1. 牛顿第一定律多媒体教学设计及其点评

牛顿运动第一定律

教学目的：

1．知道亚里士多德、伽利略等对力和运动的关系的不同认识，了解伽利略的理想实验及其推理和结论，认识理想实验是科学研究的重要方法；

2．理解牛顿第一定律的内容和意义；

3．掌握惯性的概念，会应用惯性解释自然现象；

4．通过问题的分析和研究感悟科学研究的方法和规律。

重点难点：牛顿第一定律的理解和应用

教材处理：将教材第一节部分内容渗透到牛顿运动第一定律的教学过程中，并且在本章的教学过程中不断渗透其思想方法，通过不断深入的理性思维引导，提升感悟认识。

课型：规律建立课

教学方法：以讲授为主，调动学生观察与思维体验

手段：利用手边的钥匙做演示实验，多媒体辅助教学

教学过程

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情景引入：提供虚设报道

据悉：“2000年7月25日，协和号客机班机AF4590在跑到上起飞，速度达到328km/h时，机长得知飞机机翼起火，紧急制动,飞机立即停止运动.”

（在运动规律的研究中已经利用协和号客机有关信息，本课再次利用此材料，从另一个角度引起学生关注与思考）。

学生表示强烈反对，并且纷纷提出惯性问题。

师生回顾实际情景——多媒体视频：

协和号客机班机AF4590在法国戴高乐机场进行起飞，奔驰了约2000米、速度达到328km/h时，轮子压上美国大陆航空的DC-10脱落的小铁条，飞机机翼起火，如果停止起飞过程需要冲出约3000米长的距离（此结论在第一章学习过程中由学生推论而得到过），机长拉起飞机，两分钟后飞机坠毁。

学生和老师一起再次经历心灵的震撼。

教师肯定学生们有关惯性的说法——惯性致使飞机不能立即停止运动？同时提出问题：假如有足够长的跑道，在3000米长的距离上有没有力强迫飞机向前奔驰？

学生的结论出现分歧，有同学提出有冲力，教师不急于表态。在后面的问题研究过程中希望学生可以自我感悟认识问题。

教师演示实验，学生观察实验——引导学生体会、思考力与运动的关系：

使一串钥匙：竖直上抛、使其摆动、使其圆周运动，

提出思考问题：为什么小球的运动过程不一样？

学生观察后绝大多数答案：小球受力情况不同。

教师变换条件，演示实验，学生观察实验——引导学生思考，感悟力不是决定具体运动形式唯一因素。

使同一串钥匙落体、上抛、平抛、斜抛

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问题：小球受力情况是否相同？

答案：均只受重力

问题：为什么小球的运动过程不一样？

学生对比两次实验，深刻思考反思，有学生说到有惯性！

教师肯定，并且强调初始状态不同。

教师引出新课题：

运动学（kinematics）

——只研究物体怎样运用而不涉及运用与力的关系的理论；

动力学(dynamics) ——研究运动和力的关系的理论。

教师调动学生：

让我们走进牛顿的世界

“大自然和他的规律深藏在黑夜里

上帝说让牛顿出世吧

于是一切就都在光明之中”

——牛顿的墓志铭

第三章

牛顿运动定律之牛顿第一定律

牛顿定律——整个动力学的基础

教师讲解：一个基本问题，几千年来，因为它太复杂而含混不清，这就是运动问题。

探究问题：物体运动的原因究竟是什么？

人们的直觉经验：力是维持运动的原因

古希腊的哲学家亚里士多德（公元前384－322年）：

——“一切运动的物体必定受某物的驱动”，外力是物体产生并维持运动的原因

古希腊的哲学家亚里士多德所著《物理学》一书中认为：机械运动有自然运动和机械运动，如马拉车行驶，奴隶曳船行驶，这些运动必须要劳动者，即运动必须有外力维持，否则就归于静止。他认为“一切运动的物体必定受某物的驱动”。千百年来人们都相信亚里士多德的说法：外力是物体产生并维持运动的原因。

强调亚里士多德分析与认识问题的方法：根据对现象的观察、直觉推理得到结论。

提出思考问题：你是否同意亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因，速度本身标志着是否有力作用在物体上？

