《牛顿第一定律》教学设计[2]

1、牛顿第一定律教学设计 福州一中 林同春一、教学内容分析 牛顿第一定律这节课在司南版高中物理第6章第1节，主要认识力与运动的关系，在牛顿三大定律占重要地位，包括牛顿第一定律、惯性及惯性大小量度等知识要点；更包涵了亚里士多德、伽利略、笛卡尔及牛顿等科学大师的智慧和科研方法。因此教师在引导学生学习知识的同时，应当带着学生回到原始问题，经历科学大师解决问题的过程，体会物理学奠基性的科研方法。二、学情分析 学生通过初中的学习，对于牛顿第一定律的内容和惯性、惯性现象都有了解。但对于力和运动的研究过程中所隐含大师们的科学智慧、对于力和运动关系的真相及惯性的本性缺乏深刻的思考和理解，仅停留于一些惯性现象的认识。如何激发学生的兴趣，继续深入思考这些已学过的初步概念与规律，特别是对相关学者的思想方法的分析与评价，是本节课的困难所在。三、教学设计思路： 1）给学生呈现原生态的情景，身临历史研究进程，参与力和运动关系的揭开过程；以历史上不同时期人们对于“力与运动之间关系”的认识为背景，以物理学研究方法为主线，将几个重要节点人物的观点串联起来，完整地展现了人们从简单观察自然现象到深刻洞悉科学规律的认识飞跃过程。

2、 2）从认识论和方法论层面对亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿的相关思想方法进行适当的分析与评价，帮助学生从更深层次上领悟牛顿第一定律的本质和意义，并通过初级的哲学分析使这些思想产生的历史背景变清晰,从而使其成为可以让学生终身受益的思想。 3）以实验事实引导学生认识惯性本质及探究其量度。4）以生活中惯性现象的应用和防止，将所学知识迁移应用到学生的身边和真实的生活中。四、教学目标：1、物理观念1）真正理解牛顿第一定律2）惯性及惯性大小的量度 2、科学思维、科学探究1）回顾亚里斯多德、伽利略、笛卡尔及牛顿等物理学家的科研过程，经历牛顿第一定律获得的历史过程，领悟大师们特别是伽利略和牛顿研究物理问题的方法，并将这些方法用到未来的学习和工作中。2）经历质量是惯性量度的获得过程,能将课堂知识与生活实际联系起来，应用到生活中，解决实际问题。. 3、科学态度与责任1）从物理学家们身上看出科研的魅力，体会他们为探索真理而孜孜不倦，不断思考，求得真相，激发学生敬畏之心；2）能不被一些表面现象迷糊，培养勤于思考，动手实验、培育科学精神； 3）体会惯性现象在生活中应用和防止，激发学习物理兴趣和动力.五、教学重

3、点、难点 教学重点： 1）体会伽利略的科研方法；2）理解牛顿第一定律的内涵；3）惯性本质及量度 教学难点：1）激发学生的兴趣，继续深入思考这些已学过的知识点2）牛顿第一定律是逻辑的产物，故此无法用实验来得到，对学生来说很抽象，深刻理解有难度；3）质量是惯性的量度； 六、教学资源：原始问题、多媒体、演示实验七、教学流程图教学环节及时间安排教师活动学生活动教学设计意图与教学资源安排力与运动关系历史回顾20分钟问题串启发性引导、演示实验面对原始问题、观察现象、身临其境参与到大师们解决问题的过程； 重点突出伽利略的方法：实验事实+逻辑推理资源：多媒体、演示实验牛顿第一定律10分钟问题串引导思考、回答重点体会牛顿比前人看的远、看得透的地方资源：多媒体惯性本质和量度10分钟引导学生一步步思考设计实验、观察实验，得到结论用实验感受惯性大小资源：演示实验惯性应用及总结 5分钟展示生活中实际问题，引起学生注意，激发学习兴趣 将知识迁移应用迫使学生将所学知识迁移到生活中，到自己的身边资源：生活实例、新闻报道、视频资源八、教学过程一、引入+历史回顾【20分钟】 记录在纸上的思想，就如同某人留在沙上的脚印，我

