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第四章第一节牛顿第一定律
教学设计
——高一物理张一帆
一、教学目标
借助伽利略的理想实验理解力和运动的关系,知道其主要推理过程及结论。
理解牛顿第一定律及其意义。
理解惯性的概念,知道质量是惯性大小的量度,会正确解释有关的惯性现象。
二、教学重难点
牛顿第一定律。(重点)
力和运动的关系。(难点)
惯性。(难点)
三、教学内容及学情分析
牛顿第一定律揭示了运动和力的关系,通过本节内容的学习,应该帮助学生在原有认知的基础上形成更为深刻的认识。从力和惯性作为科学概念的提出过程体会物理观念的形成过程从对规律发现过程的学习体会理想实验加逻辑推理的科学思维方法。
教科书在本节的开始设置了引导学生思考的问题,然后依据牛顿第一定律的发现过程先后介绍了亚里士多德和伽利略在研究运动和力的关系问题上的观点,显示出研究方法在科学研究中的重要地位。在“理想实验的魅力”中,介绍了伽利略的理想实验,表达了理想实验和逻辑推理是物理学研究的基本方法。在上述内容的基础上,教科书呈现了牛顿在伽利略和笛卡尔工作基础上提出的牛顿第一定律。在“惯性与质量”中,通过设置“思考与讨论”栏目、分析实例等方式让学生进一步理解惯性的概念及其量度,加深学生对质量这个物理概念的认识。在“拓展学习”栏目中介绍了惯性参考系,为需要进一步学习物理的学生拓展了视野。
本节的教学重点与难点是深刻体会牛顿第一定律的内涵及其发现过程背后的思想方法。
四、教学过程
教学
环节
教师活动
设计意图
讲授新课
新课导入
1、展示图片:推小车,运动的汽车。
2、问题导入:力推物动,力撤物止,车有速度,不给力,车仍能运动,为什么?。
二、新课教学
(一)历史回顾
1、古希腊哲学家亚里斯多德观点:物体的运动需要力来维持
必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止下来。
在探究运动原因的“侦探小说”里,这正是由明显的线索引出错误判断的案例,而且这个“错案”维持了很久。
------亚里士多德观点
1、意大利物理学家伽利略的观点:物体的运动不需要力来维持。
物体的运动并不需要力来维持,运动之所以会停下来,是因为受到了摩擦阻力。
(二)、伽利略的理想实验
让一个小球沿斜面从静止状态开始运动,小球将“冲”上另一个斜面。如果没有摩擦,小球将到达原来的高度。
如果第二个斜面倾角减小,小球仍将到达原来的高度,但是运动的距离更长。
当斜面最终变为水平面时,小球要到达原有高度将永远运动下去。
这个实验说明:力不是维持物体运动的原因。
思考讨论:为什么说伽利略的实验是一个“理想实验”?
第一:阻力不可能完全消除;第二:斜面也不可能做得无限长。所以,伽利略的实验是一个“理想实验”。
说明:虽然这个实验无法实现,但是,伽利略在实验基础上进一步推理的方法,帮助我们找到了解决运动和力的关系问题的方法。
笛卡尔的进一步完善
他认为,如果运动中的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向
(三)、牛顿第一定律
在伽利略和笛卡儿工作的基础上,英国科学家牛顿提出了动力学的一条基本定律:
1.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,这就是牛顿第一定律。
(1)物体这种保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫作惯性。牛顿第一定律也被叫作惯性定律。
(2)惯性不是外界强加给它的,是物体固有的,一切物体都具有惯性。
2.牛顿第一定律揭示了运动和力的关系:
(1)物体不受外力时的状态是匀速直线运动状态或静止状态,说明力不是维持物体运动的原因。
(2)外力的作用是迫使物体改变其运动状态,说明力是使物体运动状态改变的原因。
思考1:牛顿第一定律可不可以直接用实验来验证?为什么?
参考答案: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,所以不能用实验来验证。
思考2:什么时候可以看作不受力?并举例说明。
当物体受力但所受外力的合力为零时可以看作物体不受力。
(四)、惯性与质量
1.惯性的表现
(1)在不受力的条件下,惯性表现为保持原来的运动状态;
出示视频:惯性现象
(2)在受力条件下,惯性表现为阻止物体运动状态的改变。
出示图片:推小车和汽车图片
让大小不同的车由静止获得同样的速度,需要的力就不同,质量大的汽车需要的力大。
2.惯性与质量
(1)质量是惯性大小的唯一量度。质量越大惯性越大,质量越小惯性越小。
(2)惯性是一切物体所固有的一种属性。惯性与物体的运动状态、所处位置等外部条件无关。
导入新课,引发学生思考运动和力的关系
前人对运动和力的关系的观点,回顾中引发学生思考。
学生理解伽利略斜面实验的过程,培养学生科学严谨的科学态度。
牛顿第一定律的内容及理解
惯性的定义、与质量的关系及生活中与惯性有关的现象
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