《牛顿第一定律》课堂教学设计.doc
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《牛顿第一定律》课堂教学设计
课堂教学设计
章节名称
§4.1牛顿第一定律
学科
物理
授课班级
授课时数
1
设计者
所属学校
本节（课）教学内容分析
本节是在全章导入的基础上进行新课教学的。
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，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。
本节课从力和运动状态改变之间的关系引入课题，通过随堂实验并结合学生已学过的伽利略理想实验，由此分析出力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因。
按着人类对知识的认识顺序，从亚里士多德的观点——伽利略的研究——笛卡尔的补充，然后引入了牛顿第一定律，并在此基础上引入了惯性概念，同时讨论了决定惯性大小的因素。
这节课是初、高中知识相衔接的一节课程，学生已经了解了牛顿第一定律的基本内容，所以在教学设计上应以教材中有关“力是运动的原因还是改变运动的原因”这一问题认识的发展历史为线索，以科学思想、科学方法教育与思维能力培养为主要目标。
教学的侧重点应放在理解人类认识“运动和力”的关系研究、思考、推理过程，学习科学研究中常用的理想实验方法。
在牛顿第一定律内容的学习上，注重知识的理解及与生活实际的联系。
为发挥学生学习的自主性，思维的积极性，本课采取学生自主探究模式组织教学。
依据标准
课程标准:
了解亚里士多德关于力与运动的主要观点和研究方法。
了解伽利略的实验研究工作，认识伽利略有关实验的科学思想方法
教育技术标准：
通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用
学情分析
本节课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和静止状态的性质与物体在这种状态下的特点混为一谈。
本节（课）教学目标
知识和技能：
⑴理解牛顿第一定律的内容和意义,了解伽利略理想实验的推理过程.
⑵知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的现象。
过程和方法：
⑴通过斜面小车实验,培养学生的观察能力。
⑵通过实验分析,初步培养学生科学的思维方法
情感态度和价值观：
⑴通过科学史的简介,对学生进行严谨的科学态度教育.
⑵通过伽利略的理想实验,给学生以科学方法论的教育.
知识点学习目标描述
知识点
编 号
学习
目标
具 体 描 述 语 句
4.1-1
理解
理解力和运动的关系,知道物体的运动不需要力来维持.
4.1-2
掌握
能清楚地描述伽利略关于力与运动的思想观念
4.1-3
掌握
能准确表述牛顿第一定律（惯性定律）及理解其内在涵义
4.1-4
掌握
理解惯性的概念,知道物体的质量是其惯性大小的量度
教学重点和难点
项 目
内 容
解 决 措 施
教学重点
通过对伽利略理想实验的分析得出牛顿第一定律。
主要通过动手实验和教师分析引导学生学习
教学难点
1.明确“力是维持物体运动的原因”的观点是错误的。
2.利略理想实验的推理过程
通过实验演示,多媒体课件,视屏,动手实验让学生逐步理解伽利略的推理过程及其观点
教学媒体（资源）选择
知识点
编 号
学习
目标
媒体
类型
媒体内容要点
教学
作用
使用
方式
所 得 结 论
占用
时间
媒体
来源
4.1-1
理解
课件
历史的回顾
B,D
A
力是维持物体运动的原因是错误的
5分钟
自制
4.1-2
掌握
课件,模型,演示
理想伽利略实验
D
B
物体运动不需要力来维持
15分钟
网上下载
4.1-3
掌握
课件,视频
牛顿第一定律
D,J
F
是实验定律,有两个方面的深层涵义
10分钟
自制
4.1-4
掌握
课件,图片,
惯性与质量
G,
KD
物体的惯性大小只与质量有关
10分钟
网上下载
①媒体在教学中的作用分为：
A.提供事实，建立经验；B.创设情境，引发动机；C.举例验证，建立概念；D.提供示范，正确操作；E.呈现过程，形成表象；F.演绎原理，启发思维；G.设难置疑，引起思辨；H.展示事例，开阔视野；I.欣赏审美，陶冶情操；J.归纳总结，复习巩固；K.自定义。