4、们也许能看到他走过的路，但若想知道他在路上看见了什么，就必须用我们的眼睛。-德国哲学家叔本华【ppt展示】 今天这节课，我们一起来谈一个古老的话题：关于力和运动。一起追寻哲学家叔本华的脚踪，用我们的眼睛看看科学大师们在这个问题研究上给我们留下了什么启发。2000多年前伟大的哲学家亚里士多德的观点是：有力才有运动，力撤去运动就停止。Q：他认为力在运动中起到何作用呢？学生：力是维持物体运动的原因【教师板书后演示：用力推静止的物体，力撤去物体停止】这个现象和生活经验有力地支持他的观点。大家都认为眼见为实，故此这个观点延续了2000多年，直到伽利略展示伽利略，并板书。Q1: 伽利略是如何推翻亚里士多德的观点呢？演示 伽利略观察到坚硬的小球沿一个不平行于地平线的面,即斜面,向下时，由于加速原因速度越来越大；向上时由于减速原因速度越来越小.【Q2：接下去，他会怎么思考呢？】若即不向下也不向上,小球沿水平面运动,就没加速原因也没减速原因，那么小球的速度应不增也不减,但实际如何呢? 演示小球会越来越慢,最后停下来.【Q3：什么原因导致停下来呢？】他认为物体之所以停下来是受了摩擦的缘故，不是没有力作用的

5、结果，而恰恰是因为力的作用，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,这是一个重大的突破。【ppt展示伽利略的观点】Q4:再接下去,他又怎样继续研究?他从实验中发现,如果平面越光滑，物体运动越远，继续想象，如果没有摩擦力，那么物体会怎么运动呢？合理推理：若摩擦力为零，物体则会一直运动下去。为了进一步说明（证明）他的观点，他还想象了一个对接斜面的思想实验。 我们一起回味一下，伽利略是怎样进行逻辑推理的？1）让一个小球从一个斜面的顶端滚下，紧接着又滚上另一个对接的斜面，同一个斜面，打磨得越光滑，小球上升的高度越接近原来；故设想如果没有摩擦力，这个小球将达到跟原来同样的高度； 2）如果减小对接斜面的倾角，小球仍会达到同一高度，但通过的路程呢？（需要经过更长的路程；）3）同理，如果再减小对接斜面的倾斜度，小球经过的路程就会越来越长。倾斜角越小，经过的路程越长，若倾斜角为零，则路程为无穷远。4）如果把对接斜面变成水平面，小球无法达到原来的高度，只能以原速度一直运动下去 插板书，提炼伽利略的研究方法伽利略利用这个斜面实验(合理地外推和不断减少斜面倾斜角的逻辑推理)成功地证明力

6、不是维持物体运动的原因，推翻了亚里士多德统治2000多年的错误结论。师：我们知道伽利略并没有做个这个实验，这只是个假想的实验.Q5:这个思想实验灵感出自何处?师：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，（演示伽利略针和单摆实验）这是一个简单的摆球，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；大家知道伽利略从这个实验得到多个结论，如单摆等时性等，今天这节课我们关注其中一个结论，那就是摆球运动到右边时，能达到等高度的位置吗？演示针摆实验：摆球拉到左边，与尺子同高度的地方，静止释放小球，小球运动到右边等高的地方吗？接着，伽利略在悬挂小球悬点的正下方，固定一根针，当球往右边摆动时，碰到针，他还会摆到相同的高度吗？ 当时伽利略用一根针多次改变小球的悬点，重复实验。在当时的测量条件下，伽利略得到的结论是：忽略空气阻力，摆球能上升到原来的高度。（演示过程与学生共同得出结论）。下面我们慢镜头展示一下刚才的实验，在一定点O悬挂一单摆，在O的正下方O1用钉子改变单摆的运动路线，将摆球拉到

