《伽利略的理想实验与牛顿第一定律》教案3粤教版必修1.docx

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《伽利略的理想实验与牛顿第一定律》教案3粤教版必修1

伽利略的理想实验与牛顿第一定律

【课题】伽利略的理想实验与牛顿第一定律

【教学时间】40分钟

【教学对象】高一学生

【教材】粤教版物理高一第四章第一节

【教学内容分析】

1.教材的地位和作用：

本节内容是在前三章学习运动学与力学的基础上进一步学习牛顿第一定律，本节知识是前面所学运动学与力学知识的综合应用，是全面学习牛顿运动定律的开始，并与本章其他节内容构成完整的牛顿运动知识体系。

本节内容包括两大知识点：

一是伽利略的理想实验，二是牛顿第一定律。

后者是前者的综述与发展。

2.课程标准对本节的要求：

通过实验探究，理解物体的惯性。

能表述牛顿第一定律。

3.教材的编写思路：

教材首先基于学生已有知识和经验，以亚里士多德关于力与运动的错误观点为切入点，然后通过对伽利略理想实验的分析，推翻亚里士多德的观点后，牛顿在前人的基础上，用简洁而准确的语言总结出牛顿第一定律。

在此基础上，教材再对牛顿第一定律进行剖析以及利用定律解析生活中的惯性现象；接着在“讨论与交流”中讨论物体的惯性与什么因素有关；最后，在“实践与拓展”中，让学生思考伽利略构想理想实验的过程。

4.教材的特点：

第一，教材的编写以牛顿第一定律的发展为主线，符合学生的认知与学习规律；第二，注重伽利略理想实验的探讨与思辨过程，重视学生科学探究能力与逻辑思维的培养；第三，注意对牛顿第一定律的解读，让学生更好地理解；第四，突出运用惯性去解释日常生活的应用。

5．教材处理：

（1）鉴于本节伽利略理想实验的重要性与承接性，在讲解完伽利略理想实验的内容后，加入了伽利略对此理想实验的构思的过程与思考。

这样不仅使学生更好的理解伽利略理想实验的内容，也让学生经历物理的科学探究与思辨过程。

（2）在理解惯性的概念与影响因素，进行了演示实验，增加了用惯性去解释日常生活现象的例子，从而解决了学生对惯性理解难的问题。

（3）充分地挖掘教材以外的资源：

有机地融入了演示实验和多媒体辅助教学，使得问题更加直观，帮助学生对知识的理解和应用。

如在解释伽利略理想实验时，教材是以文字和图片来阐明的，显得抽象。

本教学适当运用flash动画，把问题具体化，直观化。

【学生情况分析】

1.学生的兴趣：

高一的学生对新的物理知识具有好奇感，教学中要注意培养学生对物理的兴趣，充分发挥演示实验与学生实验的作用，调动学生学习的积极性和主动性。

2.学生的知识基础：

学生已经系统学过运动学和力学等相关的知识，在初中也接触过伽利略的理想实验以及惯性的概念，教学中要充分利用学生的已有的知识经验，使学生积极主动地参与教学过程。

通过前面物理知识的学习，学生已经学会系统、严谨地思考物理问题，教学过程中要注意物理知识的系统性和严谨性，引导学生积极主动地去思考。

3.学生的认识特点：

（1）学生已经系统学过运动学和力学等相关的知识，在初中也接触过伽利略的理想实验，但不清楚伽利略理想实验的建立过程与其重大的意义，因此，在教学过程中，一定要对伽利略理想实验的建立过程与其重大的意义进行详细的说解；

