优课：牛顿第一定律 教学设计
教
学
设
计
高一物理组
胡
辰
《牛顿第一定律》教学设计
高一物理组
胡 辰
教学目标
（一）知识与技能
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．理解惯性的概念，会正确的解释有关惯性的现象。
（二）过程与方法
1．体验伽利略理想实验的推理过程，观察生活中的惯性现象，了解力和运动的现象，通过实验加深对牛顿第一定律的理解。2．理解理想实验是科学研究的重要方法。
（三）情感、态度与价值观
1．通过伽利略和亚里士多德对力与运动关系的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性。2．感悟科学是人类进步的不竭动力。
学情分析
在本节课以前，学生已经在第一二章学习了运动，在三四章学习了里。虽然初中时已经简单的学了牛顿第一定律，但学生知其然不知其所以然。学生还没有认识到关于探究“力与运动关系”的曲折性，对于理想实验并不清楚，没有体会到理想实验的奥妙。所以，本节课的学习不仅可以帮助学生理解力与运动的关系，更重的是掌握科学推理的思想方法。
教学重难点
重点：建立牛顿第一定律的科学推理过程。难点：惯性的理解。
教学策略
首先宇播放航员在太空舱中的视频导入新课，从而激发学生的学习兴趣；从亚里士多德的观点到伽利略的理想实验，从迪卡尔到牛顿，以“追寻历史的足迹”为主线，让学生理解力与运动关系的发展过程。在基本的实验事实的基础上，调动学生的积极性，引导学生积极思维，进一步概括、推理得出结论。最后，通过展示生活中与惯性相关的现象，以突出惯性维持其原有运动状态的实质，加深学生的理解。最后应用所学习的惯性知识解决实际问题，使学生的能力得到进一步的提高。教学过程
（一）新课导入：
播放宇航员在太空舱中的视频。太空中可以看成一个几乎不受力的环境，视频中太空中和在地面上的生活迥然不同？这其中就蕴含着一个深刻的道理，那就是运动和力的关系。力究竟是不是维持物体运动的原因呢？
（二）力与运动的关系
教师活动：回顾历史，公元前3世纪亚里士多德的观点，并用ppt播放。学生活动：思考亚里士多德的观点是否正确。
1、亚里士多德（1）方法：直觉+运动
（2）结论：力是维持物体运动的原因。
2、伽利略
（1）猜想：物体停下来受摩擦力和空气阻力的作用，若没有阻力，一旦物体具有速度，就将保持这一速度匀速直线运动下去。（2）理想斜面实验
教师讲解：让一个小球从一个斜面的顶端滚下，紧接着又滚上另一个对接的斜面；如果没有摩擦力，这个小球将达到跟原来同样的高度；如果减小对接面的倾斜度，小球仍会达到同样的高度，但经过的路程会更远些。当把斜面变成水平面，这是既没有使小球加速的因素，也没有使它减速的因素，小球将以恒定的速度永远滚下去。学生活动：观看flash动画，体会理想实验的奥妙。
（3）思想方法：实验+科学推理
（4）结论：力不是维持物体运动的原因，而是使物体加速或减速的原因。
（三）牛顿第一定律（惯性定律）
1、内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到外力迫使它改变运动状态为止。教师活动：牛顿第一定律顺理成章的得出之后，带领学生仔细分析牛顿第一定律的内容，帮助学生总结出牛顿第一定律的含义。
2、含义
（1）物体不受外力时保持静止或匀速直线运动；（2）力是改变物体运动状态的原因；
（3）一切物体都有保持匀速直线运动或静止状态的特性——惯性；
3、适用范围：惯性系（地面、相对于地面静止或做匀速直线运动的参考系）教师活动：通过实验“纸拉杯子”引入惯性的大小问题。
4、惯性的理解
（1）惯性大小表现为物体运动状态改变的难易程度，质量是惯性大小的唯一量度。（2）惯性是一切物体的固有属性，无法克服。（3）惯性与物体的受力情况、运动情况均无关。例题巩固：判断题
A 物体运动状态发生了改变，必定受到外力的作用 B 物体的运动状态需要力维持 C 在宇宙飞船内物体不存在惯性
D 短跑运动员最后冲刺时，速度很大，很难停下来，说明速度越大惯性越大 E 把手中的球静止释放后，球能竖直下落，是由于惯性的作用
F 放在地上的足球，被运动员飞起一脚，用力克服了它的惯性，所以足球滚动了。
（四）小结
本节课我们主要学习了力与运动的关系，即力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。科学家探究力与运动的关系经历了曲折的过程，伽利略通过理想斜面实验推翻了延续两千多年的错误，理想实验也成了物理学上很重要的研究方法之一。牛顿在总结前人的基础上提出了牛顿第一定律。牛顿第一定律揭示了任何物体都具有一个固有属性——惯性。惯性只与质量有关，质量越大惯性越大，物体运动状态越难改变。质量越小，惯性越小，物体运动状态容易改变。
（五）作业布置
引导学生看两张来自生活的图片 (多媒体投影) :冬奥会冰壶比赛中为什么要先要助滑一段距离?为什么立定跳远不如急行跳远跳得远?要解决这两个问题, 我们首先来研究有关“牛顿第一定律”的知识。
投影:学习目标
1.知道牛顿第一定律的内容, 了解它的探究历程。
2. 通过活动体验任何物体都具有惯性。
二、 自主探究, 合作交流
师:同学们, 前面我们知道力可以使静止的物体运动, 也可以使运动的物体静止, 可见力和物体的运动有密切的关系。
1. 观察课本第71 页图3—1-1, 想想在生活中还有哪些类似的现象?从这些现象中你能得到什么启示吗?
2. 结合生活体验回答下列问题: (1) 怎样能够使静止的足球运动起来? (2) 足球离开运动员的脚以后, 在草地上滚动的过程中速度有何变化? (3) 骑自行车时, 如果停止蹬车, 自行车运动情况会有什么变化?你认为物体的运动是不是一定需要力来维持?物体的运动和物体受力之间可能有什么关系?
3. 亚里士多德和伽利略都对物体的运动和受力关系进行了研究, 你同意谁的观点?
三、展示交流合作学习成果
师:你是同意亚里士多德的观点, 还是同意伽利略的观点?说出你的理由。
生:静止在课桌上的书, 用力一推由静止变为运动, 不推, 重新变为静止。可见, 物体的运动需要力来维持。
四、牛顿第一定律
1.设计实验方案
师:下面请以小组为单位, 根据屏幕上的提示设计出实验方案。
2.结合课本, 分析图2 所示的实验方案。
思考: (1) 为充分显示阻力对物体运动情况的影响, 每次实验时应该控制哪些因素相同?如何改变物体受到的阻力?
(2) 为什么让小车从斜面的同一高度滑下?
(3) 小车在不同材料的平面上最终停下来的原因是什么?
(4) 设计一个记录实验数据的表格。
(5) 设想一下, 如果水平面足够光滑 (没有任何阻力) , 小车的运动情况会怎样?
(6) 展示交流合作学习成果
五、阅读理解
师:运动的物体不受力将一直运动下去, 那静止的物体如果不受力, 会永远保持静止。牛顿在前人的基础上, 进一步概括总结得出著名的牛顿第一定律。下面请同学们阅读理解牛顿第一定律的内容。
(学生阅读)
师:关于牛顿第一定律, 大家还有补充或疑问吗?
生1:我补充一下, 牛顿第一定律是在实验的基础上经过进一步的推理得出的, 这种方法叫理想实验法。
生2:牛顿第一定律适用于一切物体。
六、惯性
师:牛顿第一定律还指出一切物体都具有的一种性质, 我们把这种性质叫惯性。
1. 思考、讨论问题:冬奥会冰壶比赛中为什么要先先助滑一段距离?
2. 演示实验:将小木块放在小车上, 小木块随小车一起运动, 小车突然停止, 木块飞出。并让学生讨论分析。
3.试一试:请你在地面上用力竖直向上跳起, 观察一下, 落地点将落在起跳点的前边、后边还是起跳点上?