7、离竖直位置一定距离的左侧A点，释放小球，小球将摆到竖直位置的右侧与A等高的B点；提高针的位置至O2，小球运动到右边等高的C，针位置继续高，至O点，小球运动到右边D点。Q6:ABCD四点等高度，除了这个结论外，大家比较这三次运动，还看出什么规律？生：针的位置越高，摆球运动轨迹越长，运动越远Q7:认真观察，摆球的运动轨迹AB AC AD ，对大家有什么启发？生：哦，那个斜面试验（ppt从上而下展示斜面试验示意图与摆球轨迹的比较），伽利略的想象实验减小斜面角度灵感来源于此，理想实验的概念出自针和单摆这个真实的实验。他将这个现象与斜面运动联系在一起。伽利略指出，对于斜面会得出同样的结论。（ppt展示伽利略图片及其结论）教师板书-Q：大家觉得伽利略凭什么推翻亚的观点呢？生：观察-思考-实验-逻辑推理。 对第一段总结伽利略设计的实验虽是想象中的，但却是建立在可靠的事实的基础上。把研究的事物理想化，就可以更加突出事物的主要特征，化繁为简，易于认识其规律。理想实验是一种重要的物理方法，以事实为依据，将实验和逻辑推理统一，达到思维超越当时科学技术。伽利略的这一自然科学新方法，有力地促进物理学的发展，爱因

8、斯坦说：“伽利略的发现以及他所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”就是现在，理想化模型对科学研究仍然具有重要的意义。任何有意义的想象来源于长期可靠而有意义的积累，如伽利略落体运动研究已经意识到空气阻力的存在，已经运用斜面进行一些真实的实验，加上逻辑推理用思想实验配合，达到解决问题的目的。强之后，与伽利略同时代法国科学家笛卡尔弥补他的缺失，把伽利略的结论推广到没有重力、没有摩擦力、没有空气阻力的更理想的情况，进一步补充和完善了伽利略的观点，指出：如果没有其他原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，即不会停下来，也不会偏离原来的方向。强调此物体永远不会使自己趋向曲线运动（ppt展示笛卡尔图片及其结论）Q：笛卡尔为何要修正呢？直线与水平面有何不同师：伽利略说一直运动是沿地平线，他认为匀速圆周也是运动状态不变。二、 牛顿第一定律【10分钟】师：伽利略和笛卡尔等人的正确结论在隔了一代人之后，由牛顿站在巨人的肩膀上用简洁而完备的语言总结出该定律: 一切物体总保持匀速直线运动或静止，直到外力迫使它改变运动状态为止。师：牛顿第一定律包含哪些内容呢？1）

9、指出力是改变运动状态的原因；【板书力：改变运动状态师：这都是继承前人的成果牛顿比前人看的更远，体现在哪呢？生：师：将牛顿和迪卡尔的结论放在一起比较，问：他们叙述顺序有何不同？倒叙有什么深刻的物理意义？将牛顿和迪卡尔的结论放在一起比较，引导学生发现叙述的前后顺序有何不同，笛卡尔强调当没有其他原因，将保持原来速度一直运动下去，他认为保持是以不受力为条件，而牛顿则认为保持是一切物体与生俱来的本能，保持（惯性）是无条件的，改变是外力迫使的。物体内在的，固有的，天然的本性就是保持原来运动状态，保持是内在的本领，而改变是外力迫使的2）第一次明确、完整指出一切物体都有的属性-惯性。（故此牛顿第一定律又称惯性定律） 板书：惯性：保持原来运动状态；师：“惯性与外力”二者有关系吗？二者是内在和外因，是对立的，但又统一在牛一里面。最后提出：3）指出不受力时的运动状态：静止或匀速直线运动。（不受力的物体世界上不存在，牛一是逻辑分析的产物，不能用实验直接验证，但很多受力但合力为零的情景可以从侧面验正其准确性）。牛顿更进一步揭示力和运动的本质。牛顿将前人的研究，统一起来思考，从中找到一个适合一切物体的规律，正如他对万有引力定律的研究涉及的也是一切物体，他善于从不同现象中找到共同的规律。牛一是逻辑的产物，不是从实验获得的结论，但是事实可以证明一切物体都有惯性（你经历过惯性现象吗？）；事实可以证明物体受合力为零时做匀速直线运动。有人问牛顿如何发现定律，他回答：靠不停地思考。）对着ppt,总结力和运动的关系,大师们为我们留下了什么 亚里士多德凭借观察和直觉得到

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