4.1 牛顿第一定律 教学设计-2025-2026学年高一上学期物理粤教版必修第一册

该高中物理教学设计聚焦牛顿第一定律的核心概念，以“物体的运动需要力来维持吗”为问题驱动，通过回顾亚里士多德、伽利略、笛卡尔到牛顿的科学探索历程，构建从生活经验到理想实验再到规律总结的学习支架，实现由错误认知向科学观念的转变。 本设计突出科学思维与物理观念的深度融合，借助伽利略单摆实验和理想斜面动画直观呈现“阻力越小，运动越接近持续”的现象，引导学生进行科学推理与模型建构，强化对“力是改变运动状态的原因”这一核心观点的理解。同时，通过尺打棋子演示惯性现象，结合汽车刹车、启动等真实情境解释惯性，落实科学探究与科学态度的培养。教师可直接使用视频资源与分层设问策略，提升课堂效率，助力学生形成结构化物理观念，增强科学素养。

《牛顿第一定律》教学设计 【课题】牛顿第一定律 【教学时间】40分钟 【教学对象】高一（上） 【教材】粤教版必修第一册第四章第一节 【教学内容分析】 1. 本节课在教材中的地位和作用 本节课是在学习静力学和运动学的一些基本知识的基础上，学习力与运动之间的关系，研究物体运动状态变化的原因。通过本节的学习接触理想实验方法以及建立理想化模型的方法，经历从现象到本质的认识过程，逐步形成运动与相互作用的观念，提升物理核心素养。学习牛顿第一定律后，知道力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，为下一节牛顿第二定律的学习起到铺垫过渡的作用。 2. 课程标准对本节的要求 内容要求：结合物理学史的相关内容，认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用。 教学提示：引导学生结合物理学史认识实验探究与科学思维的结合对物理学发展的重要作用。 学业要求：能从物理学的运动与相互作用的视角分析自然与生活中的有关的简单问题。 3. 教材内容安排 本节从历史的角度以时间先后顺序，沿着科学家思考的足迹，从亚里士多德的观点到伽利略的理想斜面实验研究和逻辑推理，再到笛卡尔的补充和牛顿的总结并发现牛顿第一定律，展示对科学家们对运动原因的探索，初步形成运动与相互作用的观念，领会科学方法和科学思想，体会科学家们对人类的贡献和正确思想的来之不易。 4. 教材的特点 在学习科学的知识增加人文思想，客观地站在历史的角度看问题。通过人物 画像插图，分别是亚力士多德、笛卡尔和牛顿，引导学生联想到该科学家的代表性观点和在科学发展史上的主要贡献。培养学生站在历史的角度，客观、公正、辩证、发展地去看待科学家。 5. 对教材的处理 （1）梳理知识的逻辑线索。以生活中常见的生活现象，“提出物体的运动需要力来维持么？”等问题引入，沿着物理学的发展历程，从亚里士多德的错误观点到伽利略的实验研究和逻辑推理，再到牛顿第一定律的发现，最后到惯性概念的形成，并通过解释有关惯性现象来说明汽车上的安全带所发挥作用。通过师生之间的讨论交流，使学生得出并理解牛顿第一定律，同时对实际生活现象的解释中理解惯性的概念。 （2）让学生经历一个思辨、判断的探究过程，震撼学生心中存在已久的片面认识，实现“先破再立”的教学思想，激发学生的求知欲，再进行探究活动，建立正确的认识。 （3）开发直观教学辅助资源，充实教材的内容。充分利用视频资源和多媒体课件辅助教学：将课本静态的图片转化成动画，使得物理过程更加清晰，问题更加形象具体。 【学生情况分析】 1. 学生的知识基础 对于运动是否需要力来维持、惯性的概念 、牛顿第一定律的内容。学生在初中都已经学过，对这些知识有了一个初步的认识，具备进一步学习的基础。 2. 学生的心理特点 学生普遍只是知道几个知识点，记住了几个结论，对力与运动的关系与牛顿第一定律的理解不深，在解释有关惯性现象时，往往表述不清楚。 3. 学生的认识特点及困难 学生比较认可和接受亚里士多德的观点——运动的物体需要力来维持，因为与学生的生活经验相符合。