4.精彩展示:课前选出6 个学习物理困难的学生, 两人一组, 提前练习下面3 个实验中的一个, 课上让他们精彩展示。
(1) 将纸条压在玻璃板下, 猛然抽出玻璃杯下的纸条。
(2) 将6 个象棋子叠起来, 让两个学生展示迅速击打最下面一枚棋子。
(3) 在装有水的杯子上放一硬纸片, 纸板上放一鸡蛋, 迅速击打鸡蛋下的硬纸板。
学生讨论分析。
师:大量事实表明, 一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。我们把物体保持运动状态不变的性质叫做惯性。
5. 观看视频, 小组讨论:让学生观看拍打灰尘、锅炉工人填碳、足球的“香蕉球”在空中的运动轨迹、奥运会男子百米决赛冲刺终点, 驾驶员系安全带等方面的视频片段。学生以小组为单位, 讨论分析上述生活中的惯性现象。
七、学习小结 (略)
在实际的教学过程中，教学重点应定位在充分展示科学家的原发现过程及揭示科学家的研究问题的思想方法上，在教育和教学的层面进行适当的剪辑和编制，让学生追根溯源，使教学过程真正成为学生内心体验和主动参与的“再发现过程”或“亚研究过程”，使学生真实体会到真理的发现过程是一个螺旋式上升过程，同时实验演示也是中学物理课堂教学所必须的，下面以“牛顿第一定律”教学为例，探究如何提高初中物理课堂教学质量.
“牛顿第一定律”作为牛顿力学大厦的重要组成部分，也是学生学习力学以来接触到的最重要的一条定律，加上初中学生相对高中学生认知问题的不足.想要让学生能够真正理解并熟练掌握本定律，作者认为教师在课堂教学中讲授“牛顿第一定律”历史争论回顾和课堂实验分析这两点是必须的.通过学习科学家不同观点和生动的实验引发学生好奇心和求知欲，相信通过上述途径可以使课堂教学达到事半功倍的效果.
讲解本堂课可以从人类认识“运动和力”的关系开始，依次介绍了四位科学家研究运动和力的关系的思想方法及卓越贡献.然后讲述“牛顿第一定律”的内容并给出物体惯性的概念.学生对力学的基本概念已经了解，所以在课堂讲解中要以人类对“力是物体运动的原因还是改变物体运动的原因”这一问题为线索，亚里士多德认为力是维持物体运动的原因.
在平路上人推车，车才能运动，人停止用力，车子就要停下来.伽利略认为水平面上物体之所以会停下来，是因为摩擦的作用，如果没有摩擦，水平面上物体一旦具有某一速度，物体将保持这一速度运动下去；笛卡儿认为如果没有其它原因，运动物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，即不会停下来，也不会偏离原来的方向.牛顿认为一切物体总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止.以上四位科学家每一位都把人类的认识向前推进了一步，此时可以让学生课堂现场讨论上述科学家推进的一步具体体现在哪里以及自己认为谁的贡献最大？
经过10分钟左右的激烈讨论后，教师可以进行归纳，亚里士多德的贡献在于通过直觉的观察提出问题，为科学家的研究确立了课题；伽利略发现了不易直觉的摩擦力，改变了亚里士多德根据直接经验得出的直觉结论提出运动不需力维持；笛卡儿明确匀速直线运动，指出速度改变是有原因的；牛顿的将此种物理现象推广到一切物体，提出物体静止以及明确了力的作用.
关于谁的贡献大，学生众说纷纭，没有一个确切的定论，教师也无需给出一个正确的结论.但是通过对物理学历史发展过程的考察，对四位科学家贡献的探究，将有助于学生了解物理学家认识和发现物理定理、定律的基本方法.从而“以史为鉴”，培养他们以物理学家认识世界本来面目的方式去认识世界.在一定意义上，通过对规律认识的历史的还原，对学生进行科学思想和科学方法论的教育是培养学生科学素养的有效途径.这也是设计此教学方法的原因之一.
在该块内容的课堂教学中，实验验证定理也是非常必要的，这样将有助于学生进一步理解本定理.具体可如下操作：设置一个向下的斜面，再圆滑地连一个向上的斜面.然后拿一个小球放在斜面某点上，由静止运动下来，它将冲上另一斜面.此时教师可以设疑，小球能“冲”到哪里，它能回到原来高度吗？如果光滑，结果怎样？教师通过一系列问题引发学生的思考.通过实验发现，它升不到原来的那个水平高度，这是因为摩擦较大.若换一个摩擦较小的斜面，可以看出，它就较接近那个水平高度.若摩擦越小，就越接近.这是实验事实，然后引导学生进行科学推理，依据这可靠的实验事实为基础，然后沿着摩擦力越来越小的发展趋势，去科学推理─假如摩擦非常非常的小、以至于没有摩擦，那小球将非常非常接近──以至于达到原来水平高度.这是一种理想的实验情景，即小球沿着光滑的斜面总能上升到原来的高度.教师指出“假设”两个字用得很好，它对物理结论进行合理的外推，其结论的得出符合逻辑.减小第二个斜面的倾角，倾角越小，小球为达到原来的高度所通过的路程就越长；倾角越小，通过的路程就越长.然后，我们再去科学推理，假如它最终成为水平面，那小球所通过的路程也就无限长，只能沿着水平面继续运动下去.
在伽俐略和笛卡儿的正确结论隔了一代人后，由牛顿总结成整个牛顿力学的一条基本定律. 此时可以引出牛顿第一定律：一切物体总保持匀速直线运动状态或静上状态，直到有力迫使它改变这种状态.结合上述科学家的争论及实验分析可以对定律做出如下理解：物体运动不需要力（不受力时，运动会一直运动下来，静止的一直静止）；力是改变物体运动状态的原因.最后让学生课后讨论，从“牛顿第一定律”我们得知，物体都要保持它们原来的匀速直线运动或静止的状态，或者说，它们都具有抵抗运动状态变化的“本领”且这种“本领”的大小是不一样的，这种本领叫“惯性”.
固城中学 刘彦云
设计说明：
牛顿第一定律和惯性是全章的重点和难点，为让学生学好这些知识，并有充足的时间进行探究，所以本节安排了两课时。结合自己的研修主题，第一课时通过科学探究建立牛顿第一定律，第二课时巩固牛顿第一定律，学习惯性知识。第一课时由实验引出亚里士多德和伽利略的观点引起学生思考：维持运动需要力吗？再通过探究阻力对物体运动的影响及科学推理得出牛顿第一定律。第二课时由惯性实验引出惯性概念，再通过对生活中的惯性现象的认识加强对惯性的理解。本节探究的是第一课时的内容。
教材分析：
《课程标准》要求学生通过自己的探究来认识“物体都有保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质”。要求学生能用自己的话来表述牛顿第一定律。牛顿第一定律是经典力学的核心内容之一，因此本节是全章的重点和难点。
学习目标：
1、知道牛顿第一定律的内容,并理解其意义
2、尝试在实验的基础上进行科学推理。教学重、难点：
重点:牛顿第一定律的建立过程
第1页
难点：对牛顿第一定律的理解 教学用具：
多媒体、小车、斜面、毛巾、纸板、平板、书本，圆珠笔。教学方法：讲授法、观察法、实验法、推理法。教学过程：
一、检查预习
课前组内互对答案，组长收集疑问汇总。
二、自主探究，引入新知
活动
1、书静止在课桌上。怎样使它运动？ 要使书运动需要什么条件？
活动
2、圆珠笔静止放在课桌上，用手推圆笔，圆珠笔运动，放手后圆珠笔继续滚动一段距离后才停下来。放手后运动的圆珠笔还受推力吗？
（通过活动，学生得出矛盾的观点）分别出示亚里士多德的观点和伽利略的观点，针对矛盾观点进行探究
三、合作交流，实验探究 探究：阻力对物体运动的影响 阅读教材24页 探究导学案14页
问题：
1、实验目的是什么？实验中观察什么？ 教师演示（学生分组实验）
第2页
将实验结果填入表格（略）
2、为什么每次都要让小车从斜面的顶端滑下？
3、小车在水平面上运动的距离远近说明了什么？如果水平面绝对光滑（无摩擦），小车的速度还会减慢吗？ 分析论证：
表面越光滑，小车运动的距离越＿＿，说明小车受到的摩擦力越＿，速度减小的越＿。推理：
如果接触面绝对光滑，物体受到的阻力为零，速度＿＿减慢，小车将做＿＿＿＿运动
(小组思考，一组代表展示，其他小组点评，教师总评)
四、科学推理，得出新知
教师：实验探究前所提到的两个观点，你现在认为谁正确？
运动物体不受力时将做匀速直线运动。英国科学家牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出一条重要的物理规律——牛顿第一定律。请复述牛顿第一定律的内容是什么。
板书：一切物体在不受外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。
牛顿第一定律是在实验的基础上进一步推理得出来的。
四、剖析定律，强化理解（讲）
问题：
1、牛顿第一定律的适用范围是什么？
第3页
