1. 牛顿第一定律优质课一等奖

课题

学科

教学

背景

分析

牛顿第一定律

物理

年级

高一

课时

1课时

【教材分析】

牛顿运动定律是整个力学体系的基石，而牛顿第一定律又是这个“基石”中的“基石”。牛顿第一定律定性地揭示了力和运动的关系，提出惯性的概念，为定量研究力和运动的关系拉开了序幕。初中对牛顿第一定律已有所涉及，但高中教材与初中相比，主要有四方面的不同：

一是定律内容深浅不同。高中教材中的表述具有更为丰富的内涵，它强调了力是改变物体运动状态的原因，突出了第一定律的独立性和重要意义，也为学习牛顿第二定律做了一定的铺垫。

二是惯性的认识层次不同。初中强调一切物体都有惯性，高中侧重惯性与质量的关系。

三是实验的设计、探究及思维深度不同。初中为斜面小车实验；高中为伽利略理想实验，突出了理想实验这种科学方法的价值所在。

四是情感、态度、价值观的体现不同。初中对牛顿第一定律建立的历史一语带过，高中教材回顾了历史，让学生体会一个规律的获得是一代又一代人努力的结果，激发学生追求科学，勇于创新的情感。

【学情分析】

我校是一所普通完全中学，本节课面对的是我校高一学生，他们课堂表现活跃，对新事物有着强烈的好奇心。但知识基础相对薄弱，他们对牛顿第一定律有一定的了解但缺乏深刻认识；由于受生活影响，错误前概念在他们的头脑中很顽固；能解释一些简单的惯性现象，但对运动和力关系的认识并不准确到位。因此在教学中通过模拟伽利略理想斜面实验，深化对力和运动关系的认识，渗透基于事实基础之上的理想实验的研究方法，并分析解释实际现象，加强知识与生活的联系。

【物理学科素养】

※物理观念：

通过本节课的学习，学生能够形成力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，质量是惯性大小的量度的物理观念。

