必修一牛頓第一定律教案

　　牛頓第一運(yùn)動定律，簡稱牛頓第一定律。又稱慣性定律、惰性定律。接下來學(xué)習(xí)啦小編為你整理了必修一牛頓第一定律教案，一起來看看吧。

　　必修一牛頓第一定律教案(一)

　　教學(xué)準(zhǔn)備

　　教學(xué)目標(biāo)

　　1.知識與技能

　　⑴體會伽利略的理想實(shí)驗(yàn)思想。

　?、评斫馀ｎD第一定律的內(nèi)容及意義;理解力和運(yùn)動的關(guān)系。

　?、抢斫鈶T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。

　　⑵理解理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法。

　　3.情感態(tài)度與價值觀

　　⑴通過運(yùn)動和力的關(guān)系的歷史探究過程，使學(xué)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(xué)，體會理想實(shí)驗(yàn)的魅力。

　　教學(xué)重難點(diǎn)

　　【重點(diǎn)】 加深對牛頓第一定律和慣性的理解。

　　【難點(diǎn)】 轉(zhuǎn)變經(jīng)驗(yàn)概念，明確慣性是物體的一種屬性，任何物體都具有，牛頓定律是慣性現(xiàn)象的規(guī)律總結(jié)。

　　教學(xué)過程

　　(一)創(chuàng)設(shè)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(jié)果呢?怎樣解釋我們的游戲呢?其實(shí)，在我們的游戲中還涉及到一個古老的話題──力和運(yùn)動：用力撕紙，紙條斷開運(yùn)動起來。運(yùn)動和力之間到底有什么關(guān)系呢?帶著這些問題，我們一起來體驗(yàn)古人的探究過程，學(xué)習(xí)古人的探究方法，進(jìn)一步理解論述運(yùn)動和力關(guān)系的牛頓第一定律。

　　(二)回顧歷史，探究定律

　　1.情景設(shè)問，經(jīng)驗(yàn)猜想

　　在人類歷史的長河中，運(yùn)動和力如影隨形，總是和人們的生活、生產(chǎn)密切相關(guān)。比如：馬拉車則車前進(jìn)，不再拉，前進(jìn)的車會停下來;人象推車則車前進(jìn)，不再推，前進(jìn)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(yùn)動和力之間有什么關(guān)系呢?

　　最早提出這個問題并給出經(jīng)驗(yàn)猜想的是古希臘學(xué)者亞里士多德。

　　他根據(jù)生活生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)猜想：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動;沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方。運(yùn)動需要力維持。

　　他的觀點(diǎn)來自實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，還能用實(shí)際經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證，所以被人們廣泛接受，并維持了近兩千年。

　　設(shè)問：我們現(xiàn)在知道，他的觀點(diǎn)是錯誤的。那么他有貢獻(xiàn)嗎?

　　亞里士多德的貢獻(xiàn)：開創(chuàng)了一個新的研究領(lǐng)域。

　　首先質(zhì)疑并深入研究的是十六世紀(jì)的伽利略。他觀察了球的滾動。

　　2.質(zhì)疑假設(shè)，科學(xué)猜想

　　當(dāng)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(dāng)球沿水平面滾動時，它的速度應(yīng)該不增不減。實(shí)際觀察的結(jié)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(diǎn)，球停下來是因?yàn)闆]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(diǎn)提出質(zhì)疑。

　?、谫|(zhì)疑：滾動的球之所以停下來，真的是因?yàn)闆]有力的作用嗎?

　　設(shè)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(yuǎn)。于是，他推斷這是摩擦阻力作用的結(jié)果。

　　結(jié)論：滾動的球停下來，是摩擦阻力作用的結(jié)果。

　?、奂僭O(shè)：若沒有摩擦阻力，沿水平面滾動的球?qū)⒃鯓舆\(yùn)動呢?

　　④猜想：若沒有摩擦阻力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動下去。

　　過渡：伽利略設(shè)計了一個雙斜面實(shí)驗(yàn)。

　　3.實(shí)驗(yàn)探究，得出結(jié)論

　　(1)雙斜面實(shí)驗(yàn)

　　左斜面固定，右斜面傾角可變。實(shí)驗(yàn)中我們設(shè)定小球始終從左斜面定位卡處由靜止釋放。

　?、俟潭ㄓ倚泵?，改變小球所受的摩擦，觀察小球上升的最大高度怎樣變化。重復(fù)一次。

　　思考：

　　1.小球所受摩擦阻力的大小與小球上升的最大高度之間有什么關(guān)系?

　　2.摩擦阻力的大小與釋放點(diǎn)到上升的最高點(diǎn)的高度差是什么關(guān)系?

　　3.如果沒有摩擦，小球會上升到多高的地方?

　?、跍p小右斜面傾角，觀察小球沿斜面運(yùn)動的最遠(yuǎn)距離怎樣變化。重復(fù)一次。

　　思考：

　　1.減小右斜面傾角，小球沿斜面運(yùn)動的最遠(yuǎn)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(yuǎn)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(yùn)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?

