4.1 牛顿第一定律 教学设计-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

牛顿第一定律 一、教学目标 1.物理观念 (1)知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论,知道理想实验是科学研究重要方法 (2)理解牛顿第一定律的内容及意义;理解力和运动的关系,知道物体的运动不需要力来维持。 2.科学思维 学会观察和分析生活中有关物理知识的实例与实验现象,具有初步的观察能力、分析概括能力。 3.科学探究 通过实践和探究,让学生感觉科学就在身边。培养学生对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学道理的精神,树立正确的世界观和唯物主义观。 4.科学态度与责任 培养学生观察思考,勇于发现乐于探究的学习习惯,以及应用物理知识解决实际问题的能力。 二、教学重难点 教学重点:对牛顿第一定律和惯性的正确理解。 教学难点:惯性和质量的关系。 三、教学分析 关键本节所述内容在初中课本上已涉及到,初中课本中用到的标题是惯性定律,所以学生已有一定的基础,是如何让学生加深对牛顿第一定律的理解。对力和运动的关系,从日常经验出发,人们往往会产生错误的认识,所以使学生建立起运动改变的原因在于物体间的相互作用力的观点,不是轻而易举的事情。在对惯性的学习中,这仍是学生难于理解的问题。 四、教学过程 活动1【导入】讨论亚里士多德的观点 前面几章学习了运动和力基础知识,这一章开始我们研究力和运动的关系。 师:历史上关于力与运动的关系也出现过分歧。通过初中对牛顿定律的学习以及同学们自己的了解,现在请一位同学来讲一讲历史上出现的分歧是什么?代表人物又是谁? 生:2300多年前,人们认为力是维持物体运动的原因,物体不受力就不会运动,其代表人物是亚里士多德。另一种观点认为物体的运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因,代表人物是伽利略。 师:那么为什么亚里士多德时代的人们会认为物体的运动需要力来维持呢?他们是根据生活中的什么现象得到这一结论的? 生:在地面上推物体,物体运动,不推物体就停止。踢出去的足球最终也停下来。 师:同学们讲得很好,我们也通过实验来看看。 活动2【活动】实验演示1并讨论 演示实验:小车停在桌上,推动小车前进,撤去推力,小车逐渐停下。 师:这些活生生的粒子似乎都在印证亚里士多德的观点,好像确实是力在维持着物体的运动,那么到底是不是这么一回事呢?同学们如何来解释刚才所例举的现象? 生:物体之所以停下来是由于摩擦阻力的影响,正是因为受到了力才停下来的。 师:很好。另外从逻辑推理的角度,如果物体的运动需要力来维持,那么撤去力的瞬间,小车就应该立即停止。推出去的小车早已失去了推力对它的作用,但仍继续向前。物体只要获得了速度就会运动。物体停下来是受到力的作用。那么请同学们回想一下初中是如何得到牛顿第一定律的? 生:让小车从斜面上同一位置下滑,分别滑上不用的水平面。 师:很好,我请这位同学来给大家演示一下。 活动3【活动】实验演示2并讨论 演示实验:小车从斜面上同一位置下滑到木板、毛巾等不同水平面上。 师:不同接触面改变了什么?同学们观察到了什么现象?说明了什么? 生:不同粗糙程度,小车最后停下来的距离不同,越光滑,小车运动的越远。 师:如果接触面光滑,小车又会如何? 生:小车将永远运动下去。 师:也就是说物体的运动不需要力来维持,但实际生活中不可能有绝对光滑的接触面,因此这一结论无法直接证明。伽利略通过他智慧的头脑设计了一个实验来证明这一想法。下面我们来重复一下这一实验,其他同学注意观察。 活动4【活动】实验演示3并讨论 演示实验:物体沿垫有毛巾的轨道下滑时运动的越来越快,上滑时运动的越来越慢。 师:沿斜面下滑,速度在增加,沿斜面上升,速度在减小,那么小球沿水平轨道会如何运动? 生:小球沿水平轨道速度不增不减。 师:没有阻力时,将一直运动下去。因此我们要证明物体的运动不需要力来维持,就是要证明小球在光滑水平轨道上能一直运动。 演示实验:去掉毛巾,小球运动的更高了。 师:这又说明了什么? 生:轨道越光滑,小球运动的越高。 师:如果轨道光滑,小球应该回到它原来的高度上。同学们初中也学习过机械能守恒定律,如果斜面光滑,根据机械能守恒,小球能回到原来的高度。但是即便光滑,我们的实验仍然是在斜面上,我们怎样才能得到水平轨道上的情况呢?回想当初伽利略在研究自由落体运动的规律时,他先将竖直下落的物体变成在斜面上的物体,再逐渐抬高斜面,最后外推导竖直的情况。那么模仿他,我们这里该怎么做呢? 生:看看逐渐减小斜面倾角,会出现什么情况, 演示实验:减小右侧斜面倾角,小球运动的更远了。 师:这又说明了什么? 生:小球总想回到原来的高度,需要走过更远的路程。 师:那么如果斜面完全水平,又会如何呢? 生:由于小球将无法回到原来的高度,则小球将不停的运动下去。 活动5【讲授】新课知识 师:这样伽利略根据基本实验,再加上光滑的理想条件,建立了理想实验,