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《牛顿第一定律》教学设计
石港中学 于郁东
一、教学目标
1、知识、技能目标
(1)理解牛顿第一定律的内容及意义.
(2)理解惯性,知道日常生活中由于惯性而产生的简单现象,并能解释.
(3)理解惯性和力的关系.
2、过程、方法目标
培养学生严谨的逻辑推理能力;通过学生对历史演变过程的“亲身”参与,培养他们深度分析和思考的能力;通过对生活实例的分析,培养学生理论联系实际的能力.
3、情感、态度目标
让学生感受科学探究过程的艰辛,感受科学之美和科学的精神.
二、教材分析
　　牛顿运动定律是整个力学体系的基石，而牛顿第一定律又是这个“基石”中的“基石”，它定性地揭示了力和运动的关系，提出惯性的概念，为定量研究力和运动的关系拉开了序幕。
　　高中教材与初中相比，主要有四方面的不同。
 　　一是定律内容深浅不同：初中教材叙述为“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状态”；高中教材叙述为“一切物体总保持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”。高中教材中的表述具有更为丰富的内涵，它强调了力是改变物体运动状态的原因，突出了第一定律的独立性和重要意义，也为学习牛顿第二定律做了一定的铺垫。 
　　二是惯性的认识层次不同：初中强调一切物体都有惯性，高中侧重惯性与质量的关系。 
　　三是实验的设计、探究及思维深度不同：初中为斜面小车实验；高中为伽利略理想实验，突出了理想实验这种科学方法的价值所在。
　　四是情感、态度、价值观的体现不同：初中对牛顿第一定律建立的历史一语带过，高中教材回顾了历史，让学生体会一个规律的获得是一代又一代人努力的结果，能够激发学生追求科学，勇于创新的情感。
三、教学重难点：
1．教学重点：通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律；惯性的理解。
2．教学难点：力和运动的关系；惯性和质量的关系。
四、设计思想
　　本设计从建构主义原理和认知心理学出发,紧紧围绕牛顿第一定律的产生过程,深入挖掘物理学史中的相关素材,将牛顿第一定律产生过程的几个关键问题以原貌的形式展示给学生,让他们作为各个历史时期的“探究者”参与相关问题的讨论.在讨论的过程中学生会发现:“这些看似简单的问题不仅很难回答,而且蕴藏着深刻的思想方法,所以人类用了几千年的时间才弄清楚”.通过这样的探究,不仅让学生获得了物理知识,更让学生感受科学结论得出的艰难历程,并感悟科学之美,正确评价各个历史人物，尤其是亚里士多德。引入大量的生活实例及刘谦在春晚表演的魔术引导学生积极观察生活并思考生活，既提高学生学习物理的兴趣，也加深学生对物理知识的理解，从而取得较好的教学效果。
五、课前准备 
　　自制理想斜面实验器、气垫导轨。
六、　教学过程
（一）引入新课
任务一、观察图片
师：飞机为什么能在天上自由翱翔？
生：因为有发动机提供动力，是力让飞机运动
师：力是维持飞机运动的原因？
生：………
（设计意图：引出课题主旋律力和运动的关系，并激发学生思索力和运动的关系，暴露学生的前概念）

任务二、观看视频：刘谦魔术意念螺丝。
师：意念能让物体运动？牛顿第一定律有误？
（设计意图：引出课题，并激发悬念）

任务三：分析试题：例．如图所示，劈形物体M的各表面光滑，上表面水平，放在固定的斜面上．在M的水平上表面放一光滑小球m，后释放M，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 [ ]
　　A．沿斜面向下的直线
　　B．竖直向下的直线
　　C．无规则的曲线
D．抛物线

（设计意图：更进一步激发学生深层次的思考，同时用习题检查学生对牛顿第一定律的掌握程度，发现学生错解的一些根源）

【过渡】
科学探索的历史就像一部侦探小说，探索的过程就象一个侦探破案的过程，就是一个又一个谜团揭秘的过程！
——爱因斯坦
师：答案不明确或不知，应该是我们对力和运动关系的谜团还没有真正的破除，那就让我们一起追根溯源吧，看看问题到底出在哪里？
（设计意图：让学生通过这句话感受到科学探索过程是象侦探破案的过程，刺激而复杂，让学生知道若结果出现偏差，应该是谜团还没有撤掉揭秘的原因。）

