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《牛顿第一定律》教学设计
一、 设计思想
牛顿第一定律是描述力和运动关系的规律，是本章的重点。它既是对力和运动关系的深刻描述，又为二力平衡的探究做了理论准备。这节课的设计体现科学探究的思想，促进学生学习方式的转变，让学生经历探究的过程，将科学探究与物理知识有机结合，让学生在体验中获得物理规律，在物理史实中领略思维的力量和美。本节课通过实验证明亚里士多德的错误观点，重点讲述伽利略的理想实验，然后引入牛顿第一定律，引入惯性的概念，并由此分析出，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。
二、 教材分析
牛顿第一定律破除了长达近两千年的亚里士多德的错误观点，改变了人类的自然观和世界观，成为物理学理论的支柱和基石。另外伽利略的理想实验为牛顿第一定律的得出起了重要作用，牛顿在此基础上经过总结和推理得出重要的牛顿第一定律。教学中要引导学生领会牛顿第一定律的含义，充分说明伽利略理想实验的基础和推理过程，展示了伽利略斜面理想实验的猜想依据，推断结果这一过程，通过教学让学生明确运动和力的关系，引出惯性概念及惯性是物体本身的属性，只与质量有关，会运用惯性知识解决实际问题。
三、 学生分析
本节所讲内容是这一章的重点，而且对于两个观点“力是维持物体运动的原因”和“力是改变物体运动状态的原因”学生很难理解，因此关键是如何让学生亲自探究验证得出结论以加深对牛顿第一定律的理解。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或静止状态的性质与物体在这一状态下的特点混为一谈。
四、 教学目标
1． 知识与技能：（1）、知道牛顿第一定律
（2）、通过大量事实认识惯性并了解利用惯性及防止惯性的方法。
2．情感目标：体会亚里士多德与伽利略的思想冲突，认识伽利略的理想实验方法，了解物理上理想实验的实质。
3.能力目标：（1）能将知识应用到生产生活中
（2）通过学习提高学生的逻辑推理能力和科学想象能力
重点：通过对实验探究的参与，强化学生分析与论证的能力，加深对牛顿第一定律和惯性的理解。
难点：转变学生的经验观念，正确理解牛顿第一定律。
五、 教学策略
探究式教学，按物理史实为线索展示物理规律的形成。
六、 教具
惯性小车、木块、斜面、木板、毛巾、棉布、多媒体投影
七、 教学过程
1. 创设情景，引入新课
让学生通过多媒体投影看生活中的几个现象
（1） 坐在车上，当车一开，人会向后倒，为什么？
（2） 大城市警察查看司机是否系了安全带，为什么？
（3） 演示一个惯性现象的小实验：惯性球实验
通过这些现象引起学生探求物理知识的兴趣，同时为惯性的学习打下伏笔。
2. 历史回顾，新课教学
首先让学生看一个实验：用手推车、车前进、停止用力、车停止。
设问：生活中还有哪些类似的现象？（由学生思考后回答）。
学生答：如静止的自行车用力踩脚踏板才开始运动，如没有对车继续用力，最终会停下来，静止的秋千用力时，也会摆动，停止用力会最终停下来。（一部分学生会认为物体受力则动，不受力则静止；也有一部分同学对此产生疑问）
①历史回顾：
西里士多德观点：力是维持物体运动的原因，希腊的学者西里士多德早在两千年前就提出的“力是维持物体运动的原因”，初看起来，他的观点似乎符合实际情况，所以这个观点在人类历史上统治了近一千七百年，直到三百年前，人们才开始对这个观点是否正确提出疑问，并由伽利略和牛顿几位科学家对力和运动的关系提出了科学的论断。
②伽利略的观点：物体运动不需要力，运动的物体停下来是由于受到摩擦力。
破案中：有时时显的线索却把人们引向错误的判断，也就是光凭经验来做判断，常常是靠不住的，在探索运动的原因是，西里士多德正是凭借种明显的线索引出错误判断。
设问：现在假设你是伽利略，你会寻找怎样的“侦察”方法去推翻这维持两千年的“错误”。引起亚里士多德错误观点的“罪魁祸首”是什么？
（2）探究阻力对物体运动的影响
把学生分成两个大组，然后就近分成几个小组。让学生以小组为单位进行讨论，并利用手中的器材设计实验证明自己的观点。讨论中，学生主要集中在阻力对物体运动的影响，怎样改变阻力大小；推力或拉力对物体运动的影响，如何改变推力和拉力。需要保持哪些量不变等问题进行了方案的研讨和交流。
学生实验设计不可能一下子考虑的很充分，允许他们失误（科学家的实验也是一步步完善起来的）。
师：为了证明自己的观点，你的实验方案主要解决以下问题：如何选择实验器材？是否有需要测量的物理量？若需要，用什么工具进行测量？各小组讨论提出自己的实验方案，派代表说明，教师巡视，并给予必要的点拨。
探究观点1（“有力则动，无力则静）
① 用一个木块用三次大小不同的拉力在相同的木板（光滑）上拉动后，然后剪断细线
②同一个小车用三次大小不同的推力在木板（粗糙）上推动后，再撤去外力
探究2（运动停下来是由于受到阻力）
①同一木块在同一个斜面从相同高度由静止释放后，在三种不同光滑程度的木板上滑行。
② 同一小车在同一斜面从相同高度由静止释放，在木板上滑行（先铺毛巾，再换棉布，最后直接用光滑木板）。
