2019年秋高中物理人教版必修1教案: 第四章第1节 牛顿第一定律 .pdf
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1、牛顿第一定律牛顿第一定律 一、三维目标一、三维目标 1知识与技能 体会伽利略的理想实验思想。 理解牛顿第一定律的内容及意义;理解力和运动的关系。 理解惯性的概念,知道质量是惯性大小的量度。 2过程与方法 通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律的形成过程。 理解理想实验是科学研究的重要方法。 3情感态度与价值观 通过运动和力的关系的历史探究过程,使学生体会规律的形成都有一个从感性到理性、从低级到高级的 产生、发展和演变的过程。 通过理想斜面的教学,体会理想实验的魅力。 二、教材分析二、教材分析 牛顿运动定律是整个力学体系的基石,而牛顿第一定律又是这个“基石”中的“基石”,它定性地揭示了力和 运动的
2、关系,提出惯性的概念,为定量研究力和运动的关系拉开了序幕。 高中教材与初中相比,主要有四方面的不同。 一是定律内容深浅不同:初中教材叙述为“一切物体在没有受到外力作用的时候,总是保持静止状态或匀 速直线运动状态”;高中教材叙述为“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”。高中教材中的表述具有更为丰富的内涵,它强调了力是改变物体运动状态的原因,突 出了第一定律的独立性和重要意义,也为学习牛顿第二定律做了一定的铺垫。 二是惯性的认识层次不同:初中强调一切物体都有惯性,高中侧重惯性与质量的关系。 三是实验的设计、探究及思维深度不同:初中为斜面小车实验;高中为伽利
3、略理想实验,突出了理想实验 这种科学方法的价值所在。 四是情感、态度、价值观的体现不同:初中对牛顿第一定律建立的历史一语带过,高中教材回顾了历史, 让学生体会一个规律的获得是一代又一代人努力的结果,能够激发学生追求科学,勇于创新的情感。 三、学情分析三、学情分析 经过初中的学习,学生初步知道了牛顿第一定律的内容和惯性的概念,但是缺乏对牛顿第一定律建立历史 的了解,对内容也是一知半解。 学生对于“质量是惯性唯一的量度”更是缺乏认识,凭借自己的生活经验,认为速度也是惯性的量度。教师 要在课堂上充分引导,配合实验、结合生活事例澄清概念。 教学实践表明,学生在头脑中建立正确的力和运动关系的过程,并非一
4、帆风顺,常常形成与亚里士多德相 似的观点,且根深蒂固。处理具体的实际问题时,一些直觉的错误观点不时冒出,存在着严重的“口是心 非“问题。 四、教学重难点四、教学重难点 1教学重点:通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律;惯性的理解。 2教学难点:力和运动的关系;惯性和质量的关系。 五、教学活动设计五、教学活动设计 (一)创设游戏,引入课题(一)创设游戏,引入课题 撕纸游戏 猜一猜: 1一张纸已剪成两截,但未完全剪断,如果迅速用力撕两边,纸会断成几截? 2现在把纸剪成三截,但未完全剪断,如果迅速用力撕两边,纸会断成几截? 大家不要动手,先猜一猜。 3如果在中间的纸下面夹一个夹子,然后迅速撕两边,纸
5、会断成几截? 请大家想一想:为什么是这样一个结果呢?怎样解释我们的游戏呢?其实,在我们的游戏中还涉及到一个 古老的话题力和运动:用力撕纸,纸条断开运动起。运动和力之间到底有什么关系呢?带着这些问题, 我们一起体验古人的探究过程,学习古人的探究方法,进一步理解论述运动和力关系的牛顿第一定律。 (二)回顾历史,探究定律(二)回顾历史,探究定律 1情景设问,经验猜想 在人类历史的长河中,运动和力如影随形,总是和人们的生活、生产密切相关。比如:马拉车则车前进, 不再拉,前进的车会停下;人象推车则车前进,不再推,前进的车会停下;踢球,球沿草地向前滚动,不 再踢,滚动的球会慢慢停下。 思考:运动和力之间有
6、什么关系呢? 最早提出这个问题并给出经验猜想的是古希腊学者亚里士多德。 他根据生活生产经验猜想:必须有力作用在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物体就要静止在一个 地方。运动需要力维持。 他的观点自实际经验,还能用实际经验验证,所以被人们广泛接受,并维持了近两千年。 设问:我们现在知道,他的观点是错误的。那么他有贡献吗? 亚里士多德的贡献:开创了一个新的研究领域。 首先质疑并深入研究的是十六世纪的伽利略。他观察了球的滚动。 2质疑假设,科学猜想 当球沿斜面向下滚动时,它的速度增大,而向上滚动时,速度减小。他由此猜想:当球沿水平面滚动时, 它的速度应该不增不减。实际观察的结果是:沿水平面滚动的
7、球越越慢,最后停下。 现象:沿水平面滚动的球越越慢,最后停下。 按照亚里士多德的观点,球停下是因为没有力的作用。伽利略恰恰从这一现象出发,对亚里士多德的观点 提出质疑。 质疑:滚动的球之所以停下,真的是因为没有力的作用吗? 设问:球停下的原因是什么呢? 在伽利略之前,人们还没有意识到摩擦力这种无形的力,伽利略是第一个意识到摩擦力的人。 他改变了水平面的粗糙程度,发现 : 水平面越光滑,球滚得越远。于是,他推断这是摩擦阻力作用的结果。 结论:滚动的球停下,是摩擦阻力作用的结果。 假设:若没有摩擦阻力,沿水平面滚动的球将怎样运 猜想:若没有摩擦阻力,球将永远滚动下去。 过渡:伽利略设计了一个双斜面
8、实验。 3实验探究,得出结论 (1)双斜面实验 左斜面固定,右斜面倾角可变。实验中我们设定小球始终从左斜面定位卡处由静止释放。 固定右斜面,改变小球所受的摩擦,观察小球上升的最大高度怎样变化。重复一次。 思考: 1小球所受摩擦阻力的大小与小球上升的最大高度之间有什么关系? 2摩擦阻力的大小与释放点到上升的最高点的高度差是什么关系? 3如果没有摩擦,小球会上升到多高的地方? 减小右斜面倾角,观察小球沿斜面运动的最远距离怎样变化。重复一次。 思考: 1减小右斜面倾角,小球沿斜面运动的最远距离如何变化? 2如果没有摩擦,减小右斜面倾角,沿斜面滚动的最远距离怎样变化?小球将上升到多高的地方? 将右斜面
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