　　過渡：現(xiàn)在通過動畫來模擬沒有摩擦阻力時小球的運(yùn)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(xué)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(yuǎn)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《蝸牛》節(jié)選：我要一步一步往上爬/在最高點(diǎn)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(xué)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(shí)驗(yàn)是一個理想實(shí)驗(yàn)。

　　(3)理想實(shí)驗(yàn)的魅力：

　　實(shí)驗(yàn)(事實(shí))+邏輯推理

　　通過可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，加上合理的邏輯推理，得出規(guī)律的一種方法。

　　理想實(shí)驗(yàn)的魅力：實(shí)驗(yàn)不能實(shí)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(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。這個評價實(shí)事求是，從亞里士多德到伽利略，經(jīng)歷了2000多年，物理學(xué)徘徊不前;從伽利略到愛因斯坦，只經(jīng)歷300多年，物理學(xué)的大廈初步建立，大師輩出。這都得益于伽利略首創(chuàng)的實(shí)驗(yàn)研究方法。

　　過渡：通過雙斜面理想實(shí)驗(yàn)，伽利略得出了結(jié)論。

　　(3)伽利略：若沒有摩擦阻力，沿水平面滾動的球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動下去。運(yùn)動不需要力維持。

　　回顧、思考：

　?、凫o止的車、足球?yàn)槭裁催\(yùn)動起來?

　?、谶\(yùn)動的車、足球?yàn)槭裁磿Ｏ聛?

　?、哿瓦\(yùn)動之間有什么關(guān)系?

　　力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。

　　設(shè)問：運(yùn)動狀態(tài)是用什么物理量描述?

　　車由靜止變?yōu)檫\(yùn)動，受到了推、拉力;由運(yùn)動變?yōu)殪o止，受到了摩擦阻力。足球由靜止變?yōu)檫\(yùn)動，受到了腳的力;由運(yùn)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(xué)家笛卡爾對他的觀點(diǎn)進(jìn)行了補(bǔ)充。

　　4.補(bǔ)充完善，形成定律

　　(1)笛卡爾的補(bǔ)充：除非物體受到力的作用，物體將永遠(yuǎn)保持其靜止或運(yùn)動狀態(tài)，永遠(yuǎn)不會使自己沿曲線運(yùn)動，而只保持在直線上運(yùn)動。這應(yīng)成為一個原理，它是人類整個自然觀的基礎(chǔ)。

　　笛卡爾補(bǔ)充了物體不受力時保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)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(xué)家之一。主要貢獻(xiàn)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(xué)，設(shè)計并制造了第一架反射式望遠(yuǎn)鏡等等。

　　牛頓在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中提出了三條運(yùn)動定律。牛頓把伽利略、笛卡爾的正確結(jié)論總結(jié)成為牛頓第一定律，它是牛頓物理學(xué)的基石。

　　(2)牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(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(yùn)動和力的關(guān)系是怎樣的?

　　1.運(yùn)動和力的關(guān)系：力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。

　　物體不受力，保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài);運(yùn)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(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”，這能不能通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。

　　設(shè)問：一切物體都有慣性。做變速運(yùn)動的物體有慣性嗎?

　　當(dāng)物體做變速運(yùn)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。

　　②一切物體有慣性，有抵抗運(yùn)動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”。

　　物體慣性大，“本領(lǐng)”大，運(yùn)動狀態(tài)難改變;物體慣性小，“本領(lǐng)”小，運(yùn)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(guān)?

　　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(guān)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(biāo)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(jìn)一步從慣性的角度認(rèn)識了質(zhì)量;以后還要從物體間的引力認(rèn)識質(zhì)量。

　　過渡：現(xiàn)在，就可以解釋撕紙游戲了。

　　(四)再設(shè)情景，規(guī)律應(yīng)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(dāng)迅速撕開兩邊時，中部仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以撕成三截。無夾子，中間紙條慣性很小，靜止?fàn)顟B(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(jī)在墨西哥灣上空訓(xùn)練時，一個很大的不明飛行物以4000km～15000km的時速靠近、經(jīng)過、遠(yuǎn)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(yùn)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(yīng)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(diǎn)。希望大家在遇到問題時利用所學(xué)知識，冷靜分析。

　　(五)課堂總結(jié)，課外探究

　　1.了解了運(yùn)動和力關(guān)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(shí)驗(yàn)方法;笛卡爾補(bǔ)充了伽利略的觀點(diǎn);牛頓提出了慣性、力、慣性參考系的概念。

　　2.體會了理想實(shí)驗(yàn)的魅力：實(shí)驗(yàn)(事實(shí))+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(xué)家又進(jìn)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(xué)的大廈永不封頂，還等待你們?yōu)樗泶u加瓦!

　　課外探究：有人說劉謙的螺絲魔術(shù)顛覆了牛頓第一定律：不給螺帽力的作用，螺帽也能運(yùn)動起來。你怎么看?請?jiān)诎俣戎兴阉?ldquo;劉謙螺絲魔術(shù)揭秘”，弄清劉謙螺絲魔術(shù)的原理。

　　效果分析：

　　因?yàn)楸竟?jié)內(nèi)容在初中已有接觸，所以在本節(jié)課的設(shè)計中，我想能不能讓學(xué)生通過對本課的預(yù)習(xí)和課外查閱資料，由學(xué)生參與互動，最后老師以總結(jié)者的身份來點(diǎn)評和補(bǔ)充效果好。

　　特別是實(shí)驗(yàn)、視頻、小品的使用，激發(fā)了學(xué)生興趣，促進(jìn)了教學(xué)。

　　關(guān)于力和運(yùn)動關(guān)系的發(fā)展過程是很好的物理學(xué)史的教材，如何讓學(xué)生在一堂課中體驗(yàn)這種物理規(guī)律形成過程是我們所要思考的。