※科学思维：

1

教学

目标

教学重点、难点

教学

方式

与策

略

1．通过力与运动的关系的研究过程，培养学生善于发现问题、敢于质疑创新的科学思维品质。

2．通过伽利略的斜面实验，培养学生基于实验事实合理外推的科学思维能力。

※科学探究：

通过学习伽利略理想斜面实验，渗透基于事实基础上的理想实验的研究方法，培养学生科学实验探究的思想。

※科学态度与责任

通过亚里士多德和伽利略对运动和力关系的不同认识和牛顿第一定律的得出过程，了解人类认识事物本质的曲折性，感悟科学是人类进步的不竭动力。

【重点】对牛顿第一定律和惯性的正确理解；科学思想的建立过程。

【难点】力和运动的关系，惯性和质量的关系。

【教学方式】

教师引领下的科学探究。 【教学策略】

1．加强物理知识与生活实际的联系，通过游戏、分析实际现象、探究作业的形式，既能调动学生的积极性，也能培养学生将物理与生活相融合的思维模式。

2．渗透基于事实基础之上的理想实验的研究方法，培养学生用科学方法研究物理问题的意识。

活动内容

一、创设情境、引入新课

【撕纸游戏】

活动意图

时间分配

以生活中的实例引入，将物理知识与生活联系在一起，增强学生兴趣并引入本节内容。

2

教学活

动设计

（一）回顾历史、探究定律

（区别：纸条上有无夹子）

为什么会是这样一个结果呢？怎样解释我们的游戏？其实，在游戏中还涉及到一个古老的话题——力和运动，可以追溯到公元前4世纪。

3分钟

二、新课教学

追根溯源——最早的关于“运动与力关系”的认识

带领学生穿越回到两千多年前：当时最博学的人亚里士多德对生物、天文、气象、数字和物理等方面进行研究，成果十分丰富，他追求以世界本来面目来说明各种自然想象。

他认为物体的运动需要力来维持，没有力的作用，物体就会停下来，而且在当时他的观点与大多数的“经验事实”是一致的，没有人提出质疑。

【学生发现与反思】

学生了解到最早的关于“运动与力关系”的认识，并反思自己曾经也有过同样的错误前概念。

3

通过启发，

使学生切

实体会到

研究问题

的切入点。

教学活

动设计

10分钟

1．来自伽利略的质疑

直到三百多年前的一天，伽利略对亚里士多德的观

点提出了质疑：原来运动中的物体能够停下来，难道真

是没有受到力的作用吗？

【小实验】用手推木块，使木块运动，之后撤去手，引出伽利

木块停下，木块为什么能够停下来呢？

略的质疑。

撤去力F F

【学生发现】运动的物体能够停下来，在这个过程

中受到空气阻力和摩擦阻力。

伽利略敏锐的洞察到摩擦阻力的存在！

那么，如果没有摩擦阻力，原来在水平面上运动的

物体会如何呢？

【学生猜想】如果没有摩擦阻力，原来在水平面上

运动的物体将会一直运动下去。

2.伽利略的猜想

于是，他猜想：如果没有摩擦，当物体沿着水平方

向运动时，他的速度应该不增不减。然而他的猜想不管

是在当时那个年代，还是今天都是不可能存在的。

3．伽利略的理想实验

通过对理物理学史上对运动与力关系的研究：

接下来，伽利略就想证实自己的猜想，进行实验。他也是物理学史上第一位利用实验研究解决物理问题的物理学家。

想斜面实验的模拟，说明物理研究中抓住主要因倾角可调的对接斜面，小球。

素，忽略次要因素的必要性，同※实验装置：一侧※选材原因：伽利略在生活中看到，物体从斜坡上运动下来的时候运动的越来越快，而冲上斜坡的时候运动的越来越慢。

师：若将小球从A点静止释放，小球将运动到什么

4 时也展示了研究物理的思想方法。

教学活

动设计

位置？

生：（猜想）等高

位置或不到等高位置。

师：我们来实验一下。

（1）让小球从左侧斜面A点无初速度滚下；

师：我们观察到小球并没有运动到等高位置，这是为什么呢？

生：因为摩擦阻力。

师：请同学们设计实验来验证你的猜想。

（2）铺上棉布，再次让小球从左侧斜面A点无初速度滚下；

师：实验过程中，请同学们注意观察小球的运动情况并记录小球的位置：

【说一说】小球的运动情况如何？为什么会这样？如果没有摩擦呢？

切实理解伽利略理想斜面实验的思维过程。将真实的实验结论与抽象的逻辑

推理结合从斜面左侧A点无初速度滚下，小球滚上右侧斜面，起来，学生体会理想高度比A点低一些，标记小球运动的位置。

在斜面上铺上棉布，再次让小球从左侧斜面A点无初速度滚下，小球滚上右侧斜面，小球比上次滚的近了一些。

铺上棉布，小球受到的摩擦阻力变大了，走的更近了。如果没有摩擦小球将滚到与A点等高处。

【思考】假如没有摩擦，从同一高度释放小球，小球在另一斜面会上升到什么高度？

上升到等高处。

这是在实验基础上的推理。

（3）仍将小球从A点无初速度释放，减小右侧斜面倾角，小球的运动情况如何？

实验的重要方法。锻炼观察和分析能力。

将小球从A点无初速度释放，小球滚上右侧斜面，

减小右侧斜面倾角，学生发现小球运动到高度比A点略

低，但是比第二次滚的更远一些。

5

教学活

动设计

师：你能解释一下为什么球运动的更远了么？

生：小球一直想运动到等高的地方，需要运动的更远来寻找等高点，这就用到了我们刚才的结论。