而伽利略的观点运动的物体不需要力来维持，要依据事实、综合分析、逻辑推理和归纳整理才能得到的结论，学生在思想上不容易跟得上。 【教学目标】 1. 物理观念 通过回顾历史，对力与运动关系的几个经典的、有代表性的研究，知道伽利略和亚里士多德对运动和力的关系的不同观点，初步形成运动与相互作用的观念。 2. 科学思维 在综合分析亚里士多德、伽利略和笛卡尔观点的基础上，理解牛顿第一定律的内容和意义。指导什么是惯性，并会正确解释有关现象。 3. 科学探究 通过对伽利略理想斜面的学习，知道伽利略理想实验的基本思路、主要推论和结论。知道伽利略理想斜面实验的方法是科学研究的重要方法。能对观察到的现象进行分析、推理、得出结论并做出解释。 4. 科学态度与责任 通过学习科学家们对运动原因的探索，经历由现象到本质的认识过程和方法，认识到物理研究是一种对自然现象进行抽象的创造性工作。 【教学重点】 理解牛顿第一定律的内容和意义。 【教学难点】 知道伽利略和亚里士多德等科学家对运动和力关系的不同观点，初步形成运动与相互作用的观念。 【教学策略设计】 教学理念及思想 本节课始终坚持“教师为主导，学生为主体”的原则，以问题为导向，通过教师创设物理情境和有效的设问引导，让学生经历物理知识的构建过程，达成教学目标。 1. 教学组织形式 综合应用讲授、提问和讨论等多种方法，把教学过程设计成以学生的认识为切入点，以已有知识为基础，以问题为主线的师生对话交流的过程。 2. 教学方法 （1）讲授法。 在教学过程中，利用讲授法，突出力与运动规律的发现过程，积极引导学生开展思维活动，以达到突出重难点的目的。 （2）谈话法。 谈话法是通过师生间的“问题性对话”活动传递和交流信息，能较好地调动学生学习积极性。本节课中，我针对牛顿主要思考的四个问题，与学生进行一系列谈话式的问答，步步引导学生解决问题，最终让学生经历建构牛顿第一定律的发现过程。学生经历了思维上的探究过程，由此学会解决相关问题的思路。 （3）讨论法。 利用讨论法，让学生以小组为单位，在交流合作的过程中，设计出验证牛顿第一定律的思路，培养学生善于探索的思维品质，突破难点。 3. 学法指导 在学法指导上，让学生尝试自己观察、描述物体运动和力的关系，提出 问题、推理论证，解决在牛顿第一定律的发现过程中遇到的问题，形成物理观念中的“运动与相互作用观念”，使学生在获取知识的过程中，领会物理学的研究方法，同时渗透协作精神、探索精神等科学态度与责任的教育。 4. 教学媒体设计 以多媒体课件为载体，利用视频、动画、图像、模型，让学生从生活的现象出发，帮助学生更好地认识力与运动的关系，经历牛顿第一定律的发现过程，最终建立牛顿第一定律。 【教学流程图】 激发学生的求知欲 物体的运动需要力来维持么么？么么？ 联系生活，提出问题 小车从斜面落到不同的水平面 培养学生科学探究的能力。 实验探究，建立规律 伽利略针和单摆实验 理想斜面实验 使物理规律内化于心 应用惯性知识解释生活现象 联系实际，学以致用 【教学过程设计】 教学环节和教学内容 学生学习活动 教师活动 设计意图 【联系生活，提出问题】 【回顾历史，追本溯源】 问题：历史上都有哪些代表性的科学家对物体运动的原因进行了探究，它们的观点分别是什么，你觉得谁的观点是最准确全面的？ 探究实验 伽利略针和单摆实验 将单摆上端固定，摆球拉向一边，由静止释放小球，小球会摆动到另一边，用水平尺子标记其高度。 理想斜面实验 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,直到有外力迫使它改变这种状态为止。 演示实验：用尺打棋子。 动画夸张展示生活中撞车过程。 学生观察思考，物体的运动需要力来维持吗？ 学生阅读课本98页到100页。沿着科学家思考的足迹，研究力与运动的关系。 在研究物体的运动原因的科学家中，代表性的有亚里士多德，伽利略，迪卡尔，牛顿，他们的观点如下： 亚里士多德：力是维持物体运动的原因。 