4.1牛顿第一定律 教学设计-2026-2027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及惯性，通过小车离手后运动与停下的实验导入，连接运动描述和力的知识，以阻力变化实验搭建从生活经验到理想推理的学习支架。 以伽利略理想实验为核心，通过四格记录培养科学思维中的科学推理，用举牌辨析题强化物理观念中力与运动的关系，实验与理论结合的学科特色方法帮助学生纠正错误认知，为教师提供可操作的探究式教学流程。

4.1《牛顿第一定律》教学设计 人教版 高中物理 高一 必修第一册 新授课 1课时 课题 牛顿第一定律 单元 第四章 学科 高中物理 年级 高一 学习目标 1. 观察小车离手后的运动，能说明小车继续前进和后来停下的原因。 2. 能根据伽利略斜面实验的现象，说清减小阻力、斜面放平和得出结论之间的关系。 3. 能准确表述牛顿第一定律，并根据物体原来的状态判断合力为零时的运动。 4. 知道惯性是物体本身的性质，能用质量判断惯性大小，纠正“速度越大惯性越大”等说法。 教材分析 《牛顿第一定律》是人教版高中物理必修第一册第四章的起始课。学生已经学过运动的描述和力，本节要把两部分联系起来，弄清力不是维持运动的原因，而是改变运动状态的原因，为后面学习牛顿第二定律作准备。 教材从生活经验写到伽利略理想实验，再概括出牛顿第一定律和惯性。教学的重点不是记科学家姓名，而是让学生看见：真实实验给出趋势，理想化推理排除阻力，定律由此获得清楚的事实基础。 学情分析 学生在初中学过牛顿第一定律，通常会背结论，但看到足球越滚越慢、小车最终停下时，仍可能认为“没有力，物体就不能继续运动”。这说明生活经验中的摩擦影响还没有被单独考虑。 学生还容易把惯性说成一种力，或认为速度越大惯性越大。课堂需要用同一物体和不同质量物体作比较，让判断回到质量，而不是停留在概念背诵上。 教学重点 理解伽利略理想实验的推理过程，掌握牛顿第一定律的条件和结论。 理解惯性的含义，知道质量是惯性大小的量度。 教学难点 实际现象、理想条件和合理推论的区分。 定律条件的理解以及惯性判断。 教学准备 教师准备小车、木板、粗糙布面、挡板，以及从公开教学资料中选取的伽利略斜面实验示意图、惯性现象组图。 学生课前阅读教材相关内容，用两种颜色标出实验现象和推论，并预习“合力减小到零时运动状态如何描述”。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 新课导入 教师演示：轻推小车后立即松手。小车继续向前，速度逐渐减小，最后停下。 教师提问：“手已经离开，小车为什么没有立刻停下？它后来为什么又会停下？” 教师演示：让小车以相近的速度分别经过木板和粗糙布面。 教师追问：“哪一次滑得更远？如果阻力继续减小，小车会怎样？” 师生归纳：小车停下与阻力有关，本节继续研究力和运动的关系。 学生观察：手离开后小车仍在运动，随后慢慢停下。 学生回答：小车会保持原来的运动，摩擦力使它逐渐慢下来。 学生比较：木板较光滑，小车滑得更远；粗糙布面上的小车停得更快。 学生猜想：阻力越小，小车运动的时间可能越长。 新课教学 教师承接：推车、踢球时，人们总要不断用力，日常经验很容易让人认为运动需要力来维持。 教师提问：“这些物体为什么会慢下来？日常观察中容易忽略了什么？” 师生归纳：现实中的物体通常受到摩擦力或空气阻力，人们容易把克服阻力所需的力误认为维持运动所需的力。 教师呈现：伽利略斜面实验示意图。小球从一侧滚下后冲上另一侧；轨道越光滑，到达的高度越接近释放高度。 教师提问：“如果阻力小到可以忽略，小球会到达多高？” 教师演示推理：逐渐减小第二个斜面的倾角。斜面越缓，小球为达到原高度所走的距离越长。 教师追问：“第二个斜面最终成为水平面时，小球会怎样运动？” 师生归纳：实际现象→减小阻力→设想无阻力→水平面上持续运动。理想实验以真实现象为基础。 教师辨析：“真实斜面上没有回到原高度”是实验现象；“无阻力时回到原高度”是理想条件下的推论。 