人教版必修一第四章牛頓運動定律教學設計牛頓第一定律一、設計思想新課程標準的理念是教學應以教師為主導，學生為主體。因此，在教學時應充分發(fā)揮學生在學習過程中的主動性和積極性，激發(fā)學生的學習興趣，營造寬松、和諧的學習氣氛。在課堂上讓學生主動參與教學過程，使學生親歷思考和探究的過程，在知識的形成、聯(lián)系、應用過程中養(yǎng)成科學的態(tài)度、獲得科學的方法。二、教材分析牛頓運動定律是經典力學的基本定律，構成了經典力學的核心。而本節(jié)要學習的牛頓第一定律又是牛頓運動定律的基石，正是因為它破除了長達兩千年的亞里士多德的錯誤，改變了人類的自然觀和世界觀，同時也是正確理解和掌握牛頓第二、第三定律乃至整個動力學知識的基礎和關鍵。牛頓第一定律本身也包含著力、慣性這些重要的科學概念，成為物理學理論的支柱和基石。伽利略的研究過程蘊含了重要的科學方法，教學中要充分引導學生理解伽利略的“理想實驗”，知道理想實驗的實驗基礎、推理過程和對推斷結果的分析。引導學生領會牛頓第一定律的含義，明確運動和力的關系，同時提升對力、慣性、質量和慣性的關系等基本概念的理解。最后，本節(jié)的特點是教材內容以大量的文字陳述，沒有涉及到數學計算，著重物理學史教育、理想化實驗思想和堅持真理、不迷信權威的科學態(tài)度的熏陶。三、學情分析“牛頓第一定律”是在初中學過的內容，但還只是停留在認識的層次上，在高中階段學習中，除了要保持新鮮感，還需加大思維強度，注意知識的深化和科學研究方法、情感態(tài)度的教育，讓學生對牛頓第一定律及慣性有更深的理解。如教學時，緊緊圍繞牛頓第一定律的產生過程，深入挖掘物理學史中的相關素材，將牛頓第一定律產生過程的幾個關鍵問題以原貌的形式展示給學生，讓他們作為各個歷史時期的“探究者”參與相關問題的討論。通過這樣的探究，不僅讓學生獲得了物理知識，更讓學生感受科學結論得出的艱難歷程，并感悟科學之美，從而取得較好的教學效果。四、教學目標1.知識與技能（1）借助伽利略的理想實驗，理解力和運動的關系，知道其主要推理過程及結論。（2）掌握牛頓第一定律，并理解其內容和意義。（3）明確慣性的概念，知道質量是慣性大小的量度。2.過程與方法（1）在用理想實驗研究力與運動關系的過程中，培養(yǎng)學生在實驗的基礎上通過推理得到結論的方法。（2）通過學生對歷史演變過程的“親身”參與，培養(yǎng)學生深度分析和思考問題的能力，使學生受到科學方法論的教育。（3）通過對慣性等生活現(xiàn)象的解釋，培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際，靈活運用所學知識的能力。3.情感、態(tài)度與價值觀（1）通過對物理學史的簡介，對學生進行嚴謹的科學態(tài)度的教育，了解人類認識事物的曲折性，感受科學之美。（2）通過介紹伽利略對力和運動關系的研究，培養(yǎng)學生敢于質疑、堅持真理的科學探究和創(chuàng)新精神。（3）通過對慣性現(xiàn)象的解釋，培養(yǎng)學生珍愛生命、遵守法律、尊重科學的健康心理。五、教學重點和難點重點：伽利略理想實驗的研究過程、牛頓第一定律的理解。難點：伽利略的理想實驗對學生來說比較抽象陌生，需要打破常識去假設和推理，成為本節(jié)的教學難點，另外質量是慣性大小的量度也是難點。六、教學過程1.引入高爾基說：“好奇是了解的開端和引向認識的途徑。”為此，我首先讓一個女生來吹乒乓球，鼓勵她將乒乓球吹的幅度越大越好。（分散學生的注意：換一個較重的乒乓球。）教師：我施加一些魔法，有哪位男生敢于來挑戰(zhàn)，將乒乓球吹得更高一些呢？（表揚：雖然失敗了，但是敢于挑戰(zhàn)的精神是值得我們學習的，希望大家在接下來的學習中，大膽，敢于挑戰(zhàn)，敢于質疑。既增強了課堂的氣氛，又為伽利略敢于挑戰(zhàn)權威埋下伏筆。）教師:為什么同樣施加了力，但前后兩次乒乓球的運動狀態(tài)卻不同呢？