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

该高中物理教学设计聚焦“牛顿第一定律”，通过模拟谷风车实验（纸片与黑豆运动状态差异）导入，联系初中已学亚里士多德和伽利略观点，引出力与运动关系的探究，搭建新旧知识衔接的学习支架。 特色在于融合AI技术（亚里士多德视频、伽利略对话）与科学探究，分组实验结合传感器验证理想斜面实验，慢放视频清晰呈现惯性现象，培养科学思维与探究能力，助力学生深化物理观念，提升教师课堂互动与知识传递效率。

教学设计表 一、基本信息 教师姓名 课名 牛顿第一定律 学科 物理 章节 第四章第 1 节 教材版本 人教 2019 版必修一 课时 第 1 课时 课型 新授课 年级 高一 二、设计思想 1.贯彻新课程标准理念，把握学科教学特点； 2.体现智慧教学与智慧学习的理念。 三、学习者特征（学情分析） 1.学生在初中阶段已经接触过牛顿第一定律和惯性的内容，对探究过程也有所了解； 2.在学习“自由落体运动”时，学生知道亚里士多德和伽利略观点的时代性。 四、教学内容与任务 牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，通过本节内容的学习，应该帮助学生在原有认知的基础上形成更为深刻的认识。从力和惯性作为科学概念的提出过程体会物理观念的形成过程，从对规律发现过程的学习体会理想实验加逻辑推理的科学思维方法。 五、教学目标 1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法。 2.理解牛顿第一定律的内容及意义。 3.理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持。 4.理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。 六、教学策略设计 讲授法、演示法、问答法、探究式学习法、多媒体教学法等 七、信息资源与教学环境设计 1.智慧课堂有关应用； 2.传感器及其软件合理使用； 3.PPT 等信息化教学手段应用。 八、教学过程 教学环节 起止时间（“-”） （按照完 整视频的 时间点） 环节目标 教师活动 学生活动 媒体作用及分析 新课引入 0-1 ：27 通过模拟谷风车的使用原理，让学生学习知识的同时，认识到我国劳动人民的智慧。 观察实验： 谷风车在我国农业生产中，已经使用了两千多年。将谷风车搬进课堂，用纸片代表较轻的谷壳、黑豆代表较重的谷物，风扇代表谷风车。演示谷风车的使用原理。 观察“谷 风车”模 拟实验，通过现 象，思考 黑豆和纸 片运动状 态差异的 PPT 放出稻谷和谷风车的图片，辅助学生理解模拟实验。 在同样的水平风力作用下，黑豆和纸片的运动状态却不一样。“力和运动”究竟有着怎 样的关系呢？ 原因。 新课教学 1 ：27 -2 ：29 引出亚里士多德的观点 亚里士多德的观点： （1）播放亚里士多德 AI 视频：两千多年前，古希腊先哲亚 里士多德，就已经对此进行了阐述。今天， 我们有幸将他请来课堂，听一听他的观点。 （2）播放完用手推板擦的例子，说明亚里士多德的观点来源于生活经验。 观看视 频，了解亚里士多德的观 点。 播放 AI 制作的视频，让亚里士多德本人来阐述自己的观点，更能加深学生的印象。 2 ：29 -3 ：45 让学生认识到亚里士多德观点的不足，是具有 伽利略的质疑： 播放伽利略和亚里士多德的微信对话视频。 观看视 频，在两 人的对话 中，认识 应用 AI，让相距近两千年进行视频通话，激发 时代性的。 到亚里士 多德观点 的不足以及时代 性。 学生兴趣。 3 ：45 -7 ：05 7 ：05 -15 ：50 重新感受伽利略的实验历程，体验理想实验的魅力。 分组实验，学生亲身感受伽利略当年的实验历 一、理想实验的魅力： 追随伽利略的脚步，感受理想实验的魅力： （1）观察实验并讨论： 小球在轨道上的运动有什么特点？ （2）猜想并进行实验验证： 轨道右侧的倾角不同时，小球在轨道上的运动又会是怎样？ 查看学生实验中的问题，保证实验安全 观察演示实验现 象，并尝 试说出现象的特 点。 