牛顿第一定律 教学设计
周明
【课题】牛顿第一定律 【教学时间】45分钟 【教学对象】高一学生
【教材】全日制普通高级中学教科书必修1第四章第1节 一、教材分析
牛顿第一定律是人教版高中物理第四章第一节的内容，它破除了长达近两千年的亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观;它本身包含着力、惯性和参考系这些极富成果的科学概念，是物理学理论的基石和支柱, 同时，为牛顿第二定律、第三定律的学习做下铺垫。另外，伽利略的研究蕴涵了重要的科学方法，教材在引导学生领会牛顿第一定律含义的过程中，充分说明了伽利略“理想实验”及其推理过程，展示了伽利略理想斜面实验的猜想依据、推断结果这一思维过程。因而,通过教师引导和问题探究,让学生认识物体固有的惯性现象,进一步理解运动、力、质量等基本概念,成为学生理解“运动与力”关系的基础,“惯性”因其抽象、难懂而成为难点。 重点：伽利略理想实验、牛顿第一定律内容、惯性概念。 难点：理想实验方法、惯性概念。
关键：在没有给定质量大小与否时,基于物体的加速度来对惯性的大小进行判断。 二、学情分析
知识基础：教学对象为高一年级学生。他们已经学过运动学和静力学的相关知识，但对“运动与力”之间的关系还是第一次正式涉及到，由于日常生活经验的认知偏差,学生往往不容易理解“运动与力的关系”。
心里特点：高一学生思维活跃,对不知其所以然的现象有较强的求知欲。
认知障碍：(1)生活经验中,“运动需要力”的前概念;(2)高一学生已经具备了一定的分析、推理、逻辑思维能力，但是,自主探究、归纳和作出结论的能力不强。
所以,本节课要注意引导学生通过前人对力与运动关系的探究的过程，学习相应的物理思想和方法,以克服认知困难和偏差等引发的难于理解“运动与力的关系”。 三、教学方法 1、实验探究法
物理是一门以实验为基础的科学。将理论与实验融为一体，突出实验在教学中的基础地位是新课标的一大特点。在本节课中，通过对伽利略的理想探究实验，从而逐步掌握在实验
的基础上加之推理得到结论的方法。 2、谈话讲探究法
老师通过实验演示和媒体展示, 引导学生学习牛顿第一定律和惯性概念，并注重对抽象的惯性概念等进行讲解，以疏通课程难点内容。 3、问题讨论法
结合新课程理念，为学生逐步习得科学探究的方法和掌握、应用方法，同时树立交流与合作的意识，于是,设计了学生讨论的问题,强调学生在问题讨论中亲身参与实践和合作学习方式,以理解和应用所学方法。 四、教学目标 1、知识与技能
（1）理解力与运动的关系； （2）掌握伽利略的理想实验； （3）认识质量与惯性大小的关系。 2、过程与方法
（1）通过伽利略的理想实验，学习在实验基础上通过推理得到结论的方法。 （2）通过对惯性大小因素的探究，体会控制变量法。 3、情感态度与价值观
（1）通过历史回顾，感悟前人认识事物本质的曲折性。
（2）通过对伽利略的介绍,学习坚持不懈的科学探究精神，敢于创新、挑战权威的科学态度。
四、实验设计与媒体结合
物理学是一门实验科学，实验是最好的科学论证,能够使抽象、空洞的概念更加具体、直观地展现出来，从而将感性认识提升到理性认识的高度，而运用媒体信息更能为实验锦上添花，它将复杂的物理过程形象生动地展现给学生。由于本堂课的概念多且抽象,所以,基于高一学生的心里特点及认知水平，尊重循序渐进的规则,我主要设计了以下实验。 （1）运用伽利略的斜塔实验培养学生在实验的基础之上,通过推理得出结论的方法。 （2）通过模拟汽车突然启动和急刹车,从静止和运动两个侧面来说明物体都有惯性现象,指出惯性是物体的一种属性。
