1. 牛顿第一定律教学设计(第二课时)

一、课题：教科版物理必修1第三章第一节《牛顿第一定律》

二、设计思想

本节课注重学生的认知规律，创设了物理情境，在情境中根据学生自己的体验，原有知识与对事物规律的认识，用他们自己的思维方式，在原有知识和新知识相互作用的过程中重新构建物理知识。让学生重演物理知识的发生过程，学生在教师的引导下，去揭示并感受物理知识的发生原因、物理知识的形成经过、以及物理知识发展的方向。

三、教材分析

牛顿第一定律是牛顿定律的基石，正是因为它破除了长达近两千年的亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，才导致牛顿第二定律得出。与此同时，它本身还包含着力、惯性和参考系这些极富成果的科学概念，成为物理学理论的支柱和基石。另外，伽利略的研究过程蕴涵了重要的科学方法，教学中要引导学生领会牛顿第一定律的含义，充分说明伽利略“理想实验”的实验基础和推理过程，展示伽利略斜面理想实验的猜想依据、推断结果这一思维过程，通过教学让学生明确运动和力的关系，提升对力、惯性、质量等基本概念的理解。惯性是学生学习运动和力的基础，因其抽象难懂而成为难点。新课标中本节内容对学生有以下基本要求：1．了解亚里士多德对力和运动关系的论述及存在的错误。2．认识伽利略研究运动和力关系的思想方法，了解理想实验的作用。3．知道速度是描述物体运动状态的物理量。4．理解牛顿第一定律的内容，能够运用牛顿第一定律解释有关现象。5．知道惯性是物体的固有属性，知道质量是物体惯性大小的量度。6．运用惯性概念，解释有关实际问题。

四、学情分析

本节所述内容在初中课本上已涉及到，初中课本中用到的标题是牛顿第一定律，所以学生已有一定的基础，关键是如何让学生加深对牛顿第一定律的理解。对力和运动的关系，从日常经验出发，人们往往会产生错误的认识，所以使学生建立起运动改变的原因在于物体间的相互作用力的观点，不是轻而易举的事情。在对惯性的学习中，这仍是学生难于理解的问题。学生已经具备一定的抽象和逻辑推理能力。

五、教学目标

1．知识与技能

（1）能理解牛顿第一定律的内容和含义

（2）理解惯性，能举例说明物体的质量是其惯性大小的量度。

2．过程与方法：知道发现牛顿第一定律的历史过程，培养严谨的逻辑推理能力；通过对大量实例的分析，培养归纳、综合能力。体会科学探究的一般方法，理想化、外推法。

3．情感、态度目标：知道科学研究过程的艰难，领悟实验加推理的科学研究方法。学习科学家们追求真理，勇于探索的精神。

六、重点难点

本节的重点是伽利略理想实验，牛顿第一定律及惯性的理解。

本节的难点是力和运动的关系。

七、教学用具：

小车若干、滑块若干、装水的气球一个、铁架台一个、长针、自制伽利略理想实验演示仪、烧杯（里面垫棉花或纸巾）、鸡蛋一个、硬纸板一张、直尺一把、两个带细线的乒乓球（其中一个装有细沙）、光电门2个（配有数据采集器）、气垫导轨一个（配有滑块、挡光片）、气泵一个、手机支架一个、投影用的手机一部。

八、教学课时：1课时

九、教学过程

教师活动

学生活动

设计思想

达到目标

新

课

引

入

告

演示实验：组装好手机支架和投影用手机，让学生上讲台将装水的气观察回放通过做实验球扎破，然后回放气球扎破后水的运动慢镜头，提醒学生观察扎破之后水的慢镜头，并观察自己的形状。

