4.1 牛顿第一定律 课时教案（表格式）2025--2026年人教版【新教材】（2019）高中物理必修第一册

4.1《牛顿第一定律》课时教案
学科 物理 年级册别 高一上册 共1课时
教材 人教版高中物理必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于人教版高中物理必修第一册第四章第一节，是力学部分的基石，标志着从运动描述向运动原因探究的过渡。教材通过回顾亚里士多德与伽利略的思想冲突，引出力与运动关系的深层思考，系统阐述了牛顿第一定律的内容、惯性概念及其在实际中的体现。本节不仅为后续牛顿第二、第三定律的学习奠定理论基础，更在思想方法上引导学生理解科学理论的形成过程，体现“从现象到本质”的物理思维路径。
学情分析
高一学生已具备初步的运动学知识（如位移、速度、加速度），但对“力是否维持运动的原因”仍存在前概念误区，易受生活经验误导（如认为运动需持续施力）。学生具备一定的观察与归纳能力，但抽象思维和理想实验的理解尚弱。身心发展上，好奇心强，喜欢探究问题本质。学习障碍在于难以摆脱“力是运动原因”的直觉思维。突破措施：通过生活情境对比、历史思想冲突再现、理想斜面实验动画演示，构建认知冲突，引导学生自主建构科学概念。
课时教学目标
物理观念
1. 能准确复述牛顿第一定律的内容，理解其揭示了物体在不受外力作用时的运动状态保持性。
2. 能解释惯性的概念，认识质量是惯性大小的唯一量度，并能列举生活中与惯性相关的实例。
科学思维
1. 通过分析伽利略理想斜面实验，理解理想实验的科学方法，体会从实验事实出发进行合理外推的思维过程。
2. 能运用牛顿第一定律分析和解释实际生活中的相关现象，提升逻辑推理与批判性思维能力。
科学探究
1. 能通过观察实验现象，提出关于力与运动关系的科学问题，并设计简易实验进行验证。
2. 在教师引导下，参与理想实验的思维构建过程，体验科学探究中“提出假设—逻辑推理—得出结论”的完整路径。
科学态度与责任
1. 感受伽利略敢于质疑权威、追求真理的科学精神，理解科学理论发展的曲折性与进步性。
2. 认识到物理规律源于对自然现象的深入观察与理性思考，增强探索自然规律的责任感与兴趣。
教学重点、难点
重点
1. 牛顿第一定律的内容及其物理意义。
2. 惯性的概念及质量是惯性大小的量度。
难点
1. 理解伽利略理想实验的思想方法及其在建立牛顿第一定律中的关键作用。
2. 突破“力是维持物体运动的原因”这一前概念误区，建立“力是改变物体运动状态的原因”的科学观念。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、实验演示法
教具准备
斜面轨道、小球、毛巾、木板、玻璃板、气垫导轨、滑块、多媒体课件、视频资料
教学环节 教师活动 学生活动
情境导入：从生活经验到科学困惑
【5分钟】 一、生活现象引发认知冲突 （一）、展示生活情境，激发思考。
教师播放一段视频：一名学生用力推一辆静止的自行车，自行车开始运动；当他停止用力后，自行车逐渐减速并最终停下。接着，教师提问：“为什么自行车在停止推力后会停下来？是不是因为‘没有力了，所以运动就停止了’？”
引导学生回忆并分享日常生活中类似的现象：如踢出去的足球会慢慢停下，关闭发动机的汽车会滑行一段距离后停下。教师进一步追问：“这些现象是否说明‘运动需要力来维持’？如果这个观点成立，那么一旦停止施力，物体就应该立刻停止运动，可现实中它们是逐渐停下的，这又该如何解释？”
（二）、引入历史观点，构建思想对立。
教师介绍：“早在两千多年前，古希腊哲学家亚里士多德就提出了‘力是维持物体运动的原因’的观点，这一观点统治了人类思想长达近两千年。直到17世纪，一位伟大的科学家——伽利略，通过一系列精妙的实验和推理，才开始动摇这一传统观念。”
教师在黑板上写下“亚里士多德 vs 伽利略：力与运动之辩”，并简要说明：“今天，我们将穿越时空，走进这场伟大的思想交锋，亲自体验伽利略是如何用智慧挑战权威，最终揭示运动本质的。” 1. 观看视频，联系生活经验回答问题。
2. 分享类似的生活实例。
