第一节 牛顿第一定律（表格式教学设计）物理粤教版2019必修第一册

第一节 牛顿第一定律（教学设计） 年级 高一年级 学科 物理 教师 课题 第1节 牛顿第一定律 教学 目标 物理观念 理解牛顿第一定律的内容和意义；知道惯性是物体的固有属性，能用惯性解释有关现象。 科学思维 通过回顾物理学史，认识理想实验的科学研究方法；经历从亚里士多德的经验认识到伽利略的理想实验，再到牛顿的总结提升的思维发展过程。 科学探究 通过实验观察和推理，探究运动和力的关系；体验伽利略理想实验的推理过程。 科学态度 与责任 领悟科学研究的艰辛与卓越，培养不迷信权威、勇于探索的科学精神；认识惯性在交通安全中的重要性，增强社会责任感。 教学 重难点 教学重点： 1. 牛顿第一定律的理解； 2. 惯性概念的认识及其应用。 教学难点： 1. 纠正“力是维持物体运动的原因”这一错误前概念； 2. 理解“理想实验”的科学方法及其在科学研究中的作用； 3. 惯性大小只与质量有关。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 1. 创设情境，暴露前概念： 演示：用力推一下静止在桌面上的木块，木块运动一段距离后停下。 提问：“木块为什么会运动？”（因为受到了推力）“木块后来为什么又停了下来？”（引导学生可能回答：因为推力消失了，没有力维持它运动；因为受到了摩擦力） 追问：“如果没有摩擦力，木块会怎样？” 2. 引入物理学史冲突： 讲述：“关于运动和力的关系，历史上曾有过激烈的争论。古希腊的哲学家亚里士多德根据日常观察认为：必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就要静止下来。 即‘力是维持物体运动的原因’。” 提问：“你们觉得亚里士多德的观点对吗？能否举出反例？”（如：踢出去的足球，离手后的铅球等） 3. 揭示课题： “亚里士多德的观点统治了近两千年，直到伽利略的出现。伽利略通过巧妙的思考和有说服力的实验，向这一权威观点发起了挑战。最终，牛顿总结了前人的成果，提出了三条运动定律，奠定了经典力学的基础。今天我们就来学习这其中的第一条定律——牛顿第一定律。” 观察演示实验，思考并回答教师提问，可能会暴露出“运动需要力来维持”的错误前概念。 聆听物理学史，了解观点冲突。 尝试举出反例反驳亚里士多德的观点。 明确本课学习内容，产生探究欲望。 通过常见的实验现象，直接暴露学生可能存在的错误前概念，制造认知冲突。 新课讲授 一、伽利略的理想实验 1. 介绍伽利略的思考： 展示教材图4-1-2（斜面实验示意图）或播放动画。 叙述：伽利略注意到，小球从左侧斜面某一高度滚下，会滚上右侧斜面，几乎达到同一高度。如果减小右侧斜面的倾角，小球为了达到原来的高度，会滚得更远。 提问：“如果继续减小右侧斜面的倾角，直至最终将它放平（即成为一个无限长的光滑平面），小球会怎样运动？” 2. 引导学生进行理想推理： 引导学生得出推论：小球将永远运动下去。 强调：伽利略的实验是建立在经验事实（小球在斜面上滚动）基础上，通过合理的外推（假设没有摩擦，平面无限长）得出的结论。这种方法叫做理想实验。它是一种在头脑中进行的、逻辑推理的思维实验。 结论：伽利略发现，物体的运动并不需要力来维持。他设想，在没有摩擦的情况下，一旦物体具有某一速度，物体将保持这个速度永远运动下去。 补充：伽利略单摆实验 3.介绍笛卡尔的补充： 笛卡尔认为： 如果没有其他原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。 笛卡尔的补充：物体在非水平面上的运动也不需要力来维持。 观察图示或动画，跟随教师的叙述进行思考。 回答教师提问，参与推理过程。 理解“理想实验”的含义和重要性。 记录伽利略的核心观点：运动不需要力维持。 让学生亲身体验伽利略的理想推理过程，感受科学研究的逻辑魅力。重点强调“理想实验”这一科学方法，培养学生的科学思维。通过推理得出与亚里士多德截然不同的结论，彻底颠覆错误前概念。 新课讲授 二、牛顿第一定律 1. 