教师组织：朗读牛顿第一定律，圈出“一切物体”“匀速直线运动或静止”“除非有力改变”。 教师提问：“这时，原来静止的物体怎样运动？原来运动的物体又怎样运动？” 师生归纳：当合力为零时，原来静止的物体继续静止，原来运动的物体保持速度大小和方向不变，做匀速直线运动。 教师回扣：小车离手后继续运动不需要推力；后来停下，是阻力改变了它的运动状态。 教师呈现：公交车突然制动时乘客向前倾，刚启动时乘客容易向后仰。 教师提问：“两种现象方向相反，为什么都能用惯性解释？惯性是一种力吗？” 教师呈现：比较空小车和装上砝码的小车，观察哪一辆更难改变运动状态。 教师提问：“两车的主要差别是什么？惯性大小由什么决定？” 师生归纳：一切物体都有惯性；质量是惯性大小的量度；惯性不是力，与速度、运动或静止、所在位置无关。 教师板演推导：小球沿第二斜面上升时，沿斜面方向受到重力分力 ，方向沿斜面向下；忽略摩擦时，沿斜面合力 ，所以 ，方向与上滑运动方向相反，速度逐渐减小。 当第二斜面逐渐放平时，，，因此 ，；若同时把阻力忽略，可得 ，物体的速度变化量为0，速度大小和方向都保持不变，于是物体将在水平面上做匀速直线运动。 教师强调：这里的“持续运动”不是凭空猜想，而是由“受力越来越小”到“加速度越来越小”再到“合力为零、速度不变”的逻辑链条推出。 图1 伽利略斜面实验示意图（引自公开教学资料） 图2 惯性现象组图（引自公开教学资料） 学生回答：推车、足球都受到阻力，速度才会逐渐减小。 学生观察：轨道越光滑，小球上升的高度越接近原来的高度。 学生回答：无阻力时，小球应回到原高度；水平面上没有原高度可到达，只能继续运动。 学生记录：把“实验现象”和“理想推论”分栏书写。 学生圈画：找出定律的适用对象、受力条件和运动结果。 学生回答：原来静止则继续静止；原来运动则做匀速直线运动。 学生订正：“合力为零就一定静止”忽略了物体原来的运动状态。 学生回答：乘客的身体要保持原来的运动状态；惯性不是力。 学生比较：装上砝码的小车质量更大，运动状态更难改变。 学生归纳：判断惯性大小看质量，不看速度和运动状态。 斜面图研读与预测修正 教师发给每名学生一张斜面图学习单，请学生先独立填写“实际现象、变化趋势、理想条件、最后结论”四格记录。 教师巡视提问：“完全没有摩擦是实际做到的，还是根据趋势设想的？” 教师请前后桌交换学习单，一人读实际现象，另一人检查推论是否跨越了必要条件。 教师请两名学生依次说明“看到了什么”和“据此可以怎样设想”，全班补充遗漏的条件。 教师追问：“从越接近原高度到水平面上持续运动，中间还缺少哪些条件？” 教师出示公交车制动和空、满购物车情境，请学生先写一句解释，再口头说明。 师生归纳：解释惯性现象先说原来的运动状态；比较惯性大小只看质量。 教师补充说明：读图时先看“高度变化”，再联系受力。第二斜面越平缓， 越小， 越小，小球减速越慢；这就是“到达同一高度时路程更长”的原因。当 时，沿运动方向不再有重力分力，若阻力忽略，则 ，，运动状态保持不变。 学生独立读图，把实验事实和理想推论分别写进学习单。 学生回答：无摩擦属于理想条件，不是实际实验现象。 学生交换学习单，圈出缺少条件或把推论当成事实的句子。 学生补充：需要“阻力可以忽略”和“第二斜面逐渐放平”两个条件。 学生回答：乘客由于惯性保持原来的运动状态；满购物车质量大，惯性大。 学生在原句旁订正，检查是否把惯性说成力，是否遗漏质量条件。 选择题举牌与错因辨析 教师依次呈现三道选择题。每题先让学生独立判断，再用选项卡举牌；教师根据全班分布选择分歧最大的选项展开订正。 教师提问（第1题）：“哪些内容来自真实实验？哪些内容属于理想化推论？” 教师归纳：理想实验有真实实验基础，结论是运动不需要力来维持。 教师提问（第2题）：“判断运动状态前，除了合力还要看什么？” 教师归纳：还要看物体原来的状态，合力为零不等于物体一定静止。 教师提问（第3题）：“四个选项中，哪个物体的质量发生了变化？” 