思考水为什么在气球破的一瞬间能保持原来的形状。

做实验的慢镜头引起学生探求物理知识的兴趣。

以此引入今天课堂：牛顿第一定律。

（课件展示学习目标）

学生了解增加学习的

知

学

习

目

标

1．知识与技能

（1）能理解牛顿第一定律的内容和含义

（2）理解惯性，能举例说明物体的质量是其惯性大小的量度。

2．过程与方法：知道发现牛顿第一定律的历史过程，培养严谨的逻辑推理能力；通过对大量实例的分析，培养归纳、综合能力。体会科学探究的一般方法，理想化、外推法。

3．情感、态度目标：知道科学研究过程的艰难，领悟实验加推理的科学研究方法。学习科学家们追求真理，勇于探索的精神。

学习目标

目的性并便于学生对学习的自我评价

新

课

学

习

一、力与运动的关系

现象呈现面前

学生分别扮演亚里士多德和伽利略，通过利用桌上小车或木块做实验或学生扮演者利用生活中的实例，分别提出亚里士多德观点和伽利略观点。如何做可历史伟人以互相讨论。

的角色，通

判定观点的正确错误后。提出只是通过常见现象做出简单的结论是不够过看书，讨

的。

所以伽利略为证明自己的观点做了一个实验，

二、伽利略的研究——理想实验的魅力

当初，伽利略是怎么研究这个问题的呢？

论，并动手

实验得出观点。

两个实验、不同的现象，激发矛盾，培养学生自主学习，合作探究。

他用了不同于亚里士多德的根据经验得出结论的方法，而是采用了科学

的方法——实验。科学的理论必须要有实验来支持。

（学生看书思考后举手上讲台讲述有关理想斜面实验的过程，教师提醒

给予分数为两个磁铁。）

伽利略“若没有摩擦阻力，球将永远滚下去。”的思想是如何产生的?

伽利略实验是如何设计的？

伽利略实验的结论是什么？

伽利略注意到：当一个球沿斜面向下滚动时，它的速度增大，而向上滚

动时，速度减小。他由此猜想：当球沿水平面滚动时，它的速度应该不增互相讨论不减。但是实际情况却是，即使沿水平面滚动，球也越来越慢，最后停下设计实验来，伽利略认为：这是摩擦阻力作用的结果，因为他同样还观察到，表面探究物理越光滑，球便会滚的越远。他推断：若没有摩擦阻力，球将永远滚下去。

