高一物理必修一《牛顿第一定律》教案(精选9篇).docx
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1、高一物理必修一牛顿第一定律教案(精选9篇)牛顿第一定律教案 篇一 新课标明确提出“倡导探究性学习”,“在教学中,教师应该让学生亲历思考和探究的过程,领悟科学探究的方法。”自主探究教学是一种课堂教学模式,在课堂上要求教师充分发挥学生的主体作用,形成师生之间、学生之间的多向反馈结构,在教师的启发下,学生积极主动地解决问题。自主探究教学通过激发学生的内驱力,调动学生的积极性和主动性,把学习变成学生内在的需求,从根本上促进学生认知、能力、个性的发展,乃至完美人格的形成。 但在实际的教学过程中,如何让学生的主体性、主动性、创造性得到充分发挥,如何让自主教学探究模式很好的得到实施,是教学过程设计的难点。
2、在教学过程的设计时笔者认为应把握以下三个原则: 1学生已知的内容可以通过自主探究方式让学生独自完成教学要求; 2学生未知的但经老师启发引导后能理解的也可通过自主探究让学生独自完成教学要求; 3学生未知的经老师提示后理解也困难的才是需要通过老师主导来完成的。自主探究性教学模式,就是要让学生成为教学活动的主人,成为学习和发展的主人。 自主探究教学模式的实施关键在于教师设计教学过程时要充分了解哪些是学生已知的知识点,哪些是未知的知识点,哪些是能启发后掌握的,哪些是学生自己无法理解的,然后寻找探究点再针对性地设计问题设计具体探究过程。下面以牛顿第一定律的教学为例来看自主探究教学模式的具体应用。 一、教
3、材分析 这节教材首先对人类认识“运动和力”的关系作了历史的回顾,介绍了四位科学家研究运动和力的关系的思想方法及卓越贡献。然后讲述牛顿第一定律的内容和物体惯性的概念。这是初、高中知识相衔接的一节课程。学生已经了解了牛顿第一定律的基本内容,所以在教学设计上应以教材中有关“力是运动的原因还是改变运动的原因”这一问题认识的发展历史为线索,以科学思想、科学方法教育与思维能力培养为主要目标。教学的侧重点应放在理解人类认识“运动和力”的关系研究、思考、推理过程,学习科学研究中常用的理想实验方法。在牛顿第一定律内容的学习上,注重知识的理解及与生活实际的联系。为发挥学生学习的自主性,思维的积极性,本课采取学生自
4、主探究模式组织教学。 二、教学过程设计 引入新课:运动的起因是什么 (一)学生阅读历史的回顾并找出四位科学家关于力和运动的观点 这块内容中有些知识点学生是已知的,也有未知的,但学生都看得懂,所以就由学生来完成,同学们相互补充,教师只起到归纳总结的作用。 1亚里士多德:力是维持物体运动的原因。 现象:在平路上人推车,车才能运动,人停止用力,车子就要停下来。 2伽利略:水平面上物体所以会停下来,是因为摩擦的作用,如果没有摩擦,水平面上物体一旦具有某一速度物体将保持这一速度运动下去。 笛卡儿:如果没有其它原因,运动物体将继续以同一速度沿着一条直线运动,即不会停下来,也不会偏离原来的方向。 牛顿:一切
5、物体总保持原来的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。 (二)问:以上四位科学家每一位都把人类的认识向前推进了一步,试分析每人推进的一步体现在哪里?你认为谁的贡献最大? 教师通过设计这样一个问题,指明学生要探究的内容与方向,具体由学生们合作完成,教师只起到总结归纳的作用。 a)亚里士多德的贡献:通过直觉的观察提出问题为科学家的研究确立了课题。 b)伽利略的贡献: (1)伽利略发现了不易直觉的摩擦力,改变了亚里士多德根据直接经验得出的直觉结论提出运动不需力维持; (2)思维代替直觉认识宇宙。 c)笛卡儿的贡献: (1)明确匀速直线运动; (2)指出速度改变是有原因的。 d
6、)牛顿的贡献: (1)推广到一切物体; (2)提出静止; (3)明确力的作用。 关于谁的贡献大,学生众说纷纭,没有一个确切的定论,教师也无需给出一个正确的结论。但是通过对物理学历史发展过程的考察,对四位科学家贡献的探究,它将有助于学生了解物理学家认识和发现物理定理、定律的基本方法。从而“以史为鉴”,培养他们以物理学家认识世界本来面目的方式去认识世界。在一定意义上,通过对规律认识的历史的还原,对学生进行科学思想和科学方法论的教育是培养学生科学素养的有效途径。这是设计此问题的关键所在,也是本节课的亮点所在。 在该块教学内容中学生未知的是关于伽利略的理想实验,教师要采取的教学方法是采用设计一系列问题
