09103111黄盛春牛顿第一定律教学设计.docx

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09103111黄盛春牛顿第一定律教学设计

中学物理教材论作业

2009届

《牛顿第一定律》教学设计

学生姓名

黄盛春

学　　号

09103111

院　　系

数理信息学院

专　　业

物理学（师范）

指导教师

余国祥

填写日期

2012年6月7日

目录

前言2

1教学目标2

1.1知识与技能2

1.2过程与方法2

1.3情感、态度与价值观3

2教学重难点3

2.1教学重点3

2.2教学难点3

3教法学法3

4教具准备3

5教学设计4

5.1课前回顾4

5.1.1力的作用效果是什么？

4

5.1.2运动状态指什么？

4

5.2新课引入4

5.2.1课前活动4

5.2.2生活实例列举4

5.3新课教学4

5.3.1历史回顾，新课教学4

5.3.2定律的学习、理解6

5.3.3定律应用7

5.4随堂练习7

5.4.1例17

5.4.2例27

5.5课堂小结8

5.6作业布置8

6板书设计8

7结束语9

《牛顿第一定律》教学设计

前言

牛顿第一定律破除了近两千年来亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，导致牛顿第二定律的得出。

与此同时，它本身还包含着力、惯性和参考系这些概念，成为物理学理论的支柱和基石。

在牛顿第一定律建立过程中使用的控制变量法、理想实验等科学研究方法，伽利略与牛顿等科学家自身的创造性思维品质和敢于质疑、坚持真理的科学精神，又是过程与方法、情感态度与价值观教育的优秀素材，因此，它是力学教学的重点内容。

初中和高中教材关于对牛顿第一定律的表述不同：

初中的表述是“一切物体在没有受到外力作用的时候，总是保持静止状态或匀速直线运动状态”；高中的表述是“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”。

高中教材中的表述具有更为丰富的内涵，它强调了力是改变物体运动状态的原因，为学习牛顿第二定律做了铺垫，便于学生建构一个系统的动力学理论。

因此，牛顿第一定律属于初、高中知识的结合点，属于运动学和力学的结合点，在教材中起到承前启后的重要作用。

在初中，学生已经知道了牛顿第一定律的内容，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。

在日常生活中，学生往往对身边的生活现象只是从直接经验得出直觉结论，缺少理性的思考，对力是维持物体运动的原因还是改变物体运动状态的原因，容易产生片面、不恰当的认识。

同时，牛顿第一定律不是实验定律，无法用实验进行验证，只能在实验的基础上进行理论推导，这对学生的逻辑推理能力要求较高，学生在理解上有一定的难度。

关于惯性大小的决定因素——质量，也是学生较难理解的问题。

1教学目标

1.1知识与技能

（1）了解人类探索力和运动关系的过程。

（2）理解牛顿第一定律。

（3）知道惯性的概念，并能用惯性解释一些生活中的现象。

1.2过程与方法

（1）了解众多科学家对“力和运动关系”的研究过程，理解并逐渐学会伽利略的理性思维方

法——理想实验与科学推理相结合的方法。

（2）通过对日常生活中有关现象的解释，学习运用所学知识解决实际问题的能力。

1.3情感、态度与价值观

（1）在牛顿第一定律建立的过程中，学习伽利略与牛顿等科学家的创造性思维品质和敢于质疑、坚持真理的科学精神。

（2）在研究生活中对惯性的利用及预防过程中，树立将所学知识应用于生产和生活实践的意识。

2教学重难点

2.1教学重点

教学重点：

伽利略的理想斜面实验及其方法，牛顿第一定律的理解。

2.2教学难点

教学难点：

惯性的决定因素。

3教法学法

学生活动、生活实例列举、类比迁移法法、例题讲解、讨论交流，

4教具准备

书本若干、光滑木板、小车、多媒体教学设备及PPT课件。

5教学设计

5.1课前回顾

5.1.1力的作用效果是什么？

力可以改变物体的形状和运动状态。

5.1.2运动状态指什么？

由静止变为运动；由运动变为静止；运动方向改变；运动速度改变。

5.2新课引入

5.2.1课前活动

复习旧知识：

提问：

1．力的作用效果有哪几条？

答：

（1）力可以改变物体的运动状态．

（2）力可以改变物体的形状．

提问：

2．你能举一些力使物体运动状态改变的例子吗？

答：

（1）力能使静止的小车运动；

（2）力能使运动的物体速度变大．

（3）力能使运动的物体速度变小；（4）力能使小球改变运动方向，做曲线运动．

5.2.2生活实例列举

（1）司机及乘客要系安全带；

（2）锤子松了，锤柄往地上敲几下就好了；

（3）亚洲飞人柯受良驾车飞越黄河；

（4）车子越快，刹车距离越远。

5.3新课教学

5.3.1历史回顾，新课教学

首先让同学看一个实验：

用手推车，车前进，停止用力，车停止。

 设问：

生活中还有哪些类似此类的现象？

（由学生思考后回答）

 学生答：

可能有如静止的自行车用力踩脚踏板才开始运动，如没有对车继续用力，它最终会停下来。

静止的秋千用力时，它会摆动起来。

停止用力时，它会最终停下来。

等等）

 历史的回顾：

1．亚里士多德观点：

力是维持物体运动的原因

在得出亚里士多德的观点后，设问：

你认为这个观点有什么问题？

学生思考后回答，学生也许有不同的观点，由于初中已学习过这部分知识，所以学生会得到此观点是错误的，但不少同学心中的疑虑还是存在的。

在学生提出的观点后指出：

亚里士多德的观点一直维持和统治人们的思想近两千年，才到三百年前伽俐略才指出：

力不是维持物体运动的原因，物体运动不需要力。

指出亚里士多德在当时提出了很多观点，有时候提出问题比证明一个问题更难，所以说亚里士多德毫无疑问是伟大的。

2．伽俐略的观点：

物体运动不需要力

 说明：

爱因斯坦增把一代一代科学家探索自然奥秘的努力，比作福尔摩斯侦探小说中破案过程，有时候明显可见的线索却把人们引向错误的判断。

也就是说，光凭经验来做判断常常是靠不住的，在探索运动原因的“侦探小说”里，亚里士多德正是由于凭借生活中明显的线索引出了错误判断。

 设问：

现在假设你是伽俐略，你会寻找怎样的“侦察”方法去推翻这维持两千年的“错案”。

引起亚里士多德错误观点的“罪魁祸首”是什么呢？

 （组织学生进行相互讨论思考：

然后叫几组学生代表发言）

 给学生充分展示自己思维过程的机会，让他们自己去探求物理规律的真伪，让每一个学生都能够深刻体会力和运动之间的关系。

 结论：

引起亚里士多德错误观点的“罪魁祸首”是：

摩擦力（说明自行车停下，停下不是没有受外力，而是受了摩擦力才停的，如没有摩擦力，会永远运动下去不停，看来物体运动是不需力的）。

 介绍伽俐略创造的“侦察”方法：

理想斜面

 这个想法是如何产生的呢？

伽俐略注意到，当一个小球沿斜面下滚时速度会增加，小球沿斜面上滚时时速度会减小，他由此猜想，当小球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减，实际上他发现，球越来越慢，最后停下来，伽俐略认为：

这是由于摩擦阻力的缘故，他推理：

若没有摩擦力，球将永远滚下去，为了说明他的思想，他设计理想斜面实验。

（1）实验演示理想斜面实验整个过程（说明：

主要是为了理解伽俐略的思想）

（2）再用视频动画演示理想斜面实验

 通过对理想斜面实验的演示，说明物理研究中抓住主要因素，忽略次要因素的必要性，同时也展示了物理研究思想的美妙和逻辑的力量。

 由于现实生活中不可能有绝对光滑的斜面，所以这个实验是个“理想实验”。

 尽管现实生活中没有绝对光滑的平面。

但可以创造比较光滑的平面去证明伽俐略的想法：

 实验：

气垫导轨上物体近匀速的运动

 视频观看：

目前的一项体育项目——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。

 最后总结（投影）①伽俐略理想实验对科学研究的意义。

②介绍伽俐略其人其事，通过对伽俐略其人其事的了解，强调指出，在我们今天看来是非常简单的道理。

在它发现的最初往往是非常艰难的，如果没有坚强的意志和信念，没有足够的事实和理论依据去支持你，许多人可能会放弃，但伽俐略没有放弃。

 让学生意识到：

一个规律的发现并不是一帆风顺的，不是一开始的认识就是对的，而是需要人类不断探索才能形成的，并明白科学研究过程的艰难和科学家为此所付出的努力和心血。

 至此，我们已经对力和物体运动之间的关系有了一个正确的认识。

 3．与伽俐略同时代的法国科学家笛卡儿，补充和完善了伽俐略观点，他认为：

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，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。

