初中物理《实验探究：牛顿第一定律》优质课教案、教学设计

一、课表分析

牛顿第一定律属于课标三大主题之一──“运动和相互作用”主题的二级主题“机械运动和力”。物质运动和相互作用的规律是物理学的核心内容，也是学习物理学的基础。这部分内容涉及较多的物理概念和规律，比较抽象。课程内容主要涉及认知性学习目标如下：

“通过实验，认识牛顿第一定律”中的“认识”属于认知性目标，处于“认识”

水平。让学生了解牛顿第一定律是经典力学的核心内容之一，它指出了力与运动的

关系，即力不是维持运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。

运动和力是人们在生产和生活中经常接触到的物理现象。早在两千多年前

人们就开始研究运动和力的关系，直到伽利略和牛顿时代，这个问题才得以解决。运动和力的关系问题不仅深化了人类对自然的认识，而且体现了科学研究的基

本方法，对人类思维发展产生了重要影响。

“阻力对物体运动的影响”是研究力与运动关系的重要实验。实验中让小车

在水平面上受到的阻力发生改变，就要改变水平面的粗糙程度。为此需要做好对

比实验，需要准备两种或两种以上粗糙程度不同的平面。根据控制变量的要求，

小车刚进入水平面的速度必须相同，为此需要让同一小车从同一斜面的同一高

度由静止开始下滑。通过观察实验现象可以看出小车在水平面上受到的阻力越小小

车运动的距离运动的距离越远。这样通过实验，使学生确认阻力对物体运动的影响。在实验事实的基础上，进行合理的推理，设想当小车在水平面上不受到的阻力时，小车将永远运动下去不会停止。在此基础上总结出牛顿第一定律。

要能准确理解牛顿第一定律的内容：“一切”说明该规律适合于所有物体，

具有普遍意义。“总保持”是指物体保持原来的运动状态不变，即原来静止的物体继续静止，原来运动的物体则以原来的速度做匀速直线运动。“或”说明物体只能

处于“静止”或“匀速直线运动”中的一种状态，究竟处于哪种状态，由物体不受外力时的瞬时状态决定。由牛顿第一定律还可以知道，不受力的作用物体的也可以做“匀速直线运动”，这说明物体的运动不需要力来维持。牛顿第一定律的教学过程，最重要的是让学生经历建立牛顿第一定律的科学推理过程。虽然牛顿第一定律不

是直接由实验得出的，但其中符合逻辑的科学推理是非常重要的。

科学推理是自然科学理论研究中重要的科学方法之一。它以真实的科学实践为基础，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，以正确的逻辑法则为依据，对实际

过程做出更深入地抽象分析。由于从牛顿第一定律得出的一切推论都经受住了实

践的检验，它已经成为公认的物理学基本定律之一。

“用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象”中的“解释”属于认知性

目标，该条目处于“理解”水平。要认识惯性是指物体保持原来运动状态不变的性质。即原来静止的物体具有保持静止状态的性质，原来运动的物体具有保持做匀速直线运动状态的性质。惯性反映了物体保持原来状态的本领，惯性大小只与物体的质量大小有关。即质量大的物体保持原来状态的本领大，物体的惯性大。反之质

量小的物体惯性小。任何物体在任何情况下都有惯性，惯性与物体是否受力受力大小，是否运动、怎样运动等因素都无关。惯性现象在生产、生活中广泛存在对我们有利的要加以利用，有害的虽然无法避免，但要设法减轻其危害。了解惯性与力是两个不同的物理概念，同学们之所以把两者混淆，源于两者都能使物体继续向

前运动。其实这种认识非常片面，要了解惯性是物体保持运动状态不变的性质，它不仅能使原来运动的物体继续向前运动，还能使原来静止的物体保持静止。力

能使物体由静止到运动，还能使物体运动到静止，即力能改变物体的运动状态。只有不受力时，物体的运动状态才能保持不变。所以力是改变物体的运动状态的原因，而惯性是维持物体运动状态不变的原因。惯性是一切物体本身固有的性质，不是物体对物体的作用，惯性不是力。

自然界和生活中有很多与惯性有关的现象，了解人们有时可以利用惯性，有时应注意防止惯性给人们带来危害。要会用惯性来解释这些的现象。解释这类问题时通常采用的步骤如下：（1）确定研究对象，明确研究对象是哪一个物体或同一个物体的哪一部分；（2）弄清要研究的物体（或物体的某一部分）原来处于什么运动状态（静止还是运动，向哪个方向运动）；（3）在突发情况下，物体（或物体的某一部分）由于惯性，仍要保持原来的运动状态（原来静止的

仍保持静止；原来向前运动的仍向前运动）。

二、教材分析

（一）教学内容

牛顿第一定律是人教版九年级物理第十二章第五节内容。包括牛顿第一定律和惯性两方面的内容。本节设计有两个课时，我说的是第一课时。

（二）教材的地位和作用

牛顿第一定律是经典力学中三大定律之一。是整个力学的基础,因为它把最基本的匀速直线运动和物体是否受力联系起来，确立了力和运动之间的关系，是前面力的作用效果的延伸，又为后面学习二力平衡的知识打下了基础，起着承前启后的作用。因此，可以说，牛顿第一定律是本章的重点。

（三）教学目标

根据课程标准要求，结合教材内容以及学生现有的认知基础，我制定如下三维教学目标：

知识与技能

1、知道伽利略的理想实验及主要推理过程；

2、知道牛顿第一定律，并理解其意义。

过程与方法:

1、实验探究阻力对物体运动的影响。

2、常识性了解伽利略理想实验的推理方法。

情感、态度与价值观

1.体验在研究过程中成功的喜悦，学会分工与合作，提高团结协作的能力。

2.感悟科学探究的艰辛与曲折，感悟科学就在我们身边。

（四）重点、难点

教学重点：牛顿第一定律。之所以确立它是本节教学内容的重点理由在于本节课是一节物理规律教学课，通过本节课的科学探究及实验论证的目的就是为了认识力和运动的关系，揭示力和运动之间的内在规律。

教学难点：力和运动的关系。学生在从生活经验中获得了一种被现象掩盖了本质的错误认识。那就是物体的运动是力作用的结果，为了使学生摆脱这种观念，转变错误认识，需要教师精心设计，严密推理，才能帮助学生走出误区。

三、学情分析

在初中阶段的学习中，学生虽然除了“惯性与质量”这一问题没有专门学习外，关于本节其他的知识都有了大致地了解，但是他们只知道亚里士多德的观点总是错的，只知道伽

利略做了个理想实验就得出了牛顿第一定律。通过本节课的学习，首先应该在已有认识的基础上，纠正一些片面、不恰当的认识，进一步深化和提高对相关问题的认识。其次引导学生通过小组合作讨论，再现斜面实验的过程，让学生深刻体会伽利略伟大的科学方法和思维历程。

牛顿第一定律是在试验的基础上，通过推理而得出的。就其定义本身的表述学生不难记住，但初二学生抽象思维能力及认知结构上尚不成熟，加上生活经验的影响，因此在接受牛顿第一定律上有一定的难度，怎样形成对牛顿第一定律的理解及在此基础上认识惯性是一切物体固有的属性，使其认识由直观的感觉上升到科学理性认识则是本节的难点。

初二学生的思维习惯是：直观形象思维能力较强，抽象的理性思维能力较弱，有一定

的逻辑推理能力。因此“课堂中的教学实验”是关键内容，是学习惯性的思维支撑点。

四、教学方法实验探究法、观察法、分析推理法。

五、教学用具斜面、木板、棉布、毛巾、刻度尺、小车、纸条、笔帽。

六、教学过程

（一）、探究：牛顿第一定律

1.播放倒霉熊视频引入新课

给静止的木块施加一水平方向的推力，木块沿着水平方向运动,撤去推力后，木块停了下来;

教师引导学生回答力与运动的关系

（生：物体受到力的作用，就发生运动．不受力的作用，就停止运动。物体的运动需

要力的作用，不受力的作用就不会动。

科学家们的辩论

早在2000 年以前，亚里士多德针对类似情况就提出了这样的观点：要维持物体作匀速运动，就必须给物体施加一恒定的力。他认为不受力而一直运动的物体是不存在的。

伽利略却对这种观点提出了质疑，他通过理想实验说明了：运动物体如果不受其他物体

的作用，其运动会是匀速的，而且将永远运动下去。

课件视频演示伽利略的理想实验。

配文：伽利略通过斜面实验发现，当小球从左侧斜面的一定高度滚下时，无论右侧斜面的坡度如何，它都会沿斜面上升到与下落点几乎等高的地方。假如右侧斜面变成水平放置，小球将为了达到那个永远无法达到的高度而一直滚动下去。

