第一节 牛顿第一定律（表格式教学设计）物理沪科版必修第一册

该高中物理教学设计聚焦牛顿第一定律及惯性概念，通过生活现象（推小车停下与滑板滑行）制造认知冲突导入，梳理亚里士多德-伽利略-牛顿的历史研究脉络，以理想实验思维为支架突破“力维持运动”的直觉误区。 资料亮点在于融合科学思维与科学探究，通过冰壶现象分析、伽利略斜面实验视频及理想推理，培养科学推理能力，设计“拉瓶子看气泡偏移”实验让学生动手验证惯性，强化“合力为零等效不受力”的物理观念，助力学生突破思维定势，为教师提供清晰教学流程与实操实验设计。

第一节 牛顿第一定律（教学设计） 年级 高一 学科 物理 课时数 课题 第四章 牛顿定律 第一节 牛顿第一定律（教学设计） 教学 目标 物理观念 1. 认识到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。 2. 理解惯性是物体的固有属性，质量是惯性大小的唯一量度。 3. 理解“合力为零与不受外力等效”的思想，为后续建立受力分析方法奠基。 科学思维 1. 能够利用“观察—猜想—实验—推理—结论”的科学探究流程分析问题。 2. 会区分经验直觉与科学论证，初步理解理想实验的逻辑本质。 科学探究 1. 能对伽利略斜面实验方案进行评价，理解“理想光滑斜面”与实际装置的差异，体验理想化的意义。 2. 能设计并完成“拉瓶子看气泡偏移”或“吹气球滑行”类探究验证合力为零或加速度的简单实验。 教材 分析 在力学部分强调学生必须理解“物体运动需要力来维持”这一日常直觉与科学事实的根本差异，进而建立“力是改变物体运动状态的原因”这一核心观念。本节内容是牛顿运动定律的开篇，主要围绕牛顿第一定律与惯性概念展开。教材通过亚里士多德—伽利略—笛卡尔—牛顿的历史脉络，借助伽利略斜面理想实验，帮助学生克服直觉误区，形成科学观念。 本节既是整章学习的基础，又是后续“合力与加速度”“万有引力与航天”学习的前置支撑；同时，牛顿第一定律对建立“研究物体受力—分析运动状态”的物理思维模式具有奠基作用。因此，本节在教材体系中具有承上启下的地位。 教学重点 1. 牛顿第一定律的实质：F合=0的物体保持匀速直线运动或静止。 2. 惯性概念及其与质量的关系。 3. 理想实验的思维过程及其在物理学中的地位。 教学难点 1. 克服“力是维持运动的原因”的直觉误区，完成思维定势转换。 2. 认识“不受外力”与“合力为零”的等效性，理解微观受力平衡与宏观运动状态之间的逻辑桥梁。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 我们在生活中常见到这样的现象：要使小车运动起来必须用力推或拉；停止用力后，小车就会慢慢停下来。通过观察这些现象，我们会直觉地认为物体的运动是推、拉等作用的结果。但人跳起来后，滑板依然由A位置向前运动到D位置。似乎在此过程中，滑板的运动并不需要力来维持。 结合情况思考 学习新课 一、伽利略的斜面理想实验 1. 伽利略的斜面理想实验 【问题情境】古希腊哲学家亚里士多德在观察和直觉的基础上，根据经验和事实，思考了力与运动的关系。他认为：如无外部推力，地球上所有的物体都会停下来静止不动；运动的物体若要继续运动必须有力维持。亚里士多德的观点可归纳为：力是维持物体运动的原因。在此后近2 000年的时间里，亚里士多德的观点得到了普遍的认同。直到 17 世纪初，伽利略对亚里士多德的这一观点提出了质疑。 静止在地面上的冰壶，当人推它时，冰壶开始运动→力推物动，符合亚里士多德观点。 当冰壶脱离运动员的作用时，冰壶没有立即停下，而是继续向前运动。→力撤物还动，违背亚里士多德观点。 冰壶停下来的原因是摩擦力。如果没有摩擦力，运动物体会一直运动下去。 伽利略巧妙地设想了一个小球在两个斜面上运动的实验来推理。 伽利略理想光滑斜面实验 【实验结论】力不是维持物体运动状态的原因 【实验方法】理想实验法：以可靠事实为基础，经过思维抽象，把研究的事物理想化，以思维超越现实和科学技术,从而更深刻揭示了自然规律。 观看伽利略斜面实验视频 2. 理想实验 首先，“理想实验”是以实践为基础的。所谓的“理想实验”就是在真实的科学实验的基础上，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程作出更深入一层的抽象分析。 其次，“理想实验”的推理过程，是以一定的逻辑法则为根据的，而这些逻辑法则，都是从长期的社会实践中总结出来的，并为实践所证实了的。 在自然科学的理论研究中，“理想实验”具有重要的作用。作为一种抽象思维的方法，“理想实验”可以使人们对实际的科学实验有更深刻的理解，可以进一步揭示出客观现象和过程之间内在的逻辑联系，并由此得出重要的结论。 “理想实验”只是一种逻辑推理的思维过程，它的作用只限于逻辑上的证明与反驳，而不能用来作为检验认识正确与否的标准。相反，由“理想实验”所得出的任何推论，都必须由观察或实验的结果来检验。 结论 物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。 3. 笛卡尔的研究和发现 伽利略同时代的法国科学家笛卡儿也研究了这个问题。他认为，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。 他还认为，这应该成为一个原理，是人类整个自然观的基石。 理解不同物理学家的观点 掌握伽利略理想光滑斜面实验的实验结论 理解“理想光滑斜面”与实际装置的差异，体验理想化的意义。 学习新课 二、牛顿第一定律 1. 牛顿第一定律 牛顿在伽利略等人研究的基础上，于 1687年发表了他的名著《自然哲学的数学原理》，书中提出了关于运动规律的三个命题，后人在此基础上总结归纳出了三条运动定律。其中，牛顿第一定律（Newton’s first law） （1）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。这就是牛顿第一定律。 牛顿第一定律揭示了力和运动的关系，表明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；如果物体不受力的作用，其速度的大小和方向都将保持不变。牛顿第一定律描述的是一种理想化的状态，即物体不受任何力作用的状态。但由于不可能把一个物体孤立起来，完全不受力作用的物体实际上是不存在的。我们通常看到的匀速直线运动状态和静止状态都是物体受到平衡力作用的结果。 （2）牛顿第一定律的含义 （3）牛顿第一定律理解 ①牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态，与物体所受合外力为零是等效的。 ②牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上总结得出的。 ③牛顿第一定律只适用于惯性参考系中的运动，在非惯性参考系中不适用。 ④揭示了力和运动的关系： a.物体不受力→匀速直线运动状态或静止状态 力不是维持物体运动状态的原因 不受外力（不存在）---无法用实验验证 但当物体受力但所受外力的合力为零时可以看作物体不受力。或者说合力为零与不受外力是等效的。 b.有力的作用→迫使物体的运动状态发生改变 力是改变物体运动状态的原因 运动状态改变即速度发生变化，有三种情况： · 速度的方向不变，大小改变。 · 速度的大小不变，方向改变。 · 速度的大小和方向同时改变。 掌握并理解牛顿第一定律 理解运动状态的改变有三种情况 学习新课 三、惯性与质量 1. 惯性 （1）惯性: 物体有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质,这种性质叫惯性。 （2）一切物体都具有惯性. 惯性是物体的固有性质,牛顿第一定律又叫惯性定律。 （3）惯性的大小：质量是物体惯性大小的量度．质量越大，惯性越大。 惯性越大，物体保持原来状态“本领”越大，运动状态越难改变；反之，运动状态就越容易改变。 · 惯性不是力，惯性与物体的受力情况无关。 · 惯性与物体是否有速度及速度的大小均无关。 · 惯性的“两个表现” ①不受外力的条件下，惯性表现出“保持”“原来的”运动状态。 ②在受力条件下，惯性表现出运动状态改变的难易程度。 · 惯性不是惯性定律 （4）对惯性的理解 ①固有属性：一切物体在任何情况下都具有惯性，惯性是物体固有的一种属性。 ②惯性与质量：不同质量的物体惯性不同，质量大的惯性大，描述惯性的物理量是质量。 【重点解析】 1.惯性是物体的固有属性，一切物体都具有惯性 2.质量是惯性大小的唯一量度，质量越大，惯性越大 3.惯性大小与物体运动状态无关，与物体受力情况以及地理位置无关 4.惯性的表现 (1)不受力时，惯性表现为保持原来的匀速直线运动状态或静止状态 (2)受力时，惯性表现为运动状态改变的难易程度质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变 如图所示，在瓶内装满水，瓶内有一个气泡，用手拉着水平做加速运动，气泡在瓶中的位置会如何变化？解释你所观察到的现象。 2. 质量及理解 （1）质量（mass）：是量度物体惯性大小的物理量。 （2）对质量的理解 ①从物质的角度理解：质量为物体所含物质的多少。 ②从惯性的角度理解：质量是决定物体惯性大小的唯一因素。 ③质量只有大小，没有方向，是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为kg。 掌握惯性的定义和影响惯性的因素 理解一切物体都具有惯性和惯性与物体受力情况以及地理位置无关 掌握质量的定义 课 堂 练 习 1. 一篮球运动员站在三分线处投篮命中，被扔出的篮球在空中划过一道弧线。若篮球视为质点，空气阻力不计，在篮球还未进入篮筐之前，使篮球在空中飞行时运动状态发生变化的施力物体是（　A　） A．地球 B．篮球 C．篮球运动员 D．篮筐 2. 下列关于惯性的说法中，正确的是（　D　） A．做匀速直线运动的物体和静止的物体没有惯性 B．只有物体的速度发生改变时，才有具有惯性 C．汽车刹车时，乘客的身子会向前倾倒，是因为汽车有惯性 D．物体都具有惯性，与物体是否受力无关，与物体速度是否变化也无关 3. 伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展。利用如图所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升。斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3。根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是（　A　） A．如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置 B．如果小球不受力，它将一直保持匀速直线运动或静止状态 C．如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变 D．小球受到的力一定时，质量越大，它的运动状态就容易改变 4. 如图所示，一个劈形物体M，各面均光滑，放在固定的斜面上，上表面水平，在劈形物体上表面上放一光滑小球m，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是（　B　） A．沿斜面向下的直线 B．竖直向下的直线 C．无规则直线 D．抛物线 5. （多选）17世纪，意大利物理学家伽利略根据斜面实验指出：在水平面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故，你认为下列说法正确的是（　BD　） A．该实验是一理想实验，是在思维中进行的，无真实的实验基础，故其结果是荒谬的 B．该实验是以可靠的事实为基础，经过抽象思维，抓住主要因素，忽略次要因素，从而更深刻地反映自然规律 C．该实验证实了亚里士多德“力是维持物体运动的原因”的结论 D．该实验反映了“力是改变物体运动状态的原因”这一物理规律 板 书 设 计 第一节 牛顿第一定律 一、伽利略的斜面理想实验 1. 伽利略的斜面理想实验 【实验结论】物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。 【实验方法】理想实验法 二、牛顿第一定律 1. 牛顿第一定律 （1）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。这就是牛顿第一定律。 （2）牛顿第一定律理解 ①牛顿第一定律所描述的是物体不受外力作用时的状态，与物体所受合外力为零是等效的。 ②牛顿第一定律不是实验定律，它是在理想实验的基础上总结得出的。 ③牛顿第一定律只适用于惯性参考系中的运动，在非惯性参考系中不适用。 ④揭示了力和运动的关系： a.物体不受力→匀速直线运动状态或静止状态 b.有力的作用→迫使物体的运动状态发生改变 三、惯性与质量 1. 惯性 （1）惯性: 物体有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质,这种性质叫惯性。 （2）一切物体都具有惯性. 惯性是物体的固有性质,牛顿第一定律又叫惯性定律。 （3）惯性的大小：质量是物体惯性大小的量度．质量越大，惯性越大。 2. 质量及理解 （1）质量（mass）：是量度物体惯性大小的物理量。 （2）对质量的理解 ①从物质的角度理解：质量为物体所含物质的多少。 ②从惯性的角度理解：质量是决定物体惯性大小的唯一因素。 ③质量只有大小，没有方向，是标量。在国际单位制中，质量的单位是千克，符号为kg。 课堂小结 作业布置 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $