1. 牛顿第一定律优秀教学设计内容

牛顿第一定律教学设计

扬州市江都区第一中学

刘继

一、设计思想

落实新课程理念，以情境教学为依托，创设情境，让学生参与活动，经历研究过程，体验研究方法，通过师生合作、师生交流，在问题中生成，及时反馈，及时交流构建愉悦学***台，促进学生逻辑推理思维的养成。同时让学生认识物理发展史，学习科学家的精神，培养勇于创新，敢于质疑，不畏艰险，善于探索，献身的科学精神。

二、教材分析

本节课的教学内容是牛顿物理学的基石，本节内容首先对人类认识运动和力的关系作了历史的回顾，着重介绍了伽利略研究运动和力的关系的思想方法及卓越贡献，而后讲述了牛顿第一定律的内容和物体惯性的概念。为后续的牛顿运动定律的学习打下好的基础。

三、学情分析

学生通过初中学习，已有良好的基础，对惯性也有一定的感性认识。本节课着重对科学方法的渗透，加深对牛顿第一定律的理解和对惯性与质量关系的理解。

四、教学目标

1．能大致叙述发现牛顿第一定律的历史过程，并能作出初步评述

2．能清楚地描述伽利略关于力与运动的思想观念，以及对应设计出的理想实验和相应的推理结论

3．能准确表述牛顿第一定律，并能对定律有较为深入地理解，体会定律深刻的思想性和认识问题的本质性

4．能举例说明物体的质量是其惯性大小的量度

五、教学重、难点

1．伽利略理想实验的研究方法

2．牛顿第一定律的理解

3．惯性和质量的关系

六、教学方法

实验探究、理论推演、交流与合作、多媒体辅助教学

七、教学器材

多媒体，毛巾、棉布、木板、斜槽、小球、气垫导轨、细线

八、教学过程

引入：展示太空宇航员生活录像

水果、面包等物体漂浮在空中

宇航员在太空舱内游走自如

对比现实生活环境

书本不用力提，不会悬在空中

自行车不用力踩，就会停下来

说明：运动与力有关系

（一）跨世纪的对话

展示：

亚里士多德的观点：力是维持运动的原因

伽利略的观点：力不是维持运动的原因

思考与讨论：

为什么书本不用力提，就不会悬在空中？

为什么自行车不用力踩，就会停下来？

同学们支持哪位科学家的观点？

生：由于重力和摩擦力的原因

师：正是因为重力和摩擦力的作用，使人们感觉到物体的运动往往是与推、拉等行为相联系的，产生“力是维持运动的原因”的直觉，也使这种错误的观点维持了尽两千年

此过程设计思想：利用情境，激发学生求知欲。通过跨世纪的对话，感知科学家的献身科学的精神，勇于创新、敢于质疑的精神。

（二）伽利略理想实验的魅力

1．伽利略理想实验的过程分析

现象：如图1小球由静止沿AO斜面下滑，然后能冲上斜面BO

师：小球能运动到原来的等高位置吗？

B A 生：不能

师：为什么？

生：有摩擦力

师：要想小球运动到与原来等高的位置，斜面要有什么要求？

O 图1 生：光滑（没有摩擦）

师：现在假设斜面光滑，小球就能运动到与原来等高的位置，若将斜面OB的倾角减小，请问小球还能运动到等高吗？

生：能

师：这时候小球向右运动的位移相对于第一次有什么不同？

生：变大了

师：如果继续减小OB的倾角，小球在水平方向的位移还会怎么变化？

生：继续增大

师：如果将OB的倾角减小到零，小球会怎样运动？为什么？

生：保持原来的运动状态，一直运动下去，因为小球要运动到等高的位置上去。

2．理想实验的结论

力不是维持运动的原因，即运动不需要力维持

3．伽利略理想实验研究方法的提炼

师：在这个实验中属于事实的是哪个环节

生：小球从一个斜面滚下，滚到另一个斜面上

师：实验中忽略了哪个因素

生：摩擦力

师：伽利略在实验中哪个环节上做了最大胆的外推

生：斜面OB变成水平

B′

B″

师：这就是伽利略理想实验的核心，请同学们概括一下这种研究过程的基本要素

生：对现象的一般观察，提出假设，运用逻辑（包括数学）得出推论，通过实验对推论进行检验，对假说进行修正和推广

师：这种思维的核心：就是把实验和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来，从而发展了人类科学思维方式和科学研究方法。

4．体验研究方法

师：请同学们根据伽利略的实验和你对理想实验的理解，设计一个实验，说明力不是维持物体运动的原因。

所给的器材：毛巾、棉布、木板、斜槽、小球

教师巡视，参与小组实验，接受学生询问

小组交流：

突出：（1）小球从同一位置释放

（2）越粗糙，小球滚动的距离越短

（3）体现假设光滑，小球将保持原来的运动状态继续向前运动

此过程设计思想：让学生经历理想实验的过程，领会科学研究的方法。通过实践，加深对科学研究方法的理解，为其终身发展服务。

（三）牛顿第一定律

1．思维的碰撞

伽利略的观点：物体运动不需要力来维持

师：该观点有没有说清楚力对运动有什么影响？

生：没有

师：旨在说明运动可以没有力，但没有说明力对运动有什么效果

笛卡尔的观点：如果运动中的物体没有受到力的作用，将继续以同一速度沿直线运动，既不停下来，也不偏离原来的方向。

师：该观点研究的对象是什么？

生：运动的物体

师：该观点有没有说清楚力对运动有什么影响？

生：也没有

2．牛顿第一定律

（1）内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。

（2）思考与讨论

师：“一切”说明了什么

生：“普遍性”