师：伽利略是在分析大量事实的基础上进行合乎逻辑的科学推理（理想实验法），不是凭空想像。伽利略的理想实验驳斥了亚里士多德的关于力是维持物体运动状态的原因的学说。

追根究底

2.实验探究：力和运动的关系

我们认为一个物体不受其他物体的作用，即物体不受到力的作用。在实际情况中是不存在的，所以我们设想让滑块从相同的斜面顶端滑下，以相同的速度开始运动，逐渐减小平面的粗糙程度，测量滑块的运动距离，并推论当平面没有摩擦力时滑块的运动状况。

（先在木板情况下使小车滑下确定斜面坡度）

实验步骤：1．让滑块从斜面顶端滑下，滑到铺有毛巾的平面上，记录滑块运动的距

离，如图。

2.让滑块从斜面顶端滑下，滑到铺有棉布的平面上，记录滑块运动的距离，如图。

3.让滑块从斜面顶端滑下，滑到木板平面上，记录滑块运动的距离，如图。

4.比较滑块在毛巾、棉布、玻璃板平面上的运动距离，并将比较的结果填在下表中。

学生进行分组实验，教师巡视，了解情况。

最后分析论证，得出结论。

生：平面越光滑，小车运动的距离就越远，小车受到的摩擦阻力越小，速度减小的越慢。

师：如果平面足够光滑(完全没有摩擦阻力)，滑块的运动情况又会怎样?请你用自己的语言描述一下。

生：如果平面足够光滑，摩擦阻力为零，滑块速度就不会减小，就会一直运动下去。保持匀速直线运动。

师：如果静止的物体在没有收到其他物体的作用的时候，会发生运动；还是保持静止状态? 。

生：静止的物体在没有受到其他物体的作用的时候，保持静止状态。

师：同学们的讨论互相补充，互相完善，那么你们所发现的规律就是牛顿第一定律，你们认为牛顿第一定律应怎样表述更准确、全面?

生：一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持匀速直线运动状态或静止状态，这就是牛顿第一定律。

师：静止的物体保持静止，运动的物体保持匀速直线运动，就是保持运动状态不变牛顿第一定律也可以说成：一切物体在没有受到外力作用的时候，运动状态不变。

牛顿第一定律是牛顿概括了伽利略等人的研究成果，总结出来的规律，是力学中最基本最重要的规律之一，它说明了物体的运动不需要力来维持，力只是改变物体的运动状态从而纠正了人们对力与运动的错误认识。

明星帮我们做实验

（二）、惯性

1.惯性实验

（1）同学们看视频（快乐大本营啊啊啊啊科学实验室）

现象：桌布抽走物体留在桌面上。

（2）动画，小车上竖着放一木块，运动着的小车突然停下来，小车上的木块是向前倒。

师：以上两个现象的共同特点是什么?

生：当物体没有收到外力作用的时候，原来运动的要保持原来的运动状态，原来静止的要保持原来的静止状态。

师：一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。我们把物体保持运动状态不变的性质叫做惯性。

公共汽车上惯性例子的确认。

师：对于以上的惯性现象；你能加以解释吗?

2.惯性现象的解释

四步法：

1）说明物体原来处于什么态；

2）物体哪部分受力，运动状态发生改变；

3）物体哪部分“由于惯性”物体保持原状态；

4）根据题意下结论。

分别解释：

木块歪了（教师讲解）

还好，鸡蛋掉水里了（通过放视频学生讨论）

桌布惯性试验倒霉熊被树根绊倒了（学生竞答）

（三）、小结

第一节科学探究：牛顿第一定律

一、历史回顾四、惯性

1、亚里士多德1、一切物体所固有的一种属性

2、伽利略（理想实验）2、说理题格式：

二、实验探究1）说明物体原来处于什么状态；

结论：平面越光滑，小车受2）物体哪部分受力，运动状态发

到的摩擦力越小，生改变；

小车前进的距离就越3）物体哪部分不受力，要说“由

远。于惯性”物体保持原状态；

三、牛顿第一定律4）根据题意下结论

（五）、布置作业：

1、列举生活中惯性现象的例子

2、交通警示语当中和惯性有关的句子

板书设计

一、牛顿第一定律

第七章力和运动

第一节科学探究：牛顿第一定律

1.内容：一切物体在没有受到外力作用的时候。

总保持匀速直线运动状态或静止状态。

2.牛顿第一定律的理解。

二、惯性

1.我们把物体保持运动状态不变的性质叫做惯性。

2.惯性现象的解释。教学后记