②媒体的使用方式包括：
A.设疑—播放—讲解；B.设疑—播放—讨论；C.讲解—播放—概括；D.讲解—播放—举例；E.播放—提问—讲解；F.播放—讨论—总结；G.边播放、边讲解；H. 边播放、边议论；I.学习者自己操作媒体进行学习；J.自定义。
板书设计
§4.1牛顿第一定律
一、历史的回顾
1. 亚里士多德的观点
2. 伽利略的观点
3. 笛卡儿的观点
二、牛顿物理学的基石-----惯性定律
1.内容:
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。
2.说明:
（1）物体在不受力时，总保持匀速直线运动状态或静止状态
（2）物体运动状态的改变需要外力
3.惯性:
物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,这种性质叫做惯性
三、惯性与质量
1、定义：
一切物体都具有保持原来静止状态或匀速直线运动状态不变的性质，叫惯性。
2、惯性是一切物体所固有的一种属性，一切物体在任何情况下都具有惯性
3、惯性只与质量有关，质量大的物体惯性大。
四、课堂练习
五、小节
关于教学策略选择的阐述
（1） 牛顿第一定律：
第一阶段：
采用“矛盾冲突法”，尽力展示生活体验、亚里士多德观点与伽利略思想实验矛盾冲突，激发学生探究欲望。
第二阶段：
实验探究。
这一阶段要肯花时间，教师仅起一个指导者的作用，尽量让学生自己分析、交流、推论并表述出牛顿第一定律内容。
第三阶段：
主要以教师讲述的形式，指明牛顿第一定律的重要性、理想性，并通过对定律内容的理解指导，帮助学生认识力的作用在运动中只是“可以改变物体的运动状态”。
（2） 惯性：
除了课本上实验，还安排学生做一做运动物体由于惯性而表现出来的现象，以突出惯性“维持其原有运动状态”的实质。
“安全带的作用”由教师利用多媒体系统或制仿真动态投影片予以展示。
劳动中利用惯性的例子，如高空滑雪，对惯性的利害了解，以及认识到惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，与物体的运动状态无关。
教学中采用实例法。
教具和学具教具：
计算机多媒体教学系统、CAI课件、有关网站下载图片资料等。
学具：
生和熟的鸡蛋，斜面、木板、透明胶布、棉布、毛巾、玻璃板、小车、刻度尺、盛有大半杯水的烧怀等。
课堂教学过程结构设计
教学
环节
教师的活动
学生的活动
设计意图
创
设
情
境
引
入
新
课
（展示生活实例，创设情境，提出问题）
1．教师用生熟两个鸡蛋在光滑桌面上转动，并迅速按住鸡蛋再放开，要求学生观察现象并得出结果。
2．要求学生利用桌上的木块感受：
轻推木块，木块就运动，撤去推力，木块就停止运动；
教师提问：
物体的运动是不是一定需要力？
学生观察，动手实验并思考两种鸡蛋产生现象的原因。
学生动手实验：
用力推木块，木块才运动，撤去力，木块就会停止运动思考原因。
（预测学生可能的回答：
）
1．同意。
生活中的很多例子都说明没有力就没有运动；
2．不同意。
问题是教学活动的中心，“教育的真正目的是让人不断提出问题”。
建构主义教学论认为复杂的学习领域应针对学习者先前的经验和兴趣，只有这样，才能激发学习者的积极性，学习才可能是主动的。
本节课先从学生的生活和身边事例的实际情景出发，让学生通过实验观察发现物理现象，从生活体验和现象中得出自己的观点，并提出问题：
到底谁的观点更准确。
从而引出本节课所要解决的问题：
力和运动的关系。
培养学生从实验观察中发现问题、提出问题的能力，并能对问题进行表达的能力。
新课
教学
一、 历史的回顾
介绍亚里士多德对力与运动的观点
（制定计划与设计实验）
让学生利用桌子上的器材，自主设计实验方案，分别研究，验证自己的观点。
考虑从两方面入手：
⑴、力推物动，力撤物停。
⑵、力撤物不停。
播放冰壶视频
（进行实验与收集证据）
教师巡视并进行指导（先做完的组可先讨论你的实验结果，也可参观其他组
请小组代表展示自己的实验记录，并说明根据自己的实验结果你能得到什么结论？
多媒体展示实验结果
激发矛盾：
两个实验，两种现象
引导学生：
抓住矛盾，进行对比分析，纠正部分学生的错误认识。
同时指出学生原有错误认识也是古希腊哲学家亚里士多德的观点：
有力才有运动，力是维持运动的原因。
（分析与论证）
引导学生进行实验对比通过对比实验可以得出
结论：
木块或小车运动停下来的原因是摩擦力。