通过亚里士多德和伽利略对师：如果再减小倾角，小球将运动到什么位置呢？

运动和力不断减小斜面倾角小球的滚上右侧斜面，一次比一次滚的远一些；

如果没有斜面摩擦，小球能滚到与A点等高处。

关系的不同认识和牛顿第一（4）将右侧斜面放成水平，小球依然从A点滚下，定律的得运动情况怎样？

出过程，比较分析，了解人类认识事物本

质的曲折最后将右侧斜面水平放置，小球依然从A点滚下，性，感悟科小球沿着水平面滚动更远的距离停下来。

思考：如果忽略小球受到的空气阻力和摩擦阻力，小球在水平方向上还受到其他力的作用吗？

如果没有摩擦，小球将一直滚下去。

这又是在实验基础上的推理。

学生根据推理得出结论：这个运动不再需要力来维持。

4．伽利略的推断：

若没有摩擦阻力，球将永远运动下去。

（然而不管是在当时那个年代，还是今天，没有摩擦阻力的情况都是不可能存在的!）

5．伽利略的科学实验探究过程及方法

学是人类进步的不竭动力。总结伽利略科学探究的过程，突出研究问题的科学方法。

6

教学活

动设计

理想斜面实验渗透了物理学的研究方法——理想实验法。理想实验是在真实的科学实验的基础上，经过逻辑推理而进行的思维过程，它是科学研究的重要方法。

6．伽利略理想实验的物理意义

该理想实验的意义在于它摒弃了那种单纯依靠思辨来研究物理的行为方式，而确立了实验在物理研究中的基本地位。

1．牛顿第一定律的内容和含义

让学生体一、笛卡尔的观点补充：如果运动中的物体没有受会牛顿第到力的作用，他将以同一速度沿同一直线运动，既不停一定律在表述上更下来也不偏离原来的方向。

明确，更简二、牛顿在总结前人的基础上，得出牛顿第一定律：洁。

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。

2．学生分析讨论：牛顿第一定律的含义

（1）分析力和运动关系（师生互动）

明确力是改变物体运动状态的原因。

（2）视频：撞车时人头部的运动情况

加深学生旦汽车发生严重撞击，司机由于惯性要保持原来的对牛顿第一定律的运动状态而向前倾，此时安全气囊自动充气弹出，使人理解。

不致于撞到车身而受伤。

牛顿第一定律明确了物体具有惯性：揭示了一切物（二）理解定律、了解惯性

体在任何状态下都具有的一个重要属性——惯性。

由牛顿第一定律可知，只有在不为零的合外力作用下，物体的运动状态才会发生改变。这说明任何物体都有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这个性质叫做惯性。牛顿第一定律又叫惯性定律。

3. 惯性和质量

提出问题：惯性的大小跟哪些因素有关？你能设计实验加以说明吗？

【吹书游戏】

明确一切物体都有

10分钟

7

教学活

动设计

现象：一本书不容易吹动，说明质量大的物体运动状态难改变，惯性大。一页书容易吹动，说明质量小的物体运动状态容易改变，惯性小。

图中是大客车和小轿车从同速开始刹车的刹车痕迹，对比发现大客车的刹车痕迹更长更明显。

小结：质量是物体惯性大小的量度，惯性的大小意味着改变物体运动状态的难易程度。

视频：战斗机扔掉副油箱的作用。

惯性的预防和利用：为了使战斗机的运动状态容易改变，必须及时扔掉副油箱，减小其质量，提高战斗机的灵活性。

结合生活中的例子分析惯性的大小与质量有关。

提出问题：惯性大小和速度有没有关系？（强调惯性大小与速度无关）

如何解释同一汽车速度越大越难刹停？

惯性是物体抵抗运动状态变化的“本领”，要比较本领的强弱需要在运动状态变化相同的时候来进行，而速度越大运动状态变化越强烈，所以此现象时不能用惯性来解释的。

过小游戏

来探究决

定惯性大

小的因素，

5分钟

理解质量

是惯性大

小的惟一

量度。联系

生活实际，

理解任何

物体在任

何情况下

都具有惯

性。

以问题引

导学生破

除头脑中

的错误前惯性，有抵抗运动状态变化的“本领”。

概念——速度越大惯性越大。

8

教学活

动设计

（三）再设情景、规律应用

【思考讨论】怎样解释撕纸游戏？

有夹子，增大了中部的质量，增大了惯性。当迅速撕开两边时，中部仍保持静止状态，所以撕成三截。无夹子，中间纸条惯性很小，静止状态易改变。由于撕开纸条的力左右有差异，所以撕成两截！

用所学知识解释一开始小游戏的现象，将知识与生活现象联系在一起，在做到首尾呼应。

10分钟

【课堂总结】

总结本节由学生总结自己在这节课上学到了什么。

重点知识，1．了解了运动和力关系的探究过程。

加深学生2．体会了理想实验的魅力:实验（事实）+逻辑推理。

的印象。通过完成课3．深入理解了牛顿第一定律，知道了质量是惯性大外探究作小的量度。

业，让学生【课外探究】

更学会将知识应用有人说刘谦的螺丝魔术颠覆了牛顿第一定律：

与生活，培不给螺帽力的作用，螺帽也能运动起来。你怎么看？

养学生生请在百度中搜索“刘谦螺丝魔术揭秘”，弄清刘谦

活处处有螺丝魔术的原理。

物理的思想观念。

三、课堂总结、课外探究

2分钟

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