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1、“牛顿第一定理”教学设计【教材剖析】牛顿第一定理是牛顿数学学的基石，它定性地阐明了力和运动的关系，提出惯性的概念，为定量研究力和运动的关系拉开了帷幕。小学教材与高中相比，主要有四方面的不同。一是定理内容深浅不同：小学教材表述为“一切物体在没有遭到外力作用的时侯，总是保持静止状态或匀速直线运动状态”；小学教材表述为“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它前面力促使它改变这些状态”。小学教材中的叙述具有更为丰富的内涵，它指出了力是改变物体运动状态的缘由，突出了第一定理的独立性和重要意义，也为学习牛顿第二定理做了一定的铺垫。二是惯性的认识层次不同：小学指出一切物体都有惯性，中学注重
2、惯性与质量的关系。三是实验的设计、探究及思维深度不同：小学为斜面货车实验；中学为伽利略理想实验，突出了理想实验这些科学方式的价值所在。四是情感、态度、价值观的彰显不同：小学对牛顿第一定理构建的历史一语带过，小学教材回顾了历史，让中学生感受一个规律的获得是一代又一代人努力的结果，才能迸发中学生追求科学，敢于创新的情感。【学情剖析】经过小学的学习，中学生初步晓得了牛顿第一定理的内容和惯性的概念，并且缺少对牛顿第一定理构建历史的了解，对内容也是一知半解。中学生对于“质量是惯性惟一的量度”更是缺少认识，凭着自己的生活经验，觉得速率也是惯性的量度。班主任要在课堂上充分引导，结合生活例子来澄清概念。教学实践表明，学
3、生在脑子中构建正确的力和运动关系的过程，并非一帆风顺，经常产生与亚里士多德相像的观点，且根深蒂固。处理具体的实际问题时，一些直觉的错误观点不时冒下来，存在着严重的“口是心非”问题。【教学目标】知识与技能：感受伽利略的理想实验思想。理解牛顿第一定理的内容及意义；理解力和运动的关系。理解惯性的概念，晓得质量是惯性大小的量度。过程与方式：通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定理的产生过程。学习在实验基础上概括推理得到科学推论的研究方式（理想实验）。情感、态度与价值观：通过科学史的渗透，感受科学发展的历程饱含艰难和磨难。通过伽利略理想实验，给中学生以科学方式论教育。具有主动与别人合作的精神，勇于提出与他人不
4、同看法。【重点难点】重点：通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定理；惯性的理解。难点：力和运动的关系。【教学用品】多媒体、单摆、伽利略理想斜面实验演示仪、气垫滑轨、滑块1个、小车。【教学过程】一、创设情景，引入课题视频：嫦娥卫星发射示意图。师：多复杂啊，嫦娥卫星老老实实才能丝毫不差步入预定轨道，之后精确运行，这肯定首先要晓得运动和力的关系。二、回顾历史，探究定理1.提出问题a:没有力,会有运动吗？b:没有力，会是哪些运动？c:没有力，运动会改变吗?2.亚里士多德的观点：力是维持物体运动的诱因（生活经验）3.伽利略的观点：物体的运动不须要力来维持师：对于这个问题啊，早在公元前4世纪，亚里士多
5、德就有研究，他提出了力是维持物体运动的诱因。而2000多年后，日本化学学家伽利略却提出了另一种相反的观点：物体的运动不须要力来支持。你们谈谈看，谁的观点正确啊？生：伽利略。师：亚里士多德的观点也没错啊。手拉货车，不拉就停，一拉就动，所以货车的运动须要力来维持啊！是吗？师：是不是这样啊？我们再来观察（手停了，货车是不是立刻就停？）生：不是，能够运动一小段。师：那前面货车的运动为何会停下呢？生：有磨擦力师：那降低f，货车会如何运动？；生：运动距离变大。师：假如没有f，货车如何运动下去？师：小学实验里有没有类似没有f的环境呢？演示1：（气垫滑轨演示）师：滑块在做匀速直线运动，在这个过程需不须要力
6、来维持呢？生：不须要师：这么在伽利略那种年代，有没有如何先进的设备仪器啊？生：没有师：那他凭哪些提出，物体的运动不须要力来维持呢？我们一起步入伽利略的探究过程。演示2：针和单摆实验（伽利略是研究单摆专家）显示单摆（图1）师：（延后放），放了之后这个球做哪些运动？生：小球加速下去牛顿第一定律优质课教学设计，之后减速上升。师：球能摆多高呢？（等高）师：假如放上铁钉，改变小球不同的路径，小球也能摆到相同的高度吗？改变铁钉的位置师：小球似乎有记忆功能演示3：伽利略从摆的实验到得启发，倘若不是绳子拉着，而是在斜面顶着，小球是不是能够记住原先的高度？a：粗糙报纸：（还差一截）b：拿去报纸：（只差一点吧？）（假如轨道光滑，是不
