1、1.牛顿第一定律教学设计一、设计思想总体思想：培养学生独立思考，具有创新意识，勇于有根据地怀疑，尊重事实、大胆想像的科学态度和科学精神。设计特点：注重物理规律的发现和发展，对科学家的创造性思维品质和敢于置疑、坚持真理的献身精神成为情感态度价值观教育的好素材。另外，实验的验证是本节课必需要的。首先从实际生活出发，以生活中常见的现象和实例，提出力和运动究竟应该有怎样的关系；然后以科学探究要素为主线，采用科学辩论的形式，引导学生进行探究；适当介绍一些物理学史的知识，先是介绍了人类对力和运动关系的发展历史，并着重讲述了伽俐略的理想实验及其重要的实验思想，让学生真正理解力不是维持物体速度的原因，而是改变
2、物体速度的原因。然后引入了牛顿第一定律， 惯性概念。教学手段上有效地通过多媒体课件，解决一些抽象的问题；通过人类历史上对力和运动关系认识过程的了解，使学生建立敢于质疑，敢于挑战权威的科学的世界观。二、教材分析本节是人教版必修一第四章牛顿运动定律第一节。本章是在前面三章对力和运动分别研究的基础上，进一步探讨物体的运动状态变化和物体的受力情况间的关系牛顿运动定律是帮助学生理解力和运动关系的桥梁，是动力学的基础，也是整个经典物理理论的基础。牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，是牛顿物理学的基石，力学的第一原理，它破除了长达两千年以来亚里士多德的错误观点，改变了人类的自然观和世界观，本身还包含着力、惯性
3、和参考系的科学概念，为定量研究力和运动的关系拉开了序幕，是物理学理论的支柱和基石。三、学情分析本节内容在初中教材中已有体现，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；二是惯性的认识层次不同；三是实验的设计、探究及思维深度不同；四是情感、态度、价值观的体现不同。高中教材意在引导学生了解科学的发现和发展，建立正确的力和运动关系的过程。本节课采用的理想实验法，在物理研究中具有十分重要的地位和作用。但让学生在头脑中建立建立正确的力和运动关系并非一帆风顺，常常形成与亚里士多德相似的观点，且根深蒂固。对于“质量是惯性唯一的量度”更是缺乏认识，凭借自己的生活经验，认为速度也是惯性的量度
4、。教师要在课堂上充分引导，配合实验、结合生活事例来澄清概念。四、教学目标1、知识与技能目标：（1）体会伽利略的理想实验思想。（2）理解牛顿第一定律的内容及意义。（3）理解惯性，知道日常生活中由于惯性而产生的简单现象，会解释日常生活中的惯性现象。2、能力与方法目标： 通过回顾历史探究过程培养学生归纳、综合分析能力； 理解理想实验培养学生严谨的逻辑推理能力；善于思考、善于总结，把物理与实际生活紧密结合。3、情感、态度目标：（1）通过运动和力的关系的历史探究过程，使学生体会规律的形成都有一个从感性到理性、从低级到高级的产生、发展和演变的过程。（2）通过理想斜面的教学，体会理想实验的魅力。五、重点、难
5、点重点是伽利略理想实验，难点是消除“力是维持物体运动的原因”的错误观点，对惯性的理解。六、教学方法：1、对比实验、自主探究、合理推理。2、利用生活中的实例理解惯性与质量的关系，贴近生活更易理解。七、课前准备多媒体、理想斜面实验器、小球、滑块、气垫导轨。八、教学过程1创设情景、新课引入思考：你一定有这样的经验，平地上骑自行车时，即使不踩脚踏板，车也能前进一段距离，但是也因为没有继续用力，车会慢慢停下来。你认为维持运动需要力吗？1）.太空仓中，（不受力的环境下），宇航员为什么能够做匀速直线运动？飞越黄河的汽车为什么能向前运动？图片观察，思考回答2）.机动车行驶时，为什么要系安全带？思考回答。视频：
6、汽车事故实验不系安全带的车祸模拟演示3）.实验：鸡蛋惯性实验 思考回答：纸片弹开，为什么鸡蛋没随纸片飞出去4）.视频：冰壶比赛中，运动员在赛道上摩擦的目的是什么？教师总结：从刚才的题目中，我发现大家对初中的知识还是掌握得很不错，但这里面也还存在着一些问题，我们通过今天的学习，再慢慢来解决。从刚才的题目中大家发现我们所用的是初中的那些知识？学生回答：牛顿第一定律（引入课题）【过渡】导入要讨论问题：以上的问题是运动和力的关系. 在力学中,只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系的分科叫做运动学,研究运动和力的关系的分科叫做动力学. 动力学的奠基人是英国科学家牛顿.牛顿在1687年出版了他的名著自然