2、牛顿第一定律的适用条件是什么？
3、“或”字说明什么？ 比一比,看谁说的准（练）
1.关于物体不受力时怎样运动，下列说法中错误的是（）A、运动的物体做匀速直线运动 B、静止的物体永远保持静止。C、一切物体都将归于静止
D、一切物体都将保持原来的运动状态不变
2.一个物体在力F的作用下，在水平面上由静止开始运动，当速度为3m/s时，作用在它上面的力突然全部消失，则物体将（A、慢慢停下来
B、仍做匀速直线运动，但速度小于3m/s C、立即停下来
D、仍做匀速直线运动，且速度为3m/s 3．关于力和运动的关系，下列说法中正确的是()A．力是维持物体运动的原因
B．只要有力作用在物体上，物体就一定运动 C．没有力作用在物体上，物体就会慢慢停下来 D．物体运动状态改变时，一定受到了力的作用
第4页）
小结：物体在不受外力作用时，只有匀速直线运动状态或静止状态两种，要改变这两种状态，就必须受到力的作用。所以力是改变物体运动状态 的原因，而不是维持物体运动状态的原因。
五、课堂小结,整理测评
1、学生梳理知识点，说出收获和困惑（小组代表）
2、限时完成P8导学测评（1～7题）(8题选作)组内互相检查、纠错。
六、布置作业
⑴书面作业：百分百P16能力提升1、3、5题
⑵预习作业：第二课时惯性（填写预习导学1 ～ 9题）⑶家庭作业：上网查寻亚里士多德、伽利略、牛顿在物理学方面做出的贡献。
七、板书设计
第八章力与运动 第一节 牛顿第一定律
牛顿第一定律
1、内容：一切物体在不受外力时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。
2、牛顿第一定律告诉我们：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。
达成目标：
（1）知道亚里土多德的物体运动与力结论
（2）知道伽利略的理想实验与主要推理过程和理论，知道理想实验的方法是科学研究的重要方法。
（3）理解牛顿第一定律的内容及意义，（4)理解力与运动关系，知道物体的运动不需要力来维持。（5)理解惯性的概念，知道质是惯性大小的量度。（6）会应用牛顿第一定律解答生活中的相关惯性的习题 教学谁备：
气垫导轨装置、双斜面演示装置
质量不同体相同的两相小球、铁架台、三位科家头像红豆、电吹风，垫块等。课堂学习形式
学生汇报、老师指导、讨论交流、-展示质疑、老师答疑、拓展延伸 学习程序：
一、教师
视频资料导入
二、学生汇报、交流
（人类对运动与力的关系的认识：亚里土多德
伽利略
笛卡儿 和牛顿的主要观点）
1、亚里土多德观点
2、伽利略观点
伽利略理想斜面实验的主要操作方法
（1）、改变斜面与物体间的摩擦，小球在斜面上的运动情况是：
（2）减小斜面的倾角，小球在斜面上的运动情况是：
伽利略理想斜面实验的主要推理方法是：
（1）如果斜面没有摩擦，小球的运动情况是：
（2）如果斜面足够长，小球的运动情况是：
伽利略理想斜面实验的推理结论是：
3、笛卡儿观点：
4、牛顿第一定律：内容：
（1）、牛顿第一定律是：实验定律
理想实验定律
还是理论推导出来的（2）、从三个方面理解牛顿第一定律： A、明确了惯性的概念，定律前半句话，“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，揭示了物体的一个重要属性------惯性。
B揭示了运动和力的关系：定律的后半名句话，直到有外力迫使它改变这种状态为止。即力是改变物体运动状态的原因,不是维持物体运动的原因.C定律的实际意义：定律描述的是物体不受外力作用时的运动状态，匀速直线运动或静止状态，生活中物体受合外力为零与物体没有受外力作用的效果上是等效的，因此定律适应于受合外力为零的情况。此外物体在某个方向所受合外力为零，某个方向上定律适应。
三、老师答疑、演示互动
四、互动练习
五、小组讨论学习---拓展知识
（必做1题，任选一题）
1、画出飞机水平匀速飞行每隔相同的时间投一炸弹，地上的人看空中三颗弹的位置关系图。
2、地球自西向东转，地面上人向哪个方向可能跳得远些？发射航天器向哪个方向能利用地球自转的惯性
3、利用惯性知识设计一个简易区分稻谷好坏的风车图和传送区分的简图 4讨论：惯性系与非惯性系
定律中“物体保持匀速直线运动状态”中描述运动的参考系-------指的是哪个？ 牛顿第一定律成立的参考系为惯性系，不成立的为非惯性系。
六、板书设计： 课题：牛顿第一定律
亚里土多德观点：力是维持物体运动的原因（错误）
伽利略观点：物体运动不需要力维持
笛卡儿观点：
牛顿第一定律：
应用与练习
七、开启下节
要定量的掌握力和运动的关系，真的实现改变力的大小来控制物体的运动在下一节将要学到牛顿第二定律来解决。今天的课就上到这里。
八、作业：
1、长江活页作业十七。
2、网上完成第二节自主学习任务；
第一节牛顿第一定律交流、讨论及答疑学习简案
学习进度时间分配表（40）
一、教师导入-----2
二、学生汇报、交流--------------------------15
三、老师答疑、演示互动---------------------7
四、互动练习------8
五、小组讨论学习---拓展知识
（必做1题，任选一题）-------4
六、自主小结------3
七、落实目标开启下节------------------------1
八、讲课结束、作业：-------------------------0
教学点评：
1本节教学引入新，2教学形创新到位适应改革要求 3情景教学到位
4实验器材制作精致，操作方便
5、学生主动学习积极性高
因而，我们在讲述惯性定律时，必须思考这样一个问题：我们应当怎样来把握惯性定律的度？作者认为，爱因斯坦的相对论意义下的惯性观，已远超出了中学物理学的范围，但诺特尔关于时间均匀性与空间对称性的观点却是必须向学生讲授的。因为从时空的性质来论述、讲解惯性，使学生接触到了关于惯性的更本质的东西。同时根据作者的实践，学生也是可以接受的。
二、关于自然观与方法论
课本上对牛顿第一定律及其它内容的陈述主要是结论性的。其次，是对伽利略的方法论作了简要介绍，而对于与方法论有重大关系的自然观却只字未提。可是，无论是在欧洲的思想史上还是在欧洲的科学史上，自然的观念始终是一个焦点，也始终是一个热烈和持久的被反思的课题。而以自然的观念为基础的自然科学也随之被赋予了新的面貌（11）：牛顿第一定律的历史，正首先是一个对自然观念变更与进化的佐证。也正是人类首先在自然的观念上起了变化，才导致了对自然研究方法的不同，从而也得到了不同形式的结论。爱因斯坦在谈到广义相对论的创立过程时就非常明白地表明了这一点。（12）从另外一层意义上来说，自然观无论是对科学定律的建立还是对学生科学素养的提高都起着十分重要的作用。因而，作者认为很有必要在讲述牛顿第一定律的历史时加入非常具有代表性的三位思想者的自然观，从而使学生的思维也越靠近历史的真面目。
素质教育的目标是找寻人类智慧之根，是使人的认识返朴归真。可是对于牛顿以前的科学家却由于我们知之堪少，只能记得他们的个别结论了，对于他们的方法论只是一知半解，而对于他们的自然观则几乎毫无感觉了。但是，在科学创造中，自然观念总是起着先导的作用，他决定着科学创造的方向与内容。
由上述所论述的观点，作者对现行课本中牛顿第一定律的教学内容进行了适当的调整。现将作者的具体讲课提纲列于下面：
1、 亚里士多德（Aristotle前384-322古希腊自然哲学家和思想家）
（1）自然观：自然界是一个自我运动着的事物的世界，展现在自然界中的变化和结构是按逻辑关系相互联系的，变化的最后结局是循环。a、提出了关于自然变化原因的“四因说”：形式因、质料因、动力因、目的因 b、在运动的形式方面将天和地区分开来
（2）方法论：观察现象、归纳得出解释性原理、演绎出关于现象的陈述
（3）结论：天体的运动是“天然运动”；地面上的物体有个“天然处所”
（4）贡献：开辟了探索自然界奥秘的一条新路――观察
2、 伽利略（Galilao Galilei 1564-1642意大利物理学家）
(1)自然观：大自然是和谐的，自然的真理存在于数学的事实中，自然中真实的和可理解的是那些可测量并且是定量的东西
(2)方法论：观察提问、合理假设、数学变换、实验验证
(3)结论：当一个物体在一个无限延伸的水平面上运动时，假如它没有遇到任何阻碍的话，……它的运动将永远以不变的速度继续下去
(4)贡献：提出了新的研究方法――数学变换和科学实验
3、 牛顿（Newton 1642-1727英国科学家）
