4.1 牛顿第一定律 同步教学教学设计-2022-2023学年物理高一上学期（人教版2019必修第一册）

授课教师：授课时间：授课班级：高一1班课题名称牛顿第一定律教学目标1.通过了解牛顿第一定律的发现过程,体会人类认识事物本质的曲折过程,培养学生严谨的科学态度。（科学态度与责任）2.能准确叙述牛顿第一定律的内容,并能对该定律所揭示的运动和力的关系问题有较深刻的理解。（物理观念）3.了解伽利略关于运动和力的关系的认识,了解他的理想实验和相应的推理过程,领会实验加推理的科学研究方法,培养学生科学推理和想象能力。（科学思维、科学探究）4.能通过实例说明质量是物体惯性大小的量度。（物理观念以及应用）教学重点：1.通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律；惯性的理解；2.通过回顾历史探究过程体会理想实验的魅力教学难点：1.力和运动的关系；惯性和质量的关系2.通过回顾历史探究过程体会理想实验的魅力教学过程教学活动（参赛教师填写整堂课教学过程）设计意图教师活动创设情景、引入课题：航母上的飞机高速着舰时，钩住拦阻索的瞬间，飞行员的颈椎、腰椎要承受巨大冲击，眼睛大量充血。同学们思考为什么会出现这样的情况？回顾历史、探究规律（一）情景设问、经验猜想在人类历史的长河中，运动和力如影随形，总是和人们的生活、生产密切相关。比如：马拉车则车前进，不再拉，前进的车会停下来；人象推车则车前进，不再推，前进的车会停下来；踢球，球沿草地向前滚动，不再踢，滚动的球会慢慢停下来。同学们观看这些生活现象，你们想到了什么？说明了什么？(二)质疑假设，科学猜想当球沿斜面向下滚动时，它的速度增大，而向上滚动时，速度减小。他由此猜想：当球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减。实际观察的结果是：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。①现象：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。按照亚里士多德的观点，球停下来是因为没有力的作用。伽利略恰恰从这一现象出发，对亚里士多德的观点提出质疑。②质疑：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？设问：球停下来的原因是什么呢？在伽利略之前，人们还没有意识到摩擦力这种无形的力，伽利略是第一个意识到摩擦力的人。实验：改变了水平面的粗糙程度，发现：水平面越光滑，球滚得越远。于是，他推断这是摩擦阻力作用的结果。结论：滚动的球停下来，是摩擦阻力作用的结果。③假设：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将怎样运动呢？④猜想：若没有摩擦阻力，球将永远滚动下去。同学们，提出了猜想之后，那如何来进行验证呢？过渡：伽利略设计了一个双斜面实验，今天呢我们就一起来领路一下他的实验。（三）实验探究，得出结论（1）双斜面实验左斜面固定，右斜面倾角可变。实验中我们设定小球始终从左斜面定位卡处由静止释放。①固定右斜面，改变小球所受的摩擦，观察小球上升的最大高度怎样变化。重复一次。思考：1．小球所受摩擦阻力的大小与小球上升的最大高度之间有什么关系？2．摩擦阻力的大小与释放点到上升的最高点的高度差是什么关系？

3．如果没有摩擦，小球会上升到多高的地方？②减小右斜面倾角，观察小球沿斜面运动的最远距离怎样变化，继续减小倾角，重复几次实验。思考：1．减小右斜面倾角，小球沿斜面运动的最远距离如何变化？2．如果没有摩擦，减小右斜面倾角，沿斜面滚动的最远距离怎样变化？小球将上升到多高的地方？③将右斜面放平，释放小球，观察小球的运动。思考：1．如果水平木板足够长，小球会停下来吗？2．如果没有摩擦，水平木板足够长，小球将滚到哪里去呢？实验事实逻辑推理（无摩擦，右斜面足够长）右斜面固定摩擦越小,球滚得越高球将滚上原来的高度减小右倾角球沿斜面滚得越远球沿斜面滚得越远，一直滚到原来的高度放平右斜面球滚得最远球将一直滚动下去

（2）理想实验的魅力：实验（事实）+逻辑推理

通过可靠的实验事实，加上合理的逻辑推理，得出规律的一种方法。理想实验的魅力：实验不能实现的地方，思维向前一步。

这种方法非常了不起！爱因斯坦是这样评价的：伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。这个评价实事求是，从亚里士多德到伽利略，经历了2000多年，物理学徘徊不前；从伽利略到爱因斯坦，只经历300多年，物理学的大厦初步建立，大师辈出。这都得益于伽利略首创的实验研究方法。过渡：通过双斜面理想实验，伽利略得出了结论。（3）伽利略：若没有摩擦阻力，沿水平面滚动的球将永远滚动下去。运动不需要力维持。

回顾、思考：①静止的车、足球为什么运动起来？

②运动的车、足球为什么会停下来？

③力和运动之间有什么关系？

车由静止变为运动，受到了推、拉力；由运动变为静止，受到了摩擦阻力。足球由静止变为运动，受到了脚的力；由运动变为静止，受到了草地的摩擦阻力。其中由静止变为运动，由运动变为静止属于运动状态的改变。得出结论：力是改变物体运动状态得原因过渡：与伽利略同时代的法国科学家笛卡尔对他的观点进行了补充。（四）补充完善，形成定律（1）笛卡尔的补充：除非物体受到力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持同一速度在直线上运动。这应成为一个原理，它是人类整个自然观的基础。对比思考：笛卡尔具体在哪个问题做出了补充？笛卡尔补充了：物体不受力时保持静止状态或匀速直线运动状态以及运动方向。而且笛卡尔认为这应该是成为一条定理，是自然观的基石

过渡：1642年，伽利略逝世，1643年牛顿在英国诞生。牛顿是人类历史上最伟大的科学家之一。主要贡献有发明了微积分，发现了万有引力定律和经典力学，设计并制造了第一架反射式望远镜等等。牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中提出了三条运动定律。牛顿把伽利略、笛卡尔的正确结论总结成为牛顿第一定律，它是牛顿物理学的基石。（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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。过渡：现在我们来理解定律。三、理解定律，了解惯性思考：牛顿第一定律中论述的运动和力的关系是怎样的？

（一）运动和力的关系：力是改变物体运动状态的原因。

物体不受力，保持匀速直线运动状态或静止状态；运动状态变化，物体一定受到力的作用。

思考：物体不受力时“总保持匀速直线运动状态或静止状态”，这能不能通过实验验证呢？

（二）不能。由于不受力作用的物体是不存在的。许多阻力很小的现象可以帮助我们理解牛顿第一定律。

思考：定律中还论述了什么呢？惯性：1.概念：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。设问：一切物体都有惯性。做变速运动的物体有惯性吗？当物体做变速运动时，由于惯性，物体会抵抗速度的改变，从而使速度的改变需要一段时间。比如汽车紧急刹车时不会立即停下来，而是继续向前滑行一段距离。2.一切物体有惯性，有抵抗运动状态变化的“本领”。

物体惯性大，“本领”大，运动状态难改变；物体惯性小，“本领”小，运动状态易改变。思考并猜想：物体的惯性大小和什么因素有关？同学们能否设计一个简单而且直观的实验来验证你的猜想呢？先观看情景回答作出猜想，在观看完整视频做出解释并且得出结论3.惯性与质量：质量是惯性大小的量度。质量只有大小，没有方向，是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，单位符号为kg。过渡：现在，就可以解释飞行员眼睛充血的现象了。思考讨论：生活中还有哪些关于惯性的列子呢，举例并应用相关知识解释现象四、课堂总结同学们这节课学习到了什么呢？（一）了解了运动和力关系的探究过程。1.亚里士多德观点：物体的运动需要力来维持；2.伽利略观点：若没有摩擦，小球将永远运动下去；3.笛卡尔观点：如果运动的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。（二）体会了理想实验的魅力；（三）深入理解了牛顿第一定律，知道了质量是惯性大小的量度。学生活动体会物理情景同时思考回答问题。观看这些生活现象，你们想到了什么？从而得到什么样的结论？体会亚里士多德的观点体会伽利略质疑的来源，同时了解他猜想中的逻辑。实际观察的结果是：沿水平面滚动的球越来越慢，最后停下来。同学们思考：滚动的球之所以停下来，真的是因为没有力的作用吗？到底是因为什么，物体才会停下来？观察实验现象在老师引导下然后并对现象作出解释同时对一些特殊情况作出猜想：如果没有摩擦小球将一直滚动下去。分析实验现象，经过合理的推理得出结论，同时再次体会理想实验的魅力。体会物理学发展的曲折，培养严谨的科学态度与责任。对比思考：笛卡尔具体在哪个问题做出了补充？大概了解牛顿在物理学中的地位。理解定律思考：物体不受力时“总保持匀速直线运动状态或静止状态”，这能不能通过实验验证呢？知道质量是惯性大小的量度回顾课堂学习，总结反思调动积极性，让学生体会物理来源于生活，培养学生从生活情景中挖掘物体问题的能力；并且大概了解学习为了服务社会。让学生认识到物理来源于生活，培养学生从认识现象到了解其原理和本质的物理思维。了解物理学发展过程的困难，培养学生不惧困难，敢于质疑、敢于猜想的科学精神。培养学生的科学态度与责任，体会理想实验的魅力，领会实验过程中的研究方法，同时培养学生的科学思维。同时再次体会理想实验的魅力。体会物理学发展的曲折，培养严谨的科学态