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《牛顿第一定律》教学设计

2023-08-02 07:07:28 高考在线

　　《牛顿第一定律》教学设计1

　　一、教材分析

　　本节是人教版必修一第四章《牛顿运动定律》第一节。本章是在前面三章对力和运动分别研究的基础上，进一步探讨物体的运动状态变化和物体的受力情况间的关系。牛顿运动定律是帮助学生理解力和运动关系的桥梁，是动力学的基础，也是整个经典物理理论的基础。牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，是牛顿物理学的基石，力学的第一原理，它破除了长达两千年以来亚里士多德的错误观点，改变了人类的自然观和世界观，本身还包含着力、惯性和参考系的科学概念，是物理学理论的支柱和基石。在教学中，不能把它看做牛顿第二定律的特殊情况，它意在引导学生了解科学的发现和发展。本节课采用的理想实验法，在物理研究中具有十分重要的地位和作用。

　　二、教学重难点及学情分析教学重点

　　理解伽利略理想实验中体现的科学思想理解牛顿第一定律，掌握惯性，力与运动的关系。教学难点牛顿第一定律是理想定律，描述的是物体在不受力的情况下遵循的运动规律，与生活实际有一定距离，部分同学从日常经验出发，往往会产生错误的认识，这就使学生在理解上容易出现障碍。也是历来学生在做这部分习题时容易出现问题的原因。惯性现象是自然界、生活中的普遍现象，但是概念是抽象的。对“惯性”概念的理解对学生是一个难点，尤其是对于惯性现象进行科学的解释。

　　三、教学目标。

　　知识与技能

　　（1）理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。

　　（2）理解牛顿第一定律，知道它是逻辑推理的结果，不受力的物体是不存在的。

　　（3）理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。

　　过程与方法

　　培养学生严谨的逻辑推理能力；要能透过现象了解事物的本质，对物理问题决不能主观臆断；通过对大量实例的分析，培养学生归纳、综合能力。善于思考、善于总结，把物理与实际生活紧密结合。

　　情感、态度与价值观

　　（1）让学生知道科学研究过程的艰难，领悟实验加推理的科学研究方法。

　　（2）利用生活中的例子来认识惯性与质量的关系。鼓励学生大胆发言，并学以致用。

　　四、教学设计思路

　　本节课的教学设计，主要是践行新课程所倡导的探究学习、自主学习、合作交流，让学生体验知识的获取过程，并通过动手实验和利用贴近学生生活的实例，达到突破重难点的目的。根据新课改要求，本节采用探究式教学，以物理史实为线索引导学生得出物理规律。物理学是一门与自然、生活、技术进步和社会发展有着最为广泛联系的科学。采用讲授灌输式教学方式，远离科学探究乐趣，他们是不可能热爱物理课程的。所以要让学生在体验中获得物理规律，在物理史实中领略思维的力量和美。本节课的设计特点是注重体验物理规律的发现和发展。科学家的创造性思维品质和敢于置疑、坚持真理的献身精神成为情感态度价值观教育的好素材。另外，探究式实验验证是本节课必需要的。

　　课前准备教具准备：多媒体课件、小车、长木板、棉布、毛巾、小球、自制理想斜面实验器（每3人一组：2人配合实验，1人记录整理）、刻度尺、木块、气垫导轨、滑块等。知识准备：力的概念及力的作用效果。

　　课时计划：1课时

　　4、教学过程

　　（一）引入课题

　　视频导入嫦娥二号发射过程：将卫星发射到太空必须要有推力强大的火箭。力与运动之间有着密切的联系，由此引出本章内容。常识导入（图片）

　　1、我国公安交通部门规定，从1993年7月1日起，在各种小型车辆前排乘坐的人（包括司机）必须系好安全带，为什么？

　　2、展示一张极具视觉冲击力的照片——亚洲飞人柯受良驾车飞越黄河，他凭什么有这种胆识去飞越气势磅礴的黄河呢？情景导入动手做一做：用手推桌上的书，然后停止用力，观察书的运动状态变化。由此看来，必须有力作用在物体上，物体才运动；没有力作用在物体上，物体就不运动——两千多年前古希腊科学家亚里士多德就得出了这样的结论，这个结论正确吗？学生讨论，教师借机导入新课。观看、聆听、动手体验、思索、渴望探究力与运动的关系。通过生产生活中的一些现象引起学生探求物理知识的兴趣，同时为惯性的学习打下伏笔。

