4.1 牛顿第一定律 教学设计 2026-2027学年高一物理人教版必修第一册

《4.1牛顿第一定律》 教学设计

一、基本信息

项目	内容
学科	物理
教材版本	人教版高中物理必修第一册
课题	4.1 牛顿第一定律
课时	1 课时
授课对象	高一学生

二、学科素养目标

1. 物理观念：通过梳理力与运动关系的探究历程，理解牛顿第一定律的内涵，明确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；建立惯性的物理概念，知道惯性是物体固有属性，理解质量是惯性大小的唯一量度，能运用惯性知识解释生活现象。
2. 科学思维：掌握理想实验的研究方法，体会实验事实 + 逻辑推理的科学思维方式；能结合实例辨析惯性相关误区，培养逻辑推理、科学辨析与模型建构能力。
3. 科学探究：跟随伽利略理想斜面实验的探究思路，经历观察现象、猜想假设、实验推演、极限推理、得出结论的完整探究过程，提升科学探究与分析论证能力。
4. 科学态度与责任：了解亚里士多德、伽利略、笛卡尔、牛顿等科学家的研究历程，体会科学探究敢于质疑、严谨求实、不断传承创新的精神；能利用惯性知识解释生活现象，区分惯性的利用与危害，树立学以致用、安全出行的科学意识。

三、教学重难点

（一）教学重点

1. 牛顿第一定律的内容及力与运动的关系。
2. 惯性的概念、影响惯性大小的因素。
3. 理想实验的科学思想。

（二）教学难点

4. 理解伽利略理想斜面实验的逻辑推理过程。
5. 纠正 “力维持运动”“速度越大惯性越大” 等生活直觉误区。
6. 运用牛顿第一定律和惯性知识分析、解释生活物理现象。

四、教学准备

斜面实验装置、生鸡蛋、熟鸡蛋、细线、重物、多媒体课件、视频素材。

五、教学过程（45 分钟）

（一）情境导入，设问激趣（5 分钟）

教师活动

7. 展示生活场景图片：用力推车车运动，停止用力车停下；踢出的足球最终慢慢静止。
8. 提问引导：同学们结合生活经验思考，物体运动是不是必须依靠力来维持？
9. 收集学生观点，梳理两类想法：多数同学认为 “有力物体才会运动，没力就静止”，顺势引出古人的观点，开启新课学习。

师生互动

师：大家平时推车、踢球，是不是发现一不用力，物体很快就停下来了？那是不是说明力能让物体运动，没有力物体就不能运动？

生（集体回答）：是。

师：这也是两千多年前著名学者亚里士多德的观点，这个观点统治了物理学近两千年。但后来有科学家提出了质疑，今天我们就一起追溯历史，探究力和运动的真正关系，学习牛顿第一定律。

（二）历史溯源，层层探究（18 分钟）

1. 亚里士多德的观点（4 分钟）

教师活动

10.            介绍亚里士多德的结论：力是维持物体运动的原因。
11.            分析观点由来：基于直观生活观察，忽略了摩擦力的影响。

3. 设问：这个观点看似符合生活经验，它存在什么漏洞？

师生互动

师：亚里士多德看到推箱子、马拉车，就认为没有力物体就会静止。大家想一想，车停下来真的是因为 “不受力” 了吗？

生 1：地面有摩擦力阻碍车运动。

师：回答非常准确！正是因为摩擦力的存在，我们才被表面现象误导。接下来，伽利略就抓住了 “摩擦” 这个关键点，用实验挑战了传统观点。

2. 伽利略理想斜面实验（8 分钟）

教师活动

1. 演示简易斜面实验：让小球从一侧斜面滚下，观察小球冲上另一侧斜面的高度。
2. 分步讲解实验逻辑：

实验事实：无理想光滑面，小球上升高度略低于初始高度，摩擦越小，高度越接近原值；

逻辑推演：减小右侧斜面倾角，小球运动距离变长；

极限假设：若斜面绝对光滑、右侧斜面变为水平面，小球将永远匀速运动。

讲解理想实验定义：无法在现实中完成，依托实验事实 + 逻辑推理得出结论的科学方法。

总结伽利略结论：力不是维持物体运动的原因。

师生互动

师：大家仔细看实验，我减小右侧斜面的倾角，小球走的距离怎么变？

生（集体）：距离变长了。

师：大胆推理，如果斜面完全光滑，没有任何摩擦，右侧斜面放平，小球会停下来吗？

生 2：不会，会一直往前运动。

师：很好！现实中我们做不出绝对光滑的平面，这个实验是想象 + 推理完成的，这就是理想实验。大家思考：伽利略的实验证明了什么？

生 3：物体运动不需要力来维持。

师：总结到位。伽利略打破了千年的错误认知，但他的理论还有不完善之处，笛卡尔在此基础上做了补充。

3. 笛卡尔的补充（3 分钟）

教师活动