福建省泉州市2020年青年教师说课比赛系列—高中物理：《牛顿第一定律》教学设计

牛顿第一定律教学设计 一、设计思想学生在初中学习中已经了解牛顿第一定律及惯性的基本知识，本节课以初中知识为基础，不单介绍知识结果，更注重知识的获得，促进学生学习方式的转变，在教学过程中展开科学方法教育与思维能力培养，体现科学探究的思想。为此本节教学采用讨论交流、实验探究演示的教学方式，教师适当引导与点拨，并由师生共同总结概括。设计这样的教学方案，是以学生为主体，通过学生思维和探究让学生体验物理学家走向成功的足迹，感悟物理学习中的乐趣与美感。二、教学内容普通高中课程标准实验教科书物理（必修1）第6章第1节（司南版）三、教材分析牛顿运动定律是动力学的核心，牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，是动力学理论的基础，是牛顿物理学的基石。通过本节的学习，学生把以前学习到的运动学知识和力学知识有机地结合起来，同时为后面牛顿第二定律等知识的学习打下基础，起到承前启后的作用。本节课的教学内容首先对人类认识运动和力的关系作了历史的回顾，着重介绍了伽利略研究运动和力的关系的思想方法及卓越贡献，而后讲述了牛顿第一定律的内容和物体惯性的概念。四、学情分析高一学生已具备一定的分析推理能力，但主动性不强，对于概念理论知识规律学习兴趣普遍较低。所以虽然本节内容学生在初中阶段已经学过，但如何保持新鲜感，还需加大思维强度。同时学生已初步了解了牛顿第一定律和惯性的基本内容，但是对其认识还不够深入，对力与运动之间关系的理解，学生自身原有的经验更接近亚里士多德的观点。所以教学中结合实验、大量的实例分析，让他们通过观察、思考澄清错误的认识。五、教学目标1. 知识与技能、了解人类探索运动和力关系的历史，知道伽利略的理想实验及其推理过程和结论，知道理想实验是科学研究的重要方法；、理解牛顿第一定律的内容和意义，正确理解力和物体运动的关系；、知道什么是惯性，会正确解释有关惯性的现象。2. 过程与方法、通过学生自读，提高阅读理解能力；通过模仿描述各科学家的观点，训练学生的表达能力；、通过学生实验，组织学生分组讨论，培养学生在实验的基础上通过推理得到结论的方法；、通过对惯性现象的解释，培养学生灵活运用所学知识的能力。3. 情感态度价值观、通过了解历史上人们认识力和运动的关系的艰难过程，了解人类认识事物本质的曲折，使学生形成不迷信权威，敢于提出疑问的科学的学习态度，培养实事求是的唯物主义世界观；、培养学生主动学习、主动探究问题的习惯；、从课堂教学中让学生感觉到学习的成功愉悦感，培养学生敢于坚持真理，不迷信权威的精神和科学探究精神。六、重、难点分析重点：、人类探索力和运动关系的历史和伽利略的科学思维方法；、对牛顿第一定律的理解；、理解惯性的概念，知道质量是惯性大小的量度。难点：、力和运动的关系，明确“ 力是维持物体运动的原因” 观点是错误的；七、教学准备自制长斜面导轨实验器材一套，气垫导轨实验一套，相应视频演示材料、课件。八、教学过程教 学 程 序 设 计教学程序教 师 活 动学生活动设计意图创设情境导入新课与学生一起做实验，个别提问。学生实验：让每个学生起立站在桌子旁边，用手水平托着物理教科书，接着手迅速水平抽动。学生观察并解释实验现象。复习回忆初中内容，活跃课堂气氛。根据学生的回答引导学生思索：1、 什么是惯性定律（牛顿第一定律）；2、 牛顿第一定律是如何被发现的；3、 为什么说牛顿第一定律是动力学的基石；思考。让学生带着疑问进入教学，提高听课效率。4、 运动和力到底是什么关系。举日常生活中的常见的例子，问：物体的运动是不是一定需要力？思考。观点：1同意；2不同意。