在此基础上进行逻辑推理，问：
如果接触面非常光滑，摩擦很小，那运动的小球将会怎样？
学生设计方案、选择器材、动手做实验
方案一：
（1）轻推木块，木块就运动，撤去推力，木块就停止运动
（2）用力猛推木块，撤去推力后，木块向前滑行一段距离后停下来；
（3）在木块下面垫上
几根铅笔（或者玻璃棒），用力推木块，当推力撤去后，木块向前滑行一段距离后停下来，而且比
（2）中的滑得更远；
方案二：
⑴、轨道上铺毛巾，小车放在毛巾上，推它就动，不推就停。
⑵、撤去毛巾，让小车在轨道上，推一下小车，小车运动一段才停下来。
⑶、用小球代替小车，让它从同一高度滑下斜面，分别在毛巾、木板，玻璃三个水平接触面上运动
积极主动地做实验，合作完成实验并记录数据。
实验记录表：
学生代表分析实验结果，得出结论
实验次数
表面材料
阻力大小
滑行距离
1
毛巾
2
粗布条
3
光滑木版
推理想象
光滑表面
抓住矛盾、对比前后实验，明白摩擦力是关键，纠正错误认识：
物体的运动一定需要力。
结合方案一、二中的第
（2）步和第（3）步，对比发现，摩擦越小，滚动距离越远。
学生思考并发言。
结论：
小球运动停下来的原因是摩擦力。
如果接触面非常光滑小球会永不停止。
学生代表上台来说明自己的设计思想，其他组成员倾听后，对该组同学的观点进行评价，并提出自己的疑问，台上的同学进行解释和辩护。
有新鲜观点的同学在交流互动中可上台发表自己的观点。
目的是由一家观点出发，引发各家思考，集思广益，丰富和完善实验方案。
让学生体会合作和交流的重要性，在设计方案活动中激发学生的创新意识。
老师给予激励性的评价并补充必须注意的知识点。
鼓励学生动手、实验、收集、记录数据，鼓励学生间的交流和相互配合合作。
让学生在实验中培养了观察能力和动手能力以及合作精神，初步养成学习中科学求实的态度。
组织学生用气垫导轨演示实验证明给出的结论是正确的
演示：
气垫导轨上滑块做近似匀速运动实验
再问：
当完全没有摩擦时，小球将作什么运动？
在学生回答的基础上，结合实验进一步总结：
物体的运动是不需要力来维持的。
（驳斥亚里士多德的观点）
过渡：
最早发现这一问题的科学家是伽利略。
伽利略是怎么研究这个问题的呢？
介绍伽里略的思路：
客观事实：
小球从一个斜面的高处滚下， 会滚上另一个对接的斜面，摩擦力越小，越接近原来的高度
假想：
摩擦力大小为零，观察小球在另 一个斜面的运动情况
推理：
小球将会达到同一高度 对接斜面倾角越小，运动距离越远 对接斜面倾角为零，小球永远运动
学生观察并思考
学生思考得出结论：
将一直运动下去。
理解伽里略的实验及推论过程，感受其科学研究方法
观察并讨论交流
从某一高度沿斜面滚落的球为什么可以沿对接的另一斜面滚上同样的高度？
理感受伽俐略的理想实验及其重要的实验思想，体会科学思维方法及推理方法
解理想实验推论的前提
初步尝试从实验数据入手进行分析、归纳、推理，得出实验结论的思维方法。
多媒体演示并介绍伽利略的理想斜面实验（动态演示右边的三种效果）
演示完后，引导学生思考该实验的前提条件是什么？
？
？
（分析实验过程，得出小球能上升上原高度是本实验的前提），
问：
为什么小球能上升上原高度？
分析伽利略理想实验：
它是一个理想化的过程，但并不是凭空想象的出来的，而在实验基础上，经过抽象思维过程中所创造出的一种科学推理，理想化实验是物理学中重要的研究方法．对学生进行科学方法的教育。
根据这一现象伽利略得出了什么样的结论？
总结伽利略的观点：
运动的物体，如果受到的阻力为零，它的速度将不会减慢，将以恒定不变的速度永远运动下去。
”即作匀速运动
回到开头的演示实验以及小球在斜面上下滑的实验
提问：
两个过程中是否都有力存在？
在这两个过程中力的作用是维持原来的运动状态还是改变运动状态？
分析对比亚里士多德的观点和伽利略的观点，让学生认识到：
亚里士多德的观点的错误就在于没有考虑到摩擦力的影响。
讲解：
贬低亚里士多德的做法是不妥当的，应当考虑当时的历史背景：
亚里士多德时期并没有关于摩擦力、阻力的认识
（1）对称斜面，没有摩擦小球滚到等高。
（2）减小另一侧斜面倾角，小球从同一位置释放要滚到等高，滚动距离就会越远。
（3）把另一侧斜面放平，小球要到等高，就会一直滚下去
总结伽利略的观点：
运动的物体，如果受到的阻力为零，它的速度将不会减慢，将以恒定不变的速度永远运动下去。
” 即做匀速运动。
学生思考并回答问题
归纳总结：
物体的运动是不需要力来维持的。
