牛頓第一定律教學教案設計(2)
牛頓第一定律教學教案設計
思考：
1.減小右斜面傾角，小球沿斜面運動的最遠距離如何變化?
2.如果沒有摩擦，減小右斜面傾角，沿斜面滾動的最遠距離怎樣變化?小球?qū)⑸仙蕉喔叩牡胤?
?、蹖⒂倚泵娣牌剑尫判∏?，觀察小球的運動。
思考：
1.如果水平木板足夠長，小球會停下來嗎?
2.如果沒有摩擦，水平木板足夠長，小球?qū)L到哪里去呢?
實驗事實邏輯推理(無摩擦，右斜面足夠長)
右斜面固定摩擦越小,球滾得越高球?qū)L上原來的高度
減小右傾角球沿斜面滾得越遠球沿斜面滾得越遠，一直滾到原來的高度
放平右斜面球滾得最遠球?qū)⒁恢睗L動下去
過渡：現(xiàn)在通過動畫來模擬沒有摩擦阻力時小球的運動。我們?yōu)閯赢嬇淞艘欢卧拕 ?/p>
(2)動畫模擬
(老師扮演伽利略，學生扮演小球。)
伽利略：小球先生(小姐)，如果沒有摩擦，你會爬上什么高度呢?
小球：我會搭乘夢想的階梯一步一步往上爬，直到爬上原來的高度。
伽利略;如果我減小右斜面的傾角，你還會爬到原來的高度嗎?
小球：夢想有多高，我就可以爬多高，只是我要走的路程更長了。
伽利略：如果我繼續(xù)減小右斜面的傾角呢?
小球：我心依舊，只是又多了一段山水之程。
伽利略：如果我把右斜面放平，你還會為了自己的夢想而前行嗎?
小球：路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。既然選擇了高度，留給世界的便只能是背影。
播放周杰倫的《蝸?！饭?jié)選：我要一步一步往上爬/在最高點乘著葉片往前飛 /小小的天 留過的淚和汗/總有一天我有屬于我的天
希望同學們像小球一樣懷著夢想，沿著人生的軌道一步一步往前行!總有一天，你有屬于你的天!
過渡：伽利略的雙斜面實驗是一個理想實驗。
(3)理想實驗的魅力：
實驗(事實)+邏輯推理
通過可靠的實驗事實，加上合理的邏輯推理，得出規(guī)律的一種方法。
理想實驗的魅力：實驗不能實現(xiàn)的地方，思維向前一步。
這種方法非常了不起!愛因斯坦是這樣評價的：伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應用的科學的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端。這個評價實事求是，從亞里士多德到伽利略，經(jīng)歷了2000多年，物理學徘徊不前;從伽利略到愛因斯坦，只經(jīng)歷300多年，物理學的大廈初步建立，大師輩出。這都得益于伽利略首創(chuàng)的實驗研究方法。
過渡：通過雙斜面理想實驗，伽利略得出了結論。
(3)伽利略：若沒有摩擦阻力，沿水平面滾動的球?qū)⒂肋h滾動下去。運動不需要力維持。
回顧、思考：
?、凫o止的車、足球為什么運動起來?
?、谶\動的車、足球為什么會停下來?
?、哿瓦\動之間有什么關系?
力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
設問：運動狀態(tài)是用什么物理量描述?
車由靜止變?yōu)檫\動，受到了推、拉力;由運動變?yōu)殪o止，受到了摩擦阻力。足球由靜止變?yōu)檫\動，受到了腳的力;由運動變?yōu)殪o止，受到了草地的摩擦阻力。
過渡：與伽利略同時代的法國科學家笛卡爾對他的觀點進行了補充。
4.補充完善，形成定律
(1)笛卡爾的補充：除非物體受到力的作用，物體將永遠保持其靜止或運動狀態(tài)，永遠不會使自己沿曲線運動，而只保持在直線上運動。這應成為一個原理，它是人類整個自然觀的基礎。
笛卡爾補充了物體不受力時保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。
過渡： 1642年，伽利略逝世，1643年牛頓在英國誕生。牛頓是人類歷史上最偉大的科學家之一。主要貢獻有發(fā)明了微積分，發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律和經(jīng)典力學，設計并制造了第一架反射式望遠鏡等等。
牛頓在1687年出版的《自然哲學的數(shù)學原理》一書中提出了三條運動定律。牛頓把伽利略、笛卡爾的正確結論總結成為牛頓第一定律，它是牛頓物理學的基石。
(2)牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
過渡：現(xiàn)在我們來理解定律。
(三)理解定律，了解慣性
思考：牛頓第一定律中論述的運動和力的關系是怎樣的?
1.運動和力的關系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
物體不受力，保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài);運動狀態(tài)變化，物體一定受到力的作用。
思考：物體不受力時“總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)”，這能不能通過實驗驗證呢?
不能。由于不受力作用的物體是不存在的。許多阻力很小的現(xiàn)象可以幫助我們理解牛頓第一定律。
2.阻力很小的現(xiàn)象：冰壺
從視頻可以看出，冰壺在一段時間內(nèi)速度的大小和方向幾乎不變，直到碰上另一個冰壺。
思考：定律中還論述了什么呢?
3.慣性：
?、俑拍睿何矬w保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)。
設問：一切物體都有慣性。做變速運動的物體有慣性嗎?
當物體做變速運動時，由于慣性，物體會抵抗速度的改變，從而使速度的改變需要一段時間。比如汽車緊急剎車時不會立即停下來，而是繼續(xù)向前滑行一段距離。
?、谝磺形矬w有慣性，有抵抗運動狀態(tài)變化的“本領”。
物體慣性大，“本領”大，運動狀態(tài)難改變;物體慣性小，“本領”小，運動狀態(tài)易改變。
思考并猜想：物體的慣性大小和什么因素有關?
游戲：用嘴吹書
提起書，用最大力氣吹垂下的封面;用手提起封面，用最大力氣吹垂下的書。
思考：你觀察到了什么現(xiàn)象?這個現(xiàn)象能說明慣性和質(zhì)量的關系嗎?
?、蹜T性與質(zhì)量：質(zhì)量是慣性大小的量度。
質(zhì)量只有大小，沒有方向，是標量。在國際單位制中，質(zhì)量的單位是千克，單位符號為kg。
在初中質(zhì)量定義為物體所含物質(zhì)的多少;現(xiàn)在進一步從慣性的角度認識了質(zhì)量;以后還要從物體間的引力認識質(zhì)量。
過渡：現(xiàn)在，就可以解釋撕紙游戲了。
(四)再設情景，規(guī)律應用
1.思考：怎樣解釋撕紙游戲?
有夾子，增大了中部的質(zhì)量，增大了慣性。當迅速撕開兩邊時，中部仍保持靜止狀態(tài)，所以撕成三截。無夾子，中間紙條慣性很小，靜止狀態(tài)易改變。由于撕開紙條的力左右有差異，所以撕成兩截。
過渡：了解了慣性的知識，我們還能用它判斷是非。
2.美國空軍UFO檔案記載，1952.12.6黎明前，一架B29轟炸機在墨西哥灣上空訓練時，一個很大的不明飛行物以4000km～15000km的時速靠近、經(jīng)過、遠離它。在目擊描述中，不明飛行物能迅速增減速度，甚至還能驟然停止。
思考：1.如果沒有特別的裝置，UFO驟然停止時，外星人飛行員的命運是怎樣的?
2.人們想象外星人持有慣性消除器，用來消除自身的慣性，以便應對速度的迅速變化，你怎么看?
我們利用慣性的知識發(fā)現(xiàn)了UFO檔案記載中的疑點。希望大家在遇到問題時利用所學知識，冷靜分析。
(五)課堂總結，課外探究
1.了解了運動和力關系的探究過程。
在探究過程中，亞里士多德是開拓者。伽利略首創(chuàng)了理想實驗方法;笛卡爾補充了伽利略的觀點;牛頓提出了慣性、力、慣性參考系的概念。
2.體會了理想實驗的魅力：實驗(事實)+邏輯推理
3. 深入理解了牛頓第一定律，知道了質(zhì)量是慣性大小的量度。
4.后來愛因斯坦等科學家又進一步發(fā)展了牛頓第一定律。沒有哪一個定律是終極真理，物理學的大廈永不封頂，還等待你們?yōu)樗泶u加瓦!