　　（二）新课教学

　　历史回顾之亚里士多德

　　亚里士多德观点：力是维持物体运动的原因（在得出亚里士多德的观点后）设问：你认为这个观点有什么问题？（学生思考后回答）指导学生实验：设计斜面小车实验：在学生提出的观点后指出：亚里士多德的观点虽然错误，但一直维持和统治人们的思想近两千年，你能用桌面的器材设计实验推翻他的说法吗？（介绍器材：小车、长木板、棉布、毛巾、）提出指导问题：

　　（1）、如何让小车初速度相同？

　　（2）、毛巾、棉布、木板的粗糙程度怎样？

　　（3）、如何减小小车在水平面上的滑行距离？

　　价值观渗透：亚里士多德说法虽然错误，但他在当时提出了很多观点，有时候提出问题比证明一个问题更难，所以说亚里士多德毫无疑问是伟大的。

　　1、思考、回答问题

　　2、设计实验、感受领悟：力并不一定能维持运动，小车停下来正是因为力（摩擦力）阻碍了运动。

　　对力的作用效果有了更进一步的认识。学生也许有不同的观点，由于初中已学习过这部分知识，所以学生会得到此观点是错误的，但不少同学心中的疑虑还是存在的。既然有疑虑，那最好的办法就是让学生通过自己动手动脑去破除疑虑。同时，为提出伽利略理想实验打好伏笔。

　　历史回顾之伽利略

　　指导学生实验：指导学生动手操作，重温伽利略理想实验，重点注意引导学生进行科学推理。

　　演示实验：尽管现实生活中没有绝对光滑的平面。但可以创造比较光滑的平面去证明伽俐略的想法——气垫导轨上物体近匀速的运动。

　　视频观看：体育项目——冰壶球运动，由于球运动过程阻力很小，能以几乎不变的速度前进。

　　小结及价值观渗透：

　　（1）伽俐略理想实验对科学研究的意义。

　　（2）介绍伽俐略其人其事。

　　让学生意识到：

　　一个规律的发现并不是一帆风顺的，不是一开始的认识就是对的，而是需要人类不断探索才能形成的，并明白科学研究过程的艰难和科学家为此所付出的努力和心血。动手操作，观察记录，推理分析，领悟实验加推理的科学研究方法。伽利略理想实验虽然无法在现实生活中实现，但却是建立在实验基础之上，通过科学推理得出，因此是完全正确的。

　　结论：在水平面上运动的物体如果没有受到摩擦阻力，物体将沿水平面以恒定的速度持续运动下去。体会领悟爱因斯坦对伽利略的评价。给学生充分展示自己思维过程的机会，让他们自己去探求物理规律的真伪，让每一个学生都能够深刻体会力和运动之间的关系。通过理想斜面实验，说明物理研究中抓住主要因素，忽略次要因素的必要性，同时也展示了物理研究思想的美妙和逻辑的力量。让学生学习体会前辈科学家敢于质疑权威，勇于探索的精神品质。

　　历史回顾之笛卡尔

　　指导学生阅读笛卡尔相关内容提醒学生思考笛卡尔说法与伽利略说法的异同：与伽俐略同时代的法国科学家笛卡儿，补充和完善了伽俐略观点。他认为：如果没有其他原因，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。他支持了伽利略力不是物体的运动的观点，并且还强调没有力作用时物体的运动情况。他还认为，这应该要作为一个原理加以确立，并且是人类整个自然界的基础。价值观渗透：科学理论的完善不是一蹴而就，需要科学家们不断地推进。阅读理解，分析笛卡尔说法的进步性。让学生体会科学理论的发展完善过程。

