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
教学重点
对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解。
科学思想的建立过程。
教学难点
力和运动的关系。
惯性和质量的关系。
学习方法
自主，合作，探究
教学过程
主体内容 学生活动 设计意图
情景导入 演示实验：将一张纸剪成三截，但未完全剪断。 思考1：如果快速用力撕两边，纸会断成几截？ 如果在中间的纸下面夹一个夹子，然后快速撕两边。 思考2：纸会断成几截？ 思考。 吸引学生兴趣。
【引言】历史上有两位科学家提出了力和运动两种不同的看法。 【演示实验】静止在水平面上的小车，用力去推，小车运动一段位移后停止。 【问题1】通过观察该实验，发现了什么？ ——有力的作用，小车运动起来，但是力撤去后，小车还运动了一段距离。 【问题2】小车最后为什么停下来？ ——受到了摩擦力影响。 【总结】亚里士多德也认为力是使物体运动的原因，但是他认为小车停下来是由于没有力的作用。伽利略对此提出质疑，他认为运动的物体之所以会停下来是因为受到摩擦力的阻碍作用。 思考：如果减小摩擦力小车怎么运动？ 视频播放：气垫导轨实验。 【问题1】摩擦力可以忽略之后，小车运动更近还是更远？ ——更远。 【问题2】那小车最后为什么停下来？ ——空气阻力。 思考：如果没有空气阻力，水平面上运动物体怎么运动？ 根据实验思考并回答。 通过演示实验让学生自己探索并得出结论。
一、伽利略理想实验 【实验演示1】 伽利略针和单摆实验：改变针的位置，小球总能运动到同一高度。 思考：如果把细线换成斜面，是否有同一结果。 【实验演示2】 伽利略斜面实验： 【问题1】在斜面的一端释放小球，观察小球上升的位置，如果去掉布条，小球上升的位置有什么变化？ ——小球上升得更高了。 【问题2】如果没有阻力小球会上升到哪里？ ——上升到同一高度。 【问题3】若将轨道的倾角减小，小球将上升到哪个位置？路程增大还是减小？如果没有摩擦呢？ ——小球上升到接近同一高度，路程增大，如果没有摩擦将上升到同一高度。 【问题3】如果轨道倾角为0呢？ ——小球再也达不到原来的高度，阻力为0，将会一直运动下去 【小结】如果没有阻力的影响，在水平面上运动的物体会一直运动下去。 理想实验是科学研究的重要方法，突出了实物的本质，能达到现实科学实验无法达到的极简化和纯化程度。它不仅可以充分发挥理想思维的逻辑力量，还可以让思维超越当时的科学技术水平。同时伽利略实验推理的方法成为了物理学的重要研究方法，伽利略的发现和推理方法标志着物理学的真正开端。 仔细观察演示实验，体会前人的思维过程。 学生思考分析。 通过演示实验让科学探索，逐层得出结论，培养学生物理思维能力和科学研究的态度。
二、基石——牛顿第一定律 【引言】伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他并没有明确指出运动和力的关系是什么，笛卡尔在伽利略的基础上加以补充和完善。牛顿在前人工作的基础上，根据自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，于1687年发表他的著作——《自然哲学的数学原理》，奠定了经典力学的基础，其中，牛顿第一定律的内容是： 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。 【问题1】什么叫做运动状态的改变？ ——速度大小和方向的改变称之为运动状态的改变。 小结：一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性。牛顿第一定律又叫做惯性定律。力是使物体运动状态发生变化的原因。 【问题2】惯性有什么优点？ ——锤子松了之后敲击利用惯性使其卡紧。 【视频播放1】小动物利用惯性甩水。 【视频播放2】不系安全带紧急刹车将带来什么后果。 如果不系安全带，在汽车刹车时人由于惯性向前冲，安全气囊给其一个反向作用力后，人向后上方运动，由于没有安全带向下拉的力，直接撞上上面的玻璃。 学生讨论。 结合生活实际，体会物理和实际生活息息相关。
三、惯性与质量 【问题1】惯性和速度有关吗？如果有关，速度越大，惯性怎么变？速度为0呢？ ——如果有关，速度越大，惯性越大，速度为0，惯性为0，与实际不符。因此惯性和速度无关。 【问题2】为什么相扑运动员和体操运动员体型明显不同？ ——相扑运动员质量大，运动状态不容易改变。体操运动员需要灵活改变运动状态，因此一般体重比较轻。 【小结】质量是惯性大小的唯一量度。 【实验演示解释】开头撕纸带实验，加上夹子后断成三截是由于中间纸带质量变大，维持原来静止的本领更强。 【实验演示】如果是剪成两截的上大下窄的纸带，用一只手如何撕下？ 学生思考，总结惯性和质量的关系。 学生实验。进一步理解质量和惯性的关系。 进一步加深学生对牛顿第一定律的理解，培养学生独立思考的能力。
【课堂回顾】回顾历史长河中的科学家。 【课堂小结】通过本节的学习，我们知道了： 物理规律的确立过程； 伽利略得到力和运动关系的研究方法。 牛顿第一定律的内容。 质量和惯性的关系。 学生回顾思考总结。 加深理解。