周明牛顿第一定律教学设计

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1、牛顿第一定律 教学设计 周明【课题】牛顿第一定律【教学时间】45分钟【教学对象】高一学生【教材】全日制普通高级中学教科书必修1第四章第1节一、教材分析牛顿第一定律是人教版高中物理第四章第一节的内容，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;它本身包含着力、惯性和参考系这些极富成果的科学概念，是物理学理论的基石和支柱, 同时，为牛顿第二定律、第三定律的学习做下铺垫。另外，伽利略的研究蕴涵了重要的科学方法，教材在引导学生领会牛顿第一定律含义的过程中，充分说明了伽利略“理想实验”及其推理过程，展示了伽利略理想斜面实验的猜想依据、推断结果这一思维过程。因而,通过教师引导和问题

2、探究,让学生认识物体固有的惯性现象,进一步理解运动、力、质量等基本概念,成为学生理解“运动与力”关系的基础,“惯性”因其抽象、难懂而成为难点。重点：伽利略理想实验、牛顿第一定律内容、惯性概念。难点：理想实验方法、惯性概念。关键：在没有给定质量大小与否时,基于物体的加速度来对惯性的大小进行判断。二、学情分析知识基础：教学对象为高一年级学生。他们已经学过运动学和静力学的相关知识，但对“运动与力”之间的关系还是第一次正式涉及到，由于日常生活经验的认知偏差,学生往往不容易理解“运动与力的关系”。 心里特点：高一学生思维活跃,对不知其所以然的现象有较强的求知欲。认知障碍：(1)生活经验中,“运动需要力”

3、的前概念;(2)高一学生已经具备了一定的分析、推理、逻辑思维能力，但是,自主探究、归纳和作出结论的能力不强。所以,本节课要注意引导学生通过前人对力与运动关系的探究的过程，学习相应的物理思想和方法,以克服认知困难和偏差等引发的难于理解“运动与力的关系”。三、教学方法1、实验探究法物理是一门以实验为基础的科学。将理论与实验融为一体，突出实验在教学中的基础地位是新课标的一大特点。在本节课中，通过对伽利略的理想探究实验，从而逐步掌握在实验的基础上加之推理得到结论的方法。 2、谈话讲探究法老师通过实验演示和媒体展示, 引导学生学习牛顿第一定律和惯性概念，并注重对抽象的惯性概念等进行讲解，以疏通课程难点内

4、容。3、问题讨论法 结合新课程理念，为学生逐步习得科学探究的方法和掌握、应用方法，同时树立交流与合作的意识，于是,设计了学生讨论的问题,强调学生在问题讨论中亲身参与实践和合作学习方式,以理解和应用所学方法。四、教学目标1、知识与技能（1）理解力与运动的关系；（2）掌握伽利略的理想实验；（3）认识质量与惯性大小的关系。2、过程与方法（1）通过伽利略的理想实验，学习在实验基础上通过推理得到结论的方法。 （2）通过对惯性大小因素的探究，体会控制变量法。3、情感态度与价值观（1）通过历史回顾，感悟前人认识事物本质的曲折性。（2）通过对伽利略的介绍,学习坚持不懈的科学探究精神，敢于创新、挑战权威的科学态

5、度。四、实验设计与媒体结合物理学是一门实验科学，实验是最好的科学论证,能够使抽象、空洞的概念更加具体、直观地展现出来，从而将感性认识提升到理性认识的高度，而运用媒体信息更能为实验锦上添花，它将复杂的物理过程形象生动地展现给学生。由于本堂课的概念多且抽象,所以,基于高一学生的心里特点及认知水平，尊重循序渐进的规则,我主要设计了以下实验。（1）运用伽利略的斜塔实验培养学生在实验的基础之上,通过推理得出结论的方法。（2）通过模拟汽车突然启动和急刹车,从静止和运动两个侧面来说明物体都有惯性现象,指出惯性是物体的一种属性。（3）我用弹簧同时弹击质量不同的小车来有效说明质量是物体惯性大小的量度观点。并让学