牛頓第一定律教學教案設計篇二
一、三維目標
1.知識與技能
?、朋w會伽利略的理想實驗思想。
?、评斫馀ｎD第一定律的內(nèi)容及意義;理解力和運動的關系。
⑶理解慣性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度。
2.過程與方法
?、磐ㄟ^回顧歷史探究過程理解牛頓第一定律的形成過程。
?、评斫饫硐雽嶒炇强茖W研究的重要方法。
3.情感態(tài)度與價值觀
?、磐ㄟ^運動和力的關系的歷史探究過程，使學生體會規(guī)律的形成都有一個從感性到理性、從低級到高級的產(chǎn)生、發(fā)展和演變的過程。
?、仆ㄟ^理想斜面的教學，體會理想實驗的魅力。
二、教材分析
牛頓運動定律是整個力學體系的基石，而牛頓第一定律又是這個“基石”中的“基石”，它定性地揭示了力和運動的關系，提出慣性的概念，為定量研究力和運動的關系拉開了序幕。
高中教材與初中相比，主要有四方面的不同。
一是定律內(nèi)容深淺不同：初中教材敘述為“一切物體在沒有受到外力作用的時候，總是保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)”;高中教材敘述為“一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止”。高中教材中的表述具有更為豐富的內(nèi)涵，它強調(diào)了力是改變物體運動狀態(tài)的原因，突出了第一定律的獨立性和重要意義，也為學習牛頓第二定律做了一定的鋪墊。
二是慣性的認識層次不同：初中強調(diào)一切物體都有慣性，高中側重慣性與質(zhì)量的關系。
三是實驗的設計、探究及思維深度不同：初中為斜面小車實驗;高中為伽利略理想實驗，突出了理想實驗這種科學方法的價值所在。
四是情感、態(tài)度、價值觀的體現(xiàn)不同：初中對牛頓第一定律建立的歷史一語帶過，高中教材回顧了歷史，讓學生體會一個規(guī)律的獲得是一代又一代人努力的結果，能夠激發(fā)學生追求科學，勇于創(chuàng)新的情感。
三、學情分析
經(jīng)過初中的學習，學生初步知道了牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性的概念，但是缺乏對牛頓第一定律建立歷史的了解，對內(nèi)容也是一知半解。
學生對于“質(zhì)量是慣性唯一的量度”更是缺乏認識，憑借自己的生活經(jīng)驗，認為速度也是慣性的量度。教師要在課堂上充分引導，配合實驗、結合生活事例來澄清概念。
教學實踐表明，學生在頭腦中建立正確的力和運動關系的過程，并非一帆風順，常常形成與亞里士多德相似的觀點，且根深蒂固。處理具體的實際問題時，一些直覺的錯誤觀點不時冒出來，存在著嚴重的"口是心非"問題。
四、教學重難點
1.教學重點：通過回顧歷史探究過程理解牛頓第一定律;慣性的理解。
2.教學難點：力和運動的關系;慣性和質(zhì)量的關系。
五、教學活動設計
(一)創(chuàng)設游戲，引入課題
撕紙游戲
猜一猜：
1.一張紙已剪成兩截，但未完全剪斷，如果迅速用力撕兩邊，紙會斷成幾截?
2.現(xiàn)在把紙剪成三截，但未完全剪斷，如果迅速用力撕兩邊，紙會斷成幾截?
大家不要動手，先猜一猜。
3.如果在中間的紙下面夾一個夾子，然后迅速撕兩邊，紙會斷成幾截?
請大家想一想：為什么是這樣一個結果呢?怎樣解釋我們的游戲呢?其實，在我們的游戲中還涉及到一個古老的話題──力和運動：用力撕紙，紙條斷開運動起來。運動和力之間到底有什么關系呢?帶著這些問題，我們一起來體驗古人的探究過程，學習古人的探究方法，進一步理解論述運動和力關系的牛頓第一定律。
(二)回顧歷史，探究定律
1.情景設問，經(jīng)驗猜想
在人類歷史的長河中，運動和力如影隨形，總是和人們的生活、生產(chǎn)密切相關。比如：馬拉車則車前進，不再拉，前進的車會停下來;人象推車則車前進，不再推，前進的車會停下來;踢球，球沿草地向前滾動，不再踢，滾動的球會慢慢停下來。
思考：運動和力之間有什么關系呢?
最早提出這個問題并給出經(jīng)驗猜想的是古希臘學者亞里士多德。
他根據(jù)生活生產(chǎn)經(jīng)驗猜想：必須有力作用在物體上，物體才能運動;沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方。運動需要力維持。
他的觀點來自實際經(jīng)驗，還能用實際經(jīng)驗驗證，所以被人們廣泛接受，并維持了近兩千年。
設問：我們現(xiàn)在知道，他的觀點是錯誤的。那么他有貢獻嗎?
