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 （一）导入新课 前面我们已经学习了如何描述物体的运动，不同的物体运动情况为什么会不同呢？这个问题并没有做深入的分析，实际上物体的运动情况是由它的受力情况决定的，有怎样的受力情况，就有怎样的运动状态。这一章，我们就要来研究运动与力的关系，物理学中，把研究运动和力的关系的理论，称作动力学。 （二）新课教学 一、历史上人类对运动与力的关系的认识 师：前面我们已经学过了描述运动的方法，也学过了力的基本知识，现在，请同学们讨论一下，力和运动有什么样的关系呢？请结合日常生活中的例子来说明。 学生进行讨论 师：在研究物体运动的原因的过程中，很长一段时期，人们凭直觉认为物体只有受到力的作用，才会运动起来。代表人物有古希腊的哲学家、物理学家亚里士多德。这种错误的判断维持了近两千年。直至三百多年前意大利物理学家伽利略才用实验否定了这种判断，得出了正确的结论。 二、伽利略的理想实验 学生活动：阅读 P68伽利略实验的过程，讨论伽利略如何用实验来推翻亚里士多德的结论的，伽利略的结论又是什么。 师：伽利略用斜面实验证明了，力不是维持物体的运动，即维持物体的速度的原因，而是改变物体运动状态，即改变物体速度的原因。大家要注意，这里斜面实验是一个理想实验，是人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”，但是，“理想实验”并不是脱离实际主观臆想的。它是以实践为基础的，理想实验的推论过程是以一定的逻辑法则为根据的。 生：牛顿第一定律不是实验定律，没法用实验验证。 师：哪位科学家完善了伽利略的观点，如何完善？ 生：法国科学家笛卡儿指出：除非物体受到外力作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动。 教师总结：大家要注意运动状态发生改变，通常是指速度发生改变，包括大小和方向的改变。 三、牛顿物理学的基石-----惯性定律 师：牛顿在前人研究的基础上提出总结了动力学的一条基本定律-----牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使他改变这种状态。 生：什么是运动状态的改变？ 师：运动状态的改变是指物体速度的改变，即速度大小改变，或方向改变，或二者都发生变化。请大家考举例说明。 学生列举例子，教师给予点评。 师：大家在理解牛顿第一定律的时候应该注意一下几方面： （1）明确力与运动的关系：运动并不需要力来维持，因而力并不是使物体运动的原因；只有当物体的运动状态发生改变的时候，才需要力，所以力是改变物体运动状态的原因。 （2）定律揭示了物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质，称惯性。所以牛顿第一定律又称惯性定律。 （3）不受力作用的物体是不存在的，所以牛顿第一描述的一种理想化的状态，无法用实验直接验证，但是它具有实验基础，正确的揭示了自然规律。 四、惯性与质量 师：牛顿第一定律又叫惯性定律，从定义可知，物体有抵抗运动状态变化的“本领”，这种本领我们叫它惯性。惯性是物体的固有属性。对于不同的物体来说，这种“本领”的大小，也就是惯性的大小是不是相同的呢？比如，有一辆卡车和一辆自行车静止在地面，要使他们运动起来，哪个比较容易呢？如果一个大人和一个小孩相撞，谁容易摔倒呢？ 生：自行车容易动起来，小孩容易摔倒。师：很容易看出，不同物体惯性的大小是不同的。 师：请大家思考一下，物体的惯性与什么因素有关系，（跟运动状态，受力情况有没有关系？）结合实例进行分析。 学生活动：讨论上述问题，发表各自的意见。 师：观察和实验表明，对于任何物体，在它们受到相同的作用力时，决定它们运动状态变化难以程度的唯一