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

《4.1 牛顿第一定律》教学设计 教学任务分析 1.1牛顿第一定律的地位牛顿第一定律揭示了运动与力的关系，明确指出力不是维持物体运动状态的原因，而是改变物体运动状态的原因，破除了近两千年来亚里士多德的错误观点，改变了人类的自然观和世界观，为进一步探究力和运动之间的定量关系指明了方向，促进了牛顿第二定律的探究。牛顿第一定律本身还包含着力、惯性和参考系等物理概念，因此，牛顿第一定律被称为牛顿物理学的基石、力学的第一原理。在牛顿第一定律的建立过程中采用的控制变量法、理想实验法等科学探究方法，促进了学生物理核心素养的提升。伽利略、牛顿等科学家敢于质疑、坚持真理的科学精神，又是科学态度与责任教育的优秀素材，也是物理学科德育的重要内容。 1.2 高中物理课程标准的要求《普通高中物理课程标准（2017年版）》要求“1.2.3理解牛顿运动定律，能用牛顿运动定律解释生产生活中的有关现象、解决有关问题”。在本内容标准条目中要求学生理解牛顿运动定律，包含了对牛顿第一、二、三定律的理解，而牛顿第一定律是牛顿物理学的基石，它不仅揭示了运动与力的关系，更是明确提出了惯性的概念和力的概念。与《义务教育物理课程标准（2022年版）》（2.2.5 通过实验和科学推理，认识牛顿第一定律。能运用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。）中的要求比较可知，知识的要求由初中的“认识”提高到了高中的“理解”，帮助学生在原有认知的基础上形成更为深刻的认识。 1.3 教材分析 《4.1牛顿第一定律》选自人教版（2019年版）“第四章运动和力的关系”，前面安排了“第一章运动的描述”、“第二章匀变速直线运动的研究”、“第三章相互作用—力”3章内容，为本节内容的学习奠定了基础；本节内容后面紧跟着安排了“4.2实验：探究加速度与力、质量的关系”，有利于学生加深对牛顿第一定律是牛顿力学理论基石的理解。在本节，教科书开始设置了引导学生思考的问题，然后依据牛顿第一定律的发现过程先后介绍了亚里士多德和伽利略在研究运动和力的关系问题上的观点，显示出研究方法在科学研究中的重要地位。在“理想实验的魅力”中，介绍了伽利略的理想实验，表达了理想实验和逻辑推理是物理学研究的基本方法。在上达内容的基础上，教科书呈现了牛顿在伽利路和笛卡儿工作基础上提出的牛顿第一定律。在“惯性与质量”中，通过设置“思考与讨论”栏目、分析实例等方式让学生进一步理解惯性的概念及其量度，加深学生对质量这个物理概念的认识。在“拓展学习”栏目中介绍了惯性参考系，为需要进一步学习物理的学生拓展了视野。 学情分析 在初中阶段的学习中，除了“惯性与质量”这一问题没有专门涉及外，关于本节其他的知识都有了大致地了解。但是他们只知道亚里士多德的观点是错的；只知道伽利略做了个理想实验就得出了牛顿第一定律；练得最多的是通过惯性程式化地解答相关的实际问题。同时，经过初中阶段的学习与日常生活经验的积累，学生头脑中，也形成了一些错误的前概念，例如，“物体受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”。高中阶段的学习，首先应该在已有认识的基础上，纠正一些片面、不恰当的认识，进一步深化和提高对相关问题的认识。教学目标 （1）物理观念：了解牛顿第一定律建立的历史过程；知道伽利略关于力与运动的关系的观点；理解牛顿第一定律（惯性定律）与惯性。 （2）科学思维：体会理想实验法的逻辑推理；能举例说明质量是物体惯性大小的量度。 （3）科学探究：经历研究力与运动关系的过程，学习理想实验法、控制变量法等科学方法。 （4）科学态度与责任：经历牛顿第一定律发现历史的探究过程，学习伽利略、牛顿等科学家的创造性思维品质和不畏权威、敢于质疑、坚持真理的科学精神，建立科学运动观。 教学器材 多媒体、课件、特制螺丝、小车、伽利略斜面演示仪、水瓶、纸条、乒乓球、钩码、铁架台等。 教学活动设计 一、表演意念魔术，创设问题情境，引入新课 学生观察魔术，思考两个问题：螺母从静止到运动，运动状态的改变是怎么实现的？运动和力的关系是怎样的？然后引出推课本实验。 【实验1】让学生施加适当推力使课本从静止状态开始运动，停止施力，课本停止运动。在课本整个运动过程中，观察推力起到了什么作用？通过观察实验，发现手推课本，课本就运动，撤去力，课本就停止，由此，得出一个结论：力是维持物体运动的原因。教师扮演亚里士多德的角色，引出力和运动的关系问题，进一步引出课题。接着引导学生开始回顾牛顿第一定律建立的历史过程。早在两千多年前，古希腊的哲学家亚里士多德就凭借着与刚才推课本实验一样的生活实例的观察，总结出了一个规律：力是维持物体运动的原因。他第一次提出了力与运动间存在关系。 【实验2】将课本换成小车，对小车施加推力后，小车运动，撤去推力后，观察小车的运动状态，并解释。通过对实验的观察发现在撤去推力后小车