3. 思考教师提出的问题，产生认知冲突。
4. 了解历史背景，激发探究兴趣。
评价任务 现象描述：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
兴趣激发：☆☆☆
设计意图 通过贴近生活的视频和问题，激活学生已有经验，暴露“力维持运动”的前概念误区，制造认知失衡，激发求知欲。引入科学史实，营造探究氛围，让学生意识到科学发现并非一蹴而就，而是充满挑战与思辨的过程。
实验探究：从现实实验到理想外推
【15分钟】 一、真实斜面实验：观察阻力影响 （一）、演示实验，收集数据。
教师组装斜面轨道，将其一端抬高，另一端连接水平轨道。水平轨道表面依次铺设毛巾、木板、玻璃板，代表不同粗糙程度的接触面。教师将同一小球从斜面同一高度由静止释放，使其滚下后在水平面上滑行，观察并记录小球在不同表面上滑行的距离。
实验过程中，教师强调控制变量：小球质量、释放高度、斜面倾角保持不变，仅改变接触面粗糙程度。学生可清晰看到：小球在毛巾上滑行距离最短，在木板上较长，在玻璃板上最长。
教师引导学生分析：“为什么小球在不同表面上滑行距离不同？是什么阻碍了它的运动？”学生通过观察得出结论：表面越光滑，阻力越小，小球滑行距离越远。
（二）、提出问题，引导推理。
教师追问：“如果水平面绝对光滑，完全没有阻力，小球会怎样运动？”此问题超越了现实实验的极限，引导学生进入理想化思维。
学生可能回答“会一直运动下去”或“速度不变地运动下去”。教师不急于评价，而是继续推进：“这个结论我们无法在现实中直接验证，但伽利略却用一种非凡的思维方法得出了它——这就是‘理想实验’。” 二、理想斜面实验：构建科学思维 （一）、动画演示，再现伽利略推理。
教师播放精心制作的动画：小球从左侧斜面滚下，冲上右侧斜面，由于摩擦很小，它几乎能回到原来的高度。接着，教师改变右侧斜面的倾角，使其更平缓，小球为了达到原高度，必须在斜面上运动更长的距离。最后，当右侧斜面变为完全水平时，小球为了“达到原高度”，将永远运动下去，因为高度永远不会降低。
教师同步讲解：“伽利略正是通过这种‘合理外推’的方法，从有限的实验事实出发，想象如果摩擦力完全消失，物体将如何运动。他得出结论：一旦物体具有某一速度，只要没有加速或减速的原因，这个速度就会保持不变。”
（二）、总结规律，引出定律。
教师总结：“伽利略的思想打破了亚里士多德的教条，指出力不是维持运动的原因，而是改变运动状态的原因。后来，牛顿在此基础上，结合自己的研究，将这一思想概括为牛顿第一定律。”
教师板书牛顿第一定律内容：“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。” 1. 观察实验现象，记录滑行距离。
2. 分析数据，归纳阻力与运动距离的关系。
3. 参与讨论，思考理想情况下的运动状态。
4. 理解理想实验的思维方法，接受科学结论。
评价任务 观察能力：☆☆☆
分析能力：☆☆☆
推理能力：☆☆☆
设计意图 通过真实实验让学生直观感受阻力对运动的影响，为理想实验提供事实基础。利用动画演示伽利略理想斜面实验，帮助学生跨越现实限制，理解“理想化”和“合理外推”这一重要科学方法。通过历史脉络的梳理，让学生体会科学理论的继承与发展，实现从现象到本质的思维跃迁。
概念建构：从定律到惯性
【12分钟】 一、深入解读牛顿第一定律 （一）、逐句解析，明确内涵。
教师带领学生逐句分析定律内容：“一切物体”强调普遍性，适用于所有宏观物体；“总保持匀速直线运动状态或静止状态”指出物体的自然状态是惯性状态；“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”说明力是改变运动状态（即产生加速度）的原因，而非维持运动的原因。
教师特别强调：“静止是速度为零的特殊运动状态，因此静止物体也具有惯性。”并通过举例说明：桌上的书本保持静止，是因为没有外力迫使它运动。
（二）、引入惯性概念，建立联系。
教师指出：“牛顿第一定律又叫惯性定律。所谓惯性，就是物体保持原来运动状态不变的性质。”教师板书“惯性：物体保持原有运动状态不变的性质”。
