1. 牛顿第一定律优质课一等奖

教学基本信息

课题

学科

教材

教学设计参与人员

设计者

实施者

指导者

课件制作者

其他参与者

指导思想与理论依据

新课改提倡学生探究学习，自主学习，通过交流与合作，经历知识的获取过程。本节课力求体现新课程的思想，努力做到以学生为中心，教师为主导，学生为主体。在教学过程的设计方面，关注学生对知识形成过程的理解，让学生亲历思考和探究的过程，领悟科学探究的方法。注重了物理规律的发现和发展过程的再现，和对科学家的创造性思维品质和敢于置疑、坚持真理的情感因素的挖掘。通过系列问题的设计引导学生思考与讨论、交流与合作。注重面向全体学生，提高每一位学生主动参与课堂教学的积极性。鼓励学生积极发言，对学生的回答做出积极评价，并让学生进行自我评价和互评，形成生生、师生之间的良性互动。最终使学生学会知识，掌握技能，经历过程，体验方法，培养勇于探索、不畏艰险的科学精神。

教学背景分析

教学内容：“牛顿运动定律”是经典力学的基础，是高中力学的核心。“牛顿第一定律”是本章第一节内容，重点研究的是力与运动的关系。它的功能具有多重性。

其一、它是初高中知识的衔接点：学生在初中学习中，已经了解了牛顿第一定律的基本内容。其二、它是运动学和力学的结合点。教材首先对人类认识力和运动的关系作了历史的回顾，着重介绍了伽利略研究力和运动的关系的思想方法及卓越贡献,进而讲述牛顿第一定律的内容和物质惯性的概念。这样的呈现方式充分体现了以知识为载体，以培养思维能力为核心、以提升探究能力为重点，充分体现知识的育人功能。

其三、它是思维方法的创新点。伽利略开创了理想实验的研究方法。成为人类精神文化的瑰宝。

姓名

周红兵

周红兵

曾拥军

周红兵

单位

北师大第四附属中学

北师大第四附属中学

北京教育学院丰台分院

牛顿第一定律

物理

学段：

年级

高一

书名：物理必修1

出版社：教育科学出版社

联系方式

13810526317 13810526317 13520927168 13810526317

北师大第四附属中学

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学生情况：首先高一学生已学过《运动的描述》和《力》两章内容，为这一章学习力与运动的关系奠定了知识基础；其次，学生对于力与运动关系的认识有一定的生活经验，在初中也初步了解牛顿第一定律和惯性的基本内容，知道“力是改变物体运动状态的原因”这一结论，但学生对“力与运动关系”认识的历史了解甚少，对伽利略的理想实验方法也没有深入了解，对于质量是惯性大小的量度也是不知道的，学生对“有力作用物体就运动，没有力作用物体就要停下来”的看法源于直觉印象而成为错误的前概念，对牛顿第一定律的理解还不够深刻，还没有真正将生活经验变成科学的认识，因此让学生在原认知基础上的再提高是本节课的关键。

教学方式：讲授与讨论结合

教学手段：多媒体、演示实验

技术准备：自制理想双斜面轨道、演示文稿、自已拍摄的录像

教学目标(内容框架) 1、知识与技能： （1）

理解牛顿第一定律的内容和意义。

（2）

知道惯性的概念，知道惯性大小跟质量有关，能够正确解释有关惯性的现象。

2、过程与方法：

通过理想实验的探究体验，学习“实验和推理”相结合、“透过现象看本质”的科学方法。培养学生观察实验、探索本质、归纳总结的能力。

3、情感态度价值观：

通过伽利略的斜面实验，激发热爱科学、乐于探究的兴趣。通过科学史的简介，领略去伪存真的科学态度和严谨的科学作风。

教学重点：认识牛顿第一运动定律的建立过程；理解牛顿第一定律内容及惯性内涵。

教学难点：质量是惯性量度的理解。

教学过程(文字描述)

（一）创设情景，引入课题

播放视频：

1. 天宫一号的点火升空、变轨、对接和在轨运行。（提醒学生注意观察火箭和卫星的运动过程及运动状态的改变）

提问：天宫一号为什么能被发射升空、变轨、对接和在火箭燃料耗尽以后长时间在轨运行呢？

带着这个问题展开第三章《牛顿运动定律》的学习。

播放视频：

2. 演示“旋蛋实验”两个鸡蛋，将一个鸡蛋旋转起来以后用手按下迅速停下，另一个按停后松手鸡蛋还能继续旋转；

演示完毕让学生说观察到了什么现象？怎么解释这种现象？激发学生问题意识。

教师不明确回答，告诉大家学习完这节课知识后就会知道答案。

3、教师演示手推小车实验: 用力推小车运动，不推了小车静止。

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多媒体投影图片:引导学生回顾生活中类似的现象在我们生活中还有很多。

这些物体运动都蕴含着力与运动的关系。在人类历史的长河中，运动和力如影随形，总是和人们的生活、生产密切相关。那么，力与运动之间到底有什么样的关系呢？这个问题早在两千多年前就有人进行深入研究了。

（二）回顾历史，探究定律

1．情景设问，经验猜想

最早对力和运动之间的关系进行观察研究并给出经验猜想的是古希腊学者亚里士多德。

亚里士多德观点：运动必须依靠外力的不断作用才能维持。外力一旦消失，受迫运动也就停止了。即运动需要力来维持。

他的观点来自实际经验，还能用实际经验验证，所以被人们广泛接受，并维持了近两千年。

2．质疑假设，科学猜想

首先对亚里士多德观点提出质疑并深入研究的是十六世纪的伽利略。他仔细观察了球的滚动。发现当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，它的速度应该不增不减。实际观察的结果是：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。

①现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。

教师介绍：按照亚里士多德的观点，球停下来是因为没有力的作用。伽利略恰恰从这一现象出发，对亚里士多德的观点提出质疑。

②质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？

设问：球停下来的原因是什么呢？

教师介绍：在伽利略之前，人们还没有意识到摩擦力这种无形的力，伽利略是第一个意识到摩擦力的人。

他改变了水平面的粗糙程度，发现：水平面越光滑，球滚得越远。于是，他推断这是摩擦阻力作用的结果。

结论：滚动的球停下来，是摩擦阻力作用的结果。

③假设：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将怎样运动呢？

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④合理外推：若没有摩擦阻力，球将永远滚动下去。

根据自己的猜想伽利略设计了一个双斜面实验。

3．实验探究（重现伽利略探究过程）合理外推，得出结论

双斜面实验：左斜面固定，右斜面倾角可变。实验中我们设定小球始终从左斜面电磁铁处由静止释放。

（1）、从左斜面一侧某一高度处释放一个小钢球，观察小球的运动情况。

设问：看到什么现象，什么原因？

观察现象后思考回答：小球沿左侧斜面滑下越来越快，沿右侧斜面上滑越来越慢。如果忽略摩擦，则可达到与释放点同样的高度。

（2）在从同一高度释放小球之前，先把另一侧斜面的倾角减小，重复实验。

设问：又看到什么现象，什么原因？

引导学生思考回答：

倾角减小，小球经过的路程增加。

（3）把另一侧斜面的倾角进一步减小，重复实验。

引导学生思考回答：

倾角进一步减小，小球经过的路程进一步增加。

设问：通过观察，同学们想一想，如果右面的斜面变成了水平面，小球将怎样？

（4）把另一侧斜面放水平，重复上面实验。追问：如果水平面上没有任何阻力，小球将怎样？

引导学生思考回答：小球将永远达不到原来的高度，可以永远运动下去。

继续追问：这说明什么？力是维持物体运动的原因吗？

引导学生回答：没有力的作用，运动的物体将一直运动下去。力不是维持物体运动的原因。

（5）动画模拟再现实验探究过程。

注意提醒：伽利略的双斜面实验是一个理想实验；

通过双斜面理想实验，伽利略得出了结论：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将永远滚动下去。运动不需要力维持。

再现伽利略的探索过程：

观察现象，产生质疑；提出假说，实验探究；

合理外推，得出结论。

这种方法非常了不起！爱因斯坦是这样评价的：伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。

与伽利略同时代的法国科学家笛卡尔对他的观点进行了补充。

4．补充完善，形成定律

（1）笛卡尔的补充：除非物体受到力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动。

笛卡尔补充了物体不受力时保持静止状态或匀速直线运动状态。

1642年，伽利略逝世，1643年牛顿在英国诞生。牛顿是人类历史上最伟大的科学家之一。主要贡献有发明了微积分，发现了万有引力定律和经典力学，设计并制造了第一架反射式望远镜等等。

牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中提出了三条运动定律。牛顿把伽利略、笛卡尔的正确结论总结成为牛顿第一定律，它是牛顿物理学的基石。

（2）牛顿第一定律：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。

现在我们来理解定律。

（三）理解定律，了解惯性

1．回顾、思考：

①静止的车、足球为什么运动起来？

②运动的车、足球为什么会停下来？

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③牛顿第一定律中论述的运动和力的关系是怎样的？

教师引导得出结论：

运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。

思考：物体不受力时“总保持匀速直线运动状态或静止状态”，这能不能通过实验验证呢？

不能。由于不受力作用的物体是不存在的。许多阻力很小的现象可以帮助我们理解牛顿第一定律。

2．阻力很小的现象：冰壶比赛的视频

从视频可以看出，冰壶在一段时间内速度的大小和方向几乎不变，直到碰上另一个冰壶。

思考：定律中还论述了什么呢？

3．惯性：

概念：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。

思考并猜想：物体的惯性大小和什么因素有关？

游戏：用嘴吹两个质量大小不同的球，一个很轻易就能吹动，而另一个却吹不动。

投影展示，相扑运动员和体操运动员的图片。

思考：你观察到了什么现象？这个现象能说明惯性和质量的关系吗？

惯性与质量：质量是惯性大小的唯一量度。

教师演示紧固锤头视频。液体的惯性和气体的惯性视频

。

让学生说看到了什么？现象产生的原因是什么？由此合理外推从而得出结论：

一切物体在一切情况下都有惯性。

（四）再设情景，规律应用

思考：1．怎样解释“天宫一号”和“神州八号”在火箭燃料耗尽以后还能长时间在轨运行呢？

2．按停后松手鸡蛋还能继续旋转的原因是什么呢？

学生回答并举例说出一些生活中常见的涉及到惯性现象的实例并用今天所学知识解释。

安全教育生命教育渗透：（演示汽车碰撞实验视频）让学生看到汽车安全带的重要作用？

提醒学生注意观察系了安全带和没系安全带的两个假人在碰撞过程中的区别，对学生同时进行安全教育，生命教育。

（五）课堂总结

1.了解了运动和力关系的探究过程。

在探究过程中，亚里士多德是开拓者。伽利略首创了理想实验方法；笛卡尔补充了伽利略的观点；牛顿提出了牛顿第一定律明确了力是改变物体运动状态的原因。

整个过程在人类历史上延续了两千多年直到今天我们仍然还在不停探索。

2.体会了理想实验的魅力；

3. 深入理解了牛顿第一定律，知道了质量是惯性大小的量度; 一切物体在一切情况下都有惯性。

4 .学会了用惯性知识解释生活中遇到的一些现象。

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（六）作业布置

1、完成区目标相关练习题。

2、回家用今天所学知识向父母和你身边的亲人介绍汽车安全带的重要作用，并提醒他们驾车和乘车时一定要系好安全带，尤其是开车时一定要遵守交通规则。

（七）课后反思

本节课设计的指导思想是：“坚持以创设问题情景为切入点，以观察实验（事实）为基础，以培养学生的思维能力为核心，以提升学生探究能力为重点的基本特征。”

引入部分以我国天宫一号的发射升空以及在轨运行的一个动画模拟并提出问题作为本章学习的切入点；再以旋蛋实验视频进行两次比较学生通过观察发现区别并产生思考分析作为本节内容的情景切入点；通过设问让学生回忆初中对惯性的认识；结合几张涉及到力和运动关系的图片提起学生学习本节内容的兴趣，而进入高中牛顿第一定律的学习。从实际上课的效果来看与预期目标一致，尤其是学生看到两次实验的对比以后情不自禁的发出疑问。

然后从学生的问题出发，引入本节物理学史的教学。从亚里士多德到伽利略再到笛卡尔牛顿对力和运动关系的跨越两千多年研究过程的叙述能让学生深刻体会到真理的来之不易。过程中特别渗透了伽利略的研究和思想方法，让学生与老师一起通过教师自己设计制造的伽利略理想斜面试验器材来重温伽利略的探究过程，以对理想斜面实验的观察并从观察到的事实为基础让学生体会到理想实验的魅力以及合理外推思维对发现真理的重要性；很好的培养了学生的逻辑思维能力，也让学生感受到伽利略研究方法的巧妙。课堂上这个实验效果很明显完成的很成功，很好的达到了教学设计的目标也让学生的探究能力得到一定的提高。

另外在对惯性的理解教学上我也采用了实验结合自己所录视频的展示，让学生更为生动的理解认识了牛顿第一定律。尤其是对液体惯性现象的视频，我对录像进行了慢放的技术处理，当学生看到装水的气球瞬间变成水球在空中聚集的瞬间都禁不住发出惊讶的欢呼。原来生活中还有这么多转瞬即逝的美丽现象。同时，也能感觉到学生对物理的兴趣也越来也浓厚了。

最后，我还利用了一段汽车碰撞试验的录像视频让学生看到在发生碰撞事故时系安全带和不系安全带的区别，对学生进行安全教育，并通过作业的方式把这种安全教育传递到学生的家人。让学生在这堂课上学到的不只是单纯的书本知识，还有保护自己生命的好习惯。

学习效果评价设计

评价方式 1.观察法：

通过课堂观察学生参与学习活动的态度、行为表现，判断学生对物理学习兴趣和情感的变化。

2. 小测验：

通过小测验判断学生对知识掌握情况，及运用知识解决实际物理问题的能力发展情况。

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