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[!--downpath--]《牛顿第一定理》教学设计
一、三维目标
1．知识与技能
⑴体会伽利略的理想实验思想方式。
⑵理解牛顿第一定理的内容及意义；理解力和运动的关系。
⑶理解惯性的概念，晓得质量是惯性大小的量度。
2．过程与技巧
⑴通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定理的产生过程。
⑵理解理想实验是科学研究的重要方式。
3．情感心态与价值观
⑴通过运动和力的关系的历史探究过程，使中学生感受规律的产生都有一个从感性到理智、从低级到中级的形成、发展和演化的过程。
⑵通过理想斜面的教学，感受理想实验的魅力。
二、教材剖析
牛顿运动定理是整个热学体系的基石，而牛顿第一定理又是这个“基石”中的“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，直至有外力促使它改变这些状态为止”。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，小学教材回顾了牛顿第一定理得出的整个历史过程，让中学生感受一个规律的获得是一代又一代科学家们努力探求的结果，才能迸发中学生追求科学，敢于创新的情感。
三、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，并且对于牛顿第一定理的数学学史内容几乎没有了解，虽然了解也是过分片面和自私，科学的探究过程是一代代人不断努力的结果，中间要经历好多的失败和磨难，然而这种没有阻断人们科学探究真知的脚步，总结前人的观点，不断的迸发自己的创新和创造灵感，勇敢的付诸实践，最终得到科学真理。这种数学学史内容有挺好的教育价值和教育意义。
中学生对于“质量是惯性惟一的量度”更是欠缺认识，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，配合实验、结合生活例子来澄清概念。
教学实践表明，中学生在脑子中完善正确的力和运动关系的过程，并非一帆风顺，往往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。
四、教学重难点
1．教学重点：通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定理；惯性的理解。
2．教学难点：力和运动的关系；惯性和质量的关系。
五、教研课题
数学学史在教学中的有效渗透的研究
六、教学方式
微课教学法、实验探究、讲授法、讨论法。
七、教具
自制伽利略理想实验教具、微课视频、气垫滑轨、滑块、小车、轨道、教学讲义、光电门传感、铁架台、气泵、传感器软件、希沃白板、手机或Pad等联通终端。
五、教学活动和过程设计
（一）实验微视频，引入课题
用手机链接希沃白板，用手机或Pad等联通终端扫描讲义中的二维码，观看课题组自制的微课视频，即生猪肉碰撞实验过程，实验中用运动的鸭蛋用实验中的问题引入新课。
【设计意图】
通过实验小视频引入新课，可以极大的调动中学生学习新知识的兴趣，中学生带着思索和兴趣步入新课的学习，可以极大的提高课堂的效率，但是实验视频可以反复观看，中学生们可以就实验视频中提出的问题在课后进行讨论，极大的拓展和补充了课堂学习的不足。
（二）回顾历史，探究定理
1．历史观点的碰撞
（1）亚里士多德和伽利略的观点对比
（2）设计实验一：
①绳子拉车车就动，不拉不动（如图1）
②细致观察，手停止运动，面包车并没有马上停止运动（如图2）
③减小磨擦，用有轮子的一面做实验，撤掉拉力后面包车滑行得更远（如图3）。
（3）设计实验二：
气垫滑轨实验（如图4），通过光电门测出滑块在滑轨上任意两点的速率，滑块看起来做匀速，实践还是在做减速运动，说明现今科技这么发达，而且难以找到一个完全没有磨擦的环境。
【设计意图】
通过气垫滑轨实验，让中学生晓得就现今的科技水平都未能找到一个没有磨擦的环境，伽利略是怎样让你们心服口服的相信他的观点。可以挺好的过渡到伽利略的理想实验，并有效迸发中学生进一步探究和学习理想实验的兴趣。
2.体验理想实验的魅力
【演示实验】演示伽利略摆实验。
①球从等低点释放，经过向上加速摆到最高点，再向下减速摆到等低点。
②在中间插上铁钉，摆球条纹过程中间摆绳被铁钉绊到，而且小球一直才能抵达等低点。
③换一个位置插上铁钉，摆球条纹过程中间摆绳被铁钉绊到，而且小球一直才能抵达等低点。
【演示实验】演示伽利略理想实验。
实验项目
实验事实
逻辑推理（无磨擦，右斜面足够长）
