点，他们都是叙述力和运动关系的，谁的更全面。综上所述，牛顿第一定律更全面、更完善。二、牛顿物理学的基石惯性定律1.牛顿第一定律：一
11、切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的外力迫使它改变这种状态。设疑：既然牛顿第一定律更完善，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系？总结：力不是维持物体运动状态的原因，力是改变物体运动状态的原因。设疑：牛顿第一定律能否用实验验证？受力但合力为零可看做不受力。牛顿第一定律所描述的是一种理想化状态，但它却正确揭示了自然规律。三、惯性与质量创设情景设疑：一个玻璃杯内盛半杯盐水，上面盖一块塑料板，板上放一只鸡蛋，用小棒猛击塑料板，塑料板离杯飞出，鸡蛋却问问地落入杯中，你知道鸡蛋为什么没有随塑料板飞出吗？物体这种保持原来运动状态不变的性质叫惯性。1. 惯性：物体保持原来匀速直线运动状态
12、或静止状态的性质。载重货车启动时，由静止到高速运动得需要很长一段时；百米冲刺到终点后，体重大的运动员很难停下来。2. 对惯性的理解：普遍性：一切物体；无关性：与受力、运动都无关，只与质量有关；唯一性：质量是惯性大小的唯一量度，且质量越大惯性越大；3. 惯性不是力4. 惯性与惯性定律：惯性没有条件限制，而惯性定律是物体不受外力作用时物体运动所遵循的一条规律。总结：本节课所学内容布置作业：研究课题比较惯性大小与质量的关系。1.桌子上铺毛巾，小车放在毛巾上，推它就懂，不推就停；2.将毛巾换成玻璃板，或直接用桌面，把小车推一下，它运动一段时间才停下来。举例通过观察对比实验，分析实验，总结实验：接触面越
13、光滑，小球滚动的距离越远。讨论、交流，大胆猜想运动的物体若不受力，物体将匀速运动下去。阅读课本找出:三位伟人间的对话学生回答问题：讨论、交流、回答不受力时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态；受力时，力迫使它改变运动状态。不能，因为不受力作用的物体是不存在的。鸡蛋由于要保持原来的运动状态举例说明：汽车启动、刹车；人站在匀速行驶的车厢内竖直向上跳起，仍落回原地；铁锹扬沙。讨论交流：运动状态的变化的难以程度与质量有关？当堂回顾动手实践以物理学史为背景，开展实验，让学生自己探究，逐层分析，科学探索。培养学生分析观察能力、物理思维能力和科学研究的态度。为了引出伽利略的理想实验充分发挥学生的想象空间，发
14、散思维记录数据并比较，感受伽利略理论的正确性。让学生自己阅读课本，寻找几位伟人之间的对话，了解物理发展史，同时引出牛顿第一定律。为了进一步加深对牛顿第一定律的理解，培养学生理解问题的能力。让学生带着疑问、好奇心学习惯性。列举生活中与惯性相关的物理现象并加以解释，将知识学以致用，从而使之真正地建构物理知识，达到巩固提高的目的。加深理解培养其科学素养，陪养其理论联系实际、科学探究的能力【板书设计】1、理想实验的魅力（1）亚里士多德的观点：（2）伽利略的观点：（3）笛卡尔的观点：2、牛顿物理的基石惯性定律一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态，这就是牛顿第一
15、定律。（1）物体具有保持原来匀速运动状态或静止状态的性质叫惯性，因此牛顿第一定律又叫惯性定律。（2）力与运动的关系：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。3、惯性与质量 物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质就惯性。（1）惯性是物体的固有属性，即一切物体在任何状态下都有惯性。（2）质量是物体惯性大小的唯一量度。牛顿第一定律【教学流程图】生活实例：有力物动力撤物不停力推物动力撤物停学生探究矛盾：力与物体运动的关系实验探究：斜槽实验伽利略理想实验理解牛顿第一定律小结惯性与质量的关系理解惯性【教学反思】根据新课标的要求，知识的跨度，学生的认知水平。我对教材内容有增有减。在布置作业这一环节的设置上，我打破习题练习的常规，考虑到牛顿第一定律、惯性内容的灵活性，布置有探索性的研究性课题，将新课探究延伸到课堂之外，体现了课程目标里提高全体学生科学素养的新课程理念，培养学生理论联系实际，科学探究的能力。 施教之功，贵在引导，重在转化，妙在开窍。本节课，我结合教材内容，根据高一学生的心理特征及认知规律，以丰富的实验用具及多媒体设备作为教学手段放手让学生自主探索学习，主动地参与到知识形成的整个思维过程中，力求使学生在积极、愉快的课堂氛围中提高自己的认识水平，达到预期的教学效果。从而实现“从生活走向物理，从物理走向社会”的新课程理念。