规律的真

为了说明他的思想，他设计斜面实验。

这是伽利略实验的基础，从这里可以看出伽利略的实验过程分那些步骤？

提出问题——猜想假设——设计实验——实验事实——得出结论

伽利略实验

从实验可以得到：力不是维持物体运动的原因。

伽利略实验与一般实验有什么不同？

伪，思考实

验现象。

体会正确的研究方法

培养学生阅读、分析、归纳能力，同时强调课本的重要性

伽利略的实验是人们在真实实验的基础上，抓住主要矛盾，对实际过程

做出抽象的分析。

为什么说伽利略的实验是理想实验？

伽利略的实验是一个理想化的过程，是在实验基础上，经过思维过程进

行科学推理，不可能直接做到，称为理想实验。

至此，我们已经对力和物体运动之间的关系有了一个正确的认识。

笛卡尔的完善

回忆结论与伽利略同时代的法国科学家笛卡儿，补充和完善了伽利略观点，明确获得过程

指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一

直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。他支持了伽利略力不是维持

物体的运动的观点。

笛卡儿的观念不同于伽利略观念的是什么？

笛卡尔明确指出运动中的物体没有受到力的作用，沿同一直线运动；同

时从大小和方向的角度，即从矢量的角度对不受力物体的运动进行了更准

确，更严格的描述。更为可贵的是笛卡尔认为这应该成为一个原理。

学生带着在伽利略和笛卡儿的正确结论隔了一代人后，牛顿把力与运动的关系总问题阅读结成整个牛顿力学的一条基本定律。

三、牛顿的总结——惯性定律

课本

1、牛顿第一定律的内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状

态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

牛顿第一定律基本内容和伽利略和笛卡尔观念相似，所以牛顿说他是站

在巨人的肩膀上，但牛顿给出了匀速直线运动和静止的运动形式，从运动

的轨迹，运动的快慢，运动的方向诸方面高度概括总结了运动和力的关系，

更为重要的是牛顿给出了力、惯性的概念，所以这条规律称为牛顿第一定

律，牛顿第一定律是牛顿力学系统中的基础。

2、牛顿第一定律的含义：

设问：分析牛顿第一定律的内容，物体如果不受力将会怎样？

不受力时，运动物体会一直运动下来，静止的物体一直静止。

（1）描绘了不受力时物体的运动状态。

设问：什么是物体的运动状态？（学生看书归纳）

了解探究过程

同学参与实验

知道探究的一般过程

激发兴趣

对学生进行科学方法的教育

物体的速度大小或方向改变，运动状态就变了，故物体运动状态用物观察实验

体的速度表示。

因为不可能把自然界的任何物体完全孤立起来，也就是说，不受力的

物体是不存在的，所以，牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的

产物，从理想实验得来的，不可能用实验直接验证。但是生活中我们还是

可以找到和牛顿第一定律描述的相近的现象，你能想得到吗？

设问：分析牛顿第一定律内容中的第二句话，你能得出什么？

（2）提出了力是改变物体运动状态的原因

即力是改变物体速度的原因，力是产生加速度的原因。

设问：分析牛顿第一定律内容中的第一句话中，你能得出什么？

学生思考内容。

物体都要保持匀速直线运动状态或静止状态，或者说它们都具有抵抗运

动状态变化的“本领”，我们把这个性质叫做惯性。

（3）确立了惯性概念，所以牛顿第一定律又叫做惯性定律。

四、惯性

（1）惯性定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性

质。

惯性是指能保持原来速度，不是保持原来的运动性质，如果物体原来

匀变速运动，靠惯性是不能保持匀变速运动的。

（2）一切物体都具有惯性，惯性是物体固有的属性。

惯性现象在生活中有很多。大家能不能解释一下？设问：惯性与什么因

素有关呢？与物体的运动状态、受力情况有关吗？

用吹鸡蛋实验来说明惯性是有物体质量决定的。实验说明，质量大的物

体运动状态不易改变。

培养学生分析能力，自主学习能力。

物理知识与生活实际紧密结合，体现知识的实用性

利用学过的知识解释有关现象，提高学习的兴趣。

惯性是物体本身的一种属性，应该与本身的因素有关，而力是外界施加

的，物体的运动状态改变因为受力，所以惯性与物体的运动状态、受力情

况无关。

（3）质量是物体惯性大小的量度。质量大，惯性大。

4、回到上课之前扎破装水气球的问题，扎破瞬间水为什么要保持原来的运动状态。

用惯性只是比较军用战斗机和民航用的飞机运动状态改变的难易程度。

5、留一个课外作业：

请你谈谈在力与运动关系的认识上，亚里士多德有何贡献？伽利略有何贡献？牛顿有何贡献？

学生分析

小

结

与

作

业

1、力与运动的关系：亚里士多德首先提出——伽利略的研究（理想实验）总结本节——笛卡尔的完善——牛顿的总结

2、牛顿第一定律内容及含义

物体不受力时运动状态

力是改变物体运动状态的原因

确立了惯性的概念

3、物体的质量是惯性大小惟一的量度。

课所学内容

归纳总结本节课所学内容，使知识点明确。

留一个课外作业：

学生课下

请你谈谈在力与运动关系的认识上，亚里士多德有何贡献？伽利略有何贡完成

献？牛顿有何贡献？

板书设计：

一、力与运动关系

二、牛顿第一定律

三、惯性

教学反思：

1、追随历史的足迹，层层递进引导学生发现、理解牛顿第一定律。

2、注意利用学生身边随手可得的实物做实验，让学生感受到物理就在身边，物理规律的发现、证明就在身边。

3、有关惯性知识在生活中的应用可以极大提高学生学习的兴趣，是多方面知识渗透的最好载体，教学中极大的发挥不为过的。

4、重点介绍伽利略理想实验的方法，这是一种重要的物理方法，标志着物理学的真正开端。