7、哲学的数学原理.这部著作中,牛顿提出了三条运动定律,这三条定律总称为牛顿运动定律,是整个动力学的基础.2、合作探究（学生活动，老师引导分析）探究一、关于运动和力关系的两种观点：阅读课本68页内容，独立思考后小组讨论以下问题：1）、亚里士多德和伽利略关于运动和力关系的观点分别是什么？2）、水平面上运动的物体不推了为什么会停下来？3）、设问：现在假设你是伽俐略，你会寻找怎样的“侦察”方法去推翻这维持两千年的“错案”。引起亚里士多德错误观点的“罪魁祸首”是什么呢？4）、设问：生活中还有哪些类似现象说明维持物体运动不需要力？ 组织学生讨论，口头展示。沿斜面下滑的物体，到达水平面后，没受到动力的作用仍然
8、能继续运动。扔出去的球也能继续运动。结论： 物体的运动不需要力来维持，而引起他们停下来的 “罪魁祸首”正是：摩擦力探究二、伽利略的理想实验：（师生互动,还原实验）1）实验操作：附录：伽利略理想双斜面实验话剧旁白伽利略扮演着：同学甲 小球扮演者：同学乙2）. 阅读课本叙述，咬文嚼字（老师引导（加上关键词），学生总结）体会伽利略的理想实验的设计思想，说明每个步骤是“基于事实”还是通过“逻辑推理”？（ ）1. 让小球沿一个斜面从静止开始滚下，小球将滚上另一个斜面（ ）2. 如果没有摩擦，小球将上升到原来的高度（ ）3. 减小第二个斜面的倾角，（如果没有摩擦）小球在这个斜面上仍将达到同一高度，但会滚的
9、远一些，角度越小，小球在这个斜面达到同样的高度时就会离得更远（ ）4. 若将第二个斜面放平，（如果没有摩擦）球会永远滚下去。不再需要力去推动通过对理想斜面实验的演示，说明物理研究中抓住主要因素，忽略次要因素的必要性，同时也展示了物理研究思想的美妙和逻辑的力量。（由于现实生活中不可能有绝对光滑的斜面，所以这个实验是个“理想实验”。 3）. 教师精讲1：伽俐略理想实验对科学研究的意义：因为摩擦力永远无法消除，平板和导轨也不可能做的无限长，因而无法用实验直接验证。伽利略的理想实验是建立在可靠地的事实基础上的，进行科学、合理的推理而得出的结论。伽利略的研究方法:以可靠的事实为基础,经过抽象思维,抓住主
10、要因素,忽略次要因素,从而更深刻地揭示了自然规律.介绍伽俐略其人其事，强调指出，在我们今天看来是非常简单的道理。在它发现的最初往往是非常艰难的，如果没有坚强的意志和信念，没有足够的事实和理论依据去支持你，许多人可能会放弃，但伽俐略没有放弃。让学生意识到：一个规律的发现并不是一帆风顺的，不是一开始认识就是对的，而是需要人类不断探索才能形成的，并明白科学研究过程的艰难和科学家为此所付出的努力和心血。4）.补充分析：与伽俐略同时代的法国科学家笛卡儿，补充和完善了伽俐略观点。强调笛卡儿对伽俐略观点的提升与补充，指出两者之间的差异。牛顿 为什么说“站在巨人的肩上”.？探究三、牛顿第一定律1）.熟悉牛顿第
11、一定律内容 ：一切物体总保持匀速直线运动状态或静上状态，直到有力迫使它改变这种状态物理学的基石。2）.从三个方面对牛顿第一定律的理解： 明确惯性的概念：牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性惯性 揭示力的本质：力是改变物体运动状态的原因，不是维持物体运动状态的原因。 理想化状态：描述了物体不受外力作用时的运动状态。投影介绍牛顿“经典力学之父”的成就，指出牛顿第一定律是牛顿力学系统中的基础4）.教师精讲2. 物体运动状态的变化即物体运动速度的变化。举例：匀速圆周运动。乒乓球反弹速度的方向不变，只有大小改变(2)速度的大小不变，只有方向改变(3)速度的大小和方向同时发生改变探究四、惯性与质
12、量（学生活动：分组讨论，口头展示）1)从牛顿第一定律可知，物体都有一种抵抗运动状态变化的“本领”，那么这种“本领”与什么因素有关？收集各组的实例和观点，老师对此进行总结并对错误的认识进行引导和纠正。指出：把物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性2)请大家通过实例进行分析。.坐在公共汽车里的人，当车突然启动时，有什么感觉？当运动的汽车突然停止时，又有什么感觉？被踢出的冰块，在摩擦力可以忽略的冰面上匀速滑动，冰块受不受向前的作用力？设问一：惯性大小与物体速度大小有关吗？是不是速度大的物体惯性 而速度小的物体惯性小？静止的物体有没有惯性？. 设问二：惯性大小与物体受力情况有关吗？是不
13、是说只有匀速直线运动或静止的物体才有惯性呢？变速的物体有没有惯性？设问三：液体、气体有没有惯性？.由现象得出：惯性是物体固有的属性，与物体的运动状态无关，物体的质量是物体惯性的惟一量度。4). 教师精讲3惯性：一切物体都具有惯性,物体的运动并不需要力来维持.惯性是物体的固有性质,不论物体处于什么状态,都具有惯性.惯性与物体的质量有关，质量越大惯性越大。惯性的表现(1)不受力时，惯性表现为保持原来的静止或匀速直线运动。(2)受力时，惯性表现为运动状态的难易程度质量越大，惯性越大，运动状态越难改变(运动状态改变的难易程度与运动状态改变的大小不同。同样大小的力作用相同时间的速度变化大才能说明运动状态