同学已经有足够的经验、知识、说“不”！

一、伽利略——理想实验的魅力

回顾问题：关于力，伽利略断言了什么？ 伽利略认为将人们引入歧途的是摩擦力的存在。

提出假设请学生想象与思考，假如没有了摩擦会怎么样？

教师随手演示，仍然使一串钥匙摆动，观察其经历——几乎摆上初始高度。或许就是这样的观察经验，使伽利略设想了理想实验。

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斜面实验——课件模拟。

引导观察和思考，伽利略理想实验经验与推论：理想条件下，小球可以达到原来等高位置；倾角越小，会运动得更远； 假如水平，小球将永远运动。

设小球释放的高度不同，在水平面上的速度不同，但是没有使物体减速的原因，物体会保持达到最低点的状态（速度）运动。

推论：力不是维持运动的原因（不是维持速度的原因），而是改变物体的运动状态（改变速度）的原因。

视频：沙弧球——在摩擦作用非常弱时，沙弧球运动距离被极大地放大了。为伽利略——理想实验推论提供体验性支持。

视频：保龄球以强烈的势头冲向目标——多次重复，请学生寻找冲力？同时对前面协和号问题得到统一认识——运动不需要力维持

引导总结“伽利略与亚里士多德观点的分歧在什么地方”？

笛卡儿：除非物体受到外力的作用，物体将永远保持静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只是保持在直线上运动。

他认为这应该作为一个原理加以确立，并且使人类整个自然观的基础。

二、牛顿第一定律（Newton first law of motion）

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

引导对第一定律的深刻析、讨论：

如何理解“一切物体”？

不论物态如何、不论状态如何、不论什么位置——一反几千年束缚人们思想概念的教会观点——天上与地面的物体遵从不同的规律。

“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”

——肯定了力的真正作用——改变物体的运动状态，而不是维持物体的运动状态。

强调：物体运动状态变化的特征表现是什么？

“位置”和“速度”是描述物体运动状态的物理量，物体运动状态的变化主要表现为速度的变化

“总保持匀速直线运动状态或静止状态”强调物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质——惯性

惯性（inertia）：物体保持匀速直线运动状态或静止状态性质

物体本身的本能。

自然界是非常“懒惰”的，本性——希望保持运动状态不变，保持运动状态不变是物体与生据来的一种本能。

问题思考：企图保持不变，是不是不能变化？

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否！ 物体具有保持原来运动状态不变的本领——惯性——本能；歧途不变，能不能不变取决于是否有力迫使其改变。

问题深入：所有物体均具有惯性，是否所有物体保持原来状态不变的本领相同？

不同的物体保持原来运动状态不变的本领不同，而迫使不同的物体改变状态需要复出的努力是不同的——惯性大小不同，是什么使得惯性大小不同？

深入分析与思考：研究物体的惯性大小与什么有关？

学生提出速度、重力、密度、光滑等因素。

教师引导，理性思维研究分析：

关于速度，引导逆向思辨

——可否认为我现在速度为零，惯性为零？

——可否认为我乘坐动车组飞奔着惯性增加？可否认为我对面乘客惯性为零？

学生深层次思考讨论。

统一认识：惯性既然是物体本身的属性就应该与外界条件、外界作用是否有、大小、速度大小没有关系。

速度具有相对性，相对于不同参照系，速度不同，而物体本身的属性应该与参照系的选择无关。

光滑——光滑是否没有惯性？

强调摩擦的作用。

重力——是否在太空中、卫星上没有惯性，能否以意念改变物体状态？

视频——失重，强化理解。

密度——是物质的特性之一，惯性是否与密度相关？

——比较冰和石头？

一冰山足可以撞坏太坦尼克号！

质量是物体惯性大小的量度——可以抽杀乒乓球、羽毛球，不可以抽杀铅球、保令球，撼树容易，撼山难。

这样的事例，使学生心灵感悟得到强化。

进一步：太坦尼克号已经发现了冰山，为什么躲闪不开？

协和号为什么难于改变运动状态？

质量大，运动状态难于改变。

三、惯性与质量

质量是物体惯性大小的量度

质量 (mass) m——标量 单位：千克

符号 kg

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