4.1 牛顿第一定律 — 【新教材】人教版（2019）高中物理必修第一册教学设计

第四章
运动和力的关系
第1节
牛顿第一定律
安徽省临泉第一中学
郭雪鹏
教学内容分析
《牛顿第一定律》是《普通高中物理课程标准（2017年版）》必修课程必修1模块中“相互作用与运动定律”主题下的内容，课程标准要求为：“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，解决问题。”《普通高中物理课程标准(2017年版)解读》的解读为，理解牛顿第一定律、第二定律、第三定律，能用这三个定律分析解决现实情境中的有关问题。
牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，通过本节课内容学习，学生应在原有认知基础上形成更为深刻的认识。从力和惯性作为科学概念的提出过程体会物理观念的形成过程，从对规律发现过程的学习体会理想实验加逻辑推理的科学思维方法。教材以问题引入，通过牛顿第一定律的发现过程介绍亚里士多德和伽利略在运动和力关系问题上的不同观点，凸显研究方法的重要性。通过实例分析、思考等方式让学生理解惯性的概念及其量度，加深学生对质量概念的认识。
学情分析
学生在初中已学习过牛顿第一定律，了解定律的表述，通过生活经验学生对运动和力的关系有初步了解，但这种了解是肤浅的。学生知道牛顿第一定律的内容，但理解不深入，在应用分析解决问题时仍然会出现问题。高中生的物理思维能力相较于初中有所提高，教学时要注重对亚里士多德和伽利略观点的分析，着重介绍伽利略的科学研究方法，通过牛顿第一定律建立过程的学习，培养学生的逻辑思维能力和分析能力，渗透科学研究方法的教育。
教学目标
1.学生查阅资料了解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，培养严谨的科学态度。
2.学生能准确叙述牛顿第一定律的内容，形成对运动和力关系问题更深刻的理解。
3.学生了解伽利略关于运动和力关系的认识，了解理想实验及推理过程，领会实验加推理的科学研究方法，培养学生科学推理和想象能力。
4.学生能举例说明质量是物体惯性大小的量度。
教学重难点
教学重点：牛顿第一定律、质量是惯性大小的唯一量度
教学难点：牛顿第一定律的内涵及其发现过程背后的思想方法
教学方法：讲授法、讨论、启发式教学
教学过程
环节
情境与问题
教师活动
学生活动
设计意图
本章概述
介绍运动学和动力学研究内容。概括第四章研究运动和力的关系。
听教师介绍
新课引入
关于运动和力，亚里士多德的观点是什么？亚里士多德是如何得出结论的？
让学生自主阅读教材79页内容，提出问题
带着问题阅读教材，思考问题。
让学生重视阅读教材
师生讨论
学生阅读教材后，让学生谈谈对两个问题的认识.
亚里士多德根据生活现观察，总结得到：物体只有在力推动下才能运动
通过学生论述表达，检验学生阅读效果，了解亚里士多德的观点
演示实验1
小车静止在地面上，猛推一下小车。
问题：事实表明没有力，物体并不会立即停止运动。亚里士多德为什么会得出没有力推动物体就要静止的结论？
将小车放在讲台明显位置处，保证全班学生都能观察到。教师演示实验。
亚里士多德认为物体运动后在其后形成一个真空区，周围气体填补进真空区，对物体有一个推力作用.
观察演示实验现象，思考问题。
对亚里士多德得出结论的方法提出质疑，培养学生敢于质疑权威的意识
理想实验的魅力
伽利略认为亚里士多德犯错的原因是什么？
伽利略的观点是什么？
伽利略论证观点的过程是怎样的？
演示伽利略斜面实验模拟动画。
"伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端.
”
学生阅读教材.
伽利略认为物体的运动不需要维持。亚里士多德忽略摩擦力的因素，如果没有摩擦力，物体将一直运动下去，速度不变。
领悟伽利略的实验和逻辑推理的相结合的科学方法
演示实验2
用气垫导轨近似验证物体受到的合力为零，物体做匀速直线运动
播放教师录制的演示实验视频
观看实验，观察实验现象。滑块在气垫导轨上近似做匀速直线运动
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，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
牛顿第一定律是科学实验和逻辑推理相结合得到的物理定律，其正确性由定律衍生得到的推论被实验证实所确认，但牛顿第一定律不能直接被实验验证。
听教师讲解。
形成对牛顿第一定律的科学认识
惯性
物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质被称为惯性.
惯性是一切物体的固有性质（“生来就有”），无法解释物体为什么具有惯性，人类只是发现物体有这种性质，并用语言将其表述出来.
理解惯性是物体的固有属性。
掌握惯性的含义
惯性的应用
演示实验3：
快速击打塑料板，鸡蛋落入玻璃杯中。
车保持匀速运动，将球竖直抛起，球仍然落到人的手中。
开展演示实验；
播放实验视频。
提出问题：为什么鸡蛋不向右运动，反而落入杯中？
抛出去的球为什么没有落到地面上？
师生讨论交流，利用物体具有惯性，解释实验现象。
教师展示课堂练习1
观察演示实验现象，观看实验视频。
鸡蛋原来静止，鸡蛋具有惯性，快速击飞塑料板，鸡蛋仍保持静止。塑料板飞走后，鸡蛋做自由落体运动，掉入杯中。
球抛出后，球具有惯性，仍然具有水平方向和车等大的速度，在相同时间内，球在水平方向的位移和车的位移相同。以车为参考系，球做竖直上抛运动。
运用惯性知识解决生活中的物理现象，贯彻从物理走向社会的新课程理念
影响惯性大小的因素
情境：孩童向前奔跑，撞到大人后。大人仍然不动，孩童跌倒停下。
教师描述情境，播放视频。提出问题引发学生思考。
碰撞时孩童和大人之间的作用力相等吗？哪个的运动状态容易改变？
惯性的大小与什么因素有关?
描述惯性的唯一物理量是物体的质量.
质量:符号m，国际单位kg(千克)
观看视频，思考问题。
根据牛顿第三定律，孩子和大人之间的作用力大小相等。大人依然保持不动，孩子原来运动，后来静止，运动状态容易改变。孩子的质量小，惯性小。
分析生活情境建立惯性与质量的关系，践行从生活走向物理的新课程理念。
惯性参考系
演示实验4：
木块放在白纸上，将白纸迅速抽出。
进行演示实验，提出问题。
①以地面为参考系分析（运动状态、受力情况等）
②以纸为参考系分析
在某些参考系中,不受力的物体保持静止或匀速直线运动状态,这样的参考系叫做惯性参考系,简称惯性系.
牛顿运动定律只在惯性系中成立.
以地面为参考系：
木块受重力竖直向下，白纸弹力竖直向上，滑动摩擦力与白纸运动方向一致。摩擦力作用时间较短，木块可视为静止。
以白纸为参考系，受力不变。但物块运动方向与受力方向相反，不符合运动规律。
通过演示演示和逻辑分析让学生认识到牛顿运动定律只在惯性系中才成立。
课堂小结和作业
教师总结本节内容，布置作业和学习任务。
作业：教材82页“练习与应用”写在教材上.
回顾所学内容，整理要点。
板书设计
§
4.1
牛顿第一定律
理想实验的魅力
亚氏
→
运动要有力维持
?
伽利略
→
沿水平面永远运动
?
笛卡尔
→
同一直线、相同速率
?
牛顿
→
力、牛顿第一定律
伽利略斜面实验
结论：运动不需要力的维持。力改变物体的运动状态.
牛顿第一定律
内涵
惯性：物质属性.
三、惯性与质量
质量是决定物体惯性大小的唯一因素.
教学反思
牛顿第一定律的内容学生已了解，教学重点要放在伽利略得出结论的科学方法上，重视物理实验和逻辑推理，培养学生的科学思维能力。运用惯性知识解释生活中的现象是学生的薄弱之处，让通过具体生活情境的展现，给与学生充分的交流表达时间，展现学生的思维过程，对学生的错误前概念加以纠正。