　　牛顿第一定律：

　　1、提出终极论断——牛顿第一定律（惯性定律）：一切物体总保持匀速直线运动状态或静上状态，直到有力迫使它改变这种状态。

　　2、继续设疑，引导学生加深理解：既然牛顿第一定律更完善，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系？（让学生讨论交流并回答）。

　　在学生回答基础上，进一步总结，对定律的理解指出：

　　（1）物体运动不需要力。（不受力时，运动物体会一直运动下去，静止的物体会一直静止），提出“惯性”概念。

　　（2）力是改变物体运动状态的原因。设疑：牛顿第一定律能否用实验来验证？结论：不能，因为不受力作用的物体是不存在的。受力但合力为零可看做不受力。在学生回答的基础上，作出肯定，并指出：牛顿第一定律虽然所描述的是一种理想化状态，但它却正确揭示了自然规律。价值观渗透介绍牛顿——“经典力学之父”的成就，指出牛顿第一定律是牛顿力学系统中的基础。牛顿的谦虚。

　　1、思考、对牛顿第一定律内容逐字进行推理分析。

　　2、讨论交流，深刻理解牛顿第一定律的内涵。培养学生的推理分析能力，并加深对牛顿第一定律的理解。培养学生合作探究的意识。

　　牛顿第一定律的应用

　　回答引入部分的两个问题：

　　（1）司机为什么必须系好安全带？（观看视频：汽车碰撞模拟实验）

　　（2）柯受良为何能飞越黄河？播放视频（车上抛球），请同学解释。要求学生分组讨论收集生活中的有关“惯性”的现象，并解释。

　　思考、讨论、观察、推理、通过理论与实践相结合的方式，进一步加深对牛顿第一定律的理解。让学生进一步感受到物理是一门与生产生活联系密切的科学。要能学以致用。

　　（三）小结通过板书，总结本节主要内容：

　　1、回顾历史，各位科学家的贡献，强调一下伽利略“理想实验”的意义。

　　2、牛顿第一定律告诉我们亮点：

　　即（1）物体都有“惯性”。

　　（2）力的作用效果是改变物体的运动状态。思考、整理知识点，形成完整的知识体系。通过小结，使学生形成完整的知识体系。

　　（四）课后作业拓展

　　1、完成本节课后练习。

　　2、放学后在安全有保障的情况下，找各种机会体验“惯性”，思考惯性与那些因素有关，写出心得。通过完成作业，巩固本节所学。通过作业，复习巩固所学知识，拓展知识，进一步提高分析推理能力

　　教学反思：

　　通过对《牛顿第一定律》的准备和教学，让我在教学中得到了一次较好的锻炼，在教学理念上有了较大的改变。我也将在以后的教学中不断思索、探讨，让我的教学更有利于学生的学习，更有利于社会的发展。

　　教学过程是一个不断完善和提高的过程，自己在教学的过程中也在不断的学习和进步。

　　DJP模式教学让我们的教学走在了新课改的前列。

　　学生活动分组、合作探讨，更有利于学生主动学习，探讨知识的成因，激发和培养学生学习的兴趣和竞争意识。

　　课堂教学中的师生评价和生生互评更有利于学生感受学习的价值，增强对知识的探究的兴趣和爱好。

　　实验演示和分组实验更有利于提高兴趣，培养学生的动手能力。

　　本节课的重点是作好实验，通过实验，即能为学生生动具体的形象，又可以培养学生的观察能力和学习科学的事实求是的严谨态度。该实验是让同一小车从同一高度沿斜面滑下，分别滑到铺有毛巾、棉布和光滑木板的平面上，做该实验之前，应让学生思考两个问题：

　　一是为什么要用同一小车从同一高度沿斜面滑下？

　　二是毛巾、棉布、木板这些不同表面对同一小车的摩擦阻力有何影响？

　　并指明让学生观察的内容，这样学生对该实验的目的、方法及注意的问题就会十分清楚，也就能把握关键抓住要害，结合实验，取的实验结果该实验实际是实验是桥梁，要学生在实验的基础上，层层深入，若表面逐渐光滑，直到没有摩擦时，小车速度的改变及前进的距离将如何？学生会很顺利地得出，若表面绝对光滑，阻力为零时，小车将以恒定不变的速度永远运动下去，并静止的物体不受外力这两种情况作了总结概括，引导学生想象推理的过程。这样的教学，让学生以经验为基础，层层深入，逐渐升华，符合学生的认知观点，更主要的是培养了学生解决科学知识的方法。