力和運動到底是什么關系呢？我們帶著這個問題學習本節(jié)課《牛頓第一定律》。（設計的小游戲，學生既熟悉又好奇，帶著懸念進入新課。這樣增強了學生的求知欲望、激發(fā)了學生的探索興趣。）2.歷史回顧（1）體會亞里士多德的研究方法：直觀與經驗呈現(xiàn)了兩個常見的力和運動關系的問題，供學生思考。情境：馬拉雪橇（圖片）。問題：根據生活的經驗說明：怎樣使雪橇持續(xù)得運動?怎樣使雪橇運動得更快？由學生說出：力和運動關系是維持的關系。教師：亞里士多德認為：力是維持物體運動狀態(tài)的原因。教師：簡單介紹亞里士多德的事跡與貢獻。（2）學生參與伽利略挑戰(zhàn)權威的全過程，感受理想實驗的魅力教師：引導學生觀察生活現(xiàn)實：當一個物體沿斜面向下運動時，它的速度增大，而向上運動時，它的速度減小。教師：大膽的猜想：當物體沿水平面運動時，它的速度應該既不增大也不減小。(教師指出：“力不是維持物體運動的原因”，得出和亞里士多德截然不同的結論，伽利略向亞里士多德提出了挑戰(zhàn))教師：你支持誰呢？殘酷的現(xiàn)實：即使物體沿水平面運動，速度也越來越慢，最后停了下來。（伽利略的觀點仍然占了上風，但是伽利略沒有屈服于權威，而是繼續(xù)深入的觀察和分析，尋找原因。）學生：分析原因：伽利略認為這是摩擦阻力作用的結果。伽利略觀察到：表面越光滑，物體便運動的越遠。討論1：你能根據生活經驗來幫助伽利略驗證他的觀點嗎？（請舉例說明）（學生討論，例舉生活中的經驗證明伽利略的觀點。）教師：如果物體在更加光滑的水平面上運動，情況會怎么樣？（再次體現(xiàn)“推理”的重要思想方法，在真實實驗的基礎上進行合理外推。）學生：物體會運動得更加遠。教師：如果物體在絕對光滑(摩擦力為零)的水平面上運動，它會怎么樣呢？學生：物體會一直運動下去，永遠也不會停。（產生經典質變。提出“摩擦力為零”在實際生活中很難實現(xiàn)，那么我們證明才能證明它呢？過渡到“理想實驗”。）教師介紹理想斜面實驗并演示。（教師不斷的拋出小問題引導學生思考）先在軌道上放一塊棉布，釋放小球，記下小球到達的位置。撤去棉布，從同一高度釋放小球，記下小球到達的位置。（讓學生比較兩次高度的不同，引導學生得出結論：如果忽略一切摩擦阻力，小球將回到等高的位置。提示學生記住這個結論。）減小第二個斜面的傾角，釋放小球，讓學生觀察小球在第二個斜面上移動的距離變化——為了達到等高，小球運動的路程更長了。繼續(xù)猜想：如果將第二個斜面的傾角逐漸減小，直到零度，會怎么樣呢？演示之后找同學解釋為什么會這樣？（指出：實際上軌道不可能絕對光滑，也不可能無限長，所以這也是我們在實驗基礎上的推理。）請同學們談一下這個實驗的方法特點。教師概括提升理想實驗的意義：（以問題形式引導學生回答）①不是空想實驗，它是以可靠的實驗事實為依據的。②是一種邏輯推理活動，是人們在抽象思維中設想出來，而實際上無法做到的“實驗”。③將實驗與邏輯推理相結合的方法有力地推動了科學的發(fā)展。這正是理想實驗的魅力所在！教師：介紹愛因斯坦的評價：伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應用的科學的推理方法是人類思想史上的最偉大的發(fā)現(xiàn)之一，而且標志著物理的真正開端。教師：伽利略就是采用這樣的方法得出結論：物體將永遠運動下去，卻不再需要力去推動它。力不是維持運動狀態(tài)的原因，實驗+推理。（3）笛卡爾的貢獻：補充完善教師：法國科學家笛卡兒指出：如果運動中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動，既不停下來也不偏離原來的方向。（明確勻速直線運動；指出了勻速直線運動的條件。）3.牛頓的貢獻：形成體系教師：牛頓在伽利略和笛卡兒等人的工作基礎上，提出了動力學的一條基本定律。牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。（引導學生分段解析，幫助理解）現(xiàn)場贈書《自然哲學的數學原理》，并介紹牛頓關于運動的三條定律和《自然哲學的科學原理》書的價值。（1）牛頓第一定律的理解（以下內容都由教師引導學生回答）先分析后半句話的意義。（受書學生回答。）①力是改變物體運動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因。討論2：哪些情景是物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變？（請舉例說明）總結：運動狀態(tài)由速度決定，速度發(fā)生了變化，就說物體的運動狀態(tài)發(fā)生了變化。（強調：速度是一個矢量。）指明：力是改變速度的原因。力是產生加速度的原因。（可以到第二節(jié)再介紹。）②牛頓第一定律描述的是一種理想狀態(tài)，其結論可等效地推廣到物體所受合外力為零的情況。（引導學生看書本P68小字，體會“牛頓的高明”——提出了重要的科學概念“力”。）（2）慣性的溫故而知新對前半句話的理解。教師：慣性:物體具有保持原來靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質，我們把這個性質叫慣性。教師：哪些物體具有慣性？在什么時候具有慣性？（請舉例說明）學生：一切物體在任何時候都具有慣性，慣性是物體的固有屬性。教師：既然生活中一切物體，任何狀態(tài)下都具有慣性，你能不能舉例說明：哪些現(xiàn)象體現(xiàn)了慣性？（學生討論后作答，引導：有慣性是好事還是壞事？）學生：討論4：我國《道路交通安全法》規(guī)定，在小型車輛前排乘坐的乘客必須系好安全帶，為什么要這樣規(guī)定？（感受：珍愛生命、遵守法律、尊重科學）教師總結：（視頻：我們看一看司機朋友和警察叔叔是怎么講的。）教師：大家再來思考：慣性是物體具有保持原來靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質，其中的關鍵詞是“保持”，而力又是改變物體運動狀態(tài)的原因。慣性和力是一對矛盾統(tǒng)一體，那我們是不是可以這樣理解慣性：慣性是物體抵抗運動狀態(tài)變化的本領。本領有大小，那慣性有大小嗎？教師：慣性有大小嗎？（學生設計小實驗或舉生活中的實例，說明：質量越大，慣性越大。）教師展示上課前學生吹的乒乓球，體現(xiàn)兩個球的質量是不等的，解釋為什么質量大，難以吹動？教師進一步實驗:輕的乒乓球撞撞重的乒乓球；重的乒乓球撞輕的乒乓球，觀察并解釋現(xiàn)象。引導學生做“單手撕紙”的小競賽：教師演示，讓學生以最快，最省力的辦法達到同樣的效果。（讓學生解釋在什么時候，紙條最容易撕下：說明慣性是保持“靜止狀態(tài)”和“保持勻速直線運動狀態(tài)”兩種情況。）最后教師再用夾子夾住小紙條，同樣達到預期的效果。教師：質量是慣性大小的唯一量度。教師：這些小實驗是不是都很簡單而且很巧妙啊？生活中，還有哪些體育娛樂項目體現(xiàn)了質量和慣性之間的這種關系嗎？學生：（相撲運動員，打籃球時體重懸殊的球員，教師引導：為什么乒乓球做的質量比較小，保齡球的質量比較大？）學生：質量越大，慣性就越大，保持原來運動狀態(tài)的“本領”越大，運動狀態(tài)越難改變。質量越小，慣性就越小，保持原來運動狀態(tài)的“本領”就越小，運動狀態(tài)就容易改變。教師：生活中像這樣的事例還很多，可見，牛頓把慣性作為一個科學概念提出的重要性，牛頓第一定律也叫慣性定律。同學們課后可以繼續(xù)體會。4.課堂小結教師：牛頓第一定律我們初中已經學過，那現(xiàn)在我們又學了一遍，那么，你這節(jié)課學習了哪些內容？（學生回答）教師總結：（1）回顧了伽利略等科學家如何挑戰(zhàn)權威，特別是伽利略的理