第一节《牛顿第一定律》教案

《牛顿第一定律》教案

一、三维目标

1．知识与技能

⑴体会伽利略的理想实验思想。

⑵理解牛顿第一定律的内容及意义；理解力和运动的关系。

⑶理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。

2．过程与方法

⑴通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律的形成过程。

⑵理解理想实验是科学研究的重要方法。

3．情感态度与价值观

⑴通过运动和力的关系的历史探究过程，使学生体会规律的形成都有一个从感性到理性、从低级到高级的产生、发展和演变的过程。

⑵通过理想斜面的教学，体会理想实验的魅力。

二、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。

三、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。

四、教学重难点1．教学重点：通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律；惯性的理解。

2．教学难点：力和运动的关系；惯性和质量的关系。

五、教学活动设计

（一）创设游戏，引入课题

吹书游戏

将物理书翻开一页，用手拿处书，让一这一页纸竖直下垂，用嘴对这一页纸吹气并观察现

象；然后将刚才下垂的一页纸捏在手上，让物理书的剩余部分自由下垂，象开始那样对下垂部分吹气。比较这两种情况，哪一种更容易吹动？

请大家想一想：为什么是这样一个结果呢？怎样解释我们的游戏呢？其实，在我们的游戏中还涉及到一个古老的话题——力和运动：用力吹气，书的下垂部分会运动起来。运动和

力之间到底有什么关系呢？带着这些问题，我们一起来体验古人的探究过程，学习古人的探究方法，进一步理解论述运动和力关系的牛顿第一定律。

（二）回顾历史，探究定律

1．情景设问，经验猜想

演示实验1：

将小车由斜面的某一高度下滑，小车在水平上运动一段距离后停下

然后再举生活实例：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。

思考：生活实例告诉我们运动和力之间有什么关系呢？最早提出这个问题并给出经验猜想的是古希腊学者亚里士多德。

他根据生活生产经验猜想：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止在一个地方。运动需要力维持。

他的观点来自实际经验，还能用实际经验验证，所以被人们广泛接受，并维持了近两千年。

设问：我们现在知道，他的观点是错误的。物体会停止运动不是因为没有力来维持，而是受到了摩擦阻力的作用。那么他有贡献吗？

亚里士多德的贡献：开创了一个新的研究领域。

首先质疑并深入研究的是十六世纪的伽利略。

2．质疑假设，科学猜想

演示实验2：

在实验 1 的基础上，让小车每次都从斜面的同一高度处下滑，分别滑上毛巾表面，

木板表面和玻璃表面，观察比较小车运动的情况。

提问：（1）小车为什么每次在水平面上滑行都会停下来？（因为受到摩擦阻力）（2 ）为什么在木板上滑行得较远，在玻璃上能滑行得更远？（因为在玻璃表面摩擦阻力更小）

结论：如果小车在水平面不受阻力，将在水平面一直运动下去，永远不会停止。

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。

过渡：伽利略设计了一个双斜面实验。

3．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。重复一次。

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？