师：“总保持”说明了什么

生：“这是物体本身的属性”

师：我们把物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性，因此牛顿第一定律也叫做惯性定律

师：“迫使”说明了什么

生：“力的作用效果”——力是改变运动状态的原因

师：运动状态的改变也就是运动的哪个物理量变了

生：速度

师：速度变了，说明物体有没有加速度？那么力产生了什么作用效果？

生：力产生加速度

师：对，力是产生加速度的原因

师：牛顿第一定律能不能利用实验直接验证？

生：不能，不受力作用的物体是不存在的，这是利用逻辑思维对事物进行分析的产物

该过程设计思想：通过观点的对比，用思辨的思维，培养学生逻辑思维和推理思维的能力

（四）惯性与质量

1．感受惯性

演示实验1：验证滑块在水平气垫导轨上的运动可以近似看做匀速运动

演示实验2：如图2所示，实心小铁球上下两边系着同样的细线（细线所承受的最大拉力比小铁球的重力略大一点），现用力拉小铁球下端的细线，请同学猜想哪根细线先断？

现象：

迅速下拉，下面的细线断裂

缓慢下拉，上面的细线断裂

图2 师生共同讨论：

迅速下拉，由于小球具有较大的惯性，上面细线的拉力没来得及变化，下面细线就达到最大张力而断裂

缓慢下拉，小球始终处于平衡状态，上边细线中的张力始终比下面细线中张力大，所以上面细线先断

学生例举惯性的现象

师：物体具有惯性与物体是否有速度有关吗？

生：运动的物体具有惯性——保持匀速运动状态的性质

静止的物体也具有惯性——保持静止状态的性质

2．惯性的量度

师：既然一切物体都具有惯性，惯性就是物体保持匀速直线运动状态或的静止状态的性质，也就是具有“抵抗”运动状态改变的本领，这个本领用什么来量度呢？

生：速度的大小、速度的变化量、力的大小、物体的质量（已经自学的学生）等

师：如果请你分别用力拉一张座椅和一张讲台桌子，哪个的运动状态容易改变？哪个的“抵抗”运动状态改变的本领大？为什么？

生：桌子，因为桌子的质量大

师：实验表明任何物体，在受相同的作用力时，决定运动状态变化难易程度的惟一因素就是他们的质量。所以，质量是惯性的惟一量度。

师：运动状态改变的快慢，不仅与质量有关，还与物体的受力有关，课后同学们可以继续探究他们之间的关系。

该过程设计思想：通过学生感性认知惯性的存在，由实验的奇趣性诱发学生深层次思考，再到惯性的定量度量，同时预留疑问，激发学生求知的欲望，本着从问题中来到问题中去的理念进行设计。

九、课堂提升

1．伽利略的斜面实验证明了(

)

A．要物体运动必须有力作用，没有力作用的物体将静止

B．要物体静止必须有力作用，没有力作用的物体就运动

C．物体不受外力作用时，一定处于静止状态

D．物体不受外力作用时，总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态

答案：D 2．关于伽利略的理想斜面实验下列说法正确的是(

) A．伽利略的理想实验是假想的，没有科学依据

B．伽利略的理想实验是在可靠的事实基础上进行抽象思维而创造出来的一种科学推理方法，是科学研究中的一种重要方法

C．伽利略的理想实验有力地否定了亚里士多德的观点

D．在科学发展的今天，伽利略的斜面实验是可以通过实验验证的

答案：BC 3．关于惯性，以下说法正确的是(

) A．只有运动的物体才能表现出它的惯性

B．两辆相同的汽车刹车时，速度小的容易停下来，说明速度越小，物体的惯性越小

C．用同样的力作用在不同的物体上，质量大的运动状态改变较慢，说明质量大的物体惯性大

D．以上说法都不对

答案：C 十、课堂小结

本节课我们主要讨论了几位科学家对力与运动的认识和体会了伽利略的理想实验的科学研究方法以及牛顿第一定律的相关内容。

十一、课后作业

完成课后1-4题

十二、板书设计

第四章第一节

牛顿第一定律

一、理想实验的魅力

1．力不是维持运动的原因

2．科学的研究方法

二、牛顿第一定律

1．内容

2．理解：普遍性

惯性（性质）

力的作用效果

改变运动状态的原因

产生加速度的原因

三、惯性与质量

质量是惯性的量度

十三、教学反思

本节课学生有一定的基础，容易活，可能会出现活而不实，达不到思维的训练，科学探究方法的实践达不到预设的要求、概念的理解可能不够深刻。