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

教学设计 课程基本信息 学科 高中物理 年级 高一 学期 秋季 课题 牛顿第一定律 教学目标 1.物理观念 ①知道速度是描述物体运动状态的物理量。 ②理解牛顿第一定律内容，体会到动力学研究角度的特点。 2.科学思维 ①会用伽利略理想实验的方法进行科学推理，分析运动与力的关系。能从伽利略的表述概括出牛顿第一定律的表述。 ②运用牛顿第一定律解释生活现象，正确使用惯性的概念研究实际问题。 ③会通过严密的科学推理对已有的经验进行质疑。 3.科学探究 ①通过实验操作，能够观察并分析实际情况下小球低于释放高度的原因。 ②能对影响惯性大小的因素提出猜想，能根据已有的实验方案完成实验并得出结论。 4.科学态度与责任 ①认识到只依靠观察得到的结论可能是错误的。 ②培养在观察的基础上进行实验、分析、推理、论证的科学态度。。 教学内容 教学重点： 1.重演对力与运动关系的探究过程，体会科学思维方法。 2.应用牛顿第一定律和惯性概念分析生活中的问题。 3.探究影响惯性的决定因素。 教学难点： 1.应用牛顿第一定律分析惯性相关现象。。 2.探究惯性与质量的关系。 教学过程 一、教学内容 （一）任务一：探究力与运动关系 图1-2 图1-1 【问题一】 1.如图1-1所示，用手推课本使其运动，然后移开手，课本的运动与受力之间有怎样的关系? 2.伽利略认为亚里士多德的错误原因是什么？能否举出生活实例说明伽利略是正确的？ 【设计意图】 对第一个子问题，引导学生阅读课本概括亚里士多德的结论，指出亚里士多德的错误原因是当时人们对“力”缺乏深刻认识。对第二个子问题，指出伽利略认为亚里士多德的错误原因是没有认识到摩擦力的存在，由于学生已学习过摩擦力的概念，可由学生举出相应的例子。 【素养目标】 物理观念：了解亚里士多德对力与运动关系的观点以及错误原因。 科学态度与责任：认识到只依靠观察得到的结论可能是错误的。 【问题二】 1.如图1-2所示，钢球从硅胶管的其中一端静止释放，保持释放端高度不变，改变管的弯曲程度，发现钢球能到达的高度与初始高度相比变化不大。 如果没有摩擦阻力并将足够长的硅胶管另一端放平，钢球将如何运动？ 【设计意图】 该问题中的实验步骤需要固定初始位置、放置钢球、改变另一端位置、测量读数，故由学生四人分组实验进行探究。探究所得结论应为最终高度与初始高度基本一致但偏小，引导学生想到摩擦阻力的影响。在第二个子问题中引导学生进行“会在同一高度静止——无法到达该高度——无法静止”的逻辑推理。 【素养目标】 科学思维：会用伽利略理想实验的方法进行科学推理，分析运动与力的关系。 科学探究：通过实验操作，能够观察并分析实际情况下小球低于释放高度的原因。 【问题三】 1.对于力与运动关系，亚里士多德是如何获得结论的？伽利略是如何获得结论的？ 2.物体的运动状态可以用哪个物理量描述？能否将伽利略的表述概括为对运动和力关系的一般认识？ 【设计意图】 对第一个子问题，学生应认识到科学研究方法对获得正确结论的重要性。对第二个子问题，引导学生从具体的斜面实验的情境中得出一般表述，进行更本质的概括。 【素养目标】 科学思维：能从伽利略的表述概括出牛顿第一定律的表述。 科学态度与责任：培养在观察的基础上进行实验、分析、推理、论证的科学态度。 （二）任务二：理解牛顿第一定律 图2-3 图2-1 图2-2 【问题一】 1.如图2-1所示，自由下落的铁球运动状态是否变化？运动状态变化的原因是什么？ 2.如图2-2所示，运动员击打羽毛球前后，羽毛球的运动状态是否变化？运动状态变化的原因是什么？ 【设计意图】 通过实例引导学生对生活中的现象进行运动状态的分析，并能联想到运动状态变化背后的原因。两个子问题分别体现了速度大小的改变与速度方向的改变，提醒学生速度大小或方向变化即速度矢量发生了变化，均为运动状态的变化，从而巩固矢量的概念。 【素养目标】 物理观念：知道速度是描述物体运动状态的物理量。 【问题二】 如图2-3所示，超导体可在一定条件下可以静止悬浮在空中，也可以进行匀速直线运动，它的运动状态是否改变？它是否受力？牛顿第一定律中的“作用在它上面的力”应如何理解？ 【设计意图】 首先请学生阅读教材上关于牛顿第一定律的表述，通过现实中可以近似做到的匀速直线运动实例加深学生对牛顿第一定律的理解。一方面学生应认识到“静止或匀速直线运动”即运动状态不变，另一方面通过对超导体的受力分析，应认识到“作用在物体上的力”指的是合力。 【素养目标】 物理观念：理解牛顿第一定律内容，体会到动力学研究角度的特点。 （三）任务三：牛顿第一定律的应用 图3-1 【问题一】 1.如图3-1所示，匀速行驶的汽车突然刹车，汽车刹车前人相对地面做什么运动？刹车后汽车车