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

牛顿第一定律教学设计 陈钰焓 教学重点 1. 对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解。 2. 科学思想的建立过程。 教学难点 1. 力和运动的关系。 2. 惯性和质量的关系。 学习方法 自主，合作，探究 教学过程 主体内容 学生活动 设计意图 情景导入 演示实验：将一张纸剪成三截，但未完全剪断。 思考1：如果快速用力撕两边，纸会断成几截？ 如果在中间的纸下面夹一个夹子，然后快速撕两边。 思考2：纸会断成几截？ 思考。 吸引学生兴趣。 【引言】历史上有两位科学家提出了力和运动两种不同的看法。 【演示实验】静止在水平面上的小车，用力去推，小车运动一段位移后停止。 【问题1】通过观察该实验，发现了什么？ ——有力的作用，小车运动起来，但是力撤去后，小车还运动了一段距离。 【问题2】小车最后为什么停下来？ ——受到了摩擦力影响。 【总结】亚里士多德也认为力是使物体运动的原因，但是他认为小车停下来是由于没有力的作用。伽利略对此提出质疑，他认为运动的物体之所以会停下来是因为受到摩擦力的阻碍作用。 思考：如果减小摩擦力小车怎么运动？ 视频播放：气垫导轨实验。 【问题1】摩擦力可以忽略之后，小车运动更近还是更远？ ——更远。 【问题2】那小车最后为什么停下来？ ——空气阻力。 思考：如果没有空气阻力，水平面上运动物体怎么运动？ 根据实验思考并回答。 通过演示实验让学生自己探索并得出结论。 一、伽利略理想实验 【实验演示1】 伽利略针和单摆实验：改变针的位置，小球总能运动到同一高度。 思考：如果把细线换成斜面，是否有同一结果。 【实验演示2】 伽利略斜面实验： 【问题1】在斜面的一端释放小球，观察小球上升的位置，如果去掉布条，小球上升的位置有什么变化？ ——小球上升得更高了。 【问题2】如果没有阻力小球会上升到哪里？ ——上升到同一高度。 【问题3】若将轨道的倾角减小，小球将上升到哪个位置？路程增大还是减小？如果没有摩擦呢？ ——小球上升到接近同一高度，路程增大，如果没有摩擦将上升到同一高度。 【问题3】如果轨道倾角为0呢？ ——小球再也达不到原来的高度，阻力为0，将会一直运动下去 【小结】如果没有阻力的影响，在水平面上运动的物体会一直运动下去。 理想实验是科学研究的重要方法，突出了实物的本质，能达到现实科学实验无法达到的极简化和纯化程度。它不仅可以充分发挥理想思维的逻辑力量，还可以让思维超越当时的科学技术水平。同时伽利略实验推理的方法成为了物理学的重要研究方法，伽利略的发现和推理方法标志着物理学的真正开端。 仔细观察演示实验，体会前人的思维过程。 学生思考分析。 通过演示实验让科学探索，逐层得出结论，培养学生物理思维能力和科学研究的态度。 二、基石——牛顿第一定律 【引言】伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他并没有明确指出运动和力的关系是什么，笛卡尔在伽利略的基础上加以补充和完善。牛顿在前人工作的基础上，根据自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，于1687年发表他的著作——《自然哲学的数学原理》，奠定了经典力学的基础，其中，牛顿第一定律的内容是： 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 【问题1】什么叫做运动状态的改变？ ——速度大小和方向的改变称之为运动状态的改变。 小结：一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性。牛顿第一定律又叫做惯性定律。力是使物体运动状态发生变化的原因。 【问题2】惯性有什么优点？ ——锤子松了之后敲击利用惯性使其卡紧。 【视频播放1】小动物利用惯性甩水。 【视频播放2】不系安全带紧急刹车将带来什么后果。 如果不系安全带，在汽车刹车时人由于惯性向前冲，安全气囊给其一个反向作用力后，人向后上方运动，由于没有安全带向下拉的力，直接撞上上面的玻璃。 学生讨论。 结合生活实际，体会物理和实际生活息息相关。 三、惯性与质量 【问题1】惯性和速度有关吗？如果有关，速度越大，惯性怎么变？速度为0呢？ ——如果有关，速度越大，惯性越大，速度为0，惯性为0，与实际不符。因此惯性和速度无关。 【问题2】为什么相扑运动员和体操运动员体型明显不同？ ——相扑运动员质量大，运动状态不容易改变。体操运动员需要灵活改变运动状态，因此一般体重比较轻。 【小结】质量是惯性大小的唯一量度。 【实验演示解释】开头撕纸带实验，加上夹子后断成三截是由于中间纸带质量变大，维持原来静止的本领更强。 【实验演示】如果是剪成两截的上大下窄的纸带，用一只手如何撕下？ 学生思考，总结惯性和质量的关系。 学生实验。进一步理解质量和惯性的关系。 进一步加深学生对牛顿第一定律的理解，培养学生独立思考的能力。 【课堂回顾】回顾历史长河中的科学家。 【课堂小