力的作用是改变运动状态
学会科学地客观地评价科学家
感受牛顿第一定律的得出是站在两位“巨人”的肩上，感知它发现这一规律的曲折性。
从认识论的角度看，由一次实验得出的规律不一定普遍成立。
因为由不完全归纳得出的结论具有或然性，如果它能比较合理地解释其他相关的实验现象，也就间接证明了这一结论的正确性。
所以，物理规律需要回归到课前的实验和现实生活，这体现了“从生活走向物理，从物理回到生活、走向社会”的新课程理念。
运用物理规律解释一些常见的物理现象。
培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
介绍笛卡儿对伽利略观点的补充：
如果运动物体不受任何力的作用不仅速度大小不变，而且运动方向也不变，将沿原来的方向匀速运动下去
对比笛卡儿与伽利略观点清楚笛卡儿对伽利略观点的补充。
学生代表发言并总结。
二、牛顿物理学的基石-----惯性定律
牛顿的成果：
补充与概括
静止的物体在没有受到外力作用时，将保持静止状态（牛顿补充：
）
（引导学生概括）:
我们现在已经有了伽利略的研究成果,又有了迪卡儿和牛顿的补充,把两者进行一下概括：
一切物体在没有受到外力作用时， 将保持原来的运动状态。
得出牛顿第一定律内容：
“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。
”
从几个方面引导学生分析牛顿第一定律含义：
① 物体不受外力时会有怎样的运动，受外力作用时又会怎样？
② 运动与力的关系
学生概括:
一切物体在没有受到外力作用时，将保持原来的运动状态。
得出牛顿第一定律内容
学生自己讨论交流，
分析牛顿第一定律含义，得出：
①牛顿第一定律说明了物体不受外力（或所受外力合力为零）时的运动状态是匀速直线运动或静止（所以说力不是维持物体运动的原因）；
②受外力作用时，力迫使它改变运动状态。
力是改变运动状态的原因
③一切物体都有保持匀速直线运动或静止的特性（即一切物体都有惯性）。
三、惯性
先举例日常生活中的惯性现象（如汽车起动时，乘客会向后倒，而刹车时，则向前倾）并提出为什么出现这种现象？
（教师演示实验）将一个放在薄板上的鸡蛋放在盛有水的烧杯上，快速击打薄板。
根据实验现象提出为什么出现这种现象？
〖教师活动〗：
在初中学习中我们已经知道牛顿定律又叫惯性定律，观看影片后回答问题：
什么叫惯性？
惯性有什么样的特点呢？
引导学生回顾牛顿第一定律，提出惯性的概念，从牛顿第一定律可以知道，一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。
我们把物体保持运动状态不变的性质叫做惯性。
〖学生活动〗：
惯性：
一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。
特点：
①一切物体都具有惯性；
②惯性是物体的固有属性，不论物体处于什么状态，都具有惯性。
〖教师活动〗：
一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，当力使它改变这种状态时，它就会有抵抗运动状态改变的的“本领”。
这个本领与什么有关呢？
比如货车启动时，由静止到运动得需要一段时间，是空车好启动还是满载时？
你还能举出什么例子来？
〖学生活动〗：
学生思考举例：
比如骑自行车，单人时和带人时的感觉相比。
从实例可看出，运动状态变化的难易程度与质量有关。
特点：
③物体的惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，质量越小，惯性越小。
（播放视频资料）
教师以提问的方式组织交流，让学生列举一些生活中由于惯性而表现出来的现象。
并引导如何解释，归纳解释的思路。
（播放视频资料）
师：
惯性既有有用的一面，也会带来危害，（带领学生观察课本图6-10和图6-11）生活中，我们要通过学习惯性，兴利除弊。
教学流程图
形成性检测
知识点
编 号
学习
目标
检 测 题 的 内 容
4.1－1
理解
1. 在路上的人被绊倒时向前趴着倒下，而在路面上慢行的人滑倒时，则是向后摔倒的，试用所学知识解释。
点评：
由于惯性，在路上跑的人具有一定的向前运动的速度。
当脚下突然一绊，脚受阻力作用停止了前进，而上身由于惯性要以原来的速度向前运动，于是人向前趴着摔倒，在路面上慢行的人向前运动的速度很小，若脚下踩着冰雪或西瓜皮等光滑物体时，使得脚突然向前滑动，而人上身由于惯性还要以原来的慢速向前运动，造成人体重心后移，人想后摔倒。
