第一节牛顿第一定理（4课时）教学目标知识目标：晓得牛顿第一定理,常识性了解伽利略理想实验的推理过程.能力目标：1.通过斜面货车实验,培养中学生的观察能力.2.通过实验剖析,初步培养中学生科学的思维方式(剖析、概括、推理).情感目标：1.通过科学史的简介,对中学生进行严谨的科学心态教育.2.通过伽利略的理想实验,给中学生以科学方式论的教育.教学建议教材剖析教材首先通过追忆思索的方式提出问题：假若物体不受力，将会如何？通过货车在不同表面运动的演示实验，使中学生直观的看见物体运动距离与阻力大小的关系，为讲解伽利略的推理作打算。之后述说伽利略的推理方式和通过推理得出的推论，再介绍迪卡儿对伽利略推论的补充，牛顿最后总结得出的牛顿第一定理。通过这种使中学生了解定理的得出是构建在许多人研究的基础上的，正如牛顿所说：“如果说我所看的更远一点，那是由于站在巨人肩上的缘故”。最后强调牛顿第一定理不是实验定理，而是用科学推理的方式概括下来的，定理是否正确要通过实践来检验。给中学生以科学方式论的教育。本节课的重点是阐明物体不受力时的运动规律，即牛顿第一运动定理。教法建议1.中学生学习牛顿第一定理的困难在于从生活经验中得到的一种被现象掩藏了本质的错误观念，觉得物体的运动是力作用的结果。
如推一个物体，它就动，不再推它时，它便静止。为使中学生甩掉这些错误观念，首先要把运动和运动的变化区别开，树立从静到动和从动到静都是“运动状态改变”的概念，这是为了阐明力和运动的关系做的重要铺垫。其次，通过实验确立“力是改变运动状态的诱因”的概念。再通过推理构建“不受力运动状态不变”的概念。2.通过图9-1演示实验的比较、分析、综合、推理是本节课的核心，可对中学生进行简单的科学推理技巧的教育。在此演示实验中可通过设计不同的问题渗透研究方式。3.本节课可按着人类对知识的认识次序组织教学，让中学生感受规律的认识过程，对中学生进行学史教育。从亚里士多德的观点——伽利略的研究——笛卡尔的补充——牛顿的总结。教学设计示例牛顿第一定理教学重点:通过对货车实验的剖析比较得出牛顿第一定理。教学难点:1．明晰“力是维持物体运动的缘由”观点是错误的。2．伽利略理想实验的推理过程教学用品：斜面，货车，浴巾，麻布，玻璃板，微机,实物投影，大倍投电视。教学过程一、实验引入：抨击亚里士多德的观点[演示1]在桌面上推进铁块（或板擦）从静止开始渐渐往前运动，撤消推力,铁块立刻停止。剖析:日常生活中也有许多类似的现象，（如推椅子）。
这种现象从表面上看,“必须有力作用在物体上,能够使物体继续运动,没有力的作用,物体就要停出来.”即：板擦的运动须要推力去维持。于是,古埃及哲学家亚里士多德就按照这种现象总结出“物体的运动须要力去维持”。这些观点在历史上曾被沿袭两千多年,但时沿袭两千年是否就一定正确呢？也可能有人曾表示过怀疑或有人觉得就是错误的,但没某能劝说他人的理由。[演示2]在桌面上推进铁块（或板擦）从静止使之往前运动，使劲推出,铁块往前运动一段距离后停止。剖析：推力撤走，还要往前运动，与亚里士多德的观点不符。剖析：铁块:静止——运动——静止。两个过程中是否都有力存在？在这两个过程中力的作用是维持原先的运动状态还是改变运动状态？讲授新课:1.规律总结过程方式1.班主任引导伽利略的贡献：理想实验[演示]（通过实物投影仪把实验过程反映在大倍投电视上）介绍器材实验前提条件：每次实验都需从斜面上的同一高度下降，为何？实验过程：让小球从同一斜面的同一位置滚下后分别在浴巾表面、棉布表面、玻璃表面上运动，每次记下小球停下时的位置。做标记的位置是哪些位置？（停出来的位置）实验纪录：实验次数表面材料阻力大小滑行距离浴巾最大最短麻布较大较长玻璃较小推理想像光滑表面阻力为零无限长实验剖析：三次实验，货车最终都静止，为何？三次实验，货车运动的距离不同，这说明哪些问题？小球运动距离的长短跟它深受的阻力有哪些关系？若使货车运动时遭到的阻力进一步降低，货车运动的距离将变长还是变短？按照前面的实验及推理的思想，还可以推理出哪些推论？推理：小球在光滑的阻力为零的表面，将会如何运动？实验推论：通过伽利略的实验和科学推理得出“运动的物体，假若遭到的阻力为零，它的速率将不会减弱，将以恒定不变的速率永远运动下去。