(1)自然观：自然界是真实的、客观的、是由各种实在的粒子所组成；自然界的结构是简单的、和谐的、各种运动是有规律的，并且这些规律应该建立在观察和实验之上；物理世界是一个因果性的完整体系
(2)方法论：分析与综合，强调论证要用实验验证
一对牛顿第一定律的新理解
1. 牛顿第一定律揭示了运动和力的关系
在不考虑物体转动的条件下, 物体受力情况和其运动状态是否变化有对应的因果关系、可逆关系。其关系可总结为下面的文字公式:
公式1:
说明:物体运动状态不变是指物体运动速度的大小和方向均不随时间变化。原来静止, 继续保持静止。原来以一定速度沿某方向运动, 继续保持原来的速度和方向运动, 即匀速直线运动。所以运动状态不变包括保持静止和匀速直线运动。
公式2:
说明:物体运动状态的改变则包括物体运动速度的大小或方向中任一方面的改变。速度大小的改变:由静止变为运动、由运动变为静止、速度变小变大等。速度方向的改变:任何做曲线运动的物体。初中生往往忽略了物体运动方向的改变, 如匀速圆周运动。此文字公式将定量发展为牛顿第二定律。
2. 牛顿第一定律与伽利略相对性原理
在发现惯性定律的基础上, 伽利略提出了相对性原理:力学过程对静止的惯性系和运动的惯性系完全相同。即是说, 在一系统内部所作任何力学的实验都不能决定惯性系统是在静止状态还是在做等速直线运动。对此, 伽利略在《对话》中有生动描写:“当你在密闭运动着的船舱里观察力学过程时, 只要运动是匀速的, 绝不忽左忽右摆动, 你将发现, 所有上述现象丝毫没有变化, 你也无法从其中任何一个现象来确定船是在运动还是停着不动。即使船运动得相当快, 在跳跃时, 你将和以前一样, 在船底板上跳过相同的距离, 你跳向船尾也不会比跳向船头来得远……如果点香冒烟, 则将看到烟雾像一朵云一样向上升起, 不向任何一边移动。所有这些一致的现象, 其原因在于船的运动是船上一切事物所共有的, 也是空气所共有的。”
如果在教学中能引导学生了解相对性原理, 就会对牛顿第一定律有更加深刻地理解, 对在火车上跳起后会落在起跳点前面或后面这些典型的疑难问题就不难解释了。
二对学生学习牛顿第一定律认知心理上的新认识
“偏见比无知离真理更远”, 牛顿第一定律理解的困难, 正是所谓“相异构想”的干扰阻碍了学生对正确知识的接受, 也错误地“同化”着一些新知识和新材料。
从20世纪70年代起, 西方从事课程教学研究的学者, 通过大量调查研究表明, 早在正式学习科学课程前, 儿童就通过对日常生活中一些现象的观察和体验, 形成了一些非科学的概念和一些儿童阶段特有的思维方式。专家们将学生在学习科学课程前形成的概念称为前科学概念或简称为前概念, 而把儿童围绕前概念建立起来的特有错误思维结构称为“相异构想”或“不同的概念框架”。
牛顿第一定律要揭示的是力和运动的关系, 学生在地球上已经生活了十几年, 对力和运动等生活中司空见惯的物理现象, 大脑中早已有了许多直觉的认识和思维定式, 并把这些认识当作正确的。甚至连一些伟大的人物也犯这样的错误, 如古希腊的亚里士多德。正是这些“相异构想”的普遍性和顽固性构成了学习物理的最大阻碍。
如在理解运动和力的关系时, 学生可能已形成以下“相异构想”: (1) 有力作用的物体才能运动; (2) 飞出去的足球受到一个向前的冲力; (3) 物体速度越快惯性越大。
我们教学设计应当围绕如何通过理想实验和其他一些实验事实, 引发原有概念与科学概念之间的冲突, 揭示这些“相异构想”的错误, 建立科学的思维和认识。在实施教学中, 笔者还体会到一个物体如果不受任何力 (或受力平衡) 的作用, 可能保持静止, 这一点生活直觉已在学生心中植根, 因此, 理解牛顿第一定律在于让另一种可能——物体做匀速直线运动, 也深入学生的潜意识。因此教学中要设法让学生在头脑中应记住几个图像: (1) 在完全光滑无限长的平面上, 从一个斜面滑下的小球将永远运动下去。 (这也是伽利略的理想实验思想) (2) 在此时此刻, 美国人发射的多种航天器和宇宙飞船, 如旅行者号、先驱者号等宇宙飞船, 正在太空中以每秒十几千米的速度飞行。
三牛顿第一定律教学实施中的重难点和先后顺序的新认识
对于牛顿第一定律, 要粗略地了解它不难, 但要排除某些直觉经验的谬误, 真正通过实验和推理牢固树立准确的科学概念, 并且熟练地应用于解决某些物理问题, 对学生来说较难。因此, 教学设计必须要有所创新、有所突破。笔者认为, 牛顿第一定律这一课, 既有新概念的学习, 又有规律的教学, 惯性概念的理解是一个难点, 而牛顿第一定律研究的又是物体不受力时的状态, 这是一种理想状态, 实际生活中并没有不受力的物体, 需要学生在实验基础上概括、推理、归纳、推广, 这又是一个难点, 也是重点。因此, 可确定教学目标如下: (1) 理解掌握惯性概念, 理解牛顿第一定律的内容 (力是改变物体运动状态的原因) 。 (2) 让学生经历实验探究的过程, 理解由真实实验推广到理想实验的科学思想, 体会分析归纳、推理总结的思维方法。 (3) 通过牛顿第一定律的建立, 认识到真理常隐藏在简单的现象中, 培养追求真理、勇于探索真理的科学精神。
进一步确定本节课的教学设计思路为通过设计创新实验, 让学生动手、动脑、动口 (经历过程, 深度参与) 。同时, 将教材中先定律后惯性的顺序, 改变为先惯性后定律, 首先帮助学生建立惯性的概念。这样更有利于学生剔错纳新, 主动建构正确的知识结构。
四对演示实验的新建议
有关惯性的演示实验很多, 有些如魔术表演般精彩, 但已有的文献和以往教学中对液体、气体的惯性现象一般很少提及, 对液体的惯性可让学生观察这样的生活现象:在装水的大玻璃杯中放入一漂浮食物, 转动玻璃杯观察食物是否跟着转动。对气体的惯性, 可设计这样的演示实验:先在一密闭广口瓶中间钻一小孔, 里面放一点燃的蚊香, 拍打广口瓶的一端, 观察吐出的烟圈。
五有利于开展课外研究性学习的拓展题
拓展题1:有关飞碟 (UFO) 事件的报告很多, 飞碟到底是什么还未有定论。在许多报告事件中的飞碟有一个重要的飞行特性使科学家感到费解:飞碟能够在高速飞行中突然直角转弯。你觉得这种飞行特性有什么问题吗?你自己能在快速奔跑中突然转弯吗, 请上网查询有关材料并作答。
拓展题2:地球赤道上一观察者手上托着一个小球, 如果地球对小球突然失去引力, 观察者保持不动, 忽略空气阻力, 则观察者将观察到小球在自己的上空:A.向东飞去;B.向西飞去;C.静止不动;D.先向西飞去, 再向东飞去。
参考文献
师：同学们请看大屏幕。请看图中警察正在让司机干什么？
生：让司机系好安全带。
师：对，为什么要系安全带？不系会怎样？
生：系安全带比较安全，不然紧急刹车时，人可能会受伤，很危险。
师：说得非常好，其实这一情境中蕴含着我们今天要学的一些物理知识。请大家把物理课本翻到16页，我们一起来学习第八章《运动和力》的第1节《牛顿第一定律》。（板书课题：第1节 牛顿第一定律。）
二、怀揣好奇，走进新课
（一）一个问题，两种看法
师：同学们请看大屏幕。
师：滑板车在沿水平方向运动时，如果我们不再蹬地，他最终会停下来，为什么？
生：滑板车不受力了就不运动了。
师：也就是说你认为，物体运动需要力来维持，对吗？
生：对。
师：有一个人也是这么认为的，这个人就是古希腊学者亚里士多德。但还有一个人，他不这么认为，这个人认为物体运动并不需要力来维持，运动的物体之所以会停下来，是因为受到了阻力，也就是说按照他的观点，滑板车最终会停下来是因为滑板车受到了阻力作用。那这个人是谁呢？他就是伽利略。到底哪个观点正确呢？下面我们先按照伽利略的观点来研究一下这个问题。也就是探究阻力是否会对物体运动有影响。
板书：阻力对物体运动的影响
（二）各显神通，合作探究
师：同学们请看大屏幕。
师：下面请以小组为单位，结合课本，根据大屏幕上的提示完成实验探究。并思考以下问题：
（1）小车在不同材料的水平面上最终停下来的原因是什么？
（2）哪个水平面的阻力小？哪个水平面的小车滑行的距离大？
（3）设想一下，如果水平面足够光滑（没有任何阻力），小车的运动情况会怎样？
（教师深入各组指导。）
（三）展示成果，交流观点
师：同学们都做完了实验，下面我们请同学们展示实验的结果和结论。
投影实验结果：
师：根据以上结果，我们得到的结论是：阻力对物体运动是有影响的，水平面越光滑，小车受的摩擦阻力越小，小车运动的距离就越远。假如水平面对小车完全没有摩擦阻力，小车将一直运动下去。也就是说，运动的物体在不受力时，会一直运动下去，不需要力来维持物体的运动。
师：反之，水平面越粗糙，小车受的摩擦阻力越大，小车运动的距离就越近，最终停下来。也就是说，运动的物体在受力的作用时，可能会停下来，说明力可以改变物体的运动状态。
