1、牛顿第一定律教学设计一、设计思想 本节课的设计围绕物理规律的发现和发展展开，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，实验的验证和生活现象的列举是本节课需要的。适当介绍一些物理学史的知识，通过对大量实例的分析，让学生真正理解力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因。先是介绍人类对力和运动关系的发展历史，并着重讲述伽利略的理想实验及其重要的实验思想。在此基础上引入牛顿第一定律、分析牛顿第一定律的含义、引入惯性概念，利用惯性知识分析有关的现象，进一步强化力是改变物体速度的原因。二、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
2、两千年的亚里士多德的错误观点，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思维灵感、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
3、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。三、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惯性定律，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。许多学生把物体具有保持匀速直线运动
4、和静止状态的性质与物体在这种状态下的特点混为一谈。四、教学目标 1知识、技能目标 （1）知道发现牛顿第一定律的历史过程（2）知道伽利略的理想实验及其推理过程和结论（3）能理解牛顿第一定律的内容和含义（4）理解惯性，能举例说明物体的质量是其惯性大小的量度。 2能力、方法目标：培养学生严谨的逻辑推理能力；通过对大量实例的分析，培养学生归纳、综合能力。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：让学生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。五、教学重点、教学难点本节的重点是伽利略理想实验，牛顿第一定律及含义；难点是对惯性的理解。六、教学用具、教学准备 明线槽、伽利
5、略针和单摆演示实验（小球、铁架台、细线、坐标板），惯性演示器、自制小教具，多媒体教室放映ppt。六、教学策略与手段物理学史介绍，实验探究，问题讨论，归纳总结，理想化思想，多媒体教学等。八、教学设计教师活动学生活动设计思想达到目标新课引入一场“辩论赛”正方：玩滑板车时，人不蹬地，车最终会停下来。说明物体运动需要力来维持。反方：滑板车滑行时，人没有蹬地，车还继续前进。说明物体运动不需要力来维持。车停下来是因为受到阻力的作用。这场争辩让我们回顾历史，想起了谁?大家都熟悉的亚里士多德和伽利略。你们对亚里士多德的印象如何？伽利略是如何评价亚里士多德？他曾说过：“老实说，我赞成看亚里士多德的著作，并精心进
6、行研究，我只是责备那些把自己完全沦为亚里士多德奴隶的人”从这句话可以看出伽利略对亚里士多德著作是如何评价呢？师： 哈佛大学，校训拉丁文写的，译成中文是：“与柏拉图为友，与亚里士多德为友，更要与真理为友”亚里士多德对人类的贡献是巨大的，他传世的著作有47部，他是哲学、生物学、教育学等的奠基人。亚里士多德之所以提出错误的观点，是因为与他所处时代的科学水平有关的，在2000多年以前，科学还在萌芽阶段。观察图片，思考问题他都是错的;鄙视他请学生大声朗读赞成看他的著作借着伽利略对亚里斯多德的评价与学生对亚里士多德评价的冲突引出本节课要讨论的范围；澄清了学生对亚里士多德的误会，引导他们如何正确对待前人及其
7、研究结论。新课学习新课学习新课学习新课学习一跨越时空的对话举例：摆动的秋千，不继续用力推，会越来越慢，最终停下来；踢出的足球，在草地上流动，会越来越慢，最终停下来；滑板滑动时，如果不再蹬地，会越来越慢，最终停下来；行驶的火车，关闭发动机后，会越来越慢，最终停下来；（Ppt）共同点：要使一个物体持续运动，就必须对它施加力的作用，如果这个力被撤消，物体就会停止运动？我们应当可以断定，亚里士多德没坐过火车。他生活在距今2000多年前，观察到生活中这些类似现象时，他凭直觉就得出结论，在他的著作，记载着这样一个结论：“有力才有运动，力撤去运动就停止。”据历史记载，伽利略有段时间曾在大学里教书，教的内容正
8、是亚里士多德的著作；“并精心研究”，伽利略用精心形容自己的研究，前面的学习中，大家有没体验过伽利略的精心之处呢？师：伽利略利用实验研究，数学推理等，体验过伽利略的精心研究。关于力和运动的关系，伽利略又展开一次精心的研究，伽利略究竟 “精心”在哪里？亚里士多德真的错了吗？一场跨越时空的对话开始了。伽利略看到的现象又是怎样，观点呢？放桌面上的物体，用手推一下，看能滑多远，从这个小演示我们也看到似乎有力才有运动，经验还是：力撤去运动随即也就停止了。速度减小，最终停下，是为什么？手撤，运动随即停？当初伽利略正是注意到了“这一小段”。视频1：（实验，请看大屏幕）有机玻璃板中间加了一根吹气管，由于气球往下