教师归纳：惯性大小只由质量量度，完成定律条件和惯性判断的订正。 辨析题1：伽利略曾设计过一个斜面实验：让小球沿一个斜面从静止开始向下运动，小球将“冲”上另一个斜面；减小第二个斜面的倾角，重复实验，直至斜面最终变为水平。关于小球在斜面上的运动，下列说法正确的是（ ）。A. 小球在第二个斜面上运动越来越慢，主要是摩擦作用的影响；B. 该实验说明物体的运动不需要力来维持；C. 该实验完全是理想实验，是在思维中进行的，没有真实实验基础；D. 该实验证明力是维持物体运动的原因。 答案：B。 订正：小球沿第二斜面上升时速度减小，主要与重力沿斜面的分力有关，不能归为摩擦的主要作用，A错误。理想实验以真实斜面现象为基础，再在阻力可以忽略的条件下作出推论，C错误。结论说明运动不需要力维持，力改变运动状态，因此B正确、D错误。 辨析题2：关于牛顿第一定律，下列说法正确的是（ ）。A. 牛顿第一定律是在伽利略“理想实验”的基础上总结出来的；B. 不受力作用的物体是不存在的，故牛顿第一定律的建立毫无意义；C. 牛顿第一定律表明，力是维持物体运动的原因；D. 物体不受力的作用一定处于静止状态。 答案：A。 订正：牛顿第一定律建立在伽利略理想实验等研究基础上，A正确。实际问题中合力为零时也可用定律判断，B错误。力是改变运动状态的原因，不是维持运动的原因，C错误。物体原来若在运动，合力为零时将做匀速直线运动，D错误。 辨析题3：关于惯性，下列说法正确的是（ ）。A. 汽车的速度越大，它的惯性就越大；B. 同一物体运动时的惯性大于静止时的惯性；C. 各种机床的底座做得很笨重，目的是增大惯性；D. “嫦娥五号”卫星在地球上的惯性与它绕月球飞行时的惯性不同（燃料消耗忽略不计）。 答案：C。 订正：惯性大小只由质量量度，与速度、运动或静止以及所处位置无关。燃料消耗忽略时卫星质量不变，惯性不变；机床底座质量大，惯性大，原有静止状态较难改变。因此C正确，A、B、D错误。 学生独立作答，在选项旁写出一句判断依据。 学生回答：第1题要区分真实现象和理想推论。 学生回答：第2题还要看物体原来的运动状态。 学生回答：第3题比较质量，速度和位置不决定惯性大小。 学生订正：保留原选择，注明错在实验事实、定律条件还是惯性判断。 辨析题1：先独立判断并圈出题目条件，再用选项卡反馈；说明理由时回到受力、运动状态或实验事实。 辨析题2：观察全班选项分布，只对有分歧的选项说明依据，不用多数人的选择代替物理分析。 辨析题3：订正时保留原选项，注明错在实验事实、定律条件还是惯性判断。 课堂小结 教师带领学生回看本节主线：小车运动说明阻力会改变运动；伽利略排除阻力后得到持续运动的推论；牛顿第一定律概括合力为零时的运动；惯性大小由质量量度。 学生用自己的话说出“力与运动”和“质量与惯性”两组关系。 教师提醒学生用一句含公式的话概括本节：斜面上因 产生速度变化，水平面上若 ，则速度保持不变。 作业布置 完成现用教材本节“练习与应用”中关于牛顿第一定律和惯性的题目。 整理课堂中的伽利略斜面四格记录，订正选择题辨析中的错题。 作答时先写清合力和物体原来的运动状态；判断惯性大小时先比较质量。 教学反思 课后查看学生能否分别解释小车继续运动和后来停下。若仍出现“推力用完了”的说法，下一课先用受力分析复查阻力的作用。 检查四格记录和选择题订正，判断学生的困难是在事实与推论的区分，还是在定律条件和惯性概念，并据此安排下一节的课前复习。 课后结合学生作答和课堂记录填写。 板书设计 一、力与运动：力改变物体的运动状态，不维持运动。 二、伽利略理想实验：实际现象→减小阻力→理想条件→持续运动。 三、推导线索：，； 时，，。 四、牛顿第一定律：合力为零时，静者恒静，动者做匀速直线运动。 五、惯性：一切物体都有；质量越大，惯性越大。 辨析：惯性不是力，惯性大小与速度、运动状态和位置无关。 学生在板书旁补写小车停下的原因，并标出自己在选择题辨析中的易错点。 第 页 学科网（北京）股份有限公司 $