为加深理解，教师演示气垫导轨实验：将滑块置于气垫导轨上，轻推一下，滑块几乎匀速滑行很长距离。解释：“气垫极大减小了摩擦力，使滑块的惯性表现得非常明显。”
二、探究惯性大小的影响因素 （一）、提出问题，组织讨论。
教师提问：“不同物体的惯性大小是否相同？比如，一辆大卡车和一辆自行车，哪个更难停下或启动？”学生普遍认为卡车更难改变其运动状态。
教师引导：“这说明卡车的惯性更大。那么，惯性大小由什么决定？”学生可能回答“速度”或“质量”。
（二）、设计对比实验，验证猜想。
教师演示：用相同大小的力推动静止的空滑块和装有配重的重滑块。观察发现，重滑块启动更慢，即加速度更小。同样，让两者以相同初速度运动，施加相同阻力，重滑块减速更慢，滑行更远。
教师总结：“实验表明，在相同外力作用下，质量大的物体运动状态更难改变，即惯性更大。因此，质量是衡量物体惯性大小的唯一量度。”
教师板书：“质量是惯性大小的量度——质量越大，惯性越大。” 1. 跟随教师分析定律的每一句话。
2. 理解惯性的定义及其与定律的关系。
3. 观察气垫导轨实验，感受惯性现象。
4. 参与讨论与实验观察，理解质量与惯性的关系。
评价任务 概念理解：☆☆☆
实验验证：☆☆☆
规律总结：☆☆☆
设计意图 通过对定律的逐句解读，帮助学生精准把握其科学内涵，纠正模糊认识。通过气垫导轨实验，直观展示低阻力环境下惯性表现，增强感性认识。通过对比实验，引导学生从生活经验出发，提出假设并验证，最终得出“质量是惯性量度”的科学结论，培养实证意识和归纳能力。
应用迁移：从理论到生活实践
【10分钟】 一、解释生活中的惯性现象 （一）、列举实例，组织小组讨论。
教师提出多个生活情境，组织学生分组讨论并解释：
1. 汽车突然启动时，乘客为什么会向后倒？
2. 汽车紧急刹车时，乘客为什么会向前倾？
3. 锤头松了，为什么把锤柄在石头上撞击几下就能紧固？
4. 跳远运动员为什么要助跑？
学生分组讨论后，每组派代表发言。教师适时引导，强调“物体由于惯性要保持原来的运动状态”，而人体或物体的不同部分运动状态改变不同步，导致了这些现象。
（二）、辨析误区，深化理解。
教师提出：“有人说‘速度越大，惯性越大’，这种说法对吗？”引导学生用“质量是惯性唯一量度”进行反驳：高速行驶的自行车比静止的卡车速度大，但卡车惯性远大于自行车。强调惯性是属性，与速度无关。
二、安全教育渗透 （一）、联系交通规则，强化责任意识。
教师播放一段交通事故动画：未系安全带的乘客在急刹车时撞向前挡风玻璃。提问：“如何用惯性解释这一现象？安全带起到了什么作用？”
学生回答后，教师总结：“安全带通过施加作用力，改变乘客的运动状态，防止其因惯性继续向前运动而受伤。这不仅是物理知识的应用，更是对生命的尊重。”
教师强调：“遵守交通规则，如系安全带、不超速，是运用科学知识保护自己和他人的重要体现。” 1. 分组讨论生活中的惯性现象。
2. 代表发言，解释现象背后的物理原理。
3. 辨析“速度大惯性大”的错误观点。
4. 理解安全带的作用，增强安全意识。
评价任务 现象解释：☆☆☆
误区辨析：☆☆☆
安全意识：☆☆☆
设计意图 通过贴近生活的实例，让学生将抽象的物理定律与现实世界建立联系，实现知识的迁移与应用。小组讨论促进合作学习，提升表达与交流能力。通过辨析常见误区，巩固正确概念。将物理知识与交通安全教育结合，体现“科学态度与责任”的核心素养，实现育人价值的升华。
课堂总结：从规律到哲思
【3分钟】 一、结构化回顾与升华 （一）、系统梳理，凝练要点。
教师引导学生共同回顾：“今天我们穿越了两千年的思想长河，从亚里士多德的经验直觉，到伽利略的理想实验，再到牛顿的科学概括，最终确立了牛顿第一定律——惯性定律。我们明白了：力不是维持运动的原因，而是改变运动状态的原因；惯性是物体的固有属性，质量是其量度。”
（二）、哲思升华，激励未来。