启迪思考，过渡引入人类探索运动和力关系的历史。新课教学新课教学新课教学亚里士多德的观点：物体在水平面上运动，需要借助外力才能维持，如果外力停止作用，物体就要静止下来。介绍亚里士多德的简略生平贡献，明确亚里士多德的观点来自于日常生活经验的总结，更来自他的哲学理论：有生命物体的属性是运动的，无生命物体的属性是静止的。虽然亚里斯多德的观点在2000多年后的今天看来是错误的，但不能掩盖他是人类历史上最伟大的人物之一。亚里士多德集中古代知识于一身，在他死后几百年中，没有一个人象他那样对知识有过系统考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全书，他的思想曾经统治过全欧洲。恩格斯称他是“最博学的人”。学生阅读书本，回答问题，同时思考如何推翻亚里斯多德的观点：物体的运动需要力来维持。通过对亚里斯多德的认识，让学生学习辩证科学的世界观，对待历史应实事求是，不可厚今薄古。通过学生的回答启迪学生思考，过渡到伽利略理想实验。让学生思考哪些物理实例可以推翻亚里士多德的观点。提问学生，对学生的的回答适当点拨，引导学生明白物体之所以会停下来是因为摩擦力，而不是因为没有外力的作用。可以通过以前做过的实验（滑动摩擦力的影响因素）来引导学生。思考回答。过渡：物理学家伽利略为此做了一个著名的理想斜面实验。让我们一起来看看这个实验：演示实验：1、 用长布覆盖大部分斜面导轨，让小球从一端某高度下滑，记录小球滑到另一端的高度；2、 逐步减少长布覆盖斜面导轨的面积，让小球从同一高度下滑，逐次记录小球滑到另一端的高度。观察实验现象、分析得出：1、导轨有摩擦，小球低于原来的高度；2、减少导轨的摩擦，更接近原来的高度；培养学生观察能力和分析总结能力。假想：当摩擦力大小为零，小球在另一个斜面上会上升到哪个高度？思考。1再现伽里略的科学实验及推论过程，感受其科学研究方法：客观实验假想合理推理、理性思维得出结论；2更好地理解理想实验的内涵；3有助于学生更好地理解力与运动的关系这一难点。合理推理：小球将会到达同一高度。结合多媒体演示并介绍伽利略的理想斜面实验推理得出结论。再次合理外推：改变对接斜面倾角。斜面还是光滑的，小球仍然会上升到原来的高度，而小球为了要回到原来的高度要运动更远的距离。斜面倾角越小，运动距离越远。伽利略观点：斜面倾角为零，小球为了要回到原来的高度只好一直运动下去，永不停止；演示实验：逐步降低斜面导轨的另一端，可观察到小球越滚越远了。指明伽利略的观点是正确的，他的理想实验没法用实验证明，但他的观点是建立在可靠的事实实验的基础上，进行合乎逻辑的合理推理外推而得出的正确结论。伽利略的理想实验方法：渐进实验启发思考理想问题由已知事实进行逻辑推理假说式结论。理想实验方法具有巨大的实际意义：可以让人们摆脱现实的技术限制，发挥人类伟大的想象力，进一步更加深入的探索自然界。简单举例：爱因斯坦的广义相对论，量子物理的研究等等。观察，得出结论：斜面倾角越小，小球运动距离越远。若斜面倾角为零，小球永远运动。指导学生得出伽利略的结论。总结伽利略的观点：运动的物体，如果受到的阻力为零，它的速度将不会减慢，将以恒定不变的速度永远运动下去。” 即作匀速运动。新课教学由伽利略的结论，引导学生总结力和运动之间的关系。回答问题，归纳总结：物体的运动是不需要力来维持的。简单指明：笛卡儿与伽利略两者观点的不同。举例说明“没有外力”条件下的真实实验。举例：太空行走，冰上运动等。阅读课本，了解笛卡儿、牛顿对伽利略观点的补充。使 学生认 识到人 类对自 然规律 的认识 是个逐 步完善 的过程。综合伽利略、迪卡儿和牛顿的成果，概括得出牛顿第一定律内容。