14、的难改变 )3. 课堂练习：牛顿第一定律的应用通过视频展示：(1).铁锹扬沙（设问：为什么沙可以被扬出？由学生回答） (2).实验演示车运动碰到障碍物后停止，车上物体反倒（要求解析车停后，车上物体反倒的原因）(3).人在车上抛球，最后落回地面（可结合此理解为什么地球在自转，人起跳后还能落回原地）(4).汽车实验厂里的汽车启动和刹车的过程，以及为什么要系安全带的必要性（呼应新课引入“司机为什么要系安全带”）最后，在爱因斯坦的一句话中结束这节课：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。（强调这节课中理想实验的科学思想方法的重要性。）4、
15、知识小结（通过提问的方式）通过本节课学到了什么知识，会用那些知识来解决问题。体会到了什么过程，学会了那些研究方法。对本节课有什么认识或学到了什么精神。教 学 资 料附录1. 伽利略理想双斜面实验配乐旁白伽利略：小球先生（小姐），如果没有摩擦，你会爬上什么高度呢？小球：我会搭乘梦想的阶梯一步一步往上爬，直到爬上原来的高度。伽利略；如果我减小右斜面的倾角，你还会爬到原来的高度吗？小球：梦想有多高，我就可以爬多高，只是我要走的路程更长了。伽利略：如果我继续减小右斜面的倾角呢？小球：我心依旧，只是又多了一段山水之程。伽利略：如果我把右斜面放平，你还会为了自己的梦想而前行吗？小球：路漫漫其修远兮，吾将上
16、下而求索。既然选择了高度，留给世界的便只能是背影。播放周杰伦的蜗牛节选：我要一步一步往上爬/在最高点乘着叶片往前飞 /小小的天留过的泪和汗/总有一天我有属于我的天 希望同学们像小球一样怀着梦想，沿着人生的轨道一步一步往前行！总有一天，你有属于你的天！伽利略的双斜面实验是一个理想实验！理想实验的魅力：实验（事实）+逻辑推理通过可靠的实验事实，加上合理的逻辑推理，得出规律的一种方法。理想实验的魅力：实验不能实现的地方，思维向前一步。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。这个评价实事求是，从亚里士
17、多德到伽利略，经历了2000多年，物理学徘徊不前；从伽利略到爱因斯坦，只经历300多年，物理学的大厦初步建立，大师辈出。这都得益于伽利略首创的实验研究方法。过渡：通过双斜面理想实验，伽利略得出了结论。伽利略：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。附录2 教学资源：亚里士多德是第一个尝试研究物理学并给出“物理学”这一名称的人。他生活在古希腊文明发展的鼎盛期。从17岁开始，跟随大哲学家柏拉图一直学习了20年。亚里士多德力图以世界的本来面目来说明各种自然现象，这是他的进步之处。但由于当时研究物理学只是依靠直觉和思维来进行，所以他的很多关于物理方面的论述，显然今天看来是错误
18、的，然而在当时，能够摆脱神的意志，特别是形成一套自圆其说的体系，这是很不简单的。亚里士多德曾说过：“我没有现成的根据，没有可照抄的模式。我是一位开拓者，所以我是渺小的。我希望读者诸君能够承认我已成就的，原谅我所未能成就的。”亚里士多德几乎在每一个科学领域（如：植物、动物、天文、气象、数学和物理等）都作出了自己的贡献，其学说对后世的西方思想和科学产生了重大的影响。这一点没有其他任何一位古希腊思想家可以相比。公元前323年，马其顿王朝被希腊人推翻。亚里士多德也遭到不幸，失去了他苦心搜集的各种标本和资料，失去了他的全部书稿。第二年，在极度失望的情况下，这位科学的始祖饮毒而死。亚里士多德曾说过一句名言
19、：“我敬爱柏拉图，但我更爱真理。”由此可见亚里士多德追求真理的执著精神。当今世界著名的高等学府美国哈佛大学的校训就是：“让柏拉图与你为友，让亚里士多德与你为友，更重要的是，让真理与你为友。”伽利略，著名意大利数学家、天文学家、物理学家、哲学家。是首先在科学实验的基础之上融会贯通了数学、天文学、物理学三门科学的科学巨人。伽利略是科学革命的先驱。伽利略科学上的成就与他首创的实验与理论相结合的研究方法分不开。他对物理规律的论证十分严格，这个论证过程可概括为：观察假说数学分析、推论实验验证他不但亲自设计和演示过许多实验，而且亲自研制出不少技术精湛的实验仪器，例如浮力天平、温度计、望远镜、显微镜等。他倡导实验与理论计算相结合的方法，把实验事实与抽象思维结合起来，用实验检验理论推导，开创了以实验为基础具有严密逻辑理论体系的近代科学，被誉为“近代科学之父”。爱因斯坦为之评论说：“伽利略的发现，以及他使用的科学推理方法，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。”附录三：冰壶比赛规则附录四：车祸-安全带