亞里士多德的貢獻：開創(chuàng)了一個新的研究領域。
首先質(zhì)疑并深入研究的是十六世紀的伽利略。他觀察了球的滾動。
2.質(zhì)疑假設，科學猜想
當球沿斜面向下滾動時，它的速度增大，而向上滾動時，速度減小。他由此猜想：當球沿水平面滾動時，它的速度應該不增不減。實際觀察的結果是：沿水平面滾動的球越來越慢，最后停下來。
?、佻F(xiàn)象：沿水平面滾動的球越來越慢，最后停下來。
按照亞里士多德的觀點，球停下來是因為沒有力的作用。伽利略恰恰從這一現(xiàn)象出發(fā)，對亞里士多德的觀點提出質(zhì)疑。
?、谫|(zhì)疑：滾動的球之所以停下來，真的是因為沒有力的作用嗎?
設問：球停下來的原因是什么呢?
在伽利略之前，人們還沒有意識到摩擦力這種無形的力，伽利略是第一個意識到摩擦力的人。
他改變了水平面的粗糙程度，發(fā)現(xiàn)：水平面越光滑，球滾得越遠。于是，他推斷這是摩擦阻力作用的結果。
結論：滾動的球停下來，是摩擦阻力作用的結果。
?、奂僭O：若沒有摩擦阻力，沿水平面滾動的球?qū)⒃鯓舆\動呢?
?、懿孪耄喝魶]有摩擦阻力，球?qū)⒂肋h滾動下去。
過渡：伽利略設計了一個雙斜面實驗。
牛頓第一定律教學教案設計篇三
一、教學理念
1、教育教學工作中，堅持以人為本、注重多樣化的教學方式的教育理念。
運用實驗法圖象法、數(shù)學極限法、受力分析法、等效法，邏輯推理得出牛頓第一定律，
2、讓學生從生活走向物理，從物理走向生活
從生活中找出二力平衡的例子，過渡到學習牛頓第一定律，降低學習的難度，最后又通過學生練習，將所學物理知識應用于生活。
3、注重探究歷程
讓學生在實驗基礎上，經(jīng)歷實驗分析與論證，交流與合作，培養(yǎng)科學方法、實驗能力，有助于學生對“物理與生活”的認知。
4、情感態(tài)度與價值觀
通過實驗活動與分析讓學生感受科學就在身邊。
二、學情分析
牛頓第一定律是初中學習的重點也是學習難點，它是通過實驗對比分析推理得出的理想 狀態(tài)下物體不受力和運動之間的關系，與它緊密相連的是慣性及應用慣性解釋簡單慣性現(xiàn)象。人教版原有的書本知識順序：先上牛頓第一定律，再上二力平衡的知識，打破這個順序，先上二力平衡知識，再上牛頓第一定律，從教學實踐上看，學生更易接受這樣的順序安排，降低了學習的難度。在實驗基礎上結合運用圖象法、數(shù)學極限法、受力分析法、等效法，邏輯推理得出牛頓第一定律。
三、教學目標、重點、難點。
1、教學目標
(1) 學會應用實驗方法來研究物理問題。
(2) 探究阻力對物體運動的影響，具有初步的觀察能力、邏輯推理能力和科學想象能力。
(3) 運用數(shù)學圖象法、極限法和二力平衡知識過渡到研究物體在不受力時的運動狀態(tài)。
2、教學重點
在實驗基礎上結合數(shù)學圖象法、極限法、等效法推理牛頓第一定律。
3、教學難點
牛頓第一定律實驗設計
四、教學設計：
1、 教學用具：小車(1輛)、長木板(兩塊)、毛巾(1張)、玻璃(1塊)。
2、教學處理
先學習二力平衡知識后再學習理想狀態(tài)下物體不受力時的牛頓第一定律。
3、教學過程
演示實驗：出示一輛小車，用手推小車運動，停止用力后，車向前運動一段距離后停下。
提出問題：小車在運動過程中不受到推力的作用只受到阻力的作用，難道物體的運動需要力來維持嗎?
啟發(fā)：前面我們學習過二力平衡知識，物體受平衡力作用時保持平衡狀態(tài)即保持勻速直
f 線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，而當物體受大小不等，方向相反且作用在一條直線時兩力作用時，
物體將會怎么運動呢?
(1)電線下吊著的一物體原來處于靜止狀態(tài)，電線突然斷了，物體在重力作用下顯然會下落，改變了運動狀態(tài)而不能保持靜止狀態(tài)。
(2)如圖A所示，一豎直下落的物體受到重力和阻力作用，重力方向與物
體運動方向一致，而阻力方向與物體運動方向相反。由于重力作用效果大于阻
力作用效果，致使這個物體運動越來越快。
(3)如圖B所示，一豎直上拋的物體受到重力和阻力作用，重力方向、阻
力方向都與物體運動方向相反，在兩個力的作用下致使這個物體運動越來越
慢。
總結：物體在非平衡力的作用下不能保持平衡狀態(tài)。只有物體在平衡力作用下會保持平衡狀態(tài)。
問：運動的物體在受阻力作用下將會這樣運動呢?運動的物體在不受力作用下將會處于什么狀態(tài)呢?前面一個問題我們通過實驗來驗證，后面一個問題我們可以在實驗基礎上來推理，下面設計實驗。
a、實驗設計思想
當小車以不同的初速度在相同的平面上運動時，運動路程長短不同，為了比較小車在不同的平面上受阻力后運動路程的長短，必順控制小車的初速度，讓小車在不同的平面上開始運動的初速度相同。探究小車在阻力越大時運動路程是越長，還是阻力越小時運動路程越長呢?
鼓勵學生大膽猜想結果，讓學生看本節(jié)的“探究”部份內(nèi)容。
b.設計實驗
讓小車從同一斜面同一高度處滑下以獲得到達斜面底端相同的速度，接著讓小車以這樣相同的速度在毛巾、木板、玻璃粗糙程度不同的平面上運動，并比較小車在不同的平面上運動路程的長短。
提問：做此實驗注意什么問題?
答：保持斜面傾斜度不變，每次小車都從同一斜面同一位置處滑下。
C、進行實驗
將一長木板傾斜后作為斜面，將另一長板與斜面底端相接作為平面。在適當高度處作下記號，讓小車從這一記號處滑下，并記下小車在鋪著毛巾的平面上停下的位置，改用木板和玻璃重復以上的實驗。
d、實驗結果
小車在毛巾表面上受到阻力最大，運動距離最短;小車在木板表面受到的阻力較大，運動距離較長;小車在玻璃表面上受到的阻力最小，運動距離最長。
e、實驗分析
(1)從上面實驗可看出，小車受阻力越小，它的速度減小得越慢，運動時間越長，運動路程也越長，能否用圖象來表示小車在不同粗糙程度表面上運動速度與時間的關系呢? 先看這個問題，物體做加速、減速、勻速運動時速度隨時間變化圖象各是哪一個 ?
(a)圖是減速運動，(b)是加速運動，(c)勻速運動。故選(a)圖象來表示運動速度與時間變化關系。
畫出小車在毛巾、木板、玻璃平面運動時速度隨時間變化的圖象
推理：繼續(xù)換用比玻璃更光滑的平面，所得到的圖象傾斜度越來越小，當平面無限光滑時，圖象將與橫坐標平行，得到與(c)圖相同的圖像，即物體作勻速運動。
運動小車不受任何阻力時，等效于運動的物體受平衡二力的作用，據(jù)二力平衡知識可知物體將保持勻
牛頓第一定律教學設計速直線運動狀態(tài)，物體的運動方向和運動快慢保持不變。當物體靜止不受力作用時也等效于受平衡二力的作用，物體將保持原來的靜止狀態(tài)。
最后師生共同總結牛頓第一定律：一切物體在沒有受到力的作用時，總保持靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。
介紹伽利略、笛卡兒的運動思想，物體不受阻力作用時，運動快慢不變作勻速運動?？梢娢矬w的運動不需要力來維持，力只是使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變的原因。
對牛頓第一定律的說明：此定律適用于一切物體。
(1)定律前提條件：物體沒有受到力的作用或在某一方向上不受力的作用，還可以推廣到物體受平衡力的作用，或在某一方向上受到平衡力的作用。
(2)結論：原來靜止的物體將保持靜止狀態(tài)，原來運動的物體將保持勻速直線運動狀態(tài)，或在不受力的方向上將保持原來的相對靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，受平衡力或在某一方向上受平衡力作用亦如此。
f、鞏固練習：
(1)重為50N物體在光滑水平面上保持勻速直線運動狀態(tài)，作用在這個物體上水平拉力是 N。
(2)一本重為80N的書靜止在桌面上，如果書所有受到的力
突然全部消失，書將處于 狀態(tài)。
(3)如右圖，用一水平推力使小球從桌面上以1m/s的水平速
度滾下來后作曲線運動，，小球經(jīng)0.5s后落到地面，則小球在水
平方向上通過了 m 距離。(不計空氣阻力)
G、小結
1、通過本課的學習，你收獲了通過對本章的學習你有哪些收獲呢?請同學們從以下方面進行表述。
?、僭谖锢碇R方面你有哪些收獲?存在哪些疑惑?
②在物理方法的學習運用上你又有哪些收獲?
看了“牛頓第一定律教學教案設計”的還看了：
6.教師為什么要備課