简单介绍牛顿的贡献：牛顿在1687年出版的自然哲学之数学原理一书中，发表了牛顿运动三大定律。它的出版标志了近代科学的第一个学科体系经典力学的诞生。自然和自然法则隐藏在黑暗中，上帝说：让牛顿去吧！于是一切都被照亮！英国诗人 蒲柏讲述爱因斯坦对牛顿第一定律的补充：一物体在离其他物体都足够远时，一直保持静止状态或匀速直线运动状态。这就是牛顿第一定律的现代表述，具有更普遍的意义。得出牛顿第一定律内容：“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。”归纳总结得出牛顿第一定律；说明人类对力和运动的认识仍在不断发展深化。从几个方面引导学生分析牛顿第一定律含义：1、惯性系：我们称能使牛顿第一定律成立的参考系为惯性参考系或惯性系，反之称为非惯性系；2、牛顿第一定律不是一条实验定律，它是牛顿以伽俐略的理想实验为基础，总结前人的研究成果，加之丰富的想象而提出来的自然界实际上不存在不受力的物体，但物体所受合外力为零或某一方向受力为零的情况大量存在，牛顿定律也符合这些情况；演示实验：气垫导轨实验，验证刚才结论。3、力不是物体运动的原因，物体的运动不需要力来维持；4、力是改变物体运动状态的原因，即产生加速度的原因；指明物体运动状态的改变：速度大小的改变、速度方向的改变或者速度大小方向都改变。5、一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质，这种性质叫做惯性。所以牛顿第一定律又称惯性定律学生自己讨论交流，正确理解牛顿第一定律含义。对比初中牛顿第一定律的内容：一切物体在没有受到外力作用时，总保持匀速直线运动状态或静止状态。明确：高中侧重对力的分析，而初中则着重说明物体具有惯性。进一步阐述力和运动的关系，过渡到惯性的学习，引入加速度，为下一节学习牛顿第二定律做铺垫。给出惯性概念：物体保持原来运动状态不变的性质。获得概念新课教学复习提问：关于惯性的知识，以及惯性应用防止的相关知识。并演示相关图片视频。思考回答。讨论交流，达成共识：从生活走向物体，再让物理知识走向生活，加强学生学习物体的兴趣。指明：惯性是用来描述物体运动状态改变的难易程度。总结：一切物体都具有惯性，惯性是物体的固有属性，与物体的运动状态无关。指明：质量是惯性大小的唯一量度。小结与作业1引导学生完成课堂小结：（1）历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究。（2）伽利略得到力和运动关系的研究方法。 （3）牛顿第一定律的内容； （4）惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法2布置作业：（1）、完成学校自编教材课节作业；（2）、让学生撰写“惯性的利用与防止”小论文，搜寻阅读亚里士多德、伽利略、牛顿等伟人的生平贡献。课后完成作业。作业加深巩固学习成果，撰写小论文等培养学生自主学习能力，提高综合素质。教学反思现在的高中生在初中阶段普遍存在着死记硬背物理知识的现象，对物理知识的产生来源往往不甚了了，解决实际问题的能力不高，如何改变这种学习现状将是高中阶段一项长期而艰巨的任务。因此本节课在设计上非常注重知识的形成过程，让学生知其然，知其所以然。主要特点如下：1、教学中不再对初中知识的简单重复加深，更加注重知识的获得过程。体现物理新课改精神；2、 对亚里士多德的认识不再停留在表面刻板的认识，而是真正比较深入的去研究和体会，同时让学生明白牛顿第一定律并不是最终定律，人类的认识仍在不断前进；3、设计了长导轨斜面实验，真正比较生动形象的再现伽利略的理想斜面实验。教学反思是物理教学一个重要环节，能帮助教师从知识型教师向学者型教师转变。