（板书：力不是维持物体的运动状态的原因；力是改变物体的运动状态的原因。）
师：同学们请看大屏幕（视频）：目前的一项体育项目——冰壶运动，由于冰壶运动过程中阻力很小，能以几乎不变的速度前进。
师：在我们今天看来是非常简单的道理。在被发现的最初往往是非常艰难的，如果没有坚强的意志和信念，没有足够的事实和理论依据去支持，许多人可能会放弃，但伽俐略没有放弃。
（四）继续讨论，完善成果
师：运动的物体不受力将一直运动下去，那静止的物体如果不受力，会怎样呢？
生：永远保持静止。
师：牛顿在前人的基础上，进一步概括总结得出著名的牛顿第一定律。下面请同学们阅读理解牛顿第一定律的内容。
（板书：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。）
师：适用范围为一切物体，条件为不受力。
师：关于牛顿第一定律，同学们还有补充或疑问吗？
生：我补充一下，牛顿第一定律是在实验的基础上经过进一步的推理得出的，这种方法叫理想实验法。
师：你补充得很好！
生：牛顿第一定律是在任何情况下都成立吗？
师：是的，牛顿第一定律适用于一切物体。
（五）深入研讨，总结新知
师：从牛顿第一定律可以得知，如果物体不受力的作用，原来静止的物体将一直保持静止状态；原来运动的物体将保持其速度一直运动下去。这说明……
（板书：一切物体都有保持原来运动状态不变的性质，我们把这种性质叫惯性。）
师：同学们请看大屏幕。
1.如上图，拨动簧片，把小球与支座之间的金属片弹出时，小球并没有随金属片飞出。你能说说发生这一现象的原因吗？
2.行驶中的汽车突然刹车时，乘客身体会前倾；汽车突然开动时，乘客身体会向后仰。想想看，身体向后仰的原因是什么？
师：下面同学们分组讨论。（教师深入小组参与讨论。）
师：下面请同学们各抒己见，说说上述现象产生的原因。
生：金属片被弹出时，上面的小球由于惯性要保持原来的静止状态，所以不会随金属片飞出。
生：汽车突然刹车时，乘客的脚已随车停止运动，而身体的上部要保持原来运动的状态，因此身体会前倾。
生：汽车突然开动时，乘客的脚已随车开始运动，而身体的上部要保持原来静止的状态，因此身体会向后仰。
（六）学以致用，体验收获
师：惯性的应用十分广泛，对人类有利的一面我们要加以充分利用。
生：运动员助跑后，利用惯性能跳得远些；
生：斧头松了，利用惯性可将斧头牢牢地套在斧柄上。
师：当然，对人类不利的一面，需要防范。
生：如前面提到的警察让司机系好安全带就是防止惯性带来的危害。
三、梳理整合，迁移提高
1.师：请同学们想一想：本节课的学习内容有哪些？它们之间有什么内在的联系？请用你喜欢的图示方法表示出来。
学生思考交流并尝试画图。
2.各小组推出代表进行展示、交流。学生在互评、自评中取长补短，知识框架得到修正、完善。
3.引导学生寻找知识的脉络和内在联系。
【板书设计】
第八章 运动和力
章节名称 §4.1牛顿第一定律 学科 物理 授课班级 授课时数 1 设计者 所属学校 本节(课)教学内容分析 ?本节是在全章导入的基础上进行新课教学的。牛顿第一定律是牛顿定律的基石，正是因为它破除了长达近两千年的亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，才导致牛顿第二定律得出。与此同时，它本身还包含着力、惯性、和参考系这些极富成果的科学概念，成为物理学理论的支柱和基石。本节课从力和运动状态改变之间的关系引入课题，通过随堂实验并结合学生已学过的伽利略理想实验，由此分析出力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因。按着人类对知识的认识顺序，从亚里士多德的观点——伽利略的研究——笛卡尔的补充，然后引入了牛顿第一定律，并在此基础上引入了惯性概念，同时讨论了决定惯性大小的因素。这节课是初、高中知识相衔接的一节课程，学生已经了解了牛顿第一定律的基本内容，所以在教学设计上应以教材中有关“力是运动的原因还是改变运动的原因”这一问题认识的发展历史为线索，以科学思想、科学方法教育与思维能力培养为主要目标。教学的侧重点应放在理解人类认识“运动和力”的关系研究、思考、推理过程，学习科学研究中常用的理想实验方法。在牛顿第一定律内容的学习上，注重知识的理解及与生活实际的联系。为发挥学生学习的自主性，思维的积极性，本课采取学生自主探究模式组织教学。 依据标准 课程标准：了解亚里士多德关于力与运动的主要观点和研究方法。
了解伽利略的实验研究工作，认识伽利略有关实验的科学思想方法
教育技术标准：通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用 学情分析
? 本节课所述内容在初中课本上已涉及到，初中课本中用到的标题是惯性定律，所以学生已有一定的基础，关键是如何让学生加深对牛顿第一定律的理解。对力和运动的关系，从日常经验出发，人们往往会产生错误的认识，所以使学生建立起运动改变的原因在于物体间的相互作用力的观点，不是轻而易举的事情。在对惯性的学习中，这仍是学生难于理解的问题。许多学生把物体具有保持匀速直线运动和静止状态的性质与物体在这种状态下的特点混为一谈。 本节(课)教学目标 知识和技能：⑴理解牛顿第一定律的内容和意义，了解伽利略理想实验的推理过程.
⑵知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的现象。
过程和方法：⑴通过斜面小车实验，培养学生的观察能力。
⑵通过实验分析，初步培养学生科学的思维方法
情感态度和价值观：⑴通过科学史的简介，对学生进行严谨的科学态度教育.
⑵通过伽利略的理想实验，给学生以科学方法论的教育. 知识点学习目标描述 知识点
编号 学习
目标 具体描述语句 4.1-1 理解 理解力和运动的关系，知道物体的运动不需要力来维持. 4.1-2 掌握 能清楚地描述伽利略关于力与运动的思想观念 4.1-3 掌握 能准确表述牛顿第一定律(惯性定律)及理解其内在涵义 4.1-4 掌握 理解惯性的概念，知道物体的质量是其惯性大小的量度 教学重点和难点 项目 内?容 解决措施 教学重点 通过对伽利略理想实验的分析得出牛顿第一定律。
? 主要通过动手实验和教师分析引导学生学习教学难点 1.明确“力是维持物体运动的原因”的观点是错误的。
2.利略理想实验的推理过程
? 通过实验演示，多媒体课件，视屏，动手实验让学生逐步理解伽利略的推理过程及其观点 教学媒体(资源)选择 知识点
编号 学习
目标 媒体
类型 媒体内容要点 教学
作用 使用
方式 所?得?结?论 占用
时间 媒体
来源 4.1-1 理解 课件 历史的回顾 B，D A 力是维持物体运动的原因是错误的 5分钟 自制 4.1-2 掌握 课件，模型，演示 理想伽利略实验 D B 物体运动不需要力来维持 15分钟 网上下载 4.1-3 掌握 课件，视频 牛顿第一定律 D，J F 是实验定律，有两个方面的深层涵义 10分钟 自制 4.1-4 掌握 课件，图片， 惯性与质量 G， K D 物体的惯性大小只与质量有关 10分钟 网上下载 ①媒体在教学中的作用分为：A.提供事实，建立经验;B.创设情境，引发动机;C.举例验证，建立概念;D.提供示范，正确操作;E.呈现过程，形成表象;F.演绎原理，启发思维;G.设难置疑，引起思辨;H.展示事例，开阔视野;I.欣赏审美，陶冶情操;J.归纳总结，复习巩固;K.自定义。
②媒体的使用方式包括：A.设疑—播放—讲解;B.设疑—播放—讨论;C.讲解—播放—概括;D.讲解—播放—举例;E.播放—提问—讲解;F.播放—讨论—总结;G.边播放、边讲解;H.?边播放、边议论;I.学习者自己操作媒体进行学习;J.自定义。 板书设计 §4.1牛顿第一定律
一、历史的回顾
1.亚里士多德的观点
2.伽利略的观点
3.笛卡儿的观点
二、牛顿物理学的基石-----惯性定律
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。
2.说明：
(1)物体在不受力时，总保持匀速直线运动状态或静止状态
(2)物体运动状态的改变需要外力
3.惯性：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫做惯性
三、惯性与质量
1、定义：一切物体都具有保持原来静止状态或匀速直线运动状态不变的性质，叫惯性。
2、惯性是一切物体所固有的一种属性，一切物体在任何情况下都具有惯性
3、惯性只与质量有关，质量大的物体惯性大。
四、课堂练习
五、小节
? ?