9、吹气，（播放）有机玻璃板滑行明显更远。请同学们解释。师：同学们不但跟当年的伽利略一样观察细致，而且悟性也很好。伽利略最早悟出了地球上的物体运动时，都不可避免要受到摩擦力和空气阻力作用。他认为物体之所以停下来是受了摩擦力的作用，物体停下来正是因为力的作用，所以力不是用于维持运动，恰恰相反这里的摩擦力却是产生减速的原因。两千多年后的伽利略对亚提出“有力才有运动，力撤去运动就停止。”首次质疑，是人类认识力与运动关系的转折点。解释举例速度减小，最终停下的原因: 都不可避免要受到摩擦力和空气阻力作用，之所以停下来是受了摩擦阻力的作用，物体停下来正是因为力的作用，所以力不是用于维持运动 。 关于力和运动的
10、关系，伽利略究竟 “精心”在哪里？ 我们一起来回顾一下，大家初中学过的伽利略理想实验实验1：用明线槽的盖做成轨道，弯成斜面。视频2：伽利略理想实验事实：1.让一个小球从一个斜面的固定位滚下，它紧接着又滚上另一个对接的斜面；2.减小对接斜面的倾角，小球滚上另一个对接斜面会更远；3.放平对接斜面，小球滚得最远。伽利略：用心观察实验事实: 如果同一个斜面，打磨得越光滑，小球上升的高度越接近原来。在实验的基础上合理外推 （理想实验），合理外推的美妙思维灵感从何而来？伽利略17岁那年，当时他还在医学院读书时，有一次在教堂做礼拜，风吹进教堂，导致教堂中的吊灯摆动，他回去就立即做了个实验，（演示单摆实验）这
11、是一个简单的摆球，一端固定，将摆球拉向一边，由静止释放小球，摆球会摆动到另一边，用水平尺子标记其高度。摆球摆动到另一边时，比刚才的线槽轨道更接近原来的高度。（空气阻力影响更小）怎么联想到改变斜面轨道的倾角？让小球运动越来越远？ 实验2：演示伽利略针实验。美妙思维灵感来源于伽利略针。（flash课件）伽利略从单摆实验，用自己的脉博计时，还发现了单摆的等时性。理想斜面实验：理想斜面实验无法演示（flash课件模拟）， “理想实验”又叫做“假想实验”、“抽象的实验”或“思想上的实验”。“理想实验”并不是脱离实际的主观，首先，“理想实验”是以实践为基础的，就是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽
12、略次要矛盾，对实际过程作出更深入一层的抽象分析。其次，“理想实验”的推理过程，是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证实了的。“理想实验”是人们在思想中塑造的理想过程，是一种逻辑推理的思维过程和理论研究的重要方法。伽利略的这一自然科学新方法，有力地促进物理学的发展，他因此被誉为是“经典物理学的奠基人”。就是现在，理想化模型对科学研究仍然具有重要的意义。伽利略理想斜面实验被誉为“最美丽的十大物理实验”之一。伽利略的“一直运动下去”是沿着地球表面的，他对圆运动是最自然最完善的思想印象太深，以致对开普勒的行星椭圆轨道理论不感兴趣。他不承认宇宙的无限性
13、，因此认为，沿直线的无限匀速运动是不可能的，只能是沿着地球表面的圆运动，他只承认圆惯性运动，而不承认直线惯性运动，因此未能将惯性运动推广到一切运动上。伽利略的“一直运动下去”是沿着地球表面的，他只承认圆惯性运动，而不承认直线惯性运动。之后，同时代笛卡尔，进一步修补和完善。三点创新：纠正了伽利略物体贴着地球表面的直线运动；新增了“保持静止”这一状态；认为惯性定律是解决力学问题的关键所在，最早把惯性定律作为原理加以确立，并视为整个自然观的基础。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结成整个牛顿力学的一条基本定律。（读史使人明智，PPT表格小小结）牛顿是动力学的奠基人奠基之作
14、:1687年自然哲学的数学原理。二、牛顿第一定律学习1.内容：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,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.意义：设问：什么是物体的运动状态？ 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体的速度表示。设问：分析牛顿第一定律的内容，物体如果不受力将会怎样
15、？不受力时，运动物体会一直运动下来，静止的物体一直静止。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？提出了力的概念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？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