　　《牛顿第一定律》教学设计2

　　科学探究：牛顿第一定律

　　【教学目标】

　　1．识与技能：知道牛顿第一定律；知道惯性的概念及应用。

　　2．过程与方法：认识伽利略的理想实验方法；通过活动体验任何物体都有惯性。

　　3．情感，态度，价值观：通过将所学知识应用到生产。生活实践中，感受科学就在身边，强化STS的要求。

　　【教学重难点】

　　1．知道牛顿第一定律；知道惯性的概念及应用。

　　2．通过将所学知识应用到生产。生活实践中，感受科学就在身边。

　　【教学过程】

　　一、复习导入

　　师生互动探究新知

　　1．力的作用效果是什么？

　　2．世界上的一切物体都在，绝对不动的物体是不存在的。

　　师讲解：

　　1．研究力和运动关系的历史回顾。

　　2．探究力与运动关系的实验：伽利略理想实验

　　3．牛顿第一定律的内容

　　提问复习内容：

　　注意引导力与运动可能存在的关系，引出本章所学内容。

　　引导学生阅读课本，观察四幅图，思考物体最终停下来的原因。

　　二、讲解及注意点

　　阅读课本，回顾2000年以前的亚里士多德的观点。

　　介绍300年前伽利略对力与运动的探究和他的理想实验。

　　比较亚里士多德和伽利略观点的不同，设计实验探究结论。

　　要求预习课本，注意探究的方法，明确探究实验的目的。仪器。步骤。准备就绪后，教师演示实验，注意引导学生观察实验现象，同时记录实验现象和数据，明确实验中的注意事项。对实验现象进行归纳和总结，得出实验结论。

　　一切物体在没有受到外力作用的情况下，总保持静止状态或匀速直线运动状态。强调“一切物体”、“不受外力”、“总保持”和“或”的意思。

　　适当补充练习。回忆以前所学，积极回答老师提出的问题，明确要研究的对象。巩固以前所学。

　　按要求观察课本上的图形，分析物体最终停止的原因。了解历史上的科学家对力和运动的研究历程，体会人们对真理的不懈追求，树立努力学习的信心。知道伽利略理想实验。

　　明确探究实验的目的。仪器。步骤。进一步复习探究问题的方法和步骤。找出实验的注意事项。认真观察实验现象，积极思考，记录实验现象和数据。讨论实验现象并进行归纳和总结，得出实验结论。

　　明确定律内容，分析定律的关键点，明确定律适用的范围和条件。

　　《牛顿第一定律》教学设计3

　　【板书设计】

　　《牛顿第一定律》教学设计

　　1、力和运动的关系

　　亚里士多德、伽利略、笛卡儿、牛顿

　　2、牛顿第一定律

　　（1）内容

　　（2）意义

　　3、惯性及其应用

　　教学设计说明

　　1、教学目标

　　从学科、教学单元方面来看，这节课是本章的第一节，是在学生学习了力和运动之后，探究力和运动关系的第一节课，在整册书当中起到承上启下的.作用。学生从力和运动最简单的关系入手，探索不受力时物体的状态，从而为物体受力时的运动规律埋下了隐形的翅膀！

　　从学生基础方面来看，这节课在初中学生已经学习过，但是初高中的教学目标是完全不同的。初中学习这节课时，只是要求学生能够了解《牛顿第一定律》的内容和能够用惯性的原理解释一些简单的实例。而高中教学时要求学生不仅知道定律的内容，还要知道内容得出的过程，科学家们的研究经历了从简单到复杂、从特殊到一般、从片面到全面的艰苦的过程，从中对学生进行科学研究精神的培养。