关于教学策略选择的阐述 (1) 牛顿第一定律：第一阶段：采用“矛盾冲突法”，尽力展示生活体验、亚里士多德观点与伽利略思想实验矛盾冲突，激发学生探究欲望。第二阶段：实验探究。这一阶段要肯花时间，教师仅起一个指导者的作用，尽量让学生自己分析、交流、推论并表述出牛顿第一定律内容。第三阶段：主要以教师讲述的形式，指明牛顿第一定律的重要性、理想性，并通过对定律内容的理解指导，帮助学生认识力的作用在运动中只是“可以改变物体的运动状态”。
(2) 惯性：除了课本上实验，还安排学生做一做运动物体由于惯性而表现出来的现象，以突出惯性“维持其原有运动状态”的实质。“安全带的作用”由教师利用多媒体系统或制仿真动态投影片予以展示。劳动中利用惯性的例子，如高空滑雪，对惯性的利害了解，以及认识到惯性是物体的固有属性，只与物体的质量有关，与物体的运动状态无关。教学中采用实例法。
教具和学具教具：计算机多媒体教学系统、CAI课件、有关网站下载图片资料等。学具：生和熟的鸡蛋，斜面、木板、透明胶布、棉布、毛巾、玻璃板、小车、刻度尺、盛有大半杯水的烧怀等。 课堂教学过程结构设计 教学
环节 教师的活动 学生的活动 设计意图 创设情境引入
新课 (展示生活实例，创设情境，提出问题)
1.教师用生熟两个鸡蛋在光滑桌面上转动，并迅速按住鸡蛋再放开，要求学生观察现象并得出结果。
2.要求学生利用桌上的木块感受：轻推木块，木块就运动，撤去推力，木块就停止运动;
教师提问：物体的运动是不是一定需要力? ?
学生观察，动手实验并思考两种鸡蛋产生现象的原因。
学生动手实验：用力推木块，木块才运动，撤去力，木块就会停止运动思考原因。
(预测学生可能的回答：)
1.同意。生活中的很多例子都说明没有力就没有运动;
2.不同意。 问题是教学活动的中心，“教育的真正目的是让人不断提出问题”。建构主义教学论认为复杂的学习领域应针对学习者先前的经验和兴趣，只有这样，才能激发学习者的积极性，学习才可能是主动的。本节课先从学生的生活和身边事例的实际情景出发，让学生通过实验观察发现物理现象，从生活体验和现象中得出自己的观点，并提出问题：到底谁的观点更准确。从而引出本节课所要解决的问题：力和运动的关系。培养学生从实验观察中发现问题、提出问题的能力，并能对问题进行表达的能力。 新课
教学 一、?历史的回顾
介绍亚里士多德对力与运动的观点
(制定计划与设计实验)
让学生利用桌子上的器材，自主设计实验方案，分别研究，验证自己的观点。考虑从两方面入手：⑴、力推物动，力撤物停。
⑵、力撤物不停。
播放冰壶视频
(进行实验与收集证据)
教师巡视并进行指导(先做完的组可先讨论你的实验结果，也可参观其他组
请小组代表展示自己的实验记录，并说明根据自己的实验结果你能得到什么结论?
多媒体展示实验结果
激发矛盾：两个实验，两种现象
引导学生：抓住矛盾，进行对比分析，纠正部分学生的错误认识。同时指出学生原有错误认识也是古希腊哲学家亚里士多德的观点：有力才有运动，力是维持运动的原因。
(分析与论证)
引导学生进行实验对比通过对比实验可以得出
结论：
木块或小车运动停下来的原因是摩擦力。
在此基础上进行逻辑推理，问：如果接触面非常光滑，摩擦很小，那运动的小球将会怎样? 学生设计方案、选择器材、动手做实验
方案一：
(1)轻推木块，木块就运动，撤去推力，木块就停止运动
(2)用力猛推木块，撤去推力后，木块向前滑行一段距离后停下来;
(3)在木块下面垫上
几根铅笔(或者玻璃棒)，用力推木块，当推力撤去后，木块向前滑行一段距离后停下来，而且比(2)中的滑得更远;
方案二：
⑴、轨道上铺毛巾，小车放在毛巾上，推它就动，不推就停。
⑵、撤去毛巾，让小车在轨道上，推一下小车，小车运动一段才停下来。
⑶、用小球代替小车，让它从同一高度滑下斜面，分别在毛巾、木板，玻璃三个水平接触面上运动
积极主动地做实验，合作完成实验并记录数据。
实验记录表：
学生代表分析实验结果，得出结论
实验次数
表面材料
阻力大小
滑行距离
毛巾
粗布条
光滑木版
推理想象
光滑表面
抓住矛盾、对比前后实验，明白摩擦力是关键，纠正错误认识：物体的运动一定需要力。
结合方案一、二中的第(2)步和第(3)步，对比发现，摩擦越小，滚动距离越远。
课题：牛顿第一定律
教学目的：理解掌握牛顿第一定律
教学用具：斜面 小车毛巾 棉布 木板
教学内容：
一 复习与引入
1.上一章我们知道了什么是力，那么回忆下，力可以产生什么样的作用效果？
改变运动状态：动←→静 快←→慢
改变物体的形状：大←→小
2.知道了力的作用效果，我们来思考一下，如果没有了力物体会是怎样的呢？也就是说力是不是使物体运动的原因呢？
带着问题我们来看如下的试验
二．分析讲解试验
让小车从不同的表面滑下，观察小车前进的距离有何不同
a处：毛巾表面 b处：棉布表面 c处：木板
注：1、观察小车静止的位置（用不同色粉笔做上记号）
2、思考它为什么会停下来
讨论：1、我们在小学自然课上学过摩擦小车之所以停下来是因为它受到了不同表面对它的阻力，三百多年前伟大的科学家伽利略对类似这样的实验就进行了分析，我们可以知道：表面越光滑，小车受到的摩擦阻力越小，它前进的就越远（联系实际举些例子）
2、观察小车速度的变化，可以看到小车的速度都在减小，直到停下来，但还可以看到毛巾表面上的小车速度减小最快，而木板上小车速度减小最慢。所以：小车受到的阻力越小时，它的速度变化就越慢，运动的距离就越长
推广到光滑的平面，并得出结论
推广结论：1、若表面绝对光滑，物体受到的阻力为零，物体将一直运动下去
2、同样，阻力为零，速度变化为零，即物体的速度不发生变化
综合结论：对于绝对光滑的表面，物体受到的阻力为零，即物体不受外力，则物体将一直以一个恒定的速度运动下去。三：得出牛顿第一定律：一切物体在没有受到外力作用的时候，总是保持静止状态或匀速直线运动的状态
再回过头来看课前的问题（提问）四小结：牛顿第一定律时通过大量的实验，经过进一步的推理而概括出来的，因为我们不可能用实验来证明它，但是从牛一律推出的一切理论都经受住了实践的检验，因此牛一律已经成为大家公认的力学基本定律之一五课后思考题：判断：力是改变物体运动状态的原因 力是使物体运动的原因六、作业
板书设计 §3.1牛顿第一定律
一、理想实验是物理学发展过程中的一种重要的研究方法
伽利略的理想斜面实验虽然是想象中的实验，但这个实验反映了一种物理思想，它是建立在可靠的事实基础之上的，以事实为依据，以抽象为手段，抓住主要因素，忽略次要因素，从而深刻地揭示了自然规律.也给我们研究物理问题提供了一种重要方法.
1.观察现象，发现问题：让小球从一个斜面（如图1中OP）的高处滚下，它会滚上另一个对接的斜面（如图中PQ），摩擦力越小，小球越能接近于达到滚下前的高度.
2.提出假设：如果没有摩擦，让小球从斜面OP上滚下，观察它在对接的斜面PQ的运动情况.
3.运用逻辑推理：①小球将会达到滚下前的高度；②如果对接斜面的倾角越小，小球在斜面上保持运动的距离越大；③如果对接的斜面倾角为零，成了水平面，小球将以恒定速度永远运动下去.
