高中物理人教版 (新课标)必修11 牛顿第一定律优质教案

高中物理新课标教学设计

４.１牛顿第一定律

【学习者分析】

通过前面几节的学习，学生已经对运动有了一定认识，特别是前一节刚学过力的作用效果之一是改变物体的运动状态。本节联系着一直是提出问题：如果物体不受力将会怎样运动？通过实验使学生直观的看到这一现象。学生在已有的知识基础上应该是很有兴趣的。经过一年的学习学生对科学探究七大要素已基本了解，具备了一定的探究能力，又因为本节课知识与学生生活联系紧密又，所以学生兴趣较高，但这节知识在生活中有没有事例只是一个推理定律，学生可能很模糊。所以在具体学习过程中还需老师适时引导。综合说学生基本具备了学习本节知识的条件。

【教材分析】

牛顿第一定律又称为惯性定律，它描述了力和运动状态的基本关系，在高中物理和生活中都有广泛的运用。牛顿第一定律又是动力学的学习基础，所以牛顿第一定律不仅是牛顿定律的基础，同时在高中物理中还占有非常重要地位。它需要通过实验演示、举例及其借助理想模型的帮助，这中间体现了人类认知事物的规律。本节围绕力和运动状态之间的关系展开，牛顿第一定律的学习加深对惯性概念的理解是本节的重点，能通过实验演示分析出力和运动状态之间的关系及其惯性大小的决定因素是解决教学重点的关键。

【教学目标】

1.知识与技能：

(1)知道伽利略的理想实验及其主要推论过程和推论。

(2)理解牛顿第一定律的内容及其含义，并能联系实际解释生活中的一些物理现象。

(3)理解惯性大小的物理意义，并且惯性的大小只取决与物体的质量，能用它解释生活中相关的物理现象。

2.过程与方法：

(1)借助实验演示及其伽利略的理想实验，分析得出力和物体运动状态的关系。

(2)通过探究活动体验任何物体都具有惯性，阻力对物体运动的影响。

3.情感态度与价值观：

通过活动和阅读感受科学就在身边，培养学生分析问题的能力，要能透过现象了解事物的本质，不能不加研究、分析而只凭经验，体会到对物理问题决不能主观臆断。

【重点难点】

(1)理解力和运动的关系。

(2)理解牛顿第一定律，知道惯性与质量的关系。

【设计思想】

古代对于运动和力有很多错误的思想，通过教师实验和学生实验进行对比分析，重新归纳在实验当中我们能过得出哪些结论，再进行设疑让学生讨论并引导学生去寻找答案，进而提高学生的学习兴趣，培养学生热爱科学的情感和崇尚科学的精神。总体教学布局如下表：