　　教学中，一切提高学生学习兴趣的手段都是有效的（摘自《学习的本质》）。课题教学的开始，从生活中的实例入手，点燃学生的学习热情，既有助于学生对已有知识的回顾，又引导学生对新知识的思考。在突破重难点的过程中，引导学生通过小组合作，进行观察—猜想——验证—总结的探究过程，再现了伽利略通过理想斜面实验，对力和运动的关系的思考。通过这样的探究过程来实现教学目标，不仅符合学生的认知过程，突破重难点，更为学生今后进行科学探究指明了方向。

　　2．教学方法实现“高参与度”。

　　采取的教学方法：启发法、实验探究法、小组合作法和体验法。教学方法主要是借鉴和改进。

　　以上几种教学方法，在本节课中是一个有机的整体，环环相扣、互相弥补，有效的提高学生的参与度。课堂的引入环节从生活的实际出发提出问题，启发全体同学参与思考、合理的猜想，通过小组合作提出实验探究的方案，对自己的猜想进行实验验证。实验过程中，针对出现的问题，改进和优化实验方案，得出最终的结论。在学生得出《牛顿第一定律》的结论之后，清楚了惯性是物体本身的一种属性，之后学生通过亲身体验生活中几个惯性的应用，并进行合理的解释，真正做到学以致用！

　　3．学科素养具体化、显性化。本课认知过程合理性如何体现？如何实现知识迁移？

　　物理是一门以实验为基础的自然科学，因此在课堂教学过程中，引导学生进行实验设计、实验探究尤为重要，更是培养物理学科素养、培养实验探究精神的具体体现。

　　本课的学习过程中，在学生已有先知的基础上，从生活实例出发提出问题，有利于学生对问题的思考，引导学生从生活走进物理、从物理走向世界。课题引入之后，启发学生思考不同的科学家对力和运动关系的描述有何不同？有哪些区别与联系？学生遵循亚里士多德、伽利略、笛卡尔和牛顿的足迹，由浅入深、层层递进，符合学生的最近发展区，为本节课重点和难点的突破打下了坚实的基础。通过小组互助的学习，学生得出了科学道理，再引导学生体悟生活中的实例，并用得出的结论加以解释。本节课学生按照生活观察—科学猜想—实验验证—规律推理的顺序进行学习，符合学生的认知过程，有效的实现了知识的迁移！

　　物理学科的学习过程，就是科学探究的过程，而物理又是一门以实验为基础的自然科学，因此在物理课上培养学生进行科学探究尤为重要。而在三百多年前，伽利略就得出了合理的科学实验探究的过程和方法，我们需要将此种方法在每一节物理课上渗透给学生，培养学生的探究精神。本节课的教学设计可以达到此目的，适合利用实验的方法探究物理规律的课型。

　　《牛顿第一定律》教学设计4

　　【学习主题】牛顿第一定律

　　【学习时间】1课时

　　【课程标准】知道牛顿第一定律

　　【内容分析】牛顿第一定律是力学中重要的基本定律之一，也是培养学生分析、概括，推理能力很好的素材。本节课是在学习了运动学和力学知识基础上，首次将力和运动联系起来，研究力和运动的关系和规律的知识，本课内容在初中物理知识体系中占有重要的地位，为后面平衡力等知识的学习打下坚实的基础，起到承前启后的作用。因此教材比较注意科学地编排内容，它把理论联系实际，还把物理知识融入到生活中去，能让学生觉得物理就在身边，从而激发学生继续学习物理的兴趣。本节需要两课时，第一课时主要安排学生实验得出牛顿第一定律的内容。第二课时要理解惯性的内容。