伽利略：运动不需要力来维持，物体之所以停下来，是因为受到了阻力。 迪卡尔：如果没有其他原因，运动的物体将继续以同一速度沿着直线运动。 牛顿：在前人研究的基础上，系统地总结出了牛顿第一定律。 上述科学家的观点中，牛顿的观点是最全面的，也是目前普遍被认可的。 探究实验：使小车从同一高度落下，经过不同材料的水平接触面，小球前进的位移不同。 分析小车为什么会停下来的？ 提出猜想：如果小车不受摩擦阻力，小车的速度是否不会减小？ 思考问题： （1）将单摆悬挂在一定点O处，将小球拉到左边A处，与尺子同高度的地方，从静止释放小球，可以观察到什么现象？小球运动到右边，能达到同等高度的位置吗？ （2）在小球悬点O的下方O1处固定一根针，当球由左边A处往右边摆动时，碰到针，他会摆到相同的高度吗？ （3）提高针的位置至点O2，小球还会摆到相同的高度吗？ （4）多次改变小球的悬点并观察小球的运动路径,受到了什么启发？这个轨迹跟哪个实验设想类似？ 学生回忆经验事实： 小球从一个斜面的高处滚下。会滚到另一个对接的斜面。摩擦越小，就越能接近于达到滚下前的高度。 提出猜想：如果没有摩擦，让小球从斜面AB滚下，观察它在对接斜面BC上的运动情况。 学生思考，理解牛顿第一定律。 思考：为什么棋子还保持原来的静止状态落在下方？ 理解惯性的概念： ①惯性是物体固有的属性，他不是一种力，物体的惯性反抗运动状态的改变。②惯性的大小是由运动状态改变的难易程度来决定的。 思考：为什么刹车时，人会向前倾？ 为什么启动时，人会向后仰？ 展示生活中常见的物理现象，引出学生的困惑。 引导学生认识力与运动的关系。 本实验的关注重点是，影响小车速度减小快慢的原因，引导学生观察结果分析：小车运动的速度之所以减小停下来，是由于小车受到摩擦阻力的作用。而且摩擦越大，小车速度减小得越快，摩擦力越小，速度减小得越慢。 引导学生认识到物体速度之所以发生变化是由于受到力的作用，即力是改变物体速度的原因。 引导学生实验探究，期待学生回答： ①摆球在不同悬点情况下，摆球在另一边上升的高度与释放位置的高度一样。②悬点不同，摆球通过的路径不同。悬点越高，摆球通过的路径越长。③小球在运动方向上是不受力的作用的。忽略空气阻力。 引导学生推理： ①小球将会达到滚下前的高度；②如果对接斜面的倾角越小，小球在斜面上保持运动的距离越远。③ 如果对接斜面的倾角为零，成为水平面，小球将以恒定速度永远运动下去。 引导学生理解总结： ①力不是维持物体运动的原因。说明物体不受力时，保持匀速直线运动状态或静止状态。②力是改变物体与运动状态的原因。说明外力的作用迫使物体改变运动状态③一切物体都有惯性，一切物体都有保持匀速直线运动或静止状态的性质，这种性质叫作惯性 提出惯性概念：一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫作惯性。 引导学生回答：刹车时乘客上身由于惯性，保持原来向前运动的速度，而脚已随着车停止运动，因此身体向前倾。 汽车启动时，乘客上身由于惯性保持静止状态，而脚已随着车向前运动，因此身体后仰。 联系生活实际，激发学生的求知欲与学习兴趣。 通过回顾物理学史，对力和运动关系的几个经典的、有代表性的研究，知道伽利略和亚里士多德对运动和力的关系的不同观点，初步形成相互作用观。 通过探究实验，形成运动与力的相互作用观念，力是改变物体运动状态的原因。 学生认识到理想实验方法的特点。其以事实为基础。假设理想化的物理条件，在头脑中做实验，进行推理想象，归纳出规律性的结论。 学生在理论和实际结合中，切实认识到力是使物体产生加速度的原因，进一步认识到牛顿第一定律的意义，又为讲述牛顿第二定律做好准备。 通过尺打棋子的实验，帮助学生建构惯性的概念。 通过应用惯性知识解释日常生活中的现象，是物理概念内化于心。 【板书设计】 §4.1 牛顿第一定律 1代表性科学家及其主要观点 2伽利略针和单摆实验与理想实验 3牛顿第一定律 4惯性 9 第1页 学科网（北京）股份有限公司 $