4.通过实验对推论进行验证，对结论进行修正和推广.伽利略理想实验的结论为牛顿第一定律奠定了基础，但不等同于后来的牛顿第一定律.伽利略那时还未出现重力概念.他预想到地球上的物体如果在没有阻力的水平面上运动，将以恒定的速度持续运动下去.因为地球是球状的，地球上的水平面不断延伸，是个球面，所以他所设想的永恒的匀速运动是网周运动.
例1 伽利略对运动的研究创造了一套对近代科学发展极为有利的科学方法，给出了科学研究的基本要素.伽利略设想了另一个理想实验，如图2，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，最后使它咸水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动
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.下列关于事实和推论的分类正确的是
（）
A.①是事实，②③④是推论
B.②是事实，①③④是推论
C.③是事实，①②④是推论
D.④是事实，①②③是推论
请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列____（只要写序号即可）
解析在正确理解伽利略理想实验的基础上可知答案为：B②、③、①、④
例2 有一位古代哲学家曾经把自然界的运动分为两种：一种是天然运动，轻的东西如气、火向上走，重的东西如水、土向下跑，这是天然运动.它是由物体的本性决定的，一旦物体达到了自己天然的位置，就不再有运动的倾向了.另一种是受迫运动，如水平地面上的马车，只有马的拉力才能迫使马车运动，这样的运动是受迫运动.地面上物体的运动都是受迫运动.外力一旦消失，受迫运动也就停止了.请你说说这位哲学家的思想有哪些闪光点？
解析 （1）这位哲学家对错综复杂的自然现象进行详细的观察，并且对观察的结果进行分类的做法是可贵的.
（2）他在研究轻的东西时提出了物体的本性，这对后人认识物体的惯性是一个可贵的提示.
二、正确理解牛顿第一定律
1.牛顿第一定律指出一切物体都有保持原有匀速直线运动状态或静止状态的性质.揭示了物质的一种重要属性——惯性.所以牛顿第一定律也叫惯性定律.
2.牛顿第一定律不是由实验直接总结出来的，是建立在伽利略的理想斜面实验的基础上，经过科学的推理而抽象出来的规律.
3.牛顿第一定律揭示了力的本质：力是迫使物体的运动状态发生变化，是物体获得加速度的原因，而不是维持物体运动的原因.
例3 关于物体的运动状态与所受外力的关系，下面说法中正确的是 （）
A.物体受到恒定的力作用时，它的运动状态不发生改变
B.物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变
C.物体受到的合力为零时，它一定处于静止状态
D.物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同
解析 力是改变物体运动状态的原因，只要物体受力（合力不为零），它的运动状态就一定会改变，A错误、B对；物体合力为零，其运动状态一定不变，处于静止也可以处于匀速直线运动状态，C错误；物体的运动方向与它所受合力方向可能相同，也可能相反，还可能不在一条直线上，D正确.
4.牛顿第一定律揭示了物体在不受外力或受外力零时的运动状态——静止或匀速直线运动状态，揭示了力和运动的关系.
5.牛顿第一定律具有独立性，它不是第二定律的一个特例.牛顿第一定律确立了动力学定律生效的参考系——惯性系.
例4 如图3所示，在向右高速行驶的列车车厢内，有一人立在车厢中央，用两支同样的手枪在同一时刻分别向车厢的两端A和B射出子弹.则（）
A.A端的子弹先到
B.B端的子弹先到
C.子弹同时射到A、B两端
D.未知列车速度大小，无法确定
解析 看A、B是否同时到达，我们是以车厢为参考系的，这是一个惯性系.在车厢中的人看来，车厢是静止的，则两子弹相对于车厢速度等大反向，所以同时到达.答案选C.
例5 如图4所示，一个楔形物体M放在固定的粗糙斜面上，M上表面水平且光滑，下表面粗糙，在其上表面上放一光滑小球m，楔形物体由静止释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是
（）
nlc202309030040
A.沿斜面方向的直线
B.竖直向下的直线
C.无规则的曲线
D.抛物线
解析 对小球进行受力分析可知：小球所受的重力和支持力均沿竖直方向，小球在水平方向上不受力.根据牛顿第一定律可知，小球在水平方向上的运动状态不变，又因楔形物体由静止释放，故小球在水平方向上无运动，只沿竖直方向向下做直线运动.故B正确.
三、正确理解惯性
1.一切物体包括固体、液体和气体在任何时候都具有惯性.惯性是任何物体都具有的共同属性.对惯性的理解应掌握“一切”的含义：不论物体的种类、质量大小、是否受力、是否运动、做何种运动都毫不例外地具有惯性.
例6 如图5所示，车厢顶上A处有一小滴掉下并落在地板上偏前方的B点处，由此可以判断，车厢可能做
（）
A.向前匀速运动 B.向后匀速运动
C.向前减速运动 D.向后减速运动
解析 水滴虽然是液体，但同样存在惯性，它下落后在水平方向上不受力的作用，由于惯性还保持原来的运动状态，而汽车相对水滴向后运动了，由此可见，汽车是在做减速运动的.所以本题正确的选项为C.
2.质量是物体惯性大小的量度.质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小.
3.惯性的表现：当物体处于静止或匀速直线运动时，能表现出它的惯性——维持原来的静止或匀速直线运动的状态不变的性质；当物体受到外力的作用而处于变速运动的状态时，它同样表现出具有惯性.这种表现可以从两方面说明：
一是物体表现出具有反抗外力的作用而维持其原有运动状态不变的趋向.具体地说，外力要“打破物体原有的运动状态”，而物体的惯性要反抗外力的作用而“维持它原有的运动状态”，正是由于这一对矛盾的存在决定了物体运动状态的变化是受一定规律制约.在同样大小的力作用下，有的物体运动状态的变化比较快，而有的物体运动状态的变化比较慢.这就具体反映了前者的运动状态容易被改变，而后者的运动状态不易被改变，即前者的惯性小，后者的惯性大.
二是做变速运动的物体虽然每时每刻速度都在变化，可是在任何时刻物体都表现出要维持它这一时刻瞬时速度不变的性质，只不过由于外力的存在不断地打破它本身惯性的这种“企求”，以致速度继续变化.如果某一时刻外力突然撤销，物体立即就“维持住”该时刻的瞬时速度做匀速直线运动.这就充分反映了做变速运动的物体仍然具有要维持它每时每刻的运动速度保持不变的性质，即惯性.
例7 将一玻璃瓶装水后封闭，放在水平桌面上，在瓶的中部有一个气泡处于静止状态，如图6所示.现突然用力将瓶子向前推动一下，则可看到气泡相对于瓶子的运动情况是
（）
A.不动
B.向前
C.向后
D.无法确定
解析 假设气泡用水替代，则会随水一起向前运动，但实际上由于气泡的质量小，惯性小，在相同的力的作用下，运动状态改变得快，所以气泡相对于瓶子向前运动.
根据教材 (人教版物理必修1第四章第五节) 的功能及新课标的要求, 并联系学生的实际情况, 我将教学目标这样定位:
1. 知识教学
(1) 知道作用力与反作用力的概念;
(2) 理解并掌握牛顿第三定律;
(3) 区分平衡力跟作用力与反作用力。
2. 能力训练
(1) 自主探索、分析、总结规律的能力;
(2) 在具体问题分析中应用牛顿第三定律的能力;
(3) 语言表达能力。
3. 德育渗透
(1) 勤于动手、敢于实践、勇于创新的精神;
(2) 体验物理就在身边, 感受物理世界的美妙。
二、教学重点和难点
为实现教学目标, 我确定重点、难点如下:
1. 重点
(1) 掌握牛顿第三定律;
(2) 区分平衡力跟作用力与反作用力。
2. 难点
区分平衡力跟作用力与反作用力。
3. 重点的突出及难点的突破
(1) 改演示实验为学生自主探索实验, 得出牛顿第三定律;
(2) 利用视频资料、图片, 通过列举典型实例, 让学生观察、体会, 正确解释、描述;
(3) 通过典型例子的分析, 使学生总结出平衡力跟作用力与反作用力的不同之处, 突破难点。
三、教法学法与教学互动
1. 教学方法
从教育学角度看, 教学的本质就是活动。从新课程的理念出发, 为充分发挥学生的主体作用, 本节课采用的教学方法为实验法、探索法、举例法。通过创设问题情景, 激发学生兴趣, 触动学生思维, 以问题为中心, 促使学生自主实验探索, 让学生经历建立物理规律的全过程, 从而使学生对所得出的结论深信不疑, 体验成功的喜悦。最后通过典型实例, 让学生分析讨论、合作交流, 顺利解决问题, 渗透“学以致用”的思想。
2. 学法指导
学而得法是教学的最终目的, 恰当的学法指导不仅可以突出学生在教学中的主体地位, 还有利于形成师生互动, 使教学轻松而高效, 教学气氛活跃。本节课通过教师设问和学生动手自主实验, 教师指导学生学会观察、学会实验、学会总结规律。教师还通过列举典型实例, 指导学生学会分析讨论, 应用物理知识解释生活现象, 进行知识的迁移, 形成教学过程的师生互动。
四、课时安排
1课时
五、教学程序
为实现教学目标, 让学生能在开放而富有创新的活动氛围中学习, 我分了五个环节安排教学程序 (如下图所示) :
具体程序是:
例1观看刘翔的110米栏破纪录的视频录像, 带领学生鼓掌, 引导学生体会“相互”作用的含义。
引导学生思考:鼓掌时, 左手不动, 右手主动击打左手, 你的感觉是以下哪种情况?
