高中物理-牛顿第一定律教学设计学情分析教材分析课后反思

5牛顿第一定律的教学设计★教学目标知识与技能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理解牛顿第一定律的内容及意义；理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度；会用惯性解释一些现象。过程与方法观察生活中的惯性现象，了解力和运动的关系通过实验加深对牛顿第一定律的理解理解理想实验是科学研究的重要方法情感态度与价值观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感悟科学是人类进步的不竭动力★教学重点理解力和运动的关系对牛顿第一定律和惯性的正确理解理想实验★教学难点力和运动的关系惯性和质量的关系★教学过程引入：【师】：同学们一起设想这样一个情景，大家都坐在一辆大的公共汽车上，我是司机，同学们想想，正在行使的汽车，遇到紧急情况，大家是身体会有怎样的动作，我们一起来表演一下，当我发出刹车的时候，大家可以夸张一点，把这个动作给他表演出来，“汽车正在行使，刹车吱吱~~~【生】:表演紧急刹车时，身体前倾的情景。【师】同学们表扬的很好，那同学们想想，在刹车过程中，为什么我们的身体有这样的动作，你再想想，为什么有物体做加速运动，有的物体做减速运动，有的物体上升，有的物体下降。天上的日月星辰为什么是那么样运动？一、据生活现象思考探究【师】所有的这些为什么，其实背后都是一个问题，就是运动的原因是什么，运动背后的原因，这个话题可是一个古老的话题，这个话题可以一直追溯到公元前4世纪。同学们想想，那时候有一个伟大哲学家，亚里士多德，在学自由落体运动的时候我们已经知道这位伟大的哲学家了，亚里士多德观察了大量物体的运动，他想分析清楚，这些运动背后的原因是什么？【师】经过思考，亚里士多德把这些运动分成了两类来说明原因。一种是自然运动，（物体自认而然的，不需要外界影响的）每个物体都有自己的固有位置，比如，火的自然位置在上，土的自然位置在下，气和水在中间，偏离固有位置的物体将趋向固有位置。地上物体的自然运动沿直线，轻者上升，重者下降，天体的自然运动永恒地沿着圆周进行。他认为，天体在围绕着地球在做完美的圆周运动。还有一种运动是受迫运动（这需要外界的影响）物体的运动是在推或者拉的外力作用下发生的。（这里所谓的外力就是外在的影响）没有外力，物体就会停止。【师】亚里士多德的这种思想，我们在学初中物理的时候就知道了。我们现在知道，他的这种观点是有问题的。不过可以肯定的是，他在论述（受迫运动这一条的时候）亚里士多德把运动的原因跟谁联系起来了？力！运动的原因背后他想到了力，这是外在的影响。根据他的论述，同学们看看，力与运动是什么关系？【生】力是维持物体运动的原因【师】亚里士多德认为：力是维持物体运动的原因。这是不对的。那么问题出在哪呢？我们现在知道他是不对的，但是在亚里士多德的那个时期，从公元前4世纪之后的2000多年里，没人质疑过，一直到了十六世纪，欧洲大学里面，讲的还是亚里士多德的这种思想。那么问题到底出在哪呢？【师】同学们能不能根据你生活中的一些实例，指出这种观点问题出在哪了？同学们小组之间讨论交流交流，把你的想法跟对方说一说。【生】踢足球的时候，脚给足球一个力，球飞出去了，在飞的过程中，脚是不给足球力的。【师】踢足球，球飞出去了，离开脚，球不受力了还在运动，说明脚不给他力了，球还在运动，说明，运动不需要力来维持。但球还是要停下来，是什么原因呢？【生】空中空气阻力，地面摩擦力。【师】这样我们就找到了这个问题的切入点，这个切入点，是到了十六世纪末，物理学家伽利略开始质疑，提出来的物体，原来运动的物体之所以停下来，难道真的是因为没有力的作用吗？刚才咱同学已经回答了，有！原来运动的物体之所以停下来，难道真的是因为没有力的作用吗？