总结与提升： 讲述：“牛顿在伽利略等人研究的基础上，结合自己的研究，进行了高度的概括和总结，提出了牛顿第一定律。” 板书牛顿第一定律内容：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它改变这种状态。 2. 深度解读定律： “一切物体”：说明定律的普适性，无论物体大小、种类。 “总保持”：揭示了物体固有的属性——惯性。 “或”：指两种平衡状态。 “除非……迫使……”：指明了力与运动的关系：力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动的原因。 3. 澄清概念： 对比亚里士多德的观点与牛顿第一定律，强调其本质区别。 说明定律成立的条件：在惯性参考系中。（此处可简单说明，后续深入） 记录牛顿第一定律的准确表述。 聆听教师解读，勾画关键词，理解定律的深刻内涵。 明确力与运动的关系：力是改变物体运动状态的原因。 新课讲授 三、惯性 1. 定义惯性： 物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性。 强调：牛顿第一定律因此又被称为惯性定律。 2. 阐释惯性属性： 惯性是物体的固有属性。 提问：“惯性的大小由什么决定？物体的速度越大，惯性越大吗？” 演示或举例： 举例1：推动一辆空车和一辆装满货物的车，感觉哪个更费力？说明质量大的物体运动状态难改变，惯性大。 举例2：刹车时，载重货车比小轿车更难停下。 结论：质量是物体惯性大小的量度。质量越大，惯性越大；质量越小，惯性越小。惯性大小与速度无关。 3. 惯性现象解释与应用： 演示实验：抽纸条实验（硬币落入杯中）、锤头松动后撞击固定物紧固。 视频或图片分析：汽车突然启动，人向后仰；汽车紧急刹车，人向前倾；安全带的作用。 引导学生解释：利用“物体由于惯性，要保持原来的运动状态”来解释上述现象。 安全教育：强调交通安全中系安全带、不要超载的重要性。 记录惯性的定义，理解惯性是物体的固有属性。 思考并回答惯性大小的决定因素，纠正“速度大惯性大”的错误观念。 观察实验和现象，尝试用惯性知识进行解释。 讨论惯性在交通安全中的应用和警示。 通过丰富的实验和生活中的实例，让学生感受惯性的存在，学会用惯性解释现象，将物理知识与生活实际紧密联系，落实社会责任感的培养。 课 堂 练 习 一、单选题 1．下列关于惯性的说法，正确的是（　　） A．只有静止或做匀速直线运动的物体才具有惯性 B．做变速运动的物体没有惯性 C．有的物体没有惯性 D．两个物体质量相等，那么它们的惯性大小相等 【答案】D 【分析】惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性；惯性的大小与与质量有关。 【详解】AB．惯性是物体的固有属性，一切物体在任何情况下都有惯性，故AB错误； C．根据牛顿第一定律，惯性是物体的基本属性之一，故一切物体都有惯性，故C错误； D．惯性的大小与质量有关，质量大的惯性大，质量相等的惯性大小也相等，故D正确。 故选D。 2．做自由落体运动的物体，如果在下落的过程中的某时刻重力突然消失，物体的运动情况将是（ ） A．保持一定速度向下做匀速直线运动 B．继续做自由落体运动 C．悬浮在空中不动 D．速度逐渐减小 【答案】A 【详解】A．做自由落体运动的物体，如果在下落的过程中的某时刻重力突然消失，说明物体不在受重力的作用，根据牛顿第一定律可知，物体将保持原来的运动状态，做匀速直线运动，A正确； BC．根据题意，物体不受重力的作用，运动状态将保持不变，做匀速直线运动，BC错误； D．物体不受力的作用，没有加速度，速度不变，D错误。 故选A。 3．下列说法正确的是（　　） A．图甲中，悬挂法不可以确定质量分布不均匀薄板的重心 B．图乙中，落在球网中的足球受到的弹力是由于足球发生了形变 C．图丙中，“加油机”给“战斗机”在空中加油时，“加油机”相对于地面静止 D．图丁中，百米赛跑运动员跑到终点时不能立刻停下来是由于惯性 【答案】D 【详解】A．图甲中，重力的方向是竖直向下的，悬挂法可以确定质量分布不均匀薄板的重心，A错误； B．图乙中，落在球网中的足球受到的弹力是由于球网发生了形变，B错误； C．