（2）学生对惯性这个抽象概念很是费解，因此，在教学过程中，注意将物理概念实例化。

通过做几个演示实验和用惯性去解释日常生活中的一些现象，加深学生对惯性的理解，引导学生正确把物理知识用在实践上。

（3）学生在学习“质量是惯性的唯一量度”时，他们还存在着一些错误的观念——有的学生会认为速度快的物体也很难改变它的运动状态，所以速度也是影响惯性大小的因素。

因此，在教学过程中尽量使用一些不涉及速度的实例，不要引导学生去考虑“速度也是影响惯性大小的因素”。

【教学目标】

1.知识与技能

（1）回顾物理学家对力与运动关系的科研过程，感受他们的研究方法，重点感悟伽利略的物理方法。

（2）理解牛顿第一定律的内容及意义．

（3）理解什么是惯性，会正确地解释有关惯性的现象．

2.过程与方法

（1）经历物理学们对力和运动的探究过程，学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律。

尝试应用已知的科学规律去解释有关惯性的具体问题。

有初步的分析概括能力

（2）在经历科学家们对力与运动关系的探究后，让学生口头总结力与运动关系，同时使学生具有初步评估和听取反馈意见的意识。

有初步的信息交流能力。

（3）学习从物理现象和实验中归纳简单的科学规律，尝试应用已知的科学规律去解释某些具体问题。

有初步的分析概括能力。

　　（4）能书面或口头表述自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识。

有初步的信息交流能力。

3.情感态度与价值观

（1）通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性。

（2）感悟科学是人类进步的不竭动力。

（3）培养学生科学严谨的求实态度及解决实际问题的能力。

【教学重点】

牛顿第一定律获得的过程所涉及的物理学家特别是伽利略在其中的重要作用以及他经典的研究方法和值得后人借鉴的科研精神；

牛顿第一定律的内容、质量是惯性的量度等知识点

【教学难点】

质量是惯性量度的引导过程

【教学策略设计】

1.教学组织形式

课程提倡教师和学生互动来进行课堂教学，本节课始终坚持“教师为主导，学生为主体”的原则，通过教师创设问题情境和有效的设问引导，让学生亲历物理知识的构建过程；

2.教学方法

（1）实验演示法

物理是一门以实验为基础的科学。

本节教学设计注重以问题为先导，把主要内容的教学过程变成一种解决问题和科学研究的过程。

在多媒体技术与课堂演示实验的帮助下，学生尝试观察并描述实验现象，分析和总结实验的特点，经历了科学探究与逻辑思辨的过程，从而获取知识。

整个过程渗透物理学研究方法、科学思维方法。

（2）讲授法

通过教师形象生动、富于引导式的讲解，辅以演示实验、各种直观教具和现代教学技术，启发学生思维，通过引导学生观察实验现象，经历了科学探究与逻辑思辨的过程，充分地理解伽利略理想实验的精妙之处。

然后在教师的引导下，得出牛顿第一定律。

进而把物理知识应用到日常生活当中去，用惯性去解释日常生活中的现象，把学生的感性认识上升到理性认识，在较短的时间内，使学生获得较多的知识。

在讲授知识的同时渗透探究的物理思想与物理方法，注重培养学生的物理探究精神。

（3）谈话法

教师设计了大量富有引导性的问题，由浅入深，环环相扣，有效的与学生进行互动，调动学生的积极参与性。

让学生经历科学思辨过程。

很好地培养学生的语言表达能力和逻辑思维能力。

3.学法指导

“授人以鱼，供一饭之需；授人以渔，则终身受用。

”在课堂教学中,要注重培养学生的观察、实验能力和科学思维能力。

在学法指导上，让学生尝试自己观察思考、描述实验现象，分析概括，得出结论；使学生在获取知识过程中，领会物理学的研究方法，受到科学思维方法训练以及协作精神、探索精神等情感态度价值观教育。

4.教学媒体设计

充分利用实物、视频、图片等材料，为学生学习物理规律提供必需的感性材料，帮助学生更好地理解伽利略理想实验的物理实质。

利用多媒体课件将学生平时难以接触的物理情境展示出来，使物理现象更加形象直观，既增大教学容量，又提高教学效率。

【教学用具】

多媒体课件、小推车、气垫导轨

【教学流程图】

【教学过程设计】

教学环节和教学内容

教师活动

学生活动

设计意图

【创设情境，引入课题】

实验引入:

手推小车实验

先向学生演示手推小车的实验现象，利用学生平常的生活经验，引导学生思考：

小车在手推动下才运动，不推后就停止。

从而得出亚里士多德关于力与运动的观点：

力是维持物体运动的原因。

演示手推小车实验。

引导学生思考小车在手推动下才运动，不推后就停止。

得出亚里士多德关于力与运动的观点：

力是维持物体运动的原因。

观察

思考

回答

用贴近生活的演示实验引入课题，为学生学习创设了问题情景，激发其学习兴趣。

引导学生得出错误的观点，旨在为下面讲解伽利略理想实验做铺垫，思辨的前后矛盾能使学生理解得更深入和深刻。

【实验与推理，经历过程】

（1）精心观察

演示气垫导轨实验，引导学生观察“小车在手停止施力后仍向前运动一段时间才停止下来”这个实验现象，并认真思考其中的道理、

气垫导轨演示实验

（2）理想实验，逻辑推理

用多媒体动画演示伽利略理想实验，遵循伽利略思辨的思路，一步一步引导学生认真思考理想实验的内容，得出：

力不是维持物体的原因，而是改变物体运动状态的原因。

并了解，物体在没有受到力的作用下，将以原速度一直运动下去。

（3）伽利略单摆实验

演示伽利略单摆实验——伽利略理想实验的前身，引导学生思考单摆实验与理想实验之间的区别与联系。

演示气垫导轨实验，强调“小车在手停止施力后仍向前运动一段时间才停止下来”这个实验现象。

提问学生：

如果说“力是维持物体运动的原因”，那么手一旦撤去力，小车应该立刻停止，为什么还会向前运动一段距离呢？

鼓励学生大胆怀疑权威。

遵循伽利略思辨的思路，一步一步引导学生认真思考理想实验的内容：

（1）设想如果对接斜面没有摩擦力，小球将达到跟原来同样的高度；

（2）减小对接斜面的倾斜度，小球仍达到同一高度，通过的路程更长；（3）对接斜面的倾斜度越小，小球经过的路程越长；（4）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。