7、,引导学生学会自己分析问题自己解决问题,具体可如下操作。 提问:伽利略用什么方法证明物体运动不需要力来维持呢? 演示说明:设置一个向下的斜面,再圆滑地连一个向上的斜面。然后拿一个小球放在斜面某点上,由静止运动下来,它将冲上另一斜面。 教师设疑:它能“冲”到哪里,它能回到原来高度吗?如果光滑,结果怎样? 教师通过一系列问题引发学生的思考。通过实验发现,它升不到原来的那个水平高度,这是因为摩擦较大。若换一个摩擦较小的斜面,可以看出,它就较接近那个水平高度。若摩擦越小,就越接近。这是实验事实。科学推理:依据这可靠的实验事实为基础,然后沿着摩擦力越来越小的发展趋势,去科学推理假如摩擦非常非常的小、以至
8、于没有摩擦,那小球将非常非常接近以至于达到原来水平高度。这是一种理想的实验情景,即小球沿着光滑的斜面总能上升到原来的高度。教师指出“假设”两个字用得很好,它对物理结论进行合理的外推,其结论的得出符合逻辑。减小第二个斜面的倾角,倾角越小,小球为达到原来的高度所通过的路程就越长;倾角越小,通过的路程就越长。然后,我们再去科学推理,假如它最终成为水平面,那小球所通过的路程也就无限长,只能沿着水平面继续运动下去。 教师总结:“理想实验”虽然也叫实验,但它不等同于科学实验。真实的实验是一种实践活动,而“理想实验”则是一种思维活动,是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”。并指出理想实验是以
9、真实的科学实践为基础,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,对实际过程做出了更深入的抽象分析。理想实验是以正确的逻辑法则为依据的。它是自然科学理论研究中的重要方法。 (三)演示气垫导轨实验 气垫导轨实验是学生未知的实验,所以采用的方法是由师生共同操作完成,教师介绍实验装置及装置的特点,由学生来推动气垫导轨上的物体,观察它的运动,进一步地帮助学生加深理解物体不受外力作用时将做匀速直线运动。 (四)让学生们仔细阅读牛顿第一定律的内容,并思考定律包含的几层含义 在进行牛顿第一定律的教学时,不能只满足于学生能复述牛顿第一定律的内容,还应帮助学生理解牛顿第一定律所包含的几层意思。定律的理解是未知的,但可以在教师的
10、启发下,通过学生们相互讨论、自主探究、教师补充共同完成下面的三层含义。 1描述了物体不受外力作用时的运动规律 牛顿第一定律描述了物体不受外力作用,或者所受的合外力为零时,物体将保持原来的运动状态匀速直线运动状态或静止状态。 2阐明了力的科学定义 力是物体间的相互作用,它是改变物体运动状态,即产生加速度的原因,而不是产生和维持物体运动的原因。 3一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,揭示了物体普遍具有的属性惯性。 牛顿第一定律教学设计 篇二 目标 一、知识与技能 、知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论,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及意义;理解力和运
11、动的关系,知道物体的运动不需要力来维持。 、理解惯性的概念,知道质量是惯性大小的量度;会用惯性解释一些现象。 二、过程与方法 、观察生活中的惯性现象,了解力和运动的关系 、通过实验加深对牛顿第一定律的理解 、理解理想实验是科学研究的重要方法 三、情感态度与价值观 、通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识,了解人类认识事物本质的曲折性 、感悟科学是人类进步的不竭动力 重点 、理解力和运动的关系 、对牛顿第一定律和惯性的正确理解 、理想实验 教学难点 、力和运动的关系 、惯性和质量的关系 课时安排 1课时 教学过程 引入 师:同学们,在前面的学习中我们学习了怎样描述物体的运动,知道了物体的
12、一些运动规律,但同学们有没有想过:同一个物体不同的情况下可以做出不同的运动,究竟是什么决定了物体的运动情况?要讨论这个问题,就要研究运动与力的关系。所以,从今天开始,我们就一起来探究运动与力的关系。 一、据生活现象思考探究 师:现在请同学们结合日常生活经验,分组探讨一下运动和力是怎样的一种关系,并试着回答以下一些问题。 1、物体的运动需要力来维持吗?是不是有力物体就能运动,没力物体就静止。给物体一初速度,物体在不同平面上滑动,体会物体运动不需要力来维持。 2、物体的运动方向跟力的方向一样吗? 以抛粉笔为例 3、物体的运动仅由力决定吗? 抛粉笔为例 4、物体什么情况下做直线运动?什么情况下做曲线
13、运动? 以抛粉笔为例 5、物体做直线运动时,什么情况下加速?什么情况下减速? 以抛粉笔为例。 【牢记】:物体的运动不需要力来维持,没有力物体也能运动:匀速直线运动;运动方向与力的方向无必然联系;当速度与力同一直线时,物体做直线运动;速度与力不在同一直线时,曲线运动;同一直线时,力与速度同向,加速;力与速度反向,减速。 要让学生明白:物体此刻的速度是由上一刻的速度和上一刻的受力决定的,此刻的速度及此刻的受力决定下一刻的速度。(比方:今天的结果是前面的表现决定的,要想今后的结果能改变,必须从现在开始。) 二、历史上人类对运动与力的关系的认识 师:爱因斯坦曾把一代代科学家探索自然奥秘的努力,比做福尔
14、摩斯侦探小说中警员破案的过程。在侦探故事中,有时候明显可见的线索却把人们引到错误的判断上去,也就是说光凭经验来做判断是靠不住的。 师:长期以来,在研究物体运动原因的过程中,人们的经验是:要使一个物体运动,必须推它或拉它。因此,人们直觉地认为,物体的运动是与推拉等行为相联系的,当不再推、拉的时候,原来的运动便停止下来。根据这类经验,亚里士多德得出结论:必须有力作用在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物体便要停止。我想不仅是亚里士多德这样想,就是在现在,很多人还是这样想的,因为它与我们的现实生活经验相一致。但这却是个错误的结论。是由明显可见的线索引出的错误判断,而且这个错误结论竟维持了近两千年。
15、直到三百多年前,伽俐略创造了有效的“侦察”方法,发现了正确的线索,揭示现象的本质,成为物理学中的福尔摩斯。 师:伽俐略注意到,当一个球沿斜面向下滚动时,它的速度越来越大;向上滚动时,速度越来越小。他由此猜想:当球沿水平面滚动时,速度应该不增不减。实际上他发现,球越来越慢,最后停下来。伽俐略认为,这是由于摩擦阻力的原因,因为他同样还观察到,表面越光滑,球便会滚动得越远。于是他推断:若没有摩擦阻力,球将永远滚下去。 师:伽俐略为了说明他的思想,设计了一个实验(伽俐略斜面实验):让一个小球沿一个斜面从静止状态开始滚下,小球将滚上另一个斜面,如果没有摩擦,小球将升到原来高度。减小后一斜面的倾角,小球在
16、这个斜面上仍然达到同样高度,但这一次为了达到同样高度,比第一次滚得远些。继续减小第二个斜面的倾角,小球达到同一高度时将会滚得更远。于是他问道:若将后一个斜面放平,球会滚动多远?结论显然是,球将永远滚动下去。这就是说物体的运动不需要力来维持,没有力物体也可以运动(比如在光滑水平上,只要给物体个初速度,物体将以这个速度永远运动下去),而力恰好是改变物体运动状态(运动速度)的原因,比如物体加速和减速时都需要受到力的作用。当然我们不能消除一切阻力,也不能把水平木板做得无限长,所以这个实验是“理想实验”带领学生观察动画及视频文件,先看理论动画,再看演示实验。 注意:理想实验不是空想实验,它是可靠实验事实
17、加上理论推导。 师:与伽俐略同时代的法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的观点。明确指出:除非物体受到外力的作用,物体将永远保持静止或运动状态,永远不会使自己沿曲线运动,而只保持在直线上运动。他还认为,这应该作为一个原理加以确立,并且是人类整个自然的基础。 三、牛顿第一定律 牛顿物理学的基石???惯性定律 伽俐略和笛卡尔的正确结论在隔了一代人以后,由牛顿总结成动力学的一条基本定律: 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。 注意:学习物理的过程中大家已经对亚里士多德这个名字很熟悉了,并且每次提到的都是他的错误观点,好像成了反面教材,这里我要