16、性。（ppt板书）（1）不受力时：匀速直线运动状态或静止状态 受外力时：运动状态改变（速度改变）（2）力不是维持物体运动状态的原因 力是改变物体运动状态的原因（3）明确了惯性的概念，所以牛顿第一定律又叫做惯性定律。三、物体的惯性惯性现象在生活中有很多。实验3.弹出托着小球的垫片，小球落入原位置正下方的凹槽中。1.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.是物体惯性大小的量度。质量大，惯性大。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？相扑运动员与小孩的照片，
17、重、笨拙、不易改变运动状态、惯性大； 体操运动员的照片，轻、灵活、容易改变运动状态、惯性小。 3.说明:(1) 一切物体都具有惯性(2)惯性是物体固有的属性。(3)惯性与运动状态无关,与是否受力无关, 与速度大小无关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。实验4：观察启动过程，水中小铁球与水中乒乓球的位置变化。大家能不能解释一下？你能用惯性现象解释吗？图片1：快速奔跑的人被拌倒会向前扑。图片2：快递拉动装满牛奶的杯子，牛奶会向哪一侧溢出？生活、物理、社会：刹车，跳远等图片。你还能举出这样的例子吗？四、
18、惯性的应用与防止急刹车时存在哪些安全隐患？并提出你的意见来防止这些隐患。安全带：当汽车急剧减速时，前座安全带将人紧紧限制在座位上，不至于前额受伤头靠：避免撞车时的鞭打效应（颈部来回剧烈运动）气囊：车辆发生事故，人会前倾；气囊在碰撞时充气，以缓解对人的冲击力找共同点自由落体研究；亚里士多德太主观。动手实验没有了推力，仍有摩擦阻力。生：小车运动了一小段才停止。由于气球往下吹气,有机玻璃板与桌面分离，之间形成一空气膜，摩擦力变小了。互相讨论设计实验探究物理规律的真伪，思考实验现象。了解科学家、了解物理学史学生带着问题阅读课本体育项目冰壶球运动，由于球运动过程阻力很小，能以几乎不变的速度前进。同学参与
19、实验观察实验（学生看书104页归纳）钢笔套压着纸条，将纸条快速抽出，笔套原位置不动。观察实验，思考解释想想做做：杯上鸡蛋弹走垫片，鸡蛋落入杯中。借着评价的冲突继续本节课要讨论的内容力与运动的关系。激发兴趣培养学生发现问题的能力对学生进行科学方法的教育逼学生思考，让学生体会伽利略过人之处体会科学家的智慧，体会科学家如何坚持真理 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利用学过的知识解释有关现象，提高学习的兴趣。物理知识与生活实际紧密结合，体现知识的实用性小结用心观察 实验事实 合理外推理想实验得出结论一、跨越时空的对话二、牛顿第一定律(惯性定律)一切物体总保持静止状态或匀速直线
20、运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。三、物体的惯性物体的质量是惯性大小的唯一量度。总结本节课所学内容归纳总结本节课所学内容，使知识点明确。作业1 读史使人明智，这段研究史，给你最大的启发是什么？今天的你能超越伽利略吗？2 请细心观察生活并把遇到的惯性现象记录下来3 以惯性，惯性应用为关键词，上网或图书馆搜索相应资料学生课下完成课后练习题加强对知识的理解；培养学生思考和查找资料、留心观察生活等习惯板书设计： 一、跨越时空的对话亚里士多德前384前322年提出问题，并凭借直觉经验得出定论伽利略(1564-1642）质疑权威，并用理想实验推翻定论。笛卡尔(1596-1650）对伽利略的观点进
21、行修补和完善。牛顿(1643-1727 ）总结出牛顿运动第一定律。牛顿是动力学的奠基人奠基之作:1687年自然哲学的数学原理。二、牛顿第一定律(惯性定律)1.内容：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。2.意义：（1）不受力时：匀速直线运动状态或静止状态 受外力时：运动状态改变（速度改变）（2）力不是维持物体运动状态的原因 力是改变物体运动状态的原因（3）明确了惯性的概念三、物体的惯性1、惯性：物体总保持匀速直线运动状态或静止状态的性质2、惯性与质量：质量是物体惯性大小的唯一量度。质量大，惯性大。3、说明：(1) 一切物体都具有惯性(2)惯性是物体固有的属性。(3)惯性与运动状态无关,与是否受力无关, 与速度大小无关四、惯性的应用与防止教学反思：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、证明就在教室中。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。
