课题牛顿第一定律

1、课题：牛顿第一定律科目： 物理学段： 高一人教版物理（必修1）第四章第一节石家庄市第十九中学 张亚茹一、教材分析牛顿第一定律因正确回答了“力和运动的关系”问题，破除了长达近两千年的亚里士多德的错误，成为动力学的基石、力学的第一原理，初高中教材都有所涉及。牛顿第一定律不仅明确了力和运动的关系，更包含着力、惯性、惯性参考系这些极富成果的科学概念，不能简单理解为牛顿第二定律的特殊情况，因此具有不可替代的独立性。另外，伽利略基于可靠的斜面实验基础，抓住主要因素，忽略次要因素的合理推理过程，展示了理想实验的魅力，结束了亚里士多德年代仅凭经验即做判断的历史，开创了实验研究的先河。同时，

2、牛顿第一定律建立的过程，是一代代科学家不迷信权威、敢于质疑、探索真理的艰辛过程，蕴含着丰富的情感态度价值观教育素材，这些都应该成为本节课教学的着力点。因此高中教学不能成为初中教学的简单重复。二、教学目标 1知识、技能目标  （1）理解牛顿第一定律的内容及意义；  （2）了解牛顿第一定律建立的历史过程，通过伽利略理想斜面实验体会理想试验的魅力；（3）理解惯性的概念及其量度。  2能力、方法目标：（1）通过辩论赛，体会归谬法，培养学生严谨的逻辑推理能力；（2）借助伽利略的理想斜面实验，进行物理思想方法教育抓住主要因素，忽略次要因素；  3情感、态度目标：了解

3、人类认识事物本质的曲折性，正确看待亚里士多德，体会物理学是一门实验科学的内在含义，领悟科学研究方法的价值。三、学情分析学生虽然在初中接触过牛顿第一定律，但多年的教学实践表明，学生在头脑中建立正确的力和运动关系的过程，并非一帆风顺，常常暴露出与亚里士多德相似的观点，且根深蒂固，这种状况甚至在某些学生身上持续到高三毕业：牛顿第一定律的内容烂熟于心，但处理具体问题时，一些直觉的错误观点仍不时冒出来支配他的思路，存在着严重的“口是心非”的虚假接受问题。四、教学策略选择与设计问题导学+实验探究学生头脑中的前概念源于生活经验的直觉。因此，教师不能把学生当作一张白纸，企图直接将“真理”写上去。本节课教学设计

4、的关键是：基于学生原有知识和经验，针对学生普遍存在的认识误区，创设问题情境，展开辩论，让学生充分暴露错误直觉，利用辩论中观点的矛盾引发认知冲突，激发学生的参与热情。对待教学重点和难点的处理，通过设置一系列问题开启学生思维，并借助实验、观察和推理，正本溯源。通过问题解决，促使学生理性思考、领悟知识，逐步引导学生将误概念转化为正确的科学概念，同时进行科学思想方法的提炼和熏陶。五、教学重点及难点教学重点：力和运动的关系、伽利略理想实验、惯性概念教学难点：质量是惯性大小的唯一量度及惯性的不同表现六、教学过程教师活动学生活动设计意图（一） 创设问题情境演示1、用力推动静止在水平桌面上的小车， 撤去推力，

5、小车就停止。由此判断并阐述力和运动的关系。任务：力和运动到底是什么关系？以“在水平路面上推车”为例开展辩论赛正方：亚里士多德派反方：伽利略派提出以下问题：1、 用力推车，小车就一定运动吗？2、 撤去推力，小车会立刻停止吗？师：爱因斯坦曾把一代代科学家探索自然奥秘的努力，比做福尔摩斯侦探小说中警员破案的过程。有时候，明显可见的“线索”却把人们引导到错误的判断上去。3、 撤去推力，小车不受力了吗？4、 撤去推力，小车继续运动的原因是什么？小车不能持续运动的原因又是什么？5、 撤去推力，如果没有摩擦阻力，小车将怎样运动？师：摩擦阻力的存在正是隐藏在现象背后的“暗线”，这条线索引导伽利略创造了有效的“

6、侦查”方法，揭示了现象本质，成为物理学中的“福尔摩斯”。观点一：有力车就运动，没有力车就停止，力是维持物体运动的原因（亚里士多德观点）观点二：停止用力，车继续运动一段距离，并没有立即停下来，所以运动不需要力来维持（伽利略观点）学生展开辩论3min（双方各持己见，僵持不下的原因往往是：极力论证自己的观点，而较少考虑将对方“归谬”）学生：不一定，说明力不一定是维持小车运动的原因。生：仍然受摩擦阻力生：惯性；存在阻力生：小车将永远运动下去。从学生司空见惯的生活现象提出问题，暴露他们的直觉经验：有力物体才运动，没有力物体将静止，说明要维持物体的运动离不开力的作用。 利用学生辩论中观点的矛盾引发认知冲突