6、生体会控制变量法在实验探究中的作用。（4）由于学生常常想当然地走向经验误区,以为速度越大惯性就越大。所以,为了弄清这个问题,我设置了直观的媒体展示, 以一个交通事故的案例来说明速度与惯性大小无关。五、探究教学过程本节课的教学过程主要分为三个部分。 （1）情境展示，引出新课; （2）师生互动，探究新知; （3）交流总结，活学活用。教学活动有效性评价调控备案一、创设情景，导入新课（约4分钟）1. 力与运动的关系点评：该知识点属于半知的知识，所以采用教师引导、学生回答问题的方式组织教学。教师：同学们，你们童年时最喜欢玩的游戏是什么？学生：（儿时有趣的游戏）教师：刚才有同学说到玩滑梯，那下面就让我们一

7、起来看一段视频，重新回到快乐的童年好吗？播放视频：“冰冰玩滑梯”学生 ： （充满兴趣，观看视频）教师 ：结合你儿时的回忆请同学们思考小朋友怎样才能滑得更远呢？教师： 同学们知道汽车轮胎有花纹为的是给它增大摩擦，那此时小朋友为什么会停下来呢？学生：因为轨道有摩擦力。教师：在前面我们学习了运动的描述和力学的知识，现在我们就来看看，此时的摩擦力与小朋友的运动有什么关系呢？二、师生互动，探究新知（约25分钟）1.牛顿第一定律点评：该知识为半知的知识，所以采用教师和学生一起参与实验探究的方式来组织教学。实验一：用力向前推动小车小车动了，停止用力则小车静止。教师：同学们刚才我们轻推小车就能使它运动不推则小

8、车就会静止下来，这说明一个什么道理呢？学生：物体受到力才能运动。教师：早在两千多年前，古希腊有一位哲学家，亚里士多德就曾对力和运动之间的关系作了一系列的探究，也得到了类似的结果（引入亚里士多德的观点）力是维持物体运动的原因。教师：同学们根据自己的生活经验想想，一旦人不再施加外力推小车，小车的运动状态就只能是静止不动的吗？学生：（一些学生回答）是，（一些回答）不是。实验二：猛推小车教师：同学们，小车在向前行进时，我并没有给它向前的力，但是小车在水平方向还能前行这么远的距离，这说明什么？学生：，不受力物体也可以运动。教师：其实，上面所有的事例都涉及到基本的问题，那就是力和运动之间的关系这一问题，这

9、个问题直到牛顿第一定律的出现才得以解决，今天我们就来学习第四章牛顿运动定律的第一节牛顿第一定律。【板书】4-1 牛顿第一定律通常情况下，以学生的亲身经历为切入点， 能够激起学生共鸣，产生较好的学习兴趣。用摩擦力做引导，学生很容易理解是摩擦力的作用使物体停下来。由于学生平时生活中的感性经验，很容易潜意识地回答物体受力则动，不受力则静止的前规律； 有的学生可能会理解不到物体在不受力时仍然可以运动。对该问题能够完全正确回答的学生比例不高，多数学生处于模棱两可的认识状态。为引出新课，引发学生联想与牛顿定律实验相近的生活情景玩滑梯:播放视频;学生可能不会想到与该课题有联系的滑梯,播放视频更为必要。本知识

10、点的主要目的是探讨表面光滑程度与物体运动的关联。所以，点拨：影响小朋友玩滑梯远近的重要因素是摩擦。如果多数学生存在认知偏差，则例举飞机播种的例子，运动员百米赛跑冲刺后不能立即停下来的情景，或者以足球被踢出后的场景来纠正学生的认知误区。如果学生认识的效果不佳，则进一步引导: 对照轻推与猛推小车两种情况下小车的运动情景。2. 伽利略斜塔实验（理想实验）点评：该知识为未知的知识，主要由教师演示学生配合的方式展开教学教师：结合我们刚才的实验现象同学们想想，亚里士多德的这个观点是对的吗？学生：不对。【板书】亚里士多德 提出问题教师：在前面的视频片段中，假如地面无限光滑，被小孩将会怎样运动呢？针对这类问题