4.1－2
掌握
2关于伽利略理想实验,下列说法正确的是（ B ）
A.完全是理想的,没有事实为基础的
B.是以可靠事实为基础的,经科学抽象,深刻反映自然规律的
C.没有事实为基础,只是理想推理
D.以上说法都不对
点评：
伽利略理想斜面实验是以可靠事实为基础的,经科学抽象,深刻反映自然规律的。
4.1－3
掌握
3.，下列说法正确的是（ ABD ）
A．牛顿第一定律反映了物体不受力作用时的运动规律
B．不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性
C．在水平地面上滑动的木块最终要停下来，是由于没有外力维持木块运动
D．物体运动状态发生变化时，物体必定受到外力的作用
点评：
牛顿第一定律描述的是一种理想的情况——物体不受任何力作用，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态。
惯性是物体固有的属性，木块最终停下来是由于受到各种摩擦阻力的作用。
特别提示：
通过牛顿第一定律的学习纠正以下错误认识：
（1）认为运动的物体一定受到力的作用。
（2）认为物体向哪个方向运动，就受向哪个方向的力。
（3）物体受力越大，速度越大。
4.1－4
掌握
4．下列关于惯性的说法中,正确的是（ D ）
A.物体只有在静止时才具有惯性
B.物体运动速度越大,其惯性也越大
C.太空中的物体没有惯性
D.不论物体运动与否,受力与否,物体都具有惯性
特别提示：
（1）惯性是物体的固有属性，物体时时刻刻都有惯性，惯性大小只有物体本身物体本身性质决定，惯性的有无及大小与物体种类、是否受力、受力大小、是否运动、如何运动、速度大小及所处位置均无关。
形成性评价
本节课成功的关键所在是真正让学生成为学习的主人，即让学生进行探究式学习，变被动接受为主动研究。
本节课的困惑：
一是将课堂还给学生后，让学生探究学习需要很多时间，而课堂时间是有限的；二是当预设的教学情境与学生生活、经验、兴趣一致时，学生的思维被激活，课堂充满活力，问题的生成与解决都需要时间，这必然与有限的课堂时间和教学内容发生矛盾。
学生对于牛顿第一定律是实验定律理解的还不太准确,对于物体的惯性与物体的运动状态,受力情况都无关含糊不清,还需要加强练习。
教学反思、总结
1．高中物理第一册（必修）“牛顿第一定律”一节，属初、高中知识的结合部。
学生在初中学习中，已经了解了牛顿第一定律的基本内容，如何以初中知识为生长点、以教材内容为线索，展开科学方法教育与思维能力培养是本课教学活动断的研究、思考、推理过程，学习科学研究中常用的理想实验方法。
为此本节教学采用讨论的主要目标。
故教学的测重点应放在理解伽略对“运动物体不受外力作用会保持自己的速度不变”论式，教师在其间适当引导与点拨，并由师生共同概括总结，设计这样的教学方式，是基于教材具有循环性，学生已有一定基础，旨在让学生处于主动地位，追寻科学家走向成功的足迹，学会像物理学家那样发现问题、思考问题与解决问题。
2.本节课在设计过程中按着人类对知识的认识顺序组织教学，让学生体会规律的认识过程，对学生进行学史教育。
通过小车在不同表面运动的演示实验，使学生直观的看到物体运动距离与阻力大小的关系，为讲解伽利略的推理作准备。
然后讲述伽利略的推理方法和通过推理得出的结论，再介绍迪卡儿对伽利略结论的补充，牛顿最后总结得出的牛顿第一定律。
通过这些使学生了解定律的得出是建立在许多人研究的基础上的，正如牛顿所说：
“如果说我所看的更远一点，那是因为站在巨人肩上的缘故”。
最后指出牛顿第一定律不是实验定律，而是用科学推理的方法概括出来的，定律是否正确要通过实践来检验。
给学生以科学方法论的教育。
3．惯性是一个重要的概念。
虽然学生在初中接触过，但仍有一些学生误认为“物体在保持匀速直线运动或静止时才有惯性”。
不理解一切物体都有惯性，而且惯性大小与质量有关。
为此教学中还 分别讨论了静止、匀速直线运动以及做变速运动的物体都具有惯性。
再从生活中常见的事例分析惯性大小与质量有关，与其他因素无关。
在新课教学的最后还设计了几个有趣的实验，激发学生学习兴趣，提高学以致用的能力。
当然要解决这些问题也不是一蹴而就的，需要通过实例分析慢慢接受。
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