小组内合 作完成实 验，将数 据填写在导学案 上。并将 填写的结 果拍照上 利用平板的抢答功能提问，同时也可以掌握学生的积极程度。 利用平板拍照作答的功 能，展示学 15 ：50 -18 ：08 18 ：08 -23 ：32 程 分析学生数据，由此往下引出结 论。 通过实验过程中学生遇到的问题，引入现代科技的手段，体现现代科技发展对实验的帮助。 （3）问题探究：实验过程中，在实验数据和实验操作两个方面，大家有没有什么发现？如果有，请和大家分享一下，我们一起来探讨 问题探究： 分组实验过程中，小球到达右侧最高点的具体位置难以确定。今天科技的发展让我们有比伽利略更好的 实验选择。利用传感器装置，重新演示伽利略理想斜面实验。 传。 学生讨论分析，并进行回答观察演示实验 生的实验数据，更具有真实性。 23 ：32 -25 ：02 通过对比实验，让学生直观感受到摩擦对物体运动的影 响。 （4）伽利略的猜想： 事实却是物体运动的越来越慢。造成这一结果的原因是什么呢？ （5）实验与思考: 1.在斜面的某一固定高度释放小车，观察小车在桌面上停下的位置； 2.将白纸垫在桌面上，由斜面的同一高度释放小车，观察小车停下的位置； 学生分析思考原因 学生观察实验，并讨论 25 ：02 -28 ：15 传感器记录的三次实验数据，形象反映了伽利略的实验思想。同时利用传感器的实验现象，验证笛卡尔 3.将毛巾垫在桌面上，由斜面的同一高度释放小车，观察小车停下的位置。 伽利略认为：将人们引入歧途的是摩擦。若没有摩擦，球将永远运动下去。由此可以证明力不是维持物体运动的原因。 （6）笛卡尔的探索： 如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不会停下来，也不偏离原来的方向。 明确伽利略的观点 了解笛卡尔的观点 28 ：15 -28 ：21 的理论 让学生感受到，科学发展是靠许多科学家一起推动的，科学精神也体现 播放牛顿的名言： “如果说我比别人看的更远，那是因为我站在巨人的肩膀上。” 感受几位科学家共同努力，最终形成了牛顿第一定律。 28 ：21 -30 ：22 深度解读牛顿第一定律 二、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）解读 深入理解牛顿第一定律的内容 1.研究对象：一切物 2.总：具有普适性 体 3.受力情况：不受力 无法实验证明， 不存在不受力的物体 4.力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因。 30 ：22 -31 ：37 明确惯性的概念 三、惯性与质量 （1）惯性是物体的固有属性； （2）惯性反映了物体维持原有运动状态的能力； （3）描述物体惯性的物理量是它的质量。 质量只有大小，没有方向，是标量。单位是千克（kg） 理解惯性与质量的关系 31 ：37 -33 ：22 通过实验感受惯性的存在，并学以致用 （4）惯性验证实验： 这是一根塑料管，将铜管套在玻璃管的中间。向下敲击塑料管，请大家猜想，铜管的运动情况。 观察实验现象，思考并解释原因 33 ：22 -39 ：25 检验学生的学习成果 例题： 最后通过一道例题，来检验一下大家今天 思考并选出答案 观察实验 现象，与 利用平板的“答题卡”功能，实时反映学生的答题情况，并能生成全班正确率 的学习成 果。 演示实验： 请看，这是根据题目做出的模型，待水面 平稳，我会突然拉动小车，请大家注意观察。 实验进行很快，实验现象不容易观察清楚。手机拍照的慢放功能让这个问题很容易得到解决。 自己所选答案进行对比 观看提前录制的慢放视频 利用手机拍照慢放功 能，让迅速的实验“慢下来 ”，学生观察更清楚 课堂总结 39 ：25 -40 ：01 今天，按照时代的发展顺序，我们跟随四位科学巨人，一起探索了力与运动的关系。感受了理想实验的魅力，一步一步加深了对科学概念的认识。希望大家能将这种科学推理的思想应用在生活中。 板书设计 §4.1 牛顿第一定律一、理想实验的魅力 1. 探索历程 2. 理想斜面实验 二、牛顿第一定律 三、惯性与质量 学科网（北京）股份有限公司 $