11、，伽利略就曾做了一系列探究。教师：下面，我们就来具体学习一下伽利略的研究方法。课堂演示伽利略斜塔实验（1）小车从铺有棉布的斜面，从一定高度静止状态开始滚下，在水平方向运动了一段距离。 并在小车沿水平方向滚动的最远位置做标记。教师：请同学们注意观察小车在水平方向上前进的距离的。（2）小车由静止从同一高度的斜面滑到铺有沙面的水平面上。记下小车水平方向前进的距离。教师：由实验可以看出小车在第二个斜面滑动的最大距离与在第一次实验中的距离有什么不同? 学生：小车此时要滑得远些。（3）取下沙布，小车从同一高度沿斜面滚下滑倒木板上。记下小车滑行的距离。并在小车沿水平面滑动的最远位置做标记。教师：通过实验我们

12、发现，当取下纱布时时，小车滑行得怎么样了呢？学生：更远了。教师：同学们知道小车最后停下来是因为有摩擦，假如没有摩擦，小车将运行多远呢？学生：会永远运行下去。教师：假如没有摩擦，假如轨道足够长是一个理想的条件，这在实际中是无法实现的，但这又是在实验基础上的猜想，是科学合理的推理。【板书】：伽利略 理想实验 实验+推理将实验贯穿与历史中，学生会有很高的激情参与实验，容易理摩擦力在这个实验中的作用。可能有的同学还是较难理解和掌握伽利略的实验探究方法。试验中一部分学生可能不能将实验现象与实验规律结合起来。学生比较容易想到小车不受摩擦时还会继续运动下去。但有的学生可能还是会觉得小车不会永远滑行下去。辅以

13、实验四：图片展示运用生活画面：运动员把足球踢出去后，人的脚没有继续施加外力给足球，可是足球继续向前运动一段距离；冰壶运动中，当运动员把冰壶推出去后，人的手没有继续施加外力给冰壶，可是冰壶继续向前运动，都说明了亚里士多德的观点是错误的。此时提示:用对比实验和控制变量的实验思路，让学生用对比的方法学习新知识、找出问题的本质从而理解“运动和力的关系”。此时引导同学们思考：如果把水平面换成冰面，小车会滑行的距离又会怎样，从而引发他们极限思维。实验五：气垫导轨实验 教师：气垫导轨可以气垫导轨上物体近匀速的运动在物体与导轨之间形成空气流所以避免了直接接触的摩擦，能够较好地模拟不受摩擦力时小车运动的情境。总

14、结：根据以上实验，得出伽利略的结论：运动的物体如果不受力，将一直运动下去，不会停止，并引导学生认识到光凭经验做判断常常是靠不住的。讲述笛卡尔的进一步补充和完善【板书】笛卡尔 补充完善教师：现在请同学们阅读教材，比较这三位科学家对于运动和力之间的关系所持的观点有何异同？归纳比较以上三位科学家的观点。教师：牛顿站住了巨人的肩膀上总结得到一条很重要的定律，即牛顿第一定律。请同学们一起朗读一下牛顿第一定律的内容：学生：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。【板书】二、牛顿第一定律【板书】 1、内容：3. 惯性概念点评： 该知识是半知的知识但属于一个比较抽象难

15、懂的知识点所以主要采用教师的谈话探究法莱引导学生思考。教师：同学们认真阅读一下牛顿第一定律的内容，大家都想想它包含了哪三层含义？（请同学归纳）教师：牛顿第一定律包含的意义深刻；其中“一切”表明这条规律的普遍性，没有例外；“除非力”给出了力的一种定义，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。“总保持”指物体不受力时，其运动状态只有匀速直线运动或静止两种可能，要改变这种状态，物体必须受力的作用。教师：从刚才我们对牛顿第一定律的意义的分析同学们思考牛顿第一定律表明了物体的一种什么性质呢？学生：物体不受力时可以保持原来的运动状态。教师：牛顿第一定律表明任何物体都有保持原有的静止或匀