”即作匀速运动。[微机模拟实验]:简介伽利略理想实验迪卡儿的补充假如运动物体不受任何力的作用，除了速率大小不变，但是运动方向也不变，将沿原先的方向匀速运动下去。牛顿的成果：补充与概括师:物体不仅运动的以外,还有静止的。这么，静止的物体在没有遭到外力作用时，保持哪些状态呢？（牛顿补充：将保持静止状态）师（引导中学生概括）:我们如今早已有了伽利略的研究成果,又有了迪卡儿和牛顿的补充,把二者进行一下概括：一切物体在没有遭到外力作用时，将怎样呢？（对概括下来大致意思的朋友给与鼓励）介绍：牛顿捉住时机,概括总结得出知名的牛顿第一运动定理技巧2：中学生探究式学习针对基础较好的中学生，可以由中学生在老师的指导下自己完成斜面货车实验，按照现象中学生分组讨论,明晰亚里士多德的观点的问题症结．由中学生相互补充确定实验推论。2.定理剖析定理创立条件：不受外力作用运动规律：总保持匀速直线运动状态或静止状态。师（回应课题引入实验）：回想我们最开始的实验，有推力板擦运动,撤掉推力板擦停出来，从表面现象上得到的推论运动须要力维持是错误的，但这些现象是千真万确摆在我们面前的，我们怎么用牛一的观点正确的解释这个现象呢?三、巩固练习A．验证牛顿第一定理的实验可以做下来，所以惯性定理是正确的B．验证牛顿第一定理的实验做不下来，所以惯性定理不能肯定是正确的C．验证牛顿第一定理的实验做不下来，但可以经过在事实基础上，进一步科学推理得出惯性定理D．验证牛顿第一定理的实验似乎如今做不下来，但总有三天可以用实验来验证。
四、小结人们对物体的运动规律的认识是经历了漫长的时间的。物体在不受力时的运动规律，它是经过亚里士多德对人们近两千年的思想禁锢，伽利略的科学推理，才最终由牛顿总结下来的。牛一的重要贡献是：1）力不是维持物体运动的缘由，2）力是改变物体运动状态的缘由。教学设计的基本思路:理论根据美国迁尔喜学院(,)理科课程研究院长亚瑟莫里斯路卡斯()强调运用探究式教学的目的是为了培养中学生象科学家那样去思索问题、分析问题，使她们学会科学的思维方式和进行科学实验的本领。自然科学研究的三个主要诱因是：问题(课题)—方法—结果。在本节课中牛顿第一定律教案，我是采用了“教学八式”中的外国比较常用的第二种形式—即班主任向中学生提出要探求的问题，之后教给中学生研究方式，结果由中学生自己去探求获得。中学生能正确判定以下三句话的正确与否。(1)力是维持物体运动的诱因。(2)力是使物体运动的诱因。(3)力是改变物体运动状态的诱因。中学生能正确运用实验推论解释实例。探究式教学不仅预定的教学目标以外，还要有高层次的目标：(1)让中学生能深入理解“改变”物体运动状态与遭到外力之间关系”，在获得感性认识的基础上，通过理智剖析以及科学的推理因而获得规律。
(2)教给中学生成为优秀的“科学家”的方式，以使她们能完善怎样进行科学实验的基本思路。教学策略在本节课中为实现教学目标使用的教学策略如下：提出假定—科学推理(才能赶超感官及现实的界限)—正确推论。[教学案例]教学目标：1.了解牛顿第一定理。2.通过中学生实验让中学生进行科学探究牛顿第一定律教案，培养中学生敢于指责、大胆推理的科学意识。教学打算：斜面、斜面货车、木板、毛巾、棉布、玻璃、钩码。(八组)活动目的：使中学生能正确理解科学探究的实验思路教学程序的安排：引入新课中学生实验(1)：用手推进货车，使其前进一段距离。问题(1)货车为何会运动？(2)为何会停出来？剖析按照中学生的观察以及直觉的猜想导入错误的推论—力是维持物体运动的诱因。中学生实验(2)：用的推进货车后放手，货车继续运动一段距离后停了出来。剖析：按照中学生曾经学过的知识得出另一个推论—力是改变物体运动状态的诱因。提出问题：物体遭到的力与物体运动状态的改变之间有哪些关系呢？讲授新课科学探究：实验思路：(1)依据科学实验的特征(要人为地控制实验条件：相同条件和不同条件)，相同条件：因为运动状态包括速率和方向，要实验采用货车在平面上做直线运动(即人为地控制了相同条件：方向)，使同一货车从同一斜面、同一高度静止放手(即人为地控制了相同条件：速率的大小)。
(2)不同条件：在本实验中的外力是指阻力(阻挠物体运动的力)。本实验采用控制表面的粗糙程度来控制阻力的大小，浴巾—阻力大；麻布—阻力较大；木板—阻力较小。若置于玻璃(阻力更小时)上，物体运动的距离就更长，速率改变就更慢了。推理：若阻力显得很小很小(小到0)时，物体运动的距离将很长很长(仍然运动下去)，速率改变将很慢很慢(速率将会不变，即为“匀速”)。问题(1)：若物体的运动速率为V，在光滑的平面(阻力为0)上怎么运动？问题(2)：若物体的运动速率为0，在光滑的平面(阻力为)上怎么运动？一切物体在没有遭到外力作用的时侯，总是保持匀速直线运动状态或静止状态。这个定理是在实验的基础上经过科学的推理得出的。简单介绍日本科学家伽利略的实验推论和美国科学家牛顿的研究成果，介绍少年牛顿故事，让中学生(尤其是暂差生)能树立起学习的信心。[板书设计]牛顿第一定理本实验人为地控制了实验条件：相同条件：作直线运动(相同的方向)，同一货车同一斜面同一高度静止放手(相同的速率大小)不同条件：外力大小(采用控制货车运动表面的粗糙程度)牛顿第一定理一切物体在没有遭到外力作用的时侯，总是保持匀速直线运动状态或静止状态。[《“牛顿第一定理”探究》探究实验表]“牛顿第一定理”探究