7、是应当等高？）c：改变斜面路径，应当等高吧？（师：小球在斜面上也具有记忆功能）师：假如置于水平面上，小球是不是也要找等低点啊？能找到吗？生：找不到（演示）师：假如轨道光滑，但是无限长，小球就仍然这样运动下去。而事实上：这个轨道会不会无限长啊？能不能清除一切磨擦啊？师：所以这个实验就称作理想实验。交流感受1：伽利略设计的这个实验，让大家最敬佩的地方在那里？（请思索）师：他是不是找到了没有阻力的环境啊？生：没有师：伽利略设计的这个实验，却又能否说明在没有阻力的环境下，小球仍然运动下去，它靠的是哪些啊？生：推理师：既然是推理，这么推理是有前提，他的前提就我们之前做的一系列实验。总结：理想实验方式就
8、是可靠实验+合理推理（经过理想化的处理，充分发挥理智思维的力量），这正是理想实验的魅力所在，他可以大大赶超我们实际水平的限制（即使我们如今，气垫滑轨也绝不是没有一切阻力，起码还有空气阻力啊，所以不可能无止境的匀速啊。）因而，爱因斯坦对他的评价是：“伽利略的发觉以及他所应用的科学推理方式是人类思想史上最伟大的成就之一，它标志着化学学的真正开端。”师：到现今为止，实验+推理，任然是我们崇尚的科学研究方式。三、力与运动的后期观点1.伽利略的推论：假如不遇阻力，物体将仍然运动下去。但是，伽利略同时又觉得这些运动只能发生在水平面上，月球是圆的，这样物体的轨迹最终是曲线（圆周运动），而不是直线，不够彻底
9、！2.笛卡尔的补充和建立过渡：与伽利略同时代的波兰科学家笛卡尔对他的观点进行了补充和建立。在不受外界任何影响下,物体将永远保持其静止或运动状态,永远不会使自己沿曲线运动,而只保持在直线上运动。与中学生交流：补充了哪些？建立了哪些？过渡：两位都早已明晰强调在没有力的条件物体的运动情况，这么物体在受力的情况下，物体的运动会如何？很遗憾，两位科学家并没有给出回答。3.牛顿的总结牛顿在1687年出版的自然哲学的物理原理一书中提出了三条运动定理。牛顿把伽利略、笛卡尔的正确推论总结成为牛顿第一定理（又称作惯性定理），它是牛顿数学学的基石。四、理解定理，了解惯性牛顿第一定理：一切物体总保持匀速直线运动状态
10、或静止状态，除非作用在它前面的力促使它改变这些状态。过渡：如今我们来理解定理。思索：牛顿第一定理中阐述的运动和力的关系是如何的？1.运动和力的关系运动状态指哪些？运动状态不变指哪些？运动状态改变指哪些？“运动状态不变”可以说“速度的大小和方向都不变”。只要速率的方向和大小其中有一个发生变化，我们就说“运动状态改变”。过渡：牛顿第一定理不仅部份地叙述了力与运动的规律以外，还蕴藏了哪些？2物体具有惯性。演示4：气垫滑轨上的滑块运动（理解牛顿第一定理）（气垫滑轨的介绍）气垫滑轨是中空的，表面好多气孔，往滑轨里压气时，在滑轨和滑块间有一层空气使滑块浮在里面，磨擦力很小，可忽视不计，把气垫滑轨调水平。
11、在那里物体的运动状态发生了改变？两端翻车时。还有刚开始，让滑块从静止运动上去，要用手推一下。这说明：“力是改变物体运动状态的诱因”。推进一下，滑块很长时间才停出来，这实际上是物体惯性的彰显。3哪些是物体的惯性表现？物体受力做变速运动时有无惯性？假如有牛顿第一定律优质课教学设计，这时的惯性表现又是怎样？以自由落体运动为例。释放顿时，物体的速率为零，这时物体想保持v=0不变。可以如此理解：假想没有重力作用，物体能够保持v=0不变。事实上，重力不等于零，物体做加速运动。在这儿，物体自身是想保持静止的，是重力促使它运动上去。在外力和物体惯性的共同作用下，物体的速率不可能顿时变化。以一定的水平速率v把物体抛出，轨迹设为1。构想重力变小，物体的轨迹从1变为2，从2变为3，当重力为零时，能够保持v不变，做匀速直线运动。4哪些是物体的惯性量度？物体的惯性大小反映了物体运动状态改变的难易程度。质量小，惯性小，物体的运动状态容易改变；质量大，惯性大，物体的运动状态难改变。（结合生活情景两张图片进行解释）5结合实际说说惯性的优劣？交流感受2：你能把惯性应用到某一实际问题中去吗?请列举几个借助惯性和避免惯性不利影响的实例。（小组讨论，交流评估）惯性的利：短跑运动员的助跑等。惯性的弊：车辆碰撞时的情景等。五、体验探求艰难，客观评价伟人1请朋友们从历史长河的足迹和牛一规律得出,说说你对几位伟人的评价。5