() 只是左手有感觉。
() 只是右手有感觉。
() 左手和右手都有感觉。
例举生活实例, 如: (1) 打球时两运动员相碰时, 两人会有什么感受?
(2) 高速行驶的两车相碰会发生怎样的后果?让学生自已举生活实例, 引导学生分析得出结论。
结论:两物体相互作用时, 一个物体受到了力, 同时另一个物体也会受到力, 可见力是成对出现的, 我们把其中一力叫“作用力”, 那么另一个力叫。
评析:让学生进入多媒体再造的具体情景及日常生活实例中, 让学生真切体会物体间力的作用是相互的, 很自然地引出作用力与反作用力的概念。
创设情景, 领悟出“相互作用的两个力之间有什么关系”。利用视频资料、图片, 通过列举典型实例, 让学生观察、体会, 领会相互作用的两个力之间有什么关系。
例2视频演示 (1) 两人分坐两辆冰车互推; (2) 两磁铁间的相互吸引; (3) 手拉同时拉两根挂钩连在一起的弹簧。结论:作用力与反作用力:
(1) 是同时产生同时消失。
(2) 是同性质的力。
评析:通过创设情景, 激发学生寻求物理规律的好奇心、探究欲, 以形成一种“未成曲调先有情”的良好课堂基调。
小组讨论, 合作交流, 动手实验, 探索相互作用的两个力之间的关系。
结论:作用力与反作用力是:等大、反向、共线、异物、同性质、同变化。
规律:牛顿第三定律
(1) 内容:两个物体之间的作用力与反作用力总是大小相等, 方向相反, 作用在同一条直线上。
(2) 数学表达式:F=-F'
(3) 意义:牛顿第三定律提示了物体之间相互作用的必然联系, 使人们不仅可以通过牛顿第一定律和牛顿第二定律来研究单个物体的运动, 还可以把两个以上物体的运动联系起来研究。
评析:学生通过自主实验, 体验知识的发生、形成过程, 将静态的知识变为动态的实验探索, 然后由学生分析讨论、合作交流、寻找规律。改演示实验为学生自主探索实验, 得出牛顿第三定律。
立足已学知识, 建构牛顿第三定律。
知识链接:力有三个要素:大小、方向、作用点。我们学习过用“力的图示”详细描述力, 用“力的示意图”简要描述力。
结论:作用力和反作用力的作用点, 作用在 (同一、不同) 物体上, 效果是 (能、不能) 抵消的。
牢记物理规律, 辨析典型难点。
例3正确理解牛顿第三定律, 回答以下问题:
(1) 火箭发射上天, 是受到一个向上的作用力, 那么反作用了谁呢?
(2) 小明扔了个蓝球砸在你身上就跑走了, 你没办法反作用他, 这是不是说明作用力与反作用力可以不同时?
(3) 质量小的物体和质量大的物体对拉, 作用力和反作用力还会大小相等吗?你能设计个实验验证一下你的猜想吗?
(4) 小孩子和大人拔河, 大人一般会赢, 是大人的拉力比小孩的拉力大吗?
(5) 鸡蛋和石头相碰, 鸡蛋一般会破而石头没事, 是石头给鸡蛋的力更大些吗?
例4分析小孩子与大人拔河比赛中胜、负原因结论:作用力和反作用力总是大小相等的, 跟物体的质量、运动状态无关, 至于可能出现不同的结果, 那是因为还有其他的因素影响。
评析:物理知识不能脱离生活而存在。为加深学生对牛顿第三定律的理解, 我设计了典型的几道题, 针对学生在日常生活中形成的错误和直觉的诊断, 应用所学知识进行修正, 形成知识的同化。
体会“一对平衡力”和“一对作用力和反作用力”的异同。
知识链接:单个物体处于“静止”或“匀速直线运动”状态时, 物体受力平衡。平衡力的特点:等大、反向、共线、异物。
例5水平桌面上放一黑板擦, 黑板擦处于静止状态。填充以下的空格。
(1) 桌子对黑板擦有个向上的支持力, 但黑板擦不向上运动而是保持静止, 可见黑板擦还受到一个向下的, 它们是一对。
(2) 黑板擦对桌子有个向下的压力, 但桌子不向下运动而是保持静止, 可见桌子还受到一个向上的, 它们是一对。
(3) 做个对比:一对作用力与反作用力是:等大、反向、共线、异物、同性质、同变化。一对平衡力是:等大、反向、共线、。
作业训练, 巩固新知:
(1) 分析人在走路时, 有几对作用力和反作用力?
(2) 竖直方向的电线下吊着静止的电灯, 下面的说法中正确的是: ()
A.电灯受到的重力和电线对它的拉力是一对作用力和反作用力;
B.电线对电灯的拉力大小, 等于电灯受到的重力;
C.电灯对电线的拉力就是电灯受到的重力, 这两个力的性质相同;
D.电灯对电线的拉力和电线对电灯的拉力是一对作用力和反作用力。
(3) 设想你处在遥远的天空, 面前有一个与你相对静止的巨石, 你轻轻推它一下。试描述这块巨石和你自己在推石时和推石后的运动情况。如果巨石静止地放在地面上, 结果会一样吗?为什么?
六、板书设计
为突出教学的重点、难点, 我设计了简洁、清晰的板书。
七、教学预估
探究法、演示法
教学用具：
斜面、木板、小车、棉布、毛巾、象棋、直尺、惯性小球装置
教学过程：
一、引入新课
收集与教材P44图12.5—1中内容相关的录像资料让学生观看，同学们在录像中看到的这些现象，在日常生活中常会见到，你也一定有过这样的体验、运动的物体为什么会停下来呢?同学们看书12.5—2内容，先了解古人的思辨、亚里士多德和伽利略都是伟大的科学家，到底哪个说法正确呢?光靠思辨不能回答，同学们可以自己探究，通过实验来求证、
二、进行新课
(一)牛顿第一定律
1、历史回顾：
对亚里斯多德提出力是维持物体运动的原因，提出疑问。
2、演示实验：
(1)毛巾表面
(2)棉布表面
(3)木板表面
现象：
(1)小车受到阻力大，运动时间短，路程短;
(2)小车受到阻力较小，运动时间长点，路程远点;
(3)小车受到阻力最小，运动时间较长，路程较远。
3、推理：
当小车受到的`阻力为零时，小车将会怎样运动下去?
4、牛顿第一定律：
一切不受外力的物体，总保持静止或匀速直线运动状态。
说明：牛顿第一定律不是从实验中直接得出来的，它是在实验的基础上通过进一步的科学推理而得到的。
(二)物体的惯性
1、惯性
教师：从牛顿第一定律知道，任何物体都具有保持静止状态或保持匀速直线运动状态的性质，这种性质叫做惯性。也可以说物体保持运动状态不变的性质叫惯性。牛顿第一定律也叫惯性定律。
这里提出了一切物体都有惯性，物体在任何情况下都有惯性。
2、惯性现象
【演示1】用尺迅速打出下面的棋子。解释：叠在一起的棋子原来是处于静止状态的，当尺子打出了下面的棋子，由于上面的棋子有惯性，还要保持原来的静止状态。所以上面棋子落在正下方。
【演示2】惯性小球实验，解释：木片被弹出去之前，小球处于静止状态。小球由于有惯性，还应保持原有的静止状态，所以小球落在原处。
——解释惯性现象的要领：
①说清物体原来是处于什么状态(运动或静止)
②说出后来发生什么变化;
③物体由于惯性还要保持原来的(运动或静止)状态。
【演示3】刹车时的惯性现象。请同学们根据要领解释。
教师：这个实验再现了汽车紧急刹车时乘客向前倒这一普遍现象。
三、小结：
四、布置作业：
请大家解释汽车起动时乘客为什么向后倾倒?
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