7、，意在有效根除错误直觉。层层递进的问题链，可以引导学生理解辩论的有效方法是：归谬法在“推车”案例中，除了“推力”这条“明线”，还有一条“暗线”摩擦阻力，挖掘这条线索出来成为后续进一步推理的前提。（二） 理想试验的魅力演示2：斜面实验装置介绍：两个对接的粗糙斜面，中间用圆弧轨道相连。观察现象，回答下列问题：1、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？2、小球为什么达不到原来的高度，而且最终又停下来呢？3、设想斜面光滑，没有摩擦，小球的运动情况如何呢？4、如果减小第二个斜面的倾角，小球的运动情况如何？和前一次有什么异同呢?5、当第二个斜面变成水平面时，小球的运动情况如何呢？6、小

8、球的运动需要力维持吗？这个结论可靠吗？师：虽然物体不受阻力的条件无法实现，但随着科技的进步可以将摩擦力减小到很小，接近理想情况。演示3：气垫导轨实验近似验证装置：装有两个光电门的水平气垫导轨现象：滑块在水平气垫导轨上的速度基本不变师：伽利略理想斜面实验：可靠的事实+合理推理=正确结论问题7、伽利略的理想斜面实验与前面所学伽利略研究落体运动所采用的方法有什么相同之处？师:现实中的阻力总不能被排除掉，正是隐藏在现象背后的“暗线”摩擦力或空气、水等介质阻力，干扰了人们的判断，这也正是伽利略为探求力的真正效果而设计“没有阻力”的理想实验的原因。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

9、个斜面间往返运动，高度越来越低，最终停在斜面的最低点。生：受到摩擦阻力作用生：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。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。生：小球将沿着光滑的水平面一直运动下去。生：小球的运动并不需要力来维持，力不是维持运动的原因。结论“应该”可靠（将信将疑）生：两次研究均抓住了主要因素、忽略了次要因素摩擦阻力。思维总是从问题开始的。一系列问题的设置隐含着理想实验思路和方法。学生将信将疑的态度折射出“眼见为实”的观点，说明学生初步具备了物理学的“实验观”。问题6意在让学生深刻体会“理想试验”的魅力。同时，将物理方法教育显性化，有

10、助于学生今后的迁移运用。不失时机地进行方法教育：懂得忽略什么，有时与懂得重视什么同等重要。理想实验的核心是将实验和逻辑推理和谐地结合起来，发展了人类的科学思维方式和科学研究方法。（三） 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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。 设疑：为什么称之为牛顿第一定律？阅读课本，回答下列问题：1、笛卡尔的推论与伽利略的结论有什么不同？2、牛顿第一定律比笛卡尔的推论有哪些地方更完善了？师：伽利略的惯性运动指的是“圆周运动”，笛卡尔的惯性运动指的是“匀速直线运动”。 3、牛顿第一定律表达了几层含义？4、定律中涉及的运动或静止，所选择的参考系是什么？

11、 （四） 惯性物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质（或者物体具有的抵抗运动状态变化的“本领”）探究：惯性大小与哪些因素有关？ 速度？加速度？受力？质量？器材：相同质量的小车、砝码一盒、弹簧一段 问题：为什么跳远比赛时，助跑运动员能跳得更远？乒乓球铁球追问：若物体的速度为零，惯性大小怎样？演示4：观察：将相同体积的铁球和乒乓球从两个相向的塑料卡槽不同高度滚下，相撞后现象怎样？交流：通过本节课的学习，你学到了哪些科学方法？对牛顿第一定律有哪些更深刻的认识？你怎样看待亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿等人的贡献？ 阅读课本：69页第3、4段生：（1）一个一切： 体现出普遍性、共性;（2）将保持

12、总保持：体现出物体的固有性、特性;（3）只研究了物体不受力的情况还研究了受外力的情况：说明了外力的作用生：（1）一切物体都有惯性；（2）明确力和运动的关系的同时，确定了力的概念阅读课本70页“科学漫步”。生：牛顿第一定律只在惯性参考系中成立小组合作，动手实验学生展示实验过程（压缩弹簧将不同质量的小车弹开，相同外力作用下加速度不同。根源：质量不同）结论：惯性大小与质量有关生：速度大，惯性大生：惯性为零？（不对呀，静止的物体也有惯性）现象：乒乓球达到水平桌面的速度大，但因质量远小于铁球，运动状态更易改变。惯性大小只与质量有关。学生交流，总结发言。先给出牛顿第一定律后设疑，并提出问题1，意在强调说明伽利略“圆惯性”的错误及笛卡尔的贡献，突显研究过程的艰辛。 问题2的设置意在突出牛顿在前人基础上进一步推广、综合等开创性工作的意义。问题3和4意在挖掘定律的深刻含义，不能停留在初中的水平。牛顿第一定律成立的条件大多从受力的角度回答，而运动学条件惯性参考系往往被忽视。老师将错就错，再一次引导学生用“归谬法”否定了自己的结论。最后交流讨论设置意在引导学生结合时代背景看待亚里士多德