右斜面固定，在轨道上垫上红色绸带
磨擦较大高一物理实验视频大全，球能滚到的高度离等高线有一定的距离
取下绷带，小球应当会滚到更高的位置才停
右斜面固定
磨擦越小，球滚得越高
球将滚上原来的高度
减少右夹角
球沿斜面滚得越远
球沿斜面滚得越远，仍然滚到原先的高度
放平右斜面
球滚得最远
球为了达到原先的高度，而且轨道是平的，球为了达到原先的高度，将始终滚动下去
【设计意图】
伽利略从伽利略摆得到启发，设计了伽利略理想实验，
通过伽利略摆到伽利略理想实验，层层递进，凸显伽利略设计实验的巧妙技巧，而且挺好的还原了数学学史过程，让中学生明白理想实验的科学探究过程，迸发中学生对理想实验的探求欲和创造力。伽利略摆实验可以为理想实验做个挺好的铺垫。
通过演示和班主任的启发引导，体验理想实验过程和推理的魅力，让中学生晓得通过实验，并经过理想化的处理，发挥理想思维的力量最终可以大大赶超科技水平的限制。伽利略理想实验给我们的不仅仅是一个推论，更重要的是留给我们一个有效的科学研究的方式，即实验加推理的科学研究方法。
3.牛顿第一定理
【PPT讲义】呈现伽利略和笛卡尔的观点和伽利略的观点，让中学生进行对比剖析，找出笛卡尔补充和建立了什么内容。
【设计意图】
通过师生共同品位牛顿第一定理，使中学生晓得牛顿第一定理的适用范围是一切物体，而且首次提出了平衡状态，即“匀速直线运动状态”和“静止状态”，而且解决了物体运动的缘由是为了保持原先的运动状态，即物体具有“惯性”，并强调力是改变物体运动状态的诱因。通过分析晓得牛顿第一定理是对伽利略和笛卡尔等科学家观点的总结、归纳和提高，明晰了力和运动的关系，但是提出了好多全新的数学概念。
（三）认识惯性及惯性的大小
1．回顾惯性的概念
【视频播放】人短跑、小狗跳高视频、奇幻烟圈、汽车碰撞顿时
2．进一步认识惯性及惯性的大小
讨论：惯性的大小由什么诱因决定？让中学生通过列举生活中的实例说明自己的观点
【视频播放】播放飞行员为了躲避飞弹的袭击，在飞行过程中抛弃副油箱的视频片断。
【视频播放】播放太空舱中的失重环境视频片断。
讨论：在太空的失重环境，以一定的速率推出一个标枪，遇到人的头是否会痛？让中学生辨析惯性是否更力有关。
【设计意图】
惯性是留给中学生印象很深刻、很重要的数学概念，通过生活实例和视频追忆了小学惯性知识，迸发了中学生学习的兴趣。通过进一步学习晓得惯性的大小反映了改变物体运动状态的难易程度，通过讨论和辨析晓得惯性大小的惟一量度是质量，与运动状态和物体受力情况是无关的。通过学习提升了对惯性的理解。
（四）总结与应用
1、总结与归纳
回顾牛顿第一定理的科学发展史
①亚里斯多德、伽利略、笛卡尔、牛顿等几代科学家的科学探究和弘扬。
②科学研究方式：经验得推论→实验+推理得推论
2、应用与提高
假如课堂有时间剩余，让中学生分组讨论，请中学生自己应用这堂课学过的知识来解释课前的小实验，静止的猪肉为何容易破。班主任启发引导，并总结中学生观点
假如课堂没有时间剩余可以让中学生课后用手机或Pad等联通终端扫描讲义中的二维码看课题组自己制做的微课视频，看视频中解释的是否和自己想的一样。
【设计意图】
通过总结梳理，让中学生晓得牛顿第一定理科学发展史是一个漫长的科学探究过程，经历了亚里士多德、伽利略、笛卡尔和牛顿等科学家的不懈努力和探求，是一种科学的弘扬，同时牛顿第一定理的构建过程标志着科学研究方式的进步和飞跃，有效的渗透了数学学史教育。
通过对课前问题的讨论，扫尾呼应，挺好的做到了从数学到生活，在从生活到化学的过程，强化了中学生对本节课所学知识的理解和应用能力。中学生应用所学知识解决了课前的问题，致使中学生体验到的成就感，并提高了她们解决问题的能力和学习数学的兴趣。
六、教学设计反省
牛顿第一定理的最终得出历经几代科学家的探求和发觉过程，是一堂生动的数学学史教育课，上好这堂课才能让中学生对化学的科学本质有全新的认识，同时让中学生认识到科学推理和化学实验是化学学研究的重要方式，因而真正达成牛顿第一定理教学的三维目标任务。
这堂课所设计的实验“气垫滑轨实验”、“伽利略摆实验”、“伽利略理想斜面实验”是为了突破本节课的重点，即牛顿第一定理的得出过程这一科学发展史，因而在教学时间分配上更多的注重于这个重点内容，让学士理解每个科学家的贡献，充分理解牛顿第一定理的数学学史内容。
中学生在中学就早已接触过惯性的内容，所以在惯性的教学中主要发挥中学生的能动性，积极的发别自己的观点，在课前和课后打算了微课视频高一物理实验视频大全，扫尾呼应，让中学生通过本节课的学习，并应用所学的知识去解决生活中的数学问题，进而实现生活到化学，化学到生活的过程，让中学生真正对化学学习形成兴趣。