　　【学情分析】通过实验并不能直接得出牛顿第一定律，它是总结事实，分析、概括、推理得出的，这方面要注意强调。

　　【学习目标】1、通过分析具体事例，知道力对物体运动的影响；

　　2、通过探究阻力对物体运动的影响知道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；

　　3、通过教师整合说明，知道牛顿第一定律内容；

　　4、通过探究阻力对物体运动的影响，培养学生观察和实验能力、逻辑推理能力和科学想象能力。

　　【评价设计】1、通过问题1、2、3、4、5、6检测目标1的达成。

　　2、通过问题7、8、9、10、11检测目标2的达成。

　　3、通过教师整合说明和问题12检测目标3的达成。

　　4、通过问题8、9、10、11检测目标4的达成。

　　【学习过程】

　　一、导入新课：（教师根据学生看到的演示实验，在设置问题，引发深入思考）

　　出示斜面、小车演示：

　　(1）、用力拉小车在水平木板上前进。

　　(2)、停止用力，小车停止。

　　问题1：什么原因使小车前进？

　　问题2：能否说物体运动必须受力？

　　问题3：运动需要力来维持吗？

　　(3)、将小车放在斜面上，放手后让小车滑下。

　　问题4：到水平面上后会立即停止吗？

　　问题5：小车能一直运动下去吗？

　　问题6：小车到达水平面时，虽然在水平方向上没有受拉力，但仍然继续前进，运动需要力来维持吗？

　　(4)教师总结：学生形成两种不同结论分别代表古希腊学者亚里士多德：运动需要力来维持；意大利科学家伽利略运动不需要历来维持。（板书他们的观点）

　　问题7：小车到达水平面时，虽然在水平方向上没有受拉力，但仍然继续前进；虽然能继续前进，却不能一直运动下去，这是为什么？

　　(5)教师总结：阻力会影响物体的运动。

　　二、探究：

　　阻力对物体运动的影响（通过教师创设问题，转化成可操作性强的具体任务，学生在完成任务同时，进行了合作、交流、思考，同时知道了自己应支持谁的观点）

　　问题8：小车在水平面上前进的距离与哪些因素有关？

　　（教师让学生充分猜想后，总结：斜面坡度，小车质量，小车起始高度，水平面的阻力。）

　　问题9：研究小车在水前进的距离和水平面对它阻力的关系，你应该如何设计实验？

　　（学生猜想，小组讨论，分享猜想设计的依据和研究方案。）

　　教师总结：运用控制变量法必须让其他因素相同，表面粗糙程度不同。即在同一斜面上用同一小车在同一位置开始运动，分别在不同粗糙程度不同的表面进行多次试验。

　　选择合理方案，让学生分组进行试验。

　　教师根据实验引导学生分析：

　　问题10：三个表面相比，哪个阻力最小，哪个阻力最大？

　　问题11：小车在木板上运动得最远，在毛巾表面上运动得最近。其原因是什么？

　　教师引导学生总结：阻力越小，前进的距离越远，若表面更光滑，则小车所受阻力更小，前进的距离更远；若表面非常光滑，则小车所受阻力将非常小，速度减小得也将非常慢。

　　进一步推理问题12:如果物体不受力，它将以一个恒定的速度永远地运动下去。

　　通过比较推理的结果，让学生思考后用自己的话说出实验结论，得到运动和力的关系，并指出自己支持两位谁的观点。

　　三、教师整合说明（根据推论引出牛顿第一定律，让学生明确它不是实验结论）

　　英国科学家牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出一条重要的物理规律：牛顿第一定律（板书课题）-----一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。（板书内容）

　　四、教师强调说明：（让学生加深对牛顿第一定律的理解）

　　（1）“一切”表明这条规律的普遍适用性，不符合这条规律的物体是不存在的。

　　（2）“不受力”是定律成立的条件，这是一种理想情况，它也包含物体在某一方向上不受力的情况，通常把受平衡力看成不受力。

　　（3）“总保持”指物体在没有受到力的作用时，只有保持静止状态或匀速直线运动两种可能，要改变这种状态，物体必须受力的作用。

　　（4）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。

　　（5）它虽然不是直接由实验得来的，但经受了实践的检验，是公认的力学基本定律之一。

　　五、小结

　　【板书设计】：

　　牛顿第一定律

　　亚里士多德（物体运动需要力来维持）

　　伽利略（物体运动不需要力来维持）

　　一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。

　　（1）（2）（3）（4）（5）