图丙中，“加油机”给“战斗机”在空中加油时，“加油机”相对于“战斗机”静止，C错误； D．图丁中，百米赛跑运动员跑到终点时不能立刻停下来是由于要保持运动惯性，D正确。 故选D。 4．关于惯性的下列说法中正确的是（　　） A．物体不受外力作用时才有惯性 B．物体能够保持原有运动状态的性质叫惯性 C．物体静止时有惯性，一开始运动，不再保持原有的运动状态，也就失去了惯性 D．物体静止时没有惯性，只有始终保持运动状态才有惯性 【答案】B 【详解】ACD．因为任何物体在任何情况下都有惯性，惯性只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，与物体的运动状态、是否受力、运动速度大小都无关，故ACD错误； B．惯性是物体的固有属性，指的是能够保持原有状态的一种性质，故B正确。 故选B。 5．某人乘坐列车时发现，车厢的双层玻璃窗内积水了，列车进站过程中，他发现水面的形状是下图中的（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】列车进站时刹车，速度减小，而水由于惯性仍要保持原来较大的速度，所以水向前涌，液面形状和选项C一致。 故选C。 二、多选题 6．在水平路面上，一辆匀速运动的小车上水平放置一密闭的装有水的瓶子，瓶内有一气泡（如图所示）。若突然发现瓶中气泡向左移动，则关于小车在此种情况下的运动，下列描述正确的是（　　） A．小车可能突然向右加速运动 B．小车可能突然向左加速运动 C．小车可能突然向右减速运动 D．小车可能突然向左减速运动 【答案】BC 【详解】由于水的密度比气泡的密度大得多，同体积水的质量比气泡大得多，当小车突然向左加速（或向右减速）运动时，水向右运动，气泡向左运动，故AD错误；BC正确。 故选BC。 7．下列说法正确的是（　　） A．当战斗机投入战斗，从机上抛掉副油箱是为了减小飞机的惯性 B．手握鎯头木柄竖直往硬地上猛撞几下，使原来松动的鎯头压紧是利用了物体的惯性 C．静止的火车起动时速度变化缓慢是因为物体静止时的惯性大 D．运动越快的汽车越不容易停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大 【答案】AB 【详解】A．当战斗机投入战斗，从机上抛掉副油箱减小质量，是为了减小飞机的惯性，选项A正确； B．手握鎯头木柄竖直往硬地上猛撞几下，使原来松动的鎯头压紧是利用了物体的惯性，选项B正确； CD．惯性与速度无关，只与质量有关，选项CD错误； 故选AB。 8．对下列现象解释正确的是（　　） A．在一定拉力作用下，车沿水平面匀速前进，没有这个拉力，小车就会停下来，所以力是维持物体运动的原因 B．向上抛出的物体由于惯性，所以向上运动，以后由于重力作用，惯性变小，所以速度也越来越小 C．乒乓球可快速抽杀，是因为乒乓球惯性小 D．两个物体只要质量相同，那么惯性就一定相同 【答案】CD 【详解】A．在一定拉力作用下，车沿水平面匀速前进，说明拉力与摩擦力平衡，没有这个拉力，小车就会停下来，是由于受到摩擦力作用，故A错误； B．惯性大小的唯一量度是质量，与速度大小无关，与受力无关，故B错误； C．乒乓球质量小，惯性小，运动状态容易改变，故C正确； D．惯性大小只与质量有关，质量相同的物体，惯性相同，故D正确。 故选CD。 三、实验题 9．如图（）由小车、斜面及粗糙程度可以改变的水平长直木板构成伽利略理想斜面实验装置。实验时，在水平长直木板旁边放上刻度尺，小车可以从斜面平稳地滑行到水平长直平面。利用该装置与器材，完成能体现如图（）“伽利略理想斜面实验思想与方法”的实验推论（设重力加速度为）。 （1）请指出，实验时必须控制的实验条件 。 （2）请表述，由实验现象可以得出的实验推论： 。 （3）图（）是每隔时间曝光一次得到小车在粗糙水平面上运动过程中的五张照片，测得小车之间的距离分别如图所示，由此你可以确定小车是 （填“”，或“”）处进入水平长直平面，并求出小车运行过程中的加速度为： 。 