《牛頓第一定律》教學(xué)設(shè)計(jì)范文
作為一名優(yōu)秀的教育工作者，有必要進(jìn)行細(xì)致的教學(xué)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作，教學(xué)設(shè)計(jì)是對(duì)學(xué)業(yè)業(yè)績(jī)問(wèn)題的解決措施進(jìn)行策劃的過(guò)程。那么應(yīng)當(dāng)如何寫教學(xué)設(shè)計(jì)呢？以下是小編精心整理的《牛頓第一定律》教學(xué)設(shè)計(jì)范文，歡迎大家分享。
一、三維目標(biāo)
1．知識(shí)與技能
�、朋w會(huì)伽利略的理想實(shí)驗(yàn)思想。
⑵理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義；理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。
⑶理解慣性的概念，知道質(zhì)量是慣性大小的量度。
2．過(guò)程與方法
⑴通過(guò)回顧歷史探究過(guò)程理解牛頓第一定律的形成過(guò)程。
⑵理解理想實(shí)驗(yàn)是科學(xué)研究的重要方法。
3．情感態(tài)度與價(jià)值觀
�、磐ㄟ^(guò)運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系的歷史探究過(guò)程，使學(xué)生體會(huì)規(guī)律的形成都有一個(gè)從感性到理性、從低級(jí)到高級(jí)的產(chǎn)生、發(fā)展和演變的過(guò)程。
�、仆ㄟ^(guò)理想斜面的教學(xué)，體會(huì)理想實(shí)驗(yàn)的魅力。
二、教材分析
牛頓運(yùn)動(dòng)定律是整個(gè)力學(xué)體系的基石，而牛頓第一定律又是這個(gè)“基石”中的“基石”，它定性地揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，提出慣性的概念，為定量研究力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系拉開了序幕。
高中教材與初中相比，主要有四方面的不同。
一是定律內(nèi)容深淺不同：初中教材敘述為“一切物體在沒(méi)有受到外力作用的時(shí)候，總是保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)”；高中教材敘述為“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止”。高中教材中的表述具有更為豐富的內(nèi)涵，它強(qiáng)調(diào)了力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，突出了第一定律的獨(dú)立性和重要意義，也為學(xué)習(xí)牛頓第二定律做了一定的鋪墊。
二是慣性的認(rèn)識(shí)層次不同：初中強(qiáng)調(diào)一切物體都有慣性，高中側(cè)重慣性與質(zhì)量的關(guān)系。
三是實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)、探究及思維深度不同：初中為斜面小車實(shí)驗(yàn)；高中為伽利略理想實(shí)驗(yàn)，突出了理想實(shí)驗(yàn)這種科學(xué)方法的價(jià)值所在。
四是情感、態(tài)度、價(jià)值觀的體現(xiàn)不同：初中對(duì)牛頓第一定律建立的歷史一語(yǔ)帶過(guò)，高中教材回顧了歷史，讓學(xué)生體會(huì)一個(gè)規(guī)律的獲得是一代又一代人努力的結(jié)果，能夠激發(fā)學(xué)生追求科學(xué)，勇于創(chuàng)新的情感。
三、學(xué)情分析
經(jīng)過(guò)初中的學(xué)習(xí)，學(xué)生初步知道了牛頓第一定律的內(nèi)容和慣性的概念，但是缺乏對(duì)牛頓第一定律建立歷史的了解，對(duì)內(nèi)容也是一知半解。
學(xué)生對(duì)于“質(zhì)量是慣性唯一的量度”更是缺乏認(rèn)識(shí)，憑借自己的生活經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為速度也是慣性的量度。教師要在課堂上充分引導(dǎo)，配合實(shí)驗(yàn)、結(jié)合生活事例來(lái)澄清概念。
教學(xué)實(shí)踐表明，學(xué)生在頭腦中建立正確的力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的過(guò)程，并非一帆風(fēng)順，常常形成與亞里士多德相似的觀點(diǎn)，且根深蒂固。處理具體的實(shí)際問(wèn)題時(shí)，一些直覺(jué)的錯(cuò)誤觀點(diǎn)不時(shí)冒出來(lái)，存在著嚴(yán)重的"口是心非"問(wèn)題。
四、教學(xué)重難點(diǎn)
1．教學(xué)重點(diǎn)：通過(guò)回顧歷史探究過(guò)程理解牛頓第一定律；慣性的理解。
2．教學(xué)難點(diǎn)：力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系；慣性和質(zhì)量的關(guān)系。
五、教學(xué)活動(dòng)設(shè)計(jì)
（一）創(chuàng)設(shè)游戲，引入課題
撕紙游戲
猜一猜：
1．一張紙已剪成兩截，但未完全剪斷，如果迅速用力撕兩邊，紙會(huì)斷成幾截？
2．現(xiàn)在把紙剪成三截，但未完全剪斷，如果迅速用力撕兩邊，紙會(huì)斷成幾截？
大家不要?jiǎng)邮�，先猜一猜�?/p>
3．如果在中間的紙下面夾一個(gè)夾子，然后迅速撕兩邊，紙會(huì)斷成幾截？
請(qǐng)大家想一想：為什么是這樣一個(gè)結(jié)果呢？怎樣解釋我們的游戲呢？其實(shí)，在我們的游戲中還涉及到一個(gè)古老的話題──力和運(yùn)動(dòng)：用力撕紙，紙條斷開運(yùn)動(dòng)起來(lái)。運(yùn)動(dòng)和力之間到底有什么關(guān)系呢？帶著這些問(wèn)題，我們一起來(lái)體驗(yàn)古人的探究過(guò)程，學(xué)習(xí)古人的探究方法，進(jìn)一步理解論述運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的牛頓第一定律。
（二）回顧歷史，探究定律
1．情景設(shè)問(wèn)，經(jīng)驗(yàn)猜想
在人類歷史的長(zhǎng)河中，運(yùn)動(dòng)和力如影隨形，總是和人們的生活、生產(chǎn)密切相關(guān)。比如：馬拉車則車前進(jìn)，不再拉，前進(jìn)的車會(huì)停下來(lái)；人象推車則車前進(jìn)，不再推，前進(jìn)的車會(huì)停下來(lái)；踢球，球沿草地向前滾動(dòng)，不再踢，滾動(dòng)的球會(huì)慢慢停下來(lái)。
思考：運(yùn)動(dòng)和力之間有什么關(guān)系呢？
最早提出這個(gè)問(wèn)題并給出經(jīng)驗(yàn)猜想的是古希臘學(xué)者亞里士多德。
他根據(jù)生活生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)猜想：必須有力作用在物體上，物體才能運(yùn)動(dòng)；沒(méi)有力的作用，物體就要靜止在一個(gè)地方。運(yùn)動(dòng)需要力維持。
他的觀點(diǎn)來(lái)自實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，還能用實(shí)際經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)證，所以被人們廣泛接受，并維持了近兩千年。
設(shè)問(wèn)：我們現(xiàn)在知道，他的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。那么他有貢獻(xiàn)嗎？
亞里士多德的貢獻(xiàn)：開創(chuàng)了一個(gè)新的研究領(lǐng)域。
首先質(zhì)疑并深入研究的是十六世紀(jì)的伽利略。他觀察了球的滾動(dòng)。
2．質(zhì)疑假設(shè)，科學(xué)猜想
當(dāng)球沿斜面向下滾動(dòng)時(shí)，它的速度增大，而向上滾動(dòng)時(shí)，速度減小。他由此猜想：當(dāng)球沿水平面滾動(dòng)時(shí)，它的速度應(yīng)該不增不減。實(shí)際觀察的結(jié)果是：沿水平面滾動(dòng)的球越來(lái)越慢，最后停下來(lái)。
�、佻F(xiàn)象：沿水平面滾動(dòng)的球越來(lái)越慢，最后停下來(lái)。
按照亞里士多德的觀點(diǎn)，球停下來(lái)是因?yàn)闆](méi)有力的作用。伽利略恰恰從這一現(xiàn)象出發(fā)，對(duì)亞里士多德的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑。
�、谫|(zhì)疑：滾動(dòng)的球之所以停下來(lái)，真的是因?yàn)闆](méi)有力的作用嗎？
設(shè)問(wèn)：球停下來(lái)的原因是什么呢？
在伽利略之前，人們還沒(méi)有意識(shí)到摩擦力這種無(wú)形的力，伽利略是第一個(gè)意識(shí)到摩擦力的人。
他改變了水平面的粗糙程度，發(fā)現(xiàn)：水平面越光滑，球滾得越遠(yuǎn)。于是，他推斷這是摩擦阻力作用的結(jié)果。
結(jié)論：滾動(dòng)的球停下來(lái)，是摩擦阻力作用的結(jié)果。
�、奂僭O(shè)：若沒(méi)有摩擦阻力，沿水平面滾動(dòng)的球?qū)⒃鯓舆\(yùn)動(dòng)呢？
④猜想：若沒(méi)有摩擦阻力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動(dòng)下去。
過(guò)渡：伽利略設(shè)計(jì)了一個(gè)雙斜面實(shí)驗(yàn)。
3．實(shí)驗(yàn)探究，得出結(jié)論
�。�1）雙斜面實(shí)驗(yàn)
左斜面固定，右斜面傾角可變。實(shí)驗(yàn)中我們?cè)O(shè)定小球始終從左斜面定位卡處由靜止釋放。
�、俟潭ㄓ倚泵�，改變小球所受的摩擦，觀察小球上升的最大高度怎樣變化。重復(fù)一次。
思考：
1．小球所受摩擦阻力的大小與小球上升的最大高度之間有什么關(guān)系？
2．摩擦阻力的大小與釋放點(diǎn)到上升的最高點(diǎn)的高度差是什么關(guān)系？
3．如果沒(méi)有摩擦，小球會(huì)上升到多高的地方？
�、跍p小右斜面傾角，觀察小球沿斜面運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離怎樣變化。重復(fù)一次。
思考：
1．減小右斜面傾角，小球沿斜面運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離如何變化？
2．如果沒(méi)有摩擦，減小右斜面傾角，沿斜面滾動(dòng)的最遠(yuǎn)距離怎樣變化？小球?qū)⑸仙蕉喔叩牡胤剑?/p>
③將右斜面放平，釋放小球，觀察小球的運(yùn)動(dòng)。
思考：
1．如果水平木板足夠長(zhǎng)，小球會(huì)停下來(lái)嗎？
2．如果沒(méi)有摩擦，水平木板足夠長(zhǎng)，小球?qū)L到哪里去呢？
�。�2）動(dòng)畫模擬 過(guò)渡：現(xiàn)在通過(guò)動(dòng)畫來(lái)模擬沒(méi)有摩擦阻力時(shí)小球的運(yùn)動(dòng)。我們?yōu)閯?dòng)畫配了一段話劇。
�。ɡ蠋煱缪葙だ裕瑢W(xué)生扮演小球。）
伽利略：小球先生（小姐），如果沒(méi)有摩擦，你會(huì)爬上什么高度呢？
小球：我會(huì)搭乘夢(mèng)想的階梯一步一步往上爬，直到爬上原來(lái)的高度。
伽利略；如果我減小右斜面的傾角，你還會(huì)爬到原來(lái)的高度嗎？
小球：夢(mèng)想有多高，我就可以爬多高，只是我要走的.路程更長(zhǎng)了。
伽利略：如果我繼續(xù)減小右斜面的傾角呢？
小球：我心依舊，只是又多了一段山水之程。
伽利略：如果我把右斜面放平，你還會(huì)為了自己的夢(mèng)想而前行嗎？
小球：路漫漫其修遠(yuǎn)兮，吾將上下而求索。既然選擇了高度，留給世界的便只能是背影。
播放周杰倫的《蝸牛》節(jié)選：我要一步一步往上爬/在最高點(diǎn)乘著葉片往前飛 /小小的天 留過(guò)的淚和汗/總有一天我有屬于我的天
希望同學(xué)們像小球一樣懷著夢(mèng)想，沿著人生的軌道一步一步往前行！總有一天，你有屬于你的天！
過(guò)渡：伽利略的雙斜面實(shí)驗(yàn)是一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)。
�。�3）理想實(shí)驗(yàn)的魅力：
實(shí)驗(yàn)（事實(shí)）+邏輯推理
通過(guò)可靠的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，加上合理的邏輯推理，得出規(guī)律的一種方法。
理想實(shí)驗(yàn)的魅力：實(shí)驗(yàn)不能實(shí)現(xiàn)的地方，思維向前一步。
