4.1 牛顿第一定律 教学设计（表格式）

《牛顿第一定律》教学设计
【课题】牛顿第一定律
【教材】粤教版高中必修一第四章第一节
【教学时间】40分钟
【教学对象】高中一年级学生
【教学内容分析】
1.课程标准对本节的要求:
理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题。此外，教学提示中提出应引导学生结合物理学史认识实验探究与科学思维的结合对物理学发展的重要作用。
根据对课标的分析，本节课应通过牛顿第一定律的历史史实回顾，让学生认识到实验探究与科学思维结合的重要作用。在理想实验的基础上推导得出牛顿第一定律，让学生体会伽利略研究运动和力关系的思想方法，感受理想实验的魅力。此外，在学生理解牛顿第一定律内容及惯性概念后，举例说明其在生产生活中的应用，培养学生运用知识解释实际问题的能力。
2.教材的地位和作用:
本节课《牛顿第一定律》是粤教版高中必修一第四章第一节的内容,动力学是物理学的核心，在物理学中占有非常重要的地位，学好本节内容是对前面学习运动学和力学的升华。
【学生情况分析】
1.学生的知识基础
学生在初中阶段已经学习了牛顿第一定律的基本内容，但不了解其发现历程。
2.学生的能力基础
学生具备一定的逻辑思维能力，抽象思维和推理能力较薄弱。
【教学目标】
物理观念
理解牛顿第一定律的内容及惯性的概念，知道力与运动的关系；
2.科学思维
了解伽利略的理想实验和相应的推理过程，培养学生科学推理和想象能力；
3.科学探究
(1)认识理想实验的科学推理方法及其意义，了解理想实验在物理探究中的作用；
(2)通过伽利略对运动和力的研究过程，培养学生的科学探究精神；
4.科学态度与责任
(1)通过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；
(2)通过运动和力关系的研究，体会伽利略、笛卡尔、牛顿等科学家们敢于质疑、坚持真理、实事求是的科学态度与科学精神；
【教学重点】
(1)通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律
(2)理解惯性的概念，认识惯性和质量的关系
【教学难点】
(1)对伽利略理想实验的理解；
(2)对惯性与质量关系的认识；
【教学策略设计】
本节课在教学的指导思想上，始终坚持“教师为主导，学生为主体”的原则，通过教师创设问题情境和有效的设问引导，让学生亲历物理知识的构建过程。
1.教学方法
综合应用实验探究、讲授、谈话等多种方法，还采取了多媒体辅助教学，把教学过程设计成以观察实验和已有知识为基础，以问题为主线的师生对话交流的过程。
2.学法指导
在学法指导上，让学生尝试自己观察思考、描述实验现象，分析概括、合理外推，得出物理规律，使学生在获取知识过程中，领会物理学的研究方法，受到科学思维方法训练以及探索精神等情感态度价值观教育。
【教学用具】
小球；乒乓球；铁架台；细绳；多媒体课件。
【教学过程设计】
教学环节和教学内容 教师活动 学生活动
【新课导入】 展示图片 2022年10月15日长征二号丁运载火箭在西昌卫星发射中心成功将遥感三十六号卫星送入预定轨道，发射任务取得圆满成功 要想成功控制物体的运动，必须要知道为什么它能够这样运动，也就是要知道物体运动的原因是什么？ 而在前面的学习中，一、二章我们学习了物体的运动，称为运动学；第三章研究的是物体的受力，称为力学。 运动和力之间有什么关系呢？我们把研究运动与力的关系的分支叫做动力学。本节课让我们一起走进动力学。 有了动力学知识，才使得我们创造条件操控运动的梦想成为现实. 如在龙舟比赛中，队员们可以通过划桨操控龙舟的航向和速度；科学家们可以把人造卫星和宇宙飞船发射到预定的轨道上运行等.