演示：

（1）摆球拉到左边，与尺子同高度的地方，静止释放摆球，小球运动到右边等高的地方；

（2）在悬挂小球的正下方固定一根针，当球往右边摆的时候，碰到针后还能摆到相同的高度；（3）改变针的固定位置，摆球都能上升到原来的高度，通过的路程有长短。

引导学生伽利略的理想实验灵感源于此。

观察

思考

回答

思考

回答

思考

回答

有了对亚里士多德权威的怀疑才有伽利略的理想实验，才能发现牛顿第一定律。

经历由经验得出结论到实验推翻结论的过程，培养学生科学严谨的求实态度。

一步一步引导学生认真思考理想实验的内容，能让学生对伽利略理想实验有深入的理解，并在此过程中抛掉错误观点，建立新的正确的观点。

让学生经历伽利略理想实验的过程，能引发学生更大的兴趣，对其理解得更加深入和了解其精妙之处，体会到理解理想实验是科学研究的重要方法。

【总结与解释定律】

（1）总结

回顾历史的发展后，先要求学生对伽利略理想实验用自己的语言进行总结。

教师给出牛顿第一定律的准确表述。

（2）解释

教师对牛顿第一定律的内容与意义进行详细的解释，引出惯性的概念，给出惯性的准确表述，引导学生体会到牛顿得出的牛顿第一定律与前人的结论的区别，体现牛顿的高明之处。

问：

学习完伽利略的研究结果后，大家能用自己的语言概括一下他的结论吗？

讲：

后半句“直到有外力迫使它改变这种状态为止”，是重复前人的结论——力是改变物体运动状态的原因。

前半句“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”，这里道出了一切物体的一个固有属性：

惯性！

惯性：

物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态不变的性质。

思考

回答

思考

分析

回答

培养学生书面或口头表述自己的观点，初步具有评估和听取反馈意见的意识。

有初步的信息交流能力。

牛顿第一定律的表述比伽利略的结论更加简练准确，具有更广泛的应用范围。

理解好牛顿第一定律和惯性的概念是课表与教材的重点要求。

【应用与拓展】

（1）惯性现象的解释

学生亲手动手做一些日常生活中常见的现象，并用所学惯性的知识去解释

（2）惯性大小的影响因素

用“体操运动员身材灵活，质量小，容易改变运动状态，惯性小；相扑运动员身材庞大，质量大，不容易改变运动状态，惯性大”为实例，逐步探讨出“质量是物体惯性的唯一量度”的结论。

教师首先演示“小车突然加速，木块向后倒”的实验，并示范解释：

小车及其上的木块原来是静止的，小车突然向前加速运动，木块下部分随着小车加速运动，上部分由于惯性，想保持原来的静止状态，所以木块向后倒。

然后指导学生做“匀速运动的小车突然制动，木块向前倒”和“将纸片从瓶底下抽出，矿泉水瓶不倒”两个实验，引导学生观察现象，并用所学惯性的知识去解释

问：

体操运动员的身材能否当相扑运动员？

问：

相扑运动员如果苗条的话容易配搬倒，也就是原来静止的状态被改变，即物体惯性小。

相扑运动员需要很大的惯性，运动状态才不容易被改变。

那么惯性大小跟什么因素有关呢？

讲：

惯性大小用质量来量度，质量越大，惯性越小；惯性越小，质量越小。

思考

实验

解释

观察

思考

回答

通过对用所学惯性的知识去解释，一些日常生活中常见的现象，能加深学生对惯性概念的理解。

学生亲手做实验，能吸引学生的兴趣，培养他们的动手实验能力。

用“体操运动员身材灵活，质量小，容易改变运动状态，惯性小；相扑运动员身材庞大，质量大，不容易改变运动状态，惯性大”为实例，避免了引入速度这个令学生容易搞混的物理量。

【课后思考】

火车静止在水平的铁轨上，一个小球静止在车厢里的水平的桌面。

这时候小球在桌面上保持它的静止状态不变，这是符合牛顿第一定律的。

然而，火车突然前向开动，坐在车厢里的人将看到小球将向后运动。

问：

你看到小球向后运动，说明它的在水平方向的运动状态已改变。

然而，它在水平方向受到力的作用吗？

或者是牛顿第一定律在这种情况不适用了呢？

究竟是什么原因呢？

请同学们课后思考一下。

思考

旨在让学生更深层次地理解牛顿第一定律，清楚牛顿第一定律的适用范围。