這種方法非常了不起！愛(ài)因斯坦是這樣評(píng)價(jià)的：伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。這個(gè)評(píng)價(jià)實(shí)事求是，從亞里士多德到伽利略，經(jīng)歷了2000多年，物理學(xué)徘徊不前；從伽利略到愛(ài)因斯坦，只經(jīng)歷300多年，物理學(xué)的大廈初步建立，大師輩出。這都得益于伽利略首創(chuàng)的實(shí)驗(yàn)研究方法。
過(guò)渡：通過(guò)雙斜面理想實(shí)驗(yàn)，伽利略得出了結(jié)論。
（3）伽利略：若沒(méi)有摩擦阻力，沿水平面滾動(dòng)的球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動(dòng)下去。運(yùn)動(dòng)不需要力維持。
回顧、思考：
�、凫o止的車、足球?yàn)槭裁催\(yùn)動(dòng)起來(lái)？
�、谶\(yùn)動(dòng)的車、足球?yàn)槭裁磿?huì)停下來(lái)？
�、哿瓦\(yùn)動(dòng)之間有什么關(guān)系？
力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。
設(shè)問(wèn)：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是用什么物理量描述？
車由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，受到了推、拉力；由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止，受到了摩擦阻力。足球由靜止變?yōu)檫\(yùn)動(dòng)，受到了腳的力；由運(yùn)動(dòng)變?yōu)殪o止，受到了草地的摩擦阻力。
過(guò)渡：與伽利略同時(shí)代的法國(guó)科學(xué)家笛卡爾對(duì)他的觀點(diǎn)進(jìn)行了補(bǔ)充。
4．補(bǔ)充完善，形成定律
�。�1）笛卡爾的補(bǔ)充：除非物體受到力的作用，物體將永遠(yuǎn)保持其靜止或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，永遠(yuǎn)不會(huì)使自己沿曲線運(yùn)動(dòng)，而只保持在直線上運(yùn)動(dòng)。這應(yīng)成為一個(gè)原理，它是人類整個(gè)自然觀的基礎(chǔ)。
笛卡爾補(bǔ)充了物體不受力時(shí)保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
過(guò)渡： 1642年，伽利略逝世，1643年牛頓在英國(guó)誕生。牛頓是人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一。主要貢獻(xiàn)有發(fā)明了微積分，發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律和經(jīng)典力學(xué)，設(shè)計(jì)并制造了第一架反射式望遠(yuǎn)鏡等等。
牛頓在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中提出了三條運(yùn)動(dòng)定律。牛頓把伽利略、笛卡爾的正確結(jié)論總結(jié)成為牛頓第一定律，它是牛頓物理學(xué)的基石。
�。�2）牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
過(guò)渡：現(xiàn)在我們來(lái)理解定律。
（三）理解定律，了解慣性
思考：牛頓第一定律中論述的運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系是怎樣的？
1．運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系：力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。
物體不受力，保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)；運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，物體一定受到力的作用。
思考：物體不受力時(shí)“總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”，這能不能通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證呢？
不能。由于不受力作用的物體是不存在的。許多阻力很小的現(xiàn)象可以幫助我們理解牛頓第一定律。