（二）新课教学
1、回归历史，追根溯源
第一篇章：亚里士多德年代
时光倒流形式呈现几个关键时间2011---1642----1596----1564----公元前384，从而追本溯源，引出运动的研究开端人物亚里士多德，分析亚里士多德的观点“力是维持物体运动的原因”为什么是错误的？阐述亚里士多德的虚空理论及琼·布里丹举例反驳了亚里士多德的虚空理论
（设计意图：用史实说明亚里士多德的伟大，纠正亚里士多德在学生心目中不正确的形象定位）
第二篇章：1564伽利略年代
师：既然已经证明力不是维持运动的原因，那么日常水平面上小球停下来的原因是什么呢？
生：…….
抛出伽利略的观点：在水平面上运动的物体所以会停下来，是因为受到摩擦阻力的缘故.若没有摩擦阻力，球将永远运动下去。
师：你相信伽利略的话吗？你如何才能相信他的话？
生：实验证明。
由伽利略摆谈到斜面实验模型，重演理想斜面实验，指出物体的运动不需要力来维持。

（设计意图：通过观察伽利略的理想实验,启发学生在研究科学问题时大胆的猜想与假设对科学研究具有重要的作用，并让学生体会一切推理都必须从观察与实验得来，任何问题都是有原型的，所以要善于观察生活并积极思考。）
师：若让现在的你来证明有没有办法？
生：……..
师：演示气垫导轨实验
（设计意图：进一步体验运动不需要力来维持）
第三篇章1596笛卡儿年代：
观点：除非物体受到力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动.
由“他认为，这应该成为一个原理，它是人类整个自然观的基础”引出思考：伽利略和笛卡尔都做出了很大的贡献,“为什么历史上没叫伽利略定律或者笛卡尔定律”
结论：伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述,但没有明确指出运动和力之间的关系是什么。笛卡儿在伽利略的基础上更近了一步,更为接近真理。
思考：运动和力到底是什么关系呢？
（设计意图：为隆重推出牛顿作铺垫）

2、牛顿第一定律
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.
师生一起解读文本，理解牛顿第一定律的含义：
a.一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态
牛顿认为这种性质的特征就是总想保持原状，不愿改变,有点懒惰,所以牛顿给它取名为Inertia(惰性,迟钝),翻译过来就叫惯性.
惯性：一切物体具有保持原来状态的性质
所以第一定律又叫惯性定律
b. 物体不受力作用时运动状态不改变
力不是维持物体运动的原因.
c. 除非有力迫使它改变这种状态
力是改变物体运动状态的原因
d. 惯性参考系：指导学生阅读课后相关内容
（设计意图：让学生体会出牛顿第一定律的三个内涵：惯性、力和运动的关系、惯性系，并能真正理解牛顿第一定律）

3、应用
师：刘谦魔术：意念螺丝的困惑，是牛顿第一定律有误？还是另有玄机？
视频：刘谦魔术意念螺丝揭秘
（设计意图：前后呼应，让学生由揭秘进一步深刻体会力是改变物体运动状态的原因，并引出惯性大小与质量有关）

师：为什么刘谦选了个小螺丝?从表演效果来说应该选择大一点的螺丝为佳。
生：在相同震动力下，质量小的物体容易被震动。
师总结：在相同力的作用下，质量小的物体容易改变原来的运动状态。即惯性小。
（设计意图：现实中体会运动状态的改变难易程度和质量有关）
师：物体的惯性除了和质量有关外还和什么因素有关呢？
生：速度
师：
问题一：运动的物体有惯性，静止的物体没有惯性？
问题二：惯性和速度有关吗？高速行驶的汽车较难停下来是因为惯性比较大?
（设计意图：纠正学生经常认为惯性与速度有关的错误论断）
师：观察和实验表明：对于任何物体，在受到相同力作用时，决定它们运动状态变化难易程度的唯一因素是质量。
质量是标量，国际单位是千克
阅读课本，进一步理解质量这个物理概念
学以致用-----走向生活
师：你能举出生活中惯性表现的各种实例吗？
惯性的利
亚洲飞人柯受良驾车飞越黄河，他凭什么有这种胆识去飞越气势磅礴的黄河呢？
惯性的弊
警察叫司机系安全带，为什么？
（设计意图：学以致用，理论联系实际，同时加深对惯性概念的理解）
师：刚才我们循着历史的足迹重新研究了力和运动的关系，现在让我们再来看看任务三中的试题，你能正确解答了吗？通过这一试题解答，你有什么收获？
生：……….
（设计意图：检查课堂效果，并教育学生做错题原因经常是基本概念没真正理解，真正理解了，物理无难题）

（三）课堂总结
通过写板书，总结课堂内容，正确评价各历史人物，梳理本节课知识。
（设计意图：最后写全部板书，重新进行本节课知识的梳理，加深理解。）
（四）布置作业
查找文献资料、网络和调查等渠道,收集与惯性有关的现象,感知惯性的普遍性,分析其利弊,讨论利用惯性和防止惯性危害的方法.
以“如果物体没有惯性,世界将……”为题写一篇富于想象力的作文.
（五）板书设计
牛顿第一定律
一、历史的足迹
亚里士多德 伽利略 笛卡儿 牛顿
二、牛顿第一定律
1.内容
2.含义
三、惯性
1.内容
2.惯性大小的量度：质量
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