【亚里士多德的运动观】 展示骑自行车、踢足球、推小车动画 介绍亚里士多德的观点： 物体的运动需要力来维持，力是维持物体运动的原因。 亚里士多德观点的质疑： 分析小车的运动 分析动画，以“力推物动，力撤物停”生活经验引出亚里士多德的观点 提问：用力推动小车然后松手,小车会不会立刻停下来？小车运动过程中水平方向还有没有力的作用？ 提出质疑：力不是维持物体运动的原因。 期待回答：撤去推力后小车并没有立刻停下来,而是运动了一段距离后停下来的(小车停下来因为受到了摩擦阻力)
【伽利略的研究】 斜面实验（演示/视频） 利用窗帘轨道PVC材料自制双斜面进行实验，右侧钉子可调节斜面的高度． （1）控制斜面的倾斜角度不变，改变轨道表面粗糙程度，将小球从同一高度释放，观察运动的高度 （2）保持轨道表面粗糙程度不变，改变右侧斜面倾斜角度，将小球从左侧同一高度释放，观察小球在右侧斜面上运动的距离和高度 实验结论：如果没有摩擦作用的影响，在水平面上运动的物体会一直运动下去。 伽利略的理想实验本质 单摆实验（视频） 伽利略的科学推理方法 要探究力是不是维持物体运动的原因需要解决两个问题：一是物体要有速度；二是运动的物体不受阻力。 提出问题： (1)物体在什么样的水平面上运动会不受摩擦阻力 (2)有绝对光滑的平面吗？ 虽然我们没有绝对光滑的平面，但是我们可以通过改变粗糙程度让平面逐渐光滑，从而找到规律。 引导学生观察实验，思考问题： (1)小球在右侧斜面能否回到释放位置的高度 如果没有摩擦力呢？ (2)当右侧斜面倾角减小时，小球在右侧斜面上运动的距离和高度如何变化 在理想实验中，假设没有摩擦力的存在，右侧轨道坡度倾角为零，即右轨道水平,轨道完全光滑,当小球的运动会是怎样的情况 在理想实验中我们可以推论出力与运动的关系是怎样的 提问：伽利略的斜面实验为什么是一个“理想实验”？ 总结：伽利略理想实验的本质是想象着把实际中存在、影响物体运动的摩擦力去掉，抓住事物的本质。 引导学生观察现象并思考： 1. 从静止释放小球，小球运动到右边，能达到同等高度的位置吗？
2. 在小球悬点Ｏ的正下方Ｏ1处固定一根针，当球由左边Ａ处往右边摆动时，碰到针，它还会摆到相同的高度吗？ 3. 多次改变小球的悬点，小球的运动路径有什么特点？ 提问：伽利略的研究方法与亚里士多德有何不同？ 期待回答： (1)光滑平面 (2)没有 认真观察实验现象并得出：（1）阻力越小，物体上升的高度越接近等高线。 推理：如果是没有摩擦力的理想光滑斜面，物体将上升到原来等高线的位置。 （2）小球总要达到释放的高度，右侧轨道越低,小球沿右侧轨道运动的距离就越远。 推理：将斜面变为水平，如果没有摩擦力，小球永远也达不到释放时的高度,所以小球要一直运动下去。物体的运动并不需要力来维持。 期待回答：阻力不可能完全消除，第二个斜面也不可能做得无限长，这个实验无法实现 1.小球几乎能上升到原来的高度； 2.会摆到相同的高度； 3.运动轨迹与理想斜面实验相似； 期待回答：亚里士多德从观察出发，经过思考，归纳得出结论。伽利略在观察的基础上，提出猜想，并设计实验检验，依据逻辑推理，得出结论。
【笛卡尔的补充】 内容：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，也不会偏离原来的方向。 介绍笛卡尔的观点，引导学生思考“伽利略与笛卡尔表述中的不同” 其一，伽利略只说“一直运动下去”，而笛卡儿进一步明确了是“匀速直线运动下去”。其二，伽利略观点中的“水平面”在笛卡儿的观点中并没有提及，而只是说直线，沿任意方向的直线。
【牛顿第一定律】 牛顿第一定律内容：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。 惯性 1. 概念：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫作惯性。 2. 惯性与质量 展示图片、动画： 抛掷质量不同的两个石块 吹动乒乓球与小钢球 无论是伽利略还是笛卡儿都没能准确说明“加速因素”、“减速因素”或“其他原因”是什么。直到30多年后牛顿将物体间复杂多样的相互作用抽象为“力”后，把这一规律总结一条动力学基本规律—牛顿第一定律。 由牛顿第一定律得惯性定义，举例说明惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性 提问：如何比较两个物体的惯性大小呢？（施加相同的作用力比较物体运动状态改变的难易程度） 通过实例分析指出质量是惯性大小的量度。
【小结巩固】 课堂小结 师生共同总结所学内容，教投影本节思维导图 作业布置 引导学生总结本堂课所学习内容 课题总结，构建自己的知识体系，主动分享收获。