16、速直线运动的性质。我们把这个性质就称之为惯性。【板书】三、惯性【板书】1、概念教师：既然惯性是物体的性质那是不是所有的物体在任何情况下都有惯性呢？学生：是。教师：我们说只要这个物体存在它就具有惯性不仅静止的物体具有惯性而且运动的物体也具有惯性。为什么这么说呢？静止的物体要让它运动则就要对它施加力，对它施加力才能使他运动状态发生改变，若不施加力则物体仍保持静止。小活动：用一瓶矿泉水倒立在一张纸片上。教师：同学们想若果我抽出纸片水瓶会怎么样呢？学生：水平会倒。教师：（抽出后水瓶未倒）迅速抽出纸片，纸片虽然运动了但水瓶依然纹丝不动，说明静止的物体具有保持原来静止状态的能力。教师：日常生活中运动的物体

17、会不也有这样的性质呢？学生：有。（列举出例子：）教师：当我们乘坐汽车汽车突然刹车时，人的身体为什么会向前倾呢？请一位同学起来试着用刚才的方法分析。教师：在汽车突然刹车时人的下半身由于与车身相接触进而有摩擦所以能够与车身同时静止下来，但是人的上半身在瞬间并没有收到制动力所以人能够包车原有的运动状态。教师：从以上实验我们可以知道无论物体受力与否，是静止还是运动的它都具有保持原来的运动状态的本领。所以惯性是物体的一种固有属性。由于现实生活中不可能有绝对光滑的斜面，所以学生可能难以理解。学生通过阅读教材,一般能够自己建构关于“运动与力”研究的历史轮廓。学生在归纳的同时其他的学生也积极思考，这样把主动权

18、交给学生充分调动了学生的主动性。学生在这里可能理解不到惯性的概念，回答方式可能有多种。有的学生可能不易理解任何物体都具有惯性。学生猜测与实际现象不符合，将内容推向高潮。充分发挥学生想象力大胆发言。，但同学们可能很难将惯性的知识与生活现象联系起来这个实验是个“理想实验”。但是尽管现实生活中没有绝对光滑的平面，可以创造越来越光滑的平面去证明伽俐略的想法。可以附加学生讨论，教师引出实例讲解的办法逐步讲授。惯性属于难点内容，这里可以具体讲解惯性的概念是如何从牛顿第一定律得到的，从而促进学生对惯性概念的掌握。可以首先举一个例子作为启发如：在火车上往上抛出一个物体，物体会落向前方还是后方还是原来的地方呢？

19、【板书】：2、理解 惯性是物体的属性鼓励学生在课后就生活中与惯性有关的现象做进一步探讨。教师：当然不同的物体保持原来的运动状态的本领就不一样，也就是说惯性的大小有不同，那么物体的惯性大小跟哪些因素有关呢？学生：速度、质量教师：同学们知道物体的质量也是物体的一种属性，那么我们很容易将这两者联系起来，所以首先我们就来看一下质量与惯性大小的关系。实验：用弹簧同时弹击两个完全相同的小车。教师：观察两辆小车的运动状态，可以发现他们几乎发生了完全相同的改变。再给其中一辆小车加上重物，观察其运动状况有发生了什么样的改变呢？学生：质量大的小车滑的路程小些。教师：在第一章运动的描述我们知道物体的运动状态我们可以

20、用什么来描述啊？ 那物体的速度发生了改变我们是不是就可以说物体的运动状态发生了改变，那物体运动状态改变的程度有可以用什么来描述呢？教师：加速度是描述物体速度变化快慢的物理量。如果加速度大那么物体在单位时间内获得的速度改变量就越大，也就是说运动状态的改变就越剧烈。那么此时比较得出什么结论？（分析两辆小车的运动状态与质量的关系。）学生：质量越大惯性就越大。【板书】：质量越大，惯性越大学生主动动脑思考，各抒己见。但学生可能一时不能想到质量与惯性大小的惯关系，学生可能只看到了路程这个表面的现象。回顾旧知识，用已经学过的知识来解决新问题。从质量也是物体的属性出发将这两个属性联系起来进一步启发学生联想到质