2．阻力很小的現(xiàn)象：冰壺
從視頻可以看出，冰壺在一段時(shí)間內(nèi)速度的大小和方向幾乎不變，直到碰上另一個(gè)冰壺。
思考：定律中還論述了什么呢？
3．慣性：
①概念：物體保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。
設(shè)問(wèn)：一切物體都有慣性。做變速運(yùn)動(dòng)的物體有慣性嗎？
當(dāng)物體做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于慣性，物體會(huì)抵抗速度的改變，從而使速度的改變需要一段時(shí)間。比如汽車緊急剎車時(shí)不會(huì)立即停下來(lái)，而是繼續(xù)向前滑行一段距離。
�、谝磺形矬w有慣性，有抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”。
物體慣性大，“本領(lǐng)”大，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)難改變；物體慣性小，“本領(lǐng)”小，運(yùn)動(dòng)狀態(tài)易改變。
思考并猜想：物體的慣性大小和什么因素有關(guān)？
游戲：用嘴吹書
提起書，用最大力氣吹垂下的封面；用手提起封面，用最大力氣吹垂下的書。
思考：你觀察到了什么現(xiàn)象？這個(gè)現(xiàn)象能說(shuō)明慣性和質(zhì)量的關(guān)系嗎？
�、蹜T性與質(zhì)量：質(zhì)量是慣性大小的量度。
質(zhì)量只有大小，沒(méi)有方向，是標(biāo)量。在國(guó)際單位制中，質(zhì)量的單位是千克，單位符號(hào)為kg。
在初中質(zhì)量定義為物體所含物質(zhì)的多少；現(xiàn)在進(jìn)一步從慣性的角度認(rèn)識(shí)了質(zhì)量；以后還要從物體間的引力認(rèn)識(shí)質(zhì)量。
過(guò)渡：現(xiàn)在，就可以解釋撕紙游戲了。
（四）再設(shè)情景，規(guī)律應(yīng)用
1．思考：怎樣解釋撕紙游戲？
有夾子，增大了中部的質(zhì)量，增大了慣性。當(dāng)迅速撕開兩邊時(shí)，中部仍保持靜止?fàn)顟B(tài)，所以撕成三截。無(wú)夾子，中間紙條慣性很小，靜止?fàn)顟B(tài)易改變。由于撕開紙條的力左右有差異，所以撕成兩截。
過(guò)渡：了解了慣性的知識(shí)，我們還能用它判斷是非。
2．美國(guó)空軍UFO檔案記載，1952．12．6黎明前，一架B29轟炸機(jī)在墨西哥灣上空訓(xùn)練時(shí)，一個(gè)很大的不明飛行物以4000km～15000km的時(shí)速靠近、經(jīng)過(guò)、遠(yuǎn)離它。在目擊描述中，不明飛行物能迅速增減速度，甚至還能驟然停止。
思考：
1．如果沒(méi)有特別的裝置，UFO驟然停止時(shí)，外星人飛行員的命運(yùn)是怎樣的？
2．人們想象外星人持有慣性消除器，用來(lái)消除自身的慣性，以便應(yīng)對(duì)速度的迅速變化，你怎么看？
我們利用慣性的知識(shí)發(fā)現(xiàn)了UFO檔案記載中的疑點(diǎn)。希望大家在遇到問(wèn)題時(shí)利用所學(xué)知識(shí)，冷靜分析。
（五）課堂總結(jié)，課外探究
1．了解了運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的探究過(guò)程。
在探究過(guò)程中，亞里士多德是開拓者。伽利略首創(chuàng)了理想實(shí)驗(yàn)方法；笛卡爾補(bǔ)充了伽利略的觀點(diǎn)；牛頓提出了慣性、力、慣性參考系的概念。
2．體會(huì)了理想實(shí)驗(yàn)的魅力：實(shí)驗(yàn)（事實(shí)）+邏輯推理
3． 深入理解了牛頓第一定律，知道了質(zhì)量是慣性大小的量度。
4．后來(lái)愛(ài)因斯坦等科學(xué)家又進(jìn)一步發(fā)展了牛頓第一定律。沒(méi)有哪一個(gè)定律是終極真理，物理學(xué)的大廈永不封頂，還等待你們?yōu)樗泶u加瓦！
課外探究：有人說(shuō)劉謙的螺絲魔術(shù)顛覆了牛頓第一定律：不給螺帽力的作用，螺帽也能運(yùn)動(dòng)起來(lái)。你怎么看？請(qǐng)?jiān)诎俣戎兴阉鳌皠⒅t螺絲魔術(shù)揭秘”，弄清劉謙螺絲魔術(shù)的原理。
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