【答案】 小车开始时的位置 水平面越光滑，小车滑得越远，当水平面完全光滑时，小车将滑向无穷远 B 2.5m/s2 【详解】（1）[1]根据伽利略“理想实验”的内容与原理可知，需要小车到达水平面时的速度是相同的，所以在实验的过程中要求小车从同一个位置释放，可知需要控制的条件为开始时小车的位置； （2）[2]根据实验的情况，可以得出的结论为：水平面越光滑，小车滑得越远，当水平面完全光滑时，小车将滑向无穷远； （3）[3]由于小车在粗糙水平面上做减速运动，则相同时间内位移越来越小，则小车是从点进入水平长直平面； [4]由逐差法知 10．科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段。在研究和解决问题过程中，不仅需要相应的知识，还要注意运用科学方法。理想实验有时更能深刻地反映自然规律。伽利略设想了一个理想实验，其中有一个是经验事实，其余是推论。 ①减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度 ②两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面 ③如果没有摩擦，小球将上升到原来释放时的高度 ④继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面，小球要沿水平面作持续的匀速运动 (1)上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列应为 (2)在上述的设想步骤中，有的属于可靠的事实，有的则是理想化的推论，其中 是事实， 是推论。 【答案】(1)②③①④ (2) ② ③①④ 【详解】（1）整个实验是在一定的实验事实的基础上通过推理形成结论，所以合理的实验顺序为②③①④。 （2）[1]伽利略理想实验中，实验步骤②可靠的实验事实基础。 [2]由于现实生活中，小球在斜面上滚动时不可能不受摩擦力的作用，所以实验步骤③①④都是对实验现象的合理推理。 课 堂 小 结 §4.1 牛顿第一定律（惯性定律） 一、历史的回顾 亚里士多德：力是维持物体运动的原因（×） 伽利略：理想实验 → 运动不需要力维持 二、牛顿第一定律 1. 内容：一切物体总保持匀速直线运动或静止状态，直到外力迫使它改变为止。 2. 诠释： 力是改变物体运动状态的原因（产生加速度） 揭示了物体的惯性 三、惯性 1. 定义：物体保持原有运动状态的性质 2. 性质：一切物体都有惯性，是固有属性 3. 量度：质量（m大→惯性大；与速度无关） 4. 解释现象：刹车、启动、撞击等 5. 应用与注意：交通安全（安全带、防超载） 板 书 设 计 §4.1 牛顿第一定律（惯性定律） 作业 布置 1. 基础题：教材课后【练习】第1、2题（惯性现象解释）。 2. 思考题： 有人说：“物体速度越大，惯性越大，所以越难停下来。”这种说法对吗？为什么？ 在匀速直线行驶的高铁车厢内，竖直向上跳起，人会落在原地还是后面？为什么？ 3. 实践题： 【必做】观察并记录三个生活中与惯性有关的现象，并用所学知识进行解释。 【选做】查阅资料，了解伽利略在物理学发展中的其他主要贡献。 教学反思 本节课以物理学史为主线，通过创设认知冲突、重现伽利略理想实验的思维过程，有效地帮助学生突破了“力是维持运动的原因”这一顽固的前概念，初步建立了“力是改变运动状态的原因”的正确观念。学生对理想实验这种方法表现出浓厚的兴趣，体会到了逻辑推理在物理学发展中的强大力量。在惯性概念的教学中，通过对比推动空车和重车的体验式描述，学生能较好地理解质量是惯性大小的量度，但对“惯性大小与速度无关”的理解仍需在后续习题中不断强化。利用惯性解释生活现象环节，学生参与度高，能将所学知识与生活实际紧密联系，并自然引申出交通安全教育，较好地落实了态度责任目标。然而，部分学生对牛顿第一定律中“一切物体”的普适性理解不够深入，容易忽视静止物体也具有惯性，后续需通过更多针对性的例子加以说明。整体来看，本节课较好地实现了预设目标，为学习牛顿第二定律奠定了重要的基础。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $