4.1 牛顿第一定律教学设计（一）基本目标1、了解亚里士多德关于力于运动关系的结论。

2、了解伽利略的理想实验、物理学上思想实验的实质。

3、经历实验，让学生学会用分析与论证的方法探究出牛顿第一定律。

4、运用惯性解释生活中的现象，了解利用惯性及防止惯性危害的方法并初步应用于生产和生活实践。

（二）教学重难点：1、理解掌握理想实验。

2、理解牛顿第一定律的探究形成过程，并运用惯性解决问题。

二、教法设计：1、课型课时：本节属科学探究型课。

课时：1课时。

2、教学策略：(1)牛顿第一定律：第一阶段：采用“矛盾冲突法”，展示生活现象、亚里士多德观点与生活现象的矛盾冲突，激发学生探究欲望。

第二阶段：实验探究。

这一阶段教师起一个指导者的作用，尽量让学生自己分析、交流、得出结论。

第三阶段：主要以教师设计问题串的形式，学生思考，加深对定律内容的理解，帮助学生认识力与运动的关系。

(2)惯性：安排学生做一做运动物体由于惯性而表现出来的现象，以突出惯性“维持其原有运动状态”的实质。

“安全带的作用”由教师利用多媒体视频展示。

三、教具和学具教具：计算机多媒体教学系统、课件、气垫导轨、小球、毛巾、棉布、轨道木板等。

三、教学过程(一)、教学引入：旋转生熟鸡蛋小游戏引入本节教学进入高中我们已经学习了三章的内容，前两章学习了怎样描述物体的运动，而物体与物体之间又有相互作用，第三章学习了几种基本力。

从这章我们开始探究物体为什么会做这样或那样的运动，即把力与运动联系起来。

力与运动到底是什么关系呢？一、历史回顾：（力与运动的关系）1、亚里士多德观点：根据生活经验观察得出：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止在一个地方即：力是物体维持运动的原因视频1、力推物动力撤物停2、力撤物不停实验探究一1）提出问题：为什么会出现这两种现象呢？问题出在哪呢？2）小组讨论与设计实验：让小球从斜面上同一高度由静止滑下，分别滑到铺有毛巾、棉布、轨道平面上，观察小球前进的距离。

教师巡回指导3）进行实验与收集证据：4）小组展示实验结果思考1、为什么每次都要让同一小球从同一斜面、同一高度由静止释放？思考2、为什么小球在三种表面上滑行的距离不同？实验结论：小球受到的摩擦力越小，前进的距离就越大猜想：若没有摩擦力，小球将一直运动下去，最早发现这一问题的科学家是伽利略。

伽利略是怎么研究这个问题的呢？引出伽利略的斜面实验实验探究二2、证明猜想，伽利略理想斜面实验（1）①对接轨道，让小球从一侧斜面同一高度由静止释放，分别通过棉布和轨道两种表面，观察在另一侧斜面上升的高度客观事实：小球从一个斜面的高处滚下，会滚上另一个对接的斜面，摩擦越小，越接近原来的高度。

②逐次减小第二个斜面的倾角，观察小球到达的位置，第二个斜面变成水平，那么球从第一个斜面上滚下来之后，运动更长的距离结论：对接斜面倾角越小，小球运动距离越远现象：球在第二个斜面上所达到的高度同它在第一个斜面上开始滚下时的高度稍微低一些。

为什么？（设计问题层层递进，激发学生思考）这一微小差距是由于摩擦产生的推理：如能将摩擦完全消除的话，则高度将恰好相等。

如果第二个斜面的倾斜度完全消除了(成为水平面)，那么球从第一个斜面上滚下来之后，为达到原有高度将以恒定的速度在无限长的水平面上永远不停地运动下去。

在学生回答的基础上，结合实验进一步总结，用多媒体播放伽利略的理想实验。

伽利略斜面实验为什么叫理想实验？伽利略的理想实验是在可靠事实的基础上进行抽象思维的一种科学推理，科学研究中的一种重要方法，说明力不是维持物体的运动的原因。

（2）演示实验：气垫导轨介绍装置、原理实验操作：①检验导轨是否水平②接通气泵，轻轻推动滑块，观察滑块的速度近似不变。

3.笛卡尔对伽利略看法的补充和完善：如果没有其它原因，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。

引导学生认识、总结力和运动的关系对比伽利略的观点，有哪些补充和完善：补充了物体的速度方向不变存在的问题：伽利略和笛卡尔对物体的运动作了准确的描述，但是没有指明原因是什么，这个原因跟运动的关系是什么。

4、牛顿总结了前人的成果，概括出最完美的结论。

二、牛顿第一定律1.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。

思考讨论2.（1）由牛顿第一定律，物体不受外力时，会有怎样的运动？受外力作用时，又会怎样？用问题串的形式激发学生思考①物体不受力时即力不是维持物体的运动状态的原因②受外力作用时物体的运动状态改变，即外力是改变速度的原因，力还是产生加速度的原因，明确了力和运动的关系（2）牛顿第一定律是实验定律吗？牛顿第一定律是利用逻辑思维对事实进行分析的产物，不是通过实验直接得出的定律。

1、牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态，只是一种理想化的模型。

2、现实中可用合力为零的状态来代替，或者说合力为零与不受外力是等效的。

这样就使牛顿第一定律在实际应用中有了实际意义。

视频：冰壶的运动实验演示：气垫导轨上滑块的运动引导学生观察，加深对牛顿第一定律的理解③一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫惯性思考1：静止的物体有没有惯性？匀速直线运动的物体有没有惯性？做变速运动的物体是否也有惯性？视频：扎水气球引导学生举例说明，最后得出一切物体都有惯性。

思考2：当有外力作用在物体上使它改变运动状态时，物体具有抵抗运动状态变化的“本领”，这个本领与什么有关呢？实验演示：学生吹巧克力球，气垫导轨滑块的弹射距离。

在实验和游戏活动中引导学生总结出一切物体都有惯性，物体的惯性大小只与物体的质量有关，与物体的速度大小、受力情况无关。

质量越大，惯性越大。

因此，牛顿第一定律也叫惯性定律。

这种性质是物体的固有属性。

不论物体处于何种状态，即与物体运动情况和受力情况无关，任何物体在任何状态下均有惯性。

质量是惯性大小的唯一量度。

三、学以致用：惯性现象的应用（会用所学知识解释生活中的现象，让学生体会到学有所用）（1）斧头松动时，为什么把斧头倒立，把斧柄末端向地上磕一磕，斧头就安牢了。

（2）解释生熟鸡蛋（3）为什么公安部门要求小型客车的驾驶员和前排乘客必须使用安全带？学生演示刹车和右拐时出现的动作，亲身体会。

视频1观看刹车不用安全带视频，教育学生乘车一定系安全带，珍爱生命视频2 速度与激情里的炫酷的汽车漂移，分析其原理最后分析视频中两学生的观点问题出在哪？关注了什么？忽略了什么？通过问题让学生真正明确了力与运动的关系四、课堂小结让学生概括总结本节的内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并说说本节课的收获。

五、［巩固练习］加深理解六1.阅读课本70页《科学漫步》，理解什么叫惯性系与非惯性系？2.以“假如没有惯性”为题，写一篇500字左右的小论文。

阅读材料：亚里士多德、伽利略、牛顿生平（帮助学生客观评价科学家，学习科学家们的探索精神）学情分析经过初中的学习，学生初步知道了牛顿第一定律的内容和惯性的概念，但是缺乏对牛顿第一定律建立历史的了解，对内容也是一知半解。

力是维持物体运动状态的原因还是改变物体运动状态的原因，人们正确认识这个问题，经历了漫长的历史过程，同样学生要正确认识它，也要克服日常经验带来的错误认识，所以就用实验，让他们通过观察、思考，探究来澄清历史错误的认识。

惯性是一个重要的概念。

虽然学生在初中接触过，但仍有一些学生误认为“物体在保持匀速直线运动或静止时才有惯性”，不理解一切物体都有惯性，学生对于“质量是惯性唯一的量度”更是缺乏认识，凭借自己的生活经验，认为速度也是惯性的量度。

教师要在课堂上充分引导，配合实验、结合生活事例来澄清概念。

效果分析一、这堂课我是从生活实例出发，旋转生熟鸡蛋以游戏的方式引出本节课，效果是让学生带着兴趣进入了本节课的学习。

二、精心的设计每一个知识点的引出问题，目的是将复杂抽象的物理问题能够形象化，生活化的的展现在学生面前。

效果是降低学生学习物理的难度，建立了学生学习物理知识的梯度。

理想斜面实验，首先通过学生探究在不同表面上小球运动距离的不同得出摩擦力越小，运动距离越大：引出猜想紧接演示伽利略这个实验的，让学生对抽象的理想斜面实验有了更为形象直观的认识，让学生深刻的理解了力对物体运动的影响以及假如没有力的作用物体将一直运动下去，这个实验层层递进，简洁明了，把斜面上的小球的运动情况和小球的受力情况进行了鲜明的对比，最后用动画展示。

学生在醒目的实验现象中轻松的悟出了力不是维持物体运动的原因，让学生体验到一次物理探索的精彩旅程。

三、本节课的一个难点“质量是惯性的量度”，首先让同学吹巧克力球，导轨上物体弹射距离不同等小实验从而验证“质量是惯性的量度”。

通过观看课件及视频让学生用所学知识解释惯性现象，激发了学生的学习兴趣，点燃了学生的学习热情。

学生是课堂活动的主体，对于学生在课堂上的表现，要及时的给与评价，教师对表现好的给与积极的表扬，这样可以调动学生学习的积极性。

整堂课的教学主线是让学生沿着伟人的足迹去发现规律。

首先是对亚里士多德的错误观点，然后两位同学对力与运动的认识，引出对伽利略的理想实验方法进行了探究，让学生深刻的了解了探究科学规律的科学方法就是先观察，再猜想，假设，然后进行实验验证假设，最后根据实验结果进行理论推理，最终得出结论。

然后是通过笛卡尔，牛顿的研究过程的学习，明白了牛顿是站在巨人的肩膀上总结得出牛顿第一定律。

效果是：通过对这几个伟人的研究方法的学习能够激发学生学习物理的兴趣，热爱物理这门学科，通过了解科学规律的得出是很艰难的过程，从而能让学生摆正刻苦学习的态度。

教材分析《牛顿第一定律》是高中物理必修一第四章第一节的内容。

在初中阶段的学习中，学生们对本节的知识就有了大致地了解，为本节内容的学习奠定了基础。

而高中阶段的学习，则应该在已有认识的基础上，纠正一些片面、不恰当的认识，为了使学生摆脱这种观念，转变错误认识，需要教师精心设计，严密推理，才能帮助学生走出误区。

进一步深化和提高对相关问题的理解。

高中教材中的牛顿第一定律的表述具有更为丰富的内涵，它强调了力是改变物体运动状态的原因，突出了第一定律的独立性和重要意义，也为学习牛顿第二定律做了一定的铺垫。

伽利略理想实验，突出了理想实验这种科学方法的价值所在。

高中教材详细回顾了历史，让学生体会一个规律的获得是一代又一代人努力的结果，意在引导学生了解科学的发展，能够激发学生追求科学，勇于创新的情感。

评测练习1.某人推小车前进，不用力，小车就停下来，说明：( )A.力是维持小车运动的原因。

B.小车停下来是因为受力的作用的结果。

C.小车前进时共受四个力。

D.不用力时，小车受到的合外力方向与小车的运动方向相反。

2、关于牛顿第一定律的下列说法中正确的是（）A牛顿第一定律是实验定律B、牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因C、惯性定律与惯性的实质是相同的D、物体的运动不需要力来维持3、下面说法正确的是（）A、惯性只有物体在匀速运动或静止时才具有的性质B、物体质量越大，惯性越大，其运动状态就越难改变C、物体不受外力作用时保持匀速直线运动状态或静止状态时有惯性；受外力作用时，不能保持匀速直线运动状态或静止状态，因而没有惯性。