他支持了伽利略力不是物体的运动的观点，并且还强调没有力作用时物体的运动情况。

他还认为，这应该要作为一个原理加以确立，并且是人类整个自然界的基础。

强调笛卡儿对伽俐略观点的提升与补充，指出两者之间的差异。

5.3.2定律的学习、理解

在伽俐略和笛卡儿的正确结论隔了一代人后，由牛顿总结成整个牛顿力学的一条基本定律。

牛顿第一定律（惯性定律）：

一切物体总保持匀速直线运动状态或静上状态，直到有力迫使它改变这种状态——物理学的基石。

投影介绍牛顿——经典力学之父的成就，指出牛顿第一定律是牛顿力学系统中的基础。

 对定律的理解指出：

①物体运动不需要力。

（不受力时，运动会一直运动下来，静止的一直静止）②力是改变物体运动状态的原因。

 思考与讨论：

从牛顿第一定律我们得知，物体都要保持它们原来的匀速直线运动或静止的状态，或者说，它们都具有抵抗运动状态变化的“本领”。

但是这种“本领”的大小是不一样的。

物体抵抗运动状态变化的“本领”，与什么因素有关？

请大家通过实例进行分析。

由学生分组讨论，收集各组的实例和观点，老师对此进行总结并对错误的认识进行引导和纠正。

指出：

把物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。

在此基础上，再提以下设问：

设问一：

是不是说只有匀速直线运动或静止的物体才有惯性呢？

变速的物体有没有惯性？

（由学生思考、回答）

设问二：

液体、气体有没有惯性？

在学生思考后，观看装水的气球破后，水还要维持原来的状态。

 得出：

惯性是物体固有的属性，与物体的运动状态无关，物体的质量是物体惯性的量度。

投影通过下面的问题来巩固和理解牛顿第一定律（由学生回答分析）

 问题：

被踢出的冰块，在摩擦力可以忽略的冰面上匀速滑动，冰块受不受向前的作用力？

5.3.3定律应用

视频：

铁锹扬沙（设问：

为什么沙可以被扬出？

由学生回答）

 实验演示车运动碰到障碍物后停止，车上物体反倒。

（要求解析车停后，车上物体反倒的原因）你能举出生活中还有哪些与惯性有关的现象？

 在学生举出一些惯性的实例后，看两段视频材料：

 人在车上抛球，最后落回地面（可结合此理解为什么地球在自转，人起跳后还能落回原地）汽车实验厂里的汽车启动和刹车的过程，以及为什么要系安全带的必要性（呼应课题引入时司机为什么要系安全带）。

5.4随堂练习

5.4.1例1

正在运动着的物体，如果它所受的一切外力同时消失，那么它将（D）

A.立即停下来B.先慢下来，然后再停下来

C.改变运动方向D.沿原来的运动方向做匀速直线运动

5.4.2例2

关于惯性，以下说法正确的是（D）

A.静止的物体没有惯性，运动的物体才有惯性B.物体运动速度越大，其惯性越大

C.物体惯性的大小与运动状态有关D.任何物体在任何情况下都有惯性

5.5课堂小结

1．牛顿第一定律的内容是什么？

定律中的“总”字体现了“恒”，“或”字体现了不是静，就是动。

2．思考引入中提出的问题：

踢出去的足球受什么力？

重力．运动中不受沿运动方向的推力，能否继续运动？

完全可以。

3．在什么条件下，物体一定处于匀速直线运动状态？

答：

（1）物体原来是运动的；

（2）物体没有受到外力的作用。

4．在什么条件下，物体一定处于静止状态？

答：

（l）物体原来是静止的；

（2）物体没有受到外力的作用。

5.6作业布置

1、完成课后练习；

2、思考：

实际生活中，我们周围的物体能否什么力都不受？

如果一个物体受力，能否保持静止或匀速直线运动状态呢？

6板书设计

§4.1牛顿第一定律

历史探究

亚里士多德的观点

伽利略的质疑和研究过程

笛卡尔的补充

1．牛顿第一定律

1.内容：

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。

2.理解：

力不是维持物体运动的原因。

2．力是改变物体运动状态的原因。

惯性

1.内容：

一切物体都有保持原来静止或匀速直线运动状态的性质

2.理解：

惯性是物体的固有属性，与物体所处状态无关；

惯性的大小只与质量有关，质量是物体惯性大小的量度

3．小结

作业

7结束语

本节课的教学设计打破了以往的传统设计，采取探究式教学方法。

以教师为主导，引导学生自主探究。

但在具体实施过程中，要深入了解学生的认识水平，精心设计教学流程，为学生铺设符合其认识规律的思维轨道，使学生的思维活动得以顺利进行。

教师在教学过程中，要使学生处于最大限度的主动激活状态，使学习成为其自主活动。

教学中不是只关注掌握知识结论，更要关注学生对知识形成过程的理解。