【师】原来运动的物体之所以停下来，是因为有摩擦力或空气，水等流体的阻力作用的结果。【牢记】：物体的运动不需要力来维持，没有时物体也能运动：匀速直线运动；运动方向与力的方向无必然联系；当速度与力同一直线时，物体做直线运动；速度与力不在同一直线时，曲线运动；同一直线时，力与速度同向，加速；力与速度反向，减速。要让学生明白：物体此刻的速度是由上一刻的速度和上一刻的受力决定的，此刻的速度及此刻的受力决定下一刻的速度。（比方：今天的结果是前面的表现决定的，要想今后的结果能改变，必须从现在开始。）二、历史上人类对运动与力的关系的认识【师】这些无形的阻力，在伽利略以前的2000多年间，人们没有清楚的认识到它的存在。而伽利略认识到这个问题了，那好，我们来想想看，假如说没有摩擦阻力，流体阻力的影响。在水平面上运动的物体会怎么样呢？猜想，将会一直运动下去。现实生活中是不存在这种现象的，因为现实生活中摩擦阻力，流体阻力总是存在的，那么这种显然是我们的设想，那么这种设想正确不正确？我们是不要证实这一点就要进行实验。【师】在300多年前，伽利略就设计了这么一个实验。【视频演示】伽利略斜面实验【师】通过看视频，小球总想回到和它原来的位置等高的地方。所以它要走更远的路。通过这个实验，是不是证实了我们刚才的猜想？在刚才的这个实验中，在水平方向，如果忽略了这些阻力的影响，还有别的力的作用吗？那么他在运动的时候，还有所谓的外力的作用吗？【生】没有【师】但小球在运动，这个实验同时也能说明亚里士多德的“受迫运动）”的原因是有问题的吧。运动不需要力来维持。所以，运动和力不是维持的关系，那么力和运动是什么关系？【生】力是改变物体运动状态的原因【师】物体由静止变为运动，物体的速度发生了改变，我们描述物体速度变化快慢的物理量，用加速度，所以我们也可以这样说，力是产生加速度的原因，这样，我们就把力和运动关系的原因给解决了。【师】回顾一下，伽利略在研究这个问题的时候用到了理想实验的研究方法。在可靠事实基础上的推理，理论和推理和谐的结合在一起的实验方法是伽利略开创的。和伽利略同时代的科学家，笛卡尔，对伽利略的结论进行了补充，如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向，笛卡尔的观念中没有了水平面这个限定条件，各个方向都应该是可以的。笛卡尔同事也认为：这个结论可以做为物理学的一条原理。三、牛顿第一定律【师】牛顿总结了前人的研究，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。分析牛顿的结论，牛顿不光总结了前人研究的这些，而且在这个基础上继续研究，提出了关于运动的三条定律，这就是被后人叫做的“牛顿第一定律”牛顿把物体运动和力的关系做了比较全面的总结，形成了他的理论体系，他研究的成果收留在了这本书里面，这是他1687年出版的专著《自然哲学之数学原理》。同学们课下可以到图书管理借阅一下，看一看牛顿当时总结的成果。【师】回过头来我们再看，牛顿第一定律的后半句，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。表明力是改变物体运动状态的原因。把前人的思想总结进去。当然在牛顿以前，人们也提力，但是那时候的力没有严格的概念。从牛顿开始，他定义了什么是力，我们第三章的第一节定义了力的概念。再看前半句话，我们初中也研究过，一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，这句话是是意思？【生】因为有惯性四、惯性【师】从这句话里面我们看出来了，物体有那么一种属性，初中我们把这种属性叫做惯性。一切物体总保持，也就是说，所有物体都有这种与生俱来的特性，原来静止，保持静止，原来运动，就要保持运动。