（3）我用弹簧同时弹击质量不同的小车来有效说明质量是物体惯性大小的量度观点。并让学生体会控制变量法在实验探究中的作用。
（4）由于学生常常想当然地走向经验误区,以为速度越大惯性就越大。所以,为了弄清这个问题,我设置了直观的媒体展示, 以一个交通事故的案例来说明速度与惯性大小无关。
五、探究教学过程
本节课的教学过程主要分为三个部分。
（1）情境展示，引出新课; （2）师生互动，探究新知; （3）交流总结，活学活用。 教学活动 有效性评价 通常情况下，以学生的亲身经历为切入点， 能够激起学生共鸣，产生较好的学习兴趣。 为引出新课，引发学生联想与牛顿定律实验相近的生活情景——玩滑梯:播放视频;学生可能不会想到与该课题有联系的滑梯,播放视频更为必要。 调控备案 一、创设情景，导入新课（约4分钟） 1. 力与运动的关系 点评：该知识点属于半知的知识，所以采用教师引导、学生回答问题的方式组织教学。 教师：同学们，你们童年时最喜欢玩的游戏是什么？ 学生：……（儿时有趣的游戏） 教师：刚才有同学说到玩滑梯，那下面就让我们一起来看一段视频，重新回到快乐的童年好吗？播放视频：“冰冰玩滑梯” 学生 ： （充满兴趣，观看视频） 教师 ：结合你儿时的回忆请同学们思考小朋友怎样才能滑得更远呢？ 教师： 同学们知道汽车轮胎有花纹为的是给它增大摩擦，那此时小朋友为什么会停下来呢？ 学生：因为轨道有摩擦力。 教师：在前面我们学习了运动的描述和力学的知识，现在我们就来看看，此时的摩擦力与小朋友的运动有什么关系呢？ 用摩擦力做引导，学生很容易理解是摩擦力 本知识点的主要目的是探讨表面光滑程度与物体运动的关联。的作用使物体停下来。 所以，点拨：影响小朋 友玩滑梯远近的重要因素是摩擦。 二、师生互动，探究新知（约 25分钟） 1.牛顿第一定律 点评：该知识为半知的知识，所以采用教师和学生一起参与实验探究 的方式来组织教学。 由于学生平时生活 中的感性经验，很容易 潜意识地回答物体受力如果多数学生存 实验一：用力向前推动小车小车动了，停止用力则小车静止。 教师：同学们刚才我们轻推小车就能使它运动不推则小车就会静止下来，这说明一个什么道理呢？ 学生：物体受到力才能运动。 教师：早在两千多年前，古希腊有一位哲学家，亚里士多德就曾对力和运动之间的关系作了一系列的探究，也得到了类似的结果（引入亚里士多德的观点）力是维持物体运动的原因。 教师：同学们根据自己的生活经验想想，一旦人不再施加外力推小车，小车的运动状态就只能是静止不动的吗？ 则动，不受力则静止的前规律； 有的学生可能会理解不到物体在不受力时仍然可以运动。 在认知偏差，则例举飞机播种的例子，运动员百米赛跑冲刺后不能立即停下来的情景，或者以足球被踢出后的场景来纠正学生的认知误区。 学生：（一些学生回答）是，（一些回答） 不是。 实验二：猛推小车 教师：同学们，小车在向前行进时，我并没有给它向前的力，但是小车在水平方向还能前行这么远的距离，这说明什么？ 学生：……，不受力物体也可以运动。 教师：其实，上面所有的事例都涉及到基本的问题，那就是力和运动之间的关系这一问题，这个问题直到牛顿第一定律的出现才得以解决，今天我们就来学习第四章牛顿运动定律的第一节牛顿第一定律。 对该问题能够完全正确回答的学生比例不高，多数学生处于模棱两可的认识状态。 如果学生认识的效果不佳，则进一步引导: 对照轻推与猛推小车两种情况下小车的运动情景。
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