21、量。本小节知识实属全新知识。所以用讲授的方法启发学生思考速度，加速度，运动状态，运动状态改变的程度来看待实验的实质。4. 惯性大小与速度无关点评：这个知识点属于难点内容，所以主要由老师讲授的方式展开教学。实例分析：摩托车碰撞小汽车教师:这是一起由摩托车速度过大追尾而造成的交通事故（摩托车速度大碰撞后反弹被滑回来，比较其中的运动状态改变程度）展示交通事故图片，表诉整个肇事过程。分析速度与惯性大小无关教师：同学们在生活中我们会见到这样的情况速度很大的车也很难精止，那我们可不可以说速度越大惯性就越大呢？学生：（有的说可以,有的说不可以）。教师：(分析比较)这是因为载重车的质量比小车的质量大,因而惯性

22、也大，保持原来运动状态的本领也就越强。【板书】（2）惯性的量度质量如果有较多学生想到由于速度不同才会造成这样的状况。这时,教师需要深入浅出地从速度、加速度、运动状态、惯性四个方面进行开导和讲解.可以用两个乒乓球实验（其中一个在中填充泥沙，再用将空心的乒乓以很高的速度撞击填充泥沙的静止乒乓）来分析速度与惯性大小，打破同学们错误的认识。三、交流总结，活学活用（约7分钟）总结：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。综述：强调惯性是物体的一种内在属性，一切物体在任何情况下都具有惯性，质量是惯性的量度，惯性大小与速度无关。惯性不是力，它

23、只有大小没有方向，不能说“惯性力”、“受惯性作用”等。惯性现象在我们日常生活中有利有弊，如拍打灰尘、，飞机播种，铁锤送了倒立击打锤柄，公交车安全事故等。加深对惯性的理解（1）被踢出去的冰块在摩擦力可以忽略的冰面上运动受没受向前的力？为什么能够向前运动？（2）船在水中匀速行驶，一人站在船尾向上竖直跳起，它会落入水中吗？为什么？（3）为什么跳远运动员要助跑才能跳的远些？学生能够自己总结本堂课知识和解释生活中大多数的惯性现象，但也可能会遇到困难。由学生提出问题，教师点拨,以适当补充和完善或纠正学生的观点。六、课后作业（1）课后完成课本70页“问题与练习”中的习题。（2）将生活中的惯性现象记录下来。（

24、3）完成课外阅读，思考讨论惯性参考系。（4）以惯性运用、冰壶运动等关键词上网或图书馆查阅资料。七、教学组织形式新课程提倡以自主、合作、探究的教学组织形式来进行课堂教学，本节采用教师引导，学生观察、探究的教学组织形式，让学生经历部分的科学发现之探究过程，来获取物理知识和方法。八、教学设计回顾与反思思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。为了主学生尽快走进新课程，教学设计中，我在转变教师教学行为和学生学习行为方式上进行了大胆构想：（1）教师把主动权交给

25、学生，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架，培养学生概括总结能力。（2）给学生时间与空间放手学生实践，由课堂实验到概念的得出，教师始终关注每一位学生参与探索问题的全过程，完成教师角色的转变，教师真正成为学生学习的组织者、参与者，咨询者与合作者。只有完成这种转换，才能更好的培养学生的创新意识和实践能力。（3）物理教学是物理思维活动的教学，本节课，力求做到在教学活动中研究，在研究中体验，在体验中提高。在探究活动中，通过生活中的物理现象引导学生提出问题，进行猜想假设，在进行实验之前，先让学生明确在多个因素影响物理量变化时，引导他们学习和运用重要的物理研究方法控制变量法，来控制物理变量、设计实验，最后通过学生的实验展示，交流与讨论，总结得出探究结论：牛顿第一定律的内涵、惯性概念以及质量越大惯性越大等结论。从而层层深入，启发学生思维，使学生在分析归纳中充分发挥主动性，但要求学生例举生活实例,阐释惯性与速度无关,有效突破这一难点不是一蹴而就的,还需要后续知识“牛顿第二定律”等知识的学习。18