原来是那个速度，我就保持那个速度，这么一个属性，牛顿把这种属性叫做惯性，他在解释惯性的时候说：物体抵抗运动状态变化的本领。这种本领不同的物体有大有小，也就是惯性有大有小，根据初中的学习，惯性的大小跟什么有关系？惯性的大小跟质量有什么关系？你能不能设计一个小实验，来说明惯性和质量的这种关系【生】小组讨论，设计实验说明惯性和质量的关系。小组代表陈述自己的实验。【师】老师请同学共同演示小实验【师】在我们日常生活中，人们根据质量和惯性的关系，有很多应用，设计了许多体育和娱乐的项目，同学们想想有那些实例运用了这一点，同学们讨论一下。沙坑跳远（速度）根据我们的直观感觉，这还真有点道理，速度越大，惯性好像越大。在这里面，速度越大，让他停下来好像越难是吧。这里面设计到了速度的变化，速度改变的时间长短，速度改变的快慢，加速度，这也是后面要进行研究的问题。（标枪，铅球）大的难扔一点。生活中还有很多这种实例的，看奥巴马。一个保龄球过去，最后是个木瓶子都到了，你想没想过，把保龄球和木瓶的位置改变改变，把保龄球放那，拿木瓶子扔过去，这还有意思吗？在保龄球和木瓶碰撞的过程中，反应了惯性和质量的关系吧，这种实例还有很多，课下同学们可以接着想。【师】我们接着思考这样一个问题，在初中知识的基础上，经过这节课的研究，我们知道了力产生加速的原因，外力的作用是物体运动状态的原因。质量惯性大小的量度。那么，力改变物理的运动状态，因为物体有质量，有惯性，他就要抵抗这种状态的改变。【课下研究】看来，物体运动的加速度与力，质量有关，有什么定量的关系呢？这个同学们课下可以研究研究，下节课我们会接着学习这个内容。【师】牛顿第一定律，在初中我们也学过这一节课，其结论我们都是知道的，这节课我们在高中又研究了一遍，这节的学习，你最大的收获是什么？谈谈你的收获。【生】学生发言，谈自己的收获。【师】生活中的现象，需要猜想。伽利略的理想实验体系）有很多人说，我们的这个世纪，是生物学的世纪，其实我们可以这样说，是物理学的这种研究方法，是伽利略的这种理想实验的研究方法进入到生物学领域的世纪。★布置作业1、复习本节课所学的内容；2、完成课本问题与练习1至3题；3、完成“世纪金榜”上的相关填空、阅读及能力训练。牛顿第一定律的学情分析经过初中的学习，学生初步知道了牛顿第一定律的内容和惯性的概念，但是缺乏对牛顿第一定律建立历史的了解，对内容也是一知半解。学生对于“质量是惯性唯一的量度”更是缺乏认识，凭借自己的生活经验，认为速度也是惯性的量度。教师要在课堂上充分引导，配合实验、结合生活事例来澄清概念。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，常常形成与亚里士多德相似的观点，且根深蒂固。处理具体的实际问题时，一些直觉的错误观点不时冒出来，存在着严重的"口是心非"问题。主要体现在以下几个方面：1.学生的认知程度，学生的兴趣点，知识掌握程度和欠缺的地方。2.高一学生大多数在15--16岁这个阶段，根据皮亚杰的“发生认识论”，学生们已经处于了形式运算阶段（十一二岁以上“形式运算”指对抽象的假设或命题进行逻辑转换）。因此已经具备了一定的逻辑推理和逻辑思维的能力。3.此年龄段的学生具有强烈的好奇心、膨胀的求知欲、乐于探索。4.同时已学习运动学的知识和有关相互作用力的知识，在初中学习中对本节课的内容有大致的理解。5.但是探究实验的能力不强，自主学习的能力不强。所以本节课设计时要注意引导学生学习前人研究力与运动关系的探究的过程，逐步学习科学研究的方法，正确理解力与运动的关系。牛顿第一定律的教学效果分析新课程提倡自主、合作、探究的学习方式，课堂教学是学生学习科学文化知识的主阵地，也是对学生进行思想品德教育的主渠道。教师应着力构建自主的课堂，让学生在生动、活泼的状态中高效率地学习。如何才能提高课堂教学的有效性，我在本节课中的教学中主要运用了以下几种方法。

一、创设物理学习情境，激发学生的学习兴趣

“兴趣是最好的老师,有兴趣不是负担”,这句话饱含深刻的道理。对知识有浓厚兴趣时,就会产生不断前进,渴求新知,欲求明白的强烈渴望,就会全身心的投入到所感兴趣的学习中。在教学中我从学生已有生活经验出发，设计学生感兴趣的生活素材以丰富多彩的形式展现给学生，使学生感受到物理无处不在。如设计“汽车刹车”的情境时，让学生在课堂上更直接的感受生活中的物理知识，通过学生所了解、熟悉的社会生活实际问题，为学生创设生动活泼的探究知识的情境，从而充分调动学生学习物理知识的积极性，激发学生的学习热情。教师鼓励学生大胆提问，耐心细致地回答学生提出的问题，并给予及时的肯定和表扬，增强学生提问的勇气和信心。

二、鼓励学生主动参与，积极交往

要使课堂教学真正成为高校课堂的主渠道，必须着力唤醒学生的主体意识，让学生主动地参与教学活动。在课堂教学中应坚持学生活动的自主性，使学生主体处于活跃兴奋状态，使学习成为学生自己的活动，让学生在教学实践过程中学会选择、学会参与。例如在学习“力不是维持物体运动的原因”时，我让学生在小组内探究，通过合作学习，使学生主体性得到发展。我还充分运用现代教育技术手段，进行多种媒体组合的优化教学，调动学生参与课堂活动过程的主动性和积极性，克服课堂教学中那种死板的缺乏生气的单向度的教学过程，解除学生的精神压力和紧张氛围，创建多向度的立体交往形式，为学生的更优发展提供优良的教学环境。

三、创设高效的课堂，提高学生对知识的吸收率

教学方法是教师借以引导学生掌握知识，形成技巧的一种手段，要提高课堂教学效果，必须有良好的教学方法，深入浅出，使学生易于吸收。在本节课中，我首先启发引导学生去发现问题、主动质疑。让学生在自学、初步感知的基础上，对于教材中有关的问题提出自己的看法或疑惑的地方，师生一起筛选出其中最有价值的问题或疑难，开始小组讨论。通过生生间讨论、交流、互动与对话，互相启发、互相补充、互相修正，深入问题，提高创新思维与质疑能力，最终领会科学的实质，落实本课的重点和难点。

最后，我让学生之间围绕学习内容而进行互检互测。测试学生新课学习后教学目标达成率，检验学生运用知识、解决问题的能力。为体现科学知识的实用与趣味性，练习题我尽量结合生活实际，且逐步递进，这样的达标检测不仅能客观评价学生的学习状况，更可以激发学生进一步努力学习的勇气。

但与自己曾设想的效果还是有一定的差距。

首先，在课堂形式上显得比较单一，和孩子们的互动不是很多，替孩子们回答的较多，在课堂中出现的问题没能够灵活处理，给学困生的鼓励较少。

其次，小组合作学习时间太少，教师指导还不到位，只照顾到个别小组。因此，汇报交流时，个别小组不太积极。

总之，课堂教学是教师与学生的双边活动。要提高中学物理课堂教学质量，必须以学生为本，凭借物理思维性强、灵活性强、运用性强的特点，精心设计，给学生一些机会，让他自己去体会；给学生一点困难，让他自己去解决；给学生一个问题，让他自己找答案；给学生一种条件，让他自己去锻炼；给学生一片空间，让他自己去开拓。注重学生优秀思维品质的培养，变被动为主动，变学会为会学，这样就一定能达到传授知识，培养能力的目的，收到事半功倍的效果。牛顿第一定律的教材分析牛顿运动定律是整个力学体系的基石，而牛顿第一定律又是这个“基石”中的“基石”，它定性地揭示了力和运动的关系，提出惯性的概念，为定量研究力和运动的关系拉开了序幕。高中教材与初中相比，主要有四方面的不同。一是定律内容深浅不同：初中教材叙述为“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”；高中教材叙述为“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”。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，突出了第一定律的独立性和重要意义，也为学习牛顿第二定律做了一定的铺垫。二是惯性的认识层次不同：初中强调一切物体都有惯性，高中侧重惯性与质量的关系。三是实验的设计、探究及思维深度不同：初中为斜面小车实验；高中为伽利略理想实验，突出了理想实验这种科学方法的价值所在。四是情感、态度、价值观的体现不同：初中对牛顿第一定律建立的历史一语带过，高中教材回顾了历史，让学生体会一个规律的获得是一代又一代人努力的结果，能够激发学生追求科学，勇于创新的情感。人教版原有的书本知识顺序：先上牛顿第一定律，再上二力平衡，打破这个顺序，先上二力平衡知识，再上牛顿第一定律，从教学实践上来看，学生更容易接受