                 否

                                                             返回相应教学环节

                                   是             

【教学环节】

一．课题的引入

开门见山，阐述课题：前面几章学习了运动和力基础知识，这一章开始我们研究力和运动的关系。第一节课我们来学习牛顿第一定律。

二．新课教学

〖教师活动〗：在讲台上放一小车，使它处于静止状态。

人推车走，不推车停，由此看来必须有力作用在物体上，物体才运动，没有力作用在物体上，物体就不运动——这是两千多年前亚里士多德说的，不是我说的。是这样的吗？

〖学生活动〗：思考：物体的运动是不是一定需要力？

〖教师活动〗：下面你就利用桌子上的器材来研究一下这个问题。（投影）

让学生利用桌子上的器材，自主设计实验，分别研究：

⑴、力推物动，力撤物停。

⑵、力撤物不停。

教师巡回指导

〖学生活动〗：利用桌子上的器材：轨道、小车、小球、毛巾、玻璃板、刻度尺、斜槽。设计实验：

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。

〖教师活动〗：你还能举出其他的例子来说明这个问题吗？（投影）

〖学生活动〗：比如：自行车蹬一段时间后停止蹬车，自行车会滑行一段距离；溜冰；冰面上踢出去的冰块。等等。

〖教师活动〗：刚才的两个实验为什么会出现两种现象呢？矛盾出在哪呢？（投影）

引导学生进行实验对比。通过对比实验可以进行逻辑推理，如果接触面非常光滑没有摩擦，那运动的小球将会怎样？

〖学生活动〗：用小球做对比实验

A、在轨道上放毛巾，使斜槽和毛巾吻合，让小球从斜槽上滚下，标出滚动距离。

B、使斜槽和轨道吻合，让小球从同样的高度滚下，标出滚动的距离。

C、使斜槽和玻璃板吻合，让小球从同样的高度滚下，标出滚动的距离。

现象：对比发现，接触面越光滑，滚动距离越远。

结论：小球运动停下来的原因是摩擦力。如果接触面非常光滑小球会永不停止。

〖教师活动〗：在学生回答的基础上，结合实验进一步总结：（投影）

物体的运动是不需要力来维持的。

（力撤物停的原因是因为摩擦力。如果没有摩擦力，运动的物体会一直运动下去）。最早发现这一问题的科学家是伽利略。伽利略是怎么研究这个问题的呢？

〖教师活动〗：边介绍边用多媒体播放伽利略的理想实验。要动态出以下效果：

（1）对称斜面，没有摩擦小球滚到等高。

（2）减小另一侧斜面倾角，小球从同一位置释放要滚到等高，滚动距离就会越远。

（3）把另侧斜面放平，小球要到等高，就会一直滚下去。

根据这一现象伽利略得出了什么样的结论？

〖学生活动〗：观察并回答提出的问题：

运动的物体如果不受力，物体将保持自己的速度不变。

〖教师活动〗：用气垫导轨消除摩擦。让滑块在导轨上滑动，利用光电门测出滑块在不同位置的速度。

〖学生活动〗：学生记录数据并比较。确信他的正确性。

〖教师活动〗：引导学生认识、总结力和运动的关系。

让学生阅读课文找出：

l、伽利略的观点。

2、笛卡儿的补充和完善。

3、牛顿第一定律。

4、对比三个人的观点，他们都是叙述力和运动关系的，谁的更全面？

〖学生活动〗：阅读课文，回答问题。

1、伽利略：物体不受力时，就会保持自己的速度不变。

2、笛卡儿：除非物体受到外力作用，物体将永远保持静止或运动状态，永远保持在直线上运动。  

3、牛顿第一定律：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为止。

4、牛顿第一定律叙述力和运动关系更全面。

〖教师活动〗：既然牛顿第一定律是最完善的，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系？

〖学生活动〗：两个方面：不受力时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态；受力时，力迫使它改变运动状态。

〖教师活动〗：理解：①力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因.而是改变物体运动状态原因. 

②物体不受外力时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。

〖教师活动〗：牛顿第一定律可不可以用实验来验证？什么时候可以看作不受力并举例说明。

〖学生活动〗：学生回答不能。因为不受力作用的物体是不存在的。受力但合力为零时。比如：冰面上的滑动的冰块。冰壶球。

〖教师活动〗：力是物体间的相互作用，只要除研究对象外，还存在着物体，那么研究对象就一定要受外力的作用，所以不受外力作用的物体是不存在的，通常所看到的匀速直线运动状态或静止状态，其实都是物体受到平衡力作用的结束。牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态，只是一种理想化状态，这种状态虽不能实现，但它却正确揭示了运动和力的关系（力不是维持物体运动的原因.而是改变物体运动状态原因.），指出了物体的惯性的性质。在现实中可以用合力为0的状态来代替它，或都说合力为0与不受外力是等效的。

理解：②物体不受外力（或所受外力合力为零）时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。

〖教师活动〗：在初中学习中我们已经知道牛顿定律又叫惯性定律，观看影片后回答问题：什么叫惯性？惯性有什么样的特点呢？

〖学生活动〗：惯性：一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。

特点：①一切物体都具有惯性；

②惯性是物体的固有属性，不论物体处于什么状态，都具有惯性。

〖教师活动〗：一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，当力使它改变这种状态时，它就会有抵抗运动状态改变的的“本领”。这个本领与什么有关呢？比如货车启动时，由静止到运动得需要一段时间，是空车好启动还是满载时？你还能举出什么例子来？

〖学生活动〗：学生思考举例：比如骑自行车，单人时和带人时的感觉相比。从实例可看出，运动状态变化的难易程度与质量有关。

特点：③物体的惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，质量越小，惯性越小。

三．课堂小结

一、历史的回顾：

亚里士多德→伽利略→笛卡尔→牛顿

二、牛顿第一定律的内容和特点：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为止。

1、理解：

⑴ 力和运动的关系：力不是维持物体运动的原因.而是改变物体运动状态原因.

⑵ 物体不受外力 （或所受外力合力为零） 时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。

⑶ 物体具有一种固有属性：惯性。物体的惯性大小完全取决于质量，与其它因素无关。

*⑷牛顿第一定律所描述的物体不受外力的状态，只是一种理想化状态，这种状态虽不能实现，但它却正确揭示了运动和力的关系（力不是维持物体运动原因.而是改变物体运动状态原因.），指出了物体的惯性的性质。在现实中可以用合力为0的状态来代替它，或都说合力为0与不受外力是等效的

2、惯性：一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫惯性。

特点：①一切物体都具有惯性；②惯性是物体的固有属性，不论物体处于什么状态，都具有惯性。③物体的惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性越大，质量越小，惯性越小。

四.作业

1、如图所示，重球系于DC下端，重球下再系一根同样的线BA，下面说法中正确的是（   ）

A、在线的A端慢慢增加拉力，结果CD线容易拉断

B、在线的A端慢慢增加拉力，结果AB线容易拉断

C、在线的A端突然猛力一拉，结果AB线容易拉断

D、在线的A端突然猛力一拉，结果CD线容易拉断

2、交通部门规定：在各种小型车辆前排队乘坐的人必须系好安全带，请从物理学的角度加以说明。

【板书设计】

牛顿第一定律

亚里士多德：历史维持物体运动的原因

伽利略：理想实验——力不是维持物体运动的原因

牛顿第一定律：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为止。

结论：力是改变物体运动状态的原因

      惯性是维持物体运动的原因

【教学反思】

本节课依据学生的认知规律组织教学，引入新课从生活实例入手，设置悬念，提出问题，激发学生兴趣，增强学生的求知欲；在进行“什么是传感器”的教学中注重实验探究，引导学生从两个实验的探究中加以归纳，并通过DISLab系统显示传感器的优越性，让学生了解把非电学量转化为电学量的技术意义；在对光敏电阻、热敏电阻和热电阻、霍尔元件这些制作传感器的元器件教学中，注重将教师演示实验与学生动手实验相结合，注重理论与实践相结合。整个教学过程符合新课程的三维目标，体现新课程的理念，注意培养学生的自主、合作、探究能力，注意从生活走向物理，从物理走向生活，以此增进学生的学习能力和科学素养.