学生代表说明自己的设计思想，组员倾听，并对观点进行评价，提出疑问，代表释疑。
这样可以集思广益，丰富和完善实验方案，让学生体会合作交流的重要性，在设计方案活动中激发学生的创新意识，老师给予激励性的评价，并补充必须注意的知识点。
师总结：同学们的提议都很好，你们的设计都体现了控制变量的研究方法，最后我们讨论，归纳方案如下：
（1）用同一木块或小车在同一木板上拉动或推动，再撤去拉力或推力。
（2）用同一木块或小车在同一斜面，从同一高度由静止释放后滑下（为了让小车到达斜面底端具有相同的初速度）在三种不同粗糙程度的平面上滑行。
师：做完实验把课本表格及推论填完整。
学生积极做实验，合作完成实验并记录数据。鼓励学生动手实验，收集记录数据，鼓励学生间的交流和合作。使学生在实验中培养了观察能力、动手能力、合作精神，初步养成学习中科学求实的态度。
可见：引起亚里士多德错误观点的“罪魁祸首”是摩擦力（自行车停下不是没有受到外力，而是受了摩擦才停下的，如果没有摩擦力，会永远运动下去，看来运动是不需要力的）。
由于现实生活中不可能有绝对光滑的平面，所以这个实验是个“理想实验”，平面越光滑，小车运动的距离越远，这说明小车受到的阻力越小，速度减小越慢。推理：如果运动物体不受力，它将以恒定不变的速度永远运动下去。
③笛卡儿对伽利略观点又做了补充，他认为物体不受外力时，除速度大小不会改变，也不会改变方向。
3、定律的学习理解
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：一切物体在没有受到外力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
①强调“一切”表明这条规律的普遍适用性，没有例外，不符合这条规律的物体是不存在的。
②“不受外力”是定律成立的条件，这是一种理想情况，它也包含物体在某一方向上不受外力的情况，通常把受平衡力看成不受力。
③“总保持”指物体在不受外力时，只有保持静止或匀速直线运动两种可能，要改变这种状态，物体必须受力的作用。
④“或”物体不受外力作用时，原来运动的物体要保持匀速直线运动，原来静止的物体要保持静止状态，这个规律说明了维持物体的匀速直线运动是不需要力的（即：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）。
牛顿第一定律不是从实验中直接得出来的，但是它又有深厚的实验基础，它是在实验基础上通过进一步科学推理而得到的，由这个定律进一步得出的一切科学推论都经受住了实践的检验，因此牛顿第一定律早已成为大家公认的力学基本定律。
4、牛顿第一定律又叫惯性定律。那么什么是惯性？
引导学生阅读12.5—4惯性小实验，并思考得出惯性的定义。
① 让学生做“迷你小实验”认识惯性：实验演示车运动碰到障碍物后停止，车上物体反倒，（要求学生解释原因）；钢笔帽下快速抽动纸条而钢笔帽不倒；鸡蛋落杯实验等。让学生来认识惯性，即：物体保持原来运动状态不变的性质。②通过一组生活中的事实如12.5-5及拍打衣服上尘土，洗衣机甩衣服，跳远时助跑，说明人们如何利用惯性。③防止惯性的例子如：：限速、限车距、系安全带（与开头呼应，说明必要性）等，鼓励学生举例说明哪些做法是利用了惯性和预防惯性造成危害的。
强调指出：①惯性是一切物体都有的属性，惯性与物体是否受外力，处于何种状态无关。②惯性由物体质量决定，质量越大，惯性越大。③惯性不是力，力是物体对物体的作用，力产生条件是必须有施力物体和受力物体，而惯性是每个物体都有的，惯性只有大小没有方向，所以把惯性说成“惯性力”或“惯性作用”都是错误的。
④区分惯性和惯性定律，惯性是物体的一种属性，而惯性定律是描述物体在不受外力作用时，由于惯性而表现出来的一种运动规律，它的实质是说明“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”。
明确：解释惯性现象分三步，即“三步法”
（1）明确研究对象，开始处于怎样的运动状态。
（2）观察这个物体（或物体的某一部分）受到外力作用时突然改变了运动状态，并指明其运动状态变化的情况。
（3）分析研究对象由于惯性怎样保持原来运动状态，从而出现题上所给的现象。
八、知识结构
理想斜面实验
惯性现象的理解
师生互动，学生自己分析讨论，得出结论
定律的理解、应用
伽利略的观点
笛卡儿补充完善
亚里士多德错误观点
新课引入

呼应引入，解决问题

牛顿总结

九、作业
完成课后第1题和第2题
十、教学反思
每位学生几乎每天都在生活中遇到力和运动的关系，为本课的实施奠定了感性基础。在课堂上，当出现了两种运动的关系的不同观点时，每位同学都认为自己的观点正确，这一“矛盾冲突”激发了较高的学习兴趣和探究热情，在探究中表现出了初步的与人合作意识和能力，他们积极阐述自己的观点，对错误观点也能做到及时修正，多数学生能应用力和运动的关系进行正确的分析。
本课的设计激发了学生的学习兴趣，合作意识，交流欲望等探究热情，培养了学生的设计、动手、观察、分析、归纳、推理、概括等基本探究及解决问题的能力。