这样的学习顺序的安排。在实验的基础上结合运用图像法、受力分析法，等效法和数学极限法，逻辑推理得出牛顿第一定律。而牛顿第一定律是初中学习的重点，也是学习的难点，它是通过实验对比分析推理得出的理想状态下物体不受力和运动之间的关系，与它紧密相连的是惯性及应用惯性解释简单惯性现象。牛顿第一定律是牛顿定律的基石，正是因为它破除了长达近两千年的亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，导致牛顿第二定律得出。牛顿运动定律是动力学的核心。通过本节内容的学习，可使学生了解科学的发现和发展。其中科学家自身创造性思维品质和敢于质疑、坚持真理的献身精神是对学生情感态度价值观教育的好素材。牛顿第一定律的评测练习1．关于惯性,下列说法正确的是A.采用了大功率的发动机后,某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度,这表明:可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性B.“强弩之末,势不能穿鲁缟也”,这表明箭的惯性减小了C.用相同的水平力分别推放在地面上的两个材料不同的物体,则难以推动的物体惯性大D.“嫦娥一号”卫星在地球上的惯性与它绕月球飞行时的惯性相同(燃料消耗忽略不计)2．关于牛顿第一定律，下面说法中正确的是A.牛顿第一定律反映了物体不受外力作用时物体的运动规律B.牛顿第一定律就是惯性C.不受外力作用时，物体运动状态保持不变是由于物体具有惯性D.运动的物体状态发生变化时，物体必定受到外力的作用3．下列关于惯性的说法中，正确的是A.物体仅在静止和匀速运动时才具有惯性B.汽车速度越大越不容易停下来，是因为速度越大惯性越大C.在月球上举重比在地球上容易，所以质量相同的物体在月球上比在地球上惯性小D.歼击机战斗前抛掉副油箱是为了减小惯性、提髙灵活性4．关于力和运动的关系,下列说法正确的是()A.物体受到力的作用才会运动B.力使物体的运动状态发生改变C.停止用力,运动的物体就会停止D.力是使物体保持静止状态或匀速直线运动状态的原因5.关于力和运动的关系，下列说法中正确的是.A.物体的速度不断增大，表示物体必受外力的作用B.物体向着某个方向运动，则在这个方向上必受力的作用C.物体的速度大小不变，则其所受的合外力必为零D.物体处于平衡状态，则该物体必不受外力作用或合外力为零6.下列关于牛顿第一定律的说法正确的是A.牛顿第一定律是实验定律B.牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因C.惯性定律与惯性的实质是相同的D.物体的运动不需要力来维持7.就一些实际生活中的现象，某同学试图从惯性角度加以解释，其中正确的是A.采用了大功率的发动机后，某些一级方程式赛车的速度甚至能超过某些老式螺旋桨飞机的速度，这表明可以通过科学进步使小质量的物体获得大惯性B.射出枪膛的子弹在运动相当长一段距离后尽管连一件棉衣也穿不透，但它的惯性不变C.货运列车运行到不同的车站时，经常要摘下或加挂一些车厢，这会改变它的惯性D.摩托车转弯时，车手一方面要控制适当的速度，另一方面要将身体稍微向里倾斜，通过调控人和车的惯性达到转弯的目的8.下列物理现象中，可以用牛顿第一定律解释的是A.必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来B.物体如果向正北方向运动，其受外力方向必须指向正北C.如果没有外力作用，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D.力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因9.如图所示，一辆汽车在平直公路上匀速行驶，在门窗紧闭的车厢内，某同学从高h处的O点由静止释放一小球.若不计一切阻力的影响，问：(1)小球将落在车厢地板上的何处？(2)若该同学释放小球时，汽车正在做匀加速直线运动，小球又将落在何处？你能想办法测出汽车的加速度吗？牛顿第一定律的教学反思在本节课的教学中注意体现了学生的主体地位，注重了学生学习的多样化，进行了较多的学生活动环节，通过生活体验、实验探究、问题思考等方式，基本实现了课程的三维目标。整个课堂环节衔接较好，思路明确，但也存在较多问题，具体分析如下：教学过程中做的较好的地方有：一、重视物