人教版高一物理必修1 《4.1-牛顿第一定律》教案设计

4.1 牛顿第一定律

【设计思想】

新课改提倡学生探究学习，自主学习，通过交流与合作，经历知识的获取过程。本节课本着新课改的思想，一改以往“满堂灌”的教学模式，努力做到以学生为中心，教师为主导，学生

为主体。在教学内容的设计方面，注重知识问题化，问题层次化，让不同层次的学生都有思考与讨论、交流与合作的空间；注重面向全体学生，提高每一位学生主动参与课堂教学的积极性。在教学过程的设计方面，关注学生对知识形成过程的理解，让学生亲历思考和探究的过程，领悟科学探究的方法。鼓励学生积极发言，对学生的回答做出积极评价，并让学生进行自我评价和互评，形成生生，师生之间的多向反馈渠道。最终使学生学会知识，掌握技能，经历过程，体验方法，培养勇于探索，不畏艰险，挑战权威的科学精神。

【教学目标】

知识与技能

1、知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法。

2、理解牛顿第一定律的内容及意义。

3、理解惯性的概念，会正确解释惯性现象。 过程与方法

1、体验伽利略理想实验的推理过程，理解理想实验是科学研究的重要方法。 2、通过实验加深对牛顿第一定律的理解。 3、观察生活中的惯性现象。 情感、态度与价值观

通过亚里士多德和伽利略对力和运动关系的不同认识，通过对笛卡儿的推论和牛顿第一定律的比较分析，了解人类认识事物本质的曲折性。感悟科学是人类进步的不竭动力。

【教学重点】

对牛顿第一定律和惯性的正确理解；科学思想的建立过程

【教学难点】

力和运动的关系，惯性和质量的关系

【教学方法】

实验探究、交流与合作、多媒体辅助教学

【教学器材】

1、多媒体课件

2、劈型斜面、毛巾、棉布、小车、木板

【教学过程】

? 新课导入：力和运动有关系吗？（情景创设，引入新课）

大屏幕播放视频：有趣的太空生活。

航天员在太空舱中游走穿梭，就像鱼儿在水中游泳一样； 航天员用吸管把水挤到空中，然后去喝空中漂浮的大水珠； 航天员洗刷时，随手去拿飘在空中的牙刷、牙膏、剃须刀等； 航天员互传桔子、苹果，然后去吃飘过来的水果。 观看后请学生尝试在教室内再现以上的某个情景。

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学生尝试后得出结论：教室内无法再现。 【思考与讨论】

太空舱中的情景在教室内为何无法重现？

太空是一个几乎不受力的环境，在这样的环境中，一切物体都可以随拿随放，而在地球上，一切物体都受重力，把物体拿到空中静止释放后，物体并不能静止在原处，而是要落下来。

得出结论：力和运动是有关系的。以此引出课题：第五章 研究力和运动的关系

? 新课展示

一、力和运动有什么关系呢？

1、亚里士多德 【阅读与思考】

结合课本101页的内容，组织学生思考、讨论并引导学生得出下列问题的答案。 （1）古希腊哲学家亚里士多德的观点是什么，他凭什么得出观点的？

力是维持物体运动的原因； 观察和直觉。 （2）造成亚里士多德得出错误观点的原因是什么？

由于地面环境中重力和摩擦力的干扰。 【过渡引导】一边解说引导，一边用小车演示

其实，最先悟出这一原因的是17世纪意大利的物理学家伽利略。他观察到，在推力作用下运动的小车，撤去推力后，小车并不是立刻停止，而是运动了一段时间才停下来的。撤去推力，小车仍可以运动，这就说明：“力是维持运动的原因”这一观点，并不是力和运动的真正关系。为了找出力和运动的真正关系，伽利略巧妙的设计了一个实验，这个实验把他深邃的思想和超人的睿智体现的淋漓尽致，那么，这到底是一个什么样的实验呢？

2、伽利略的实验 （1）实验过程

（动画展示：层层设问，步步深入，让学生经历伽

利略的思考过程，体验理想实验的科学研究方法）

装置介绍：两个对接的粗糙斜面，中间用圆弧相连。

师：让小球从一个斜面的某一个高度静止释放，小球的运动情况如何？试描述出来。 生：小球滚上另一个斜面，到不了原来的高度就返回了，然后在两个斜面间往返运动，

高度越来越低，最终停在斜面的低端。

师：小球为什么达不到原来的高度，而且最终又停下来呢？ 生：受到摩擦阻力的作用。

师：设想斜面光滑，没有摩擦，小球的运动情况如何呢？

生：小球将达到跟原来同样的高度，然后在两个斜面间往返运动，永不停息。

师：如果减小第二个斜面的倾斜度，小球的运动情况如何？和前一次有什么异同呢? 生：小球依然达到同一高度，但经过的路程会更长，用的时间也更长。 师：推想：如果持续减小第二个斜面的倾斜度，小球的运动情况如何呢？ 生：小球仍会达到同一高度，只是走的路程越来越长，所需的时间越来越长， 师：当第二个斜面变成水平面时，小球的运动情况如何呢？ 生：小球将沿着光滑的水平面一直运动下去，永不返回。

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师生总结：小球在水平方向上不受力，仍可以运动，这就说明：运动并不需要力来维持。伽利略由此得出结论：力不是维持运动的原因。 【过渡引导】

伽利略实验的整个过程，都是在假设斜面光滑没有摩擦的前提下进行的，而绝对光滑的斜面是不存在的，所以说伽利略的实验是一个理想实验。那么什么是理想实验呢？

（2）理想实验 在学生稍加讨论后，给出理想实验的概念。

理想实验是在思想中塑造的一种理想过程。它是以科学实验为基础，以科学事实为根据，突出主要因素，排除次要因素，运用逻辑推理，揭示物理世界的内在联系，发现物理规律。这是科学研究的重要方法。

举例说明：理想实验并不神秘。在我们下棋时，每走一步之前，总会先在脑海里布局一个假象的战场，我如何走，对手如何应付，我该怎样走，对手才无路可走。棋技越高，设想的布局方案也就越多，越深入，越全面。在这个过程，我们就在进行着理想实验。

（3）实验设计

根据伽利略的实验和你对理想实验的理解，设计一个实验，说明力不是维持物体运动的原因。

器材：毛巾、棉布、木板、劈型斜面、小车 要求：同桌讨论实验方案，说明实验步骤。 在学生讨论完后，请两个同学展示讨论的结果，边做实验边解说。（试验中要体现理想实验的思想，并合理推出结论）

（4）实验验证 播放视频：

（请同学们要特别注意观察物体被推出后的运动状态。）

两位航天员传背包；两位男航天员传送一位女航天员。

太空可以看做是一个几乎不受力的环境，在这样的环境中，具有初速的物体一直运动。这就直接验证了伽利略的结论。 【过渡引导】

在伽利略实验的基础上，法国科学家笛卡尔，对力和运动的关系做了进一步的推论。英国科学家牛顿做了进一步的补充、完善和总结，提出了牛顿第一定律。

二、牛顿第一定律

1、笛卡尔的推论

一个不受外界任何影响的运动着的物体，将保持原来的运动，一个静止的不受外界影响的物体，将保持静止。

2、牛顿第一定律

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。【思考与讨论】

（1）笛卡尔的推论中，外界影响指什么呢？

外力的作用。

（2）比较、分析、讨论牛顿第一定律比笛卡尔的推论有哪些地方更完善了？

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