教师深情总结：“伽利略曾说：‘一切推理都必须从观察与实验中得来。’他敢于挑战权威，用理性之光照亮了科学的前路。牛顿第一定律不仅是一条物理规律，更是一种思维方式——它告诉我们，世界的本质往往隐藏在表象之下，唯有通过严谨的观察、理性的思考和勇敢的质疑，才能揭开自然的面纱。希望同学们在今后的学习中，也能像伽利略一样，保持好奇，勇于探索，用科学的眼光看待世界，用理性的思维解决问题。因为，每一个伟大的发现，都始于一个敢于问‘为什么’的灵魂。” 1. 回顾本节课的主要内容。
2. 理解科学发现的历程与精神。
3. 感受物理规律背后的哲理。
4. 激发探索科学的兴趣与责任感。
评价任务 知识回顾：☆☆☆
思维提升：☆☆☆
情感共鸣：☆☆☆
设计意图 通过结构化回顾，帮助学生构建清晰的知识网络。引用伽利略名言，将科学知识与科学精神结合，进行情感态度价值观的升华。用富有诗意的语言总结，激发学生对科学探索的向往，体现物理学科的育人功能，使课堂在理性与感性的交融中圆满结束。
作业设计
一、基础巩固
1. 牛顿第一定律的内容是：_________________________________________________________
_________________________________________________________。
2. 惯性是物体________________________的性质。惯性大小只与物体的________有关，________越大，惯性越大。
3. 判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”：
　（1）物体只有在运动时才具有惯性。（　）
　（2）速度越大的物体，惯性越大。（　）
　（3）力是维持物体运动的原因。（　）
　（4）质量是衡量物体惯性大小的唯一量度。（　）
二、能力提升
4. 解释现象：斧头松了，木工师傅将斧柄向下快速撞击地面，斧头就紧套在斧柄上。请用惯性知识解释这一现象。
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
5. 拓展思考：在完全失重的太空舱中，宇航员松开手中的笔，笔会怎样运动？为什么？这是否违背牛顿第一定律？
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________
【答案解析】
一、基础巩固
1. 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
2. 保持原有运动状态不变；质量；质量。
3. （1）× （2）× （3）× （4）√
二、能力提升
4. 当斧柄向下撞击地面时，斧柄突然停止运动，而斧头由于惯性要保持原来的向下运动状态，继续向下运动，从而紧套在斧柄上。
5. 笔会保持静止或匀速直线运动状态（取决于松开时的运动状态）。因为在太空中没有空气阻力和重力影响，笔不受外力作用，符合牛顿第一定律，不违背。
板书设计
《牛顿第一定律》
——惯性定律
一、历史之争：
亚里士多德：力 → 维持运动
伽利略：力 → 改变运动状态
二、理想实验：
斜面实验 → 合理外推 → 水平面永动
三、牛顿第一定律：
“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。”
四、惯性：
定义：保持原有运动状态不变的性质
量度：质量 → 质量越大，惯性越大
五、应用：
现象解释：启动后倒、刹车前倾、锤头紧固
安全启示：系好安全带
教学反思
成功之处
1. 以“亚里士多德与伽利略之争”为主线故事贯穿始终，有效激发了学生的学习兴趣和探究欲望，课堂氛围活跃。
2. 实验设计层次分明，从真实实验到理想实验，再到气垫导轨演示，帮助学生逐步突破思维难点，深刻理解理想实验的科学方法。
3. 将物理知识与交通安全教育有机结合，在知识传授中渗透生命教育，体现了学科育人的价值。
不足之处
1. 理想实验的思维跳跃性较大，部分学生在“合理外推”环节仍显困惑，需进一步放慢节奏，增加师生互动问答。
2. 小组讨论时间略显紧张，个别小组未能充分表达观点，今后应更精准把控时间，确保每位学生都能参与交流。
3. 对“惯性是属性而非力”的强调不够，课后作业中仍有学生误写“受到惯性作用”，需在后续教学中加强辨析。