18、向大家说明一下:亚里士多德是个非常伟大的人。恩格斯称亚里士多德是最博学的人,亚里士多德的研究涉及生物、天文、气象、数学和物理等,成果十分丰富,是西方文化的奠基人。他追求以世界的本来面目来说明各种自然现象,比如说:他认为天上的运动应该是完美的匀速圆周运动、地上的物体都应该是静止的。他认为物体的运动需要力来维持,是与大量的“事实”相一致的。他一直追求真理,只不过因为当时研究物理总是靠直觉和思维来进行。因此,他的这一错误观点影响了人们两千多年。 伽利略实在是一个伟大的科学家,他第一个意识到了摩擦力??一个本质至今还没有被认识清楚的问题。有了这一点,加上他又具有丰富、发散而有严谨的科学思维能力,设计出
19、其理想实验就显得比较自然了。我们认为理想实验首要的意义在于它摒弃了那种单纯依靠思辩来研究物理的行为方式,而确立了实验在物理研究中的基本地位。从物理史实上可以发现,这时伽利略认为的地面上的物体除静止外的另一本来面目是匀速圆周运动(而不是匀速直线运动),伽利略是一个伟大的科学家,在物理史上有着不可取代的地位,是因为他第一次确立了物理实验在物理研究中的重要性,研究物理不再是单纯地靠直觉和思维。是笛卡尔第一个明确指出:除非物体受到外力作用,物体将永远保持静止或匀速直线运动状态。这确实是人类思想认识上的一次飞跃。因此,笛卡尔认为上述论断应该作为一个原理加以确立,且是人类整个自然观的基础是十分合理的。笛卡
20、尔当时还指出:在太空环境中可以实现物体不受外力的作用,这时物体的运动就满足理想实验的条件(解放了人们的思想,拓宽了看问题的视野)。 牛顿所做的工作不仅是进行了总结,更是从物理上赋予了明确的内涵,这其中包括惯性和力作为科学概念地提出,以及惯性参考系等,同时明确了力和物体运动及其变化之间的直接因果关系。 【牢记】: 1、运动并不需要力来维持,因而力并不是使物体运动的原因;只有当物体的运动状态发生改变的时候,才需要力,所以力是改变物体运动状态的原因 2、不受力的物体是不存在的,所以牛顿第一定律是理想定律,不能用实验来验证。 3、物体具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,这种性质称惯性。所以牛顿第
21、一定律又称惯性定律。 师:生活中许许多多的现象可以帮助我们理解牛顿第一定律。例如冰壶。冰壶在冰面运动时受到的阻力较小,可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变直到它再一次受到杆的打击或碰到障碍物,才改变这种状态。 观看牛顿第一定律演示实验 四、惯性 带领学生观看多媒体文件。 生活中的例子:将斧头和木把往下敲。木把受到敲击突然停止了。斧头由于惯性要保持原来的运动状态,继续向下运动,使斧头和木把套紧。 1、问:什么样的物体具有惯性?物体什么时候具有惯性? 答:一切物体均具有惯性。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。 物体任何时候都有惯性,惯性是一种
22、固有属性。 2、惯性可以被克服吗? 答:惯性是物体的固有属性,不是力,不能避免或克服。 3、速度可以突变吗? 答:当有外力作用迫使物体改变运动状态时,物体的运动状态会在原有的基础上发生变化,惯性的大小就表现为物体运动状态改变的难易程度。正因为物体的运动状态是在原有的基础上一点点变化的,所以速度是不能突变的。 4、物体的惯性大小由什么决定呢?与速度有关吗? 答:惯性的大小仅由质量决定。 这里有一个易错点:很多同学认为速度大,惯性大;速度小,惯性小。原因是他们把“运动状态改变的难易程度理”理解为“物体从运动到静止的难易程度”。 分析:正是因为有外力的作用才使得物体的运动状态发生改变,所以要比较两个
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