【新教材】統(tǒng)編人教版小學(xué)數(shù)學(xué)選修第一冊第四章《運動和力的關(guān)系》全章節(jié)學(xué)案教學(xué)設(shè)計章運動和力的關(guān)系4.1牛頓第一定理4.2實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系4.3牛頓第二定理4.4熱學(xué)單位制4.5牛頓定理的應(yīng)用4.6超重和失重本章綜合與測試4.1《牛頓第一定理》教案教學(xué)目標(biāo)1.了解化學(xué)學(xué)史上人們對力與運動關(guān)系的認知歷程。2.初步了解理想化實驗方式，曉得理想化實驗方式的意義和局限。3.理解慣性的概念，會用慣性解析生活中的與慣性相關(guān)的現(xiàn)象。4.在了解人們對力與運動關(guān)系認知歷程的過程中，感受理想化實驗、數(shù)學(xué)與數(shù)學(xué)學(xué)的關(guān)系。教學(xué)重難點教學(xué)重點數(shù)學(xué)學(xué)史上人們對力與運動關(guān)系的認知歷程、牛頓第一定理、慣性教學(xué)難點牛頓第一定理、慣性教學(xué)打算多媒體講義教學(xué)過程新課引入班主任通感：在小學(xué)，我們學(xué)過了牛頓第一定理，請你們回顧一下它的內(nèi)容。中學(xué)生活動：中學(xué)生思索老師所提問題，集體回答老師所提問題。班主任口述：我們明天就來細致地剖析牛頓第一定理和它的得出過程、及慣性。講授新課一、理想實驗的魅力班主任活動：講解亞里士多德關(guān)于力與運動關(guān)系的觀點。兩千多年前，古埃及思想家、哲學(xué)家亞里士多德斷定：要使一個靜止的物體運動上去，就必須對它使勁；使勁使物體運動上去后，停止使勁，物體歸于靜止。
于是，他宣稱“運動者皆被推進。”“當(dāng)推一個物體的力不再推它時，原先運動的物體便歸于靜止。”教師活動：講解伽利略對力與運動關(guān)系的認識。伽利略覺得，將人們引入歪路的是磨擦，而物體在一般情況下運動時，磨擦又是無法避開的。伽利略注意到，當(dāng)一個球沿斜面向上滾動時，它的速率減小；向下滾動時，速率降低。他由此推測：當(dāng)球沿水平面滾動時，它的速率應(yīng)當(dāng)不增不減。但是，實際情況卻是，雖然沿水平面滾動，球也會越滾越慢，最后停了出來。伽利略覺得這是磨擦作用的結(jié)果。若沒有磨擦，球?qū)⒂肋h運動下去。為了闡述自己的觀點，伽利略設(shè)計了如圖所示的實驗：讓一個小球沿斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開始運動，小球?qū)ⅰ皼_”上另一個斜面。假如第二個斜面夾角增大，小球仍將抵達原先的高度，而且運動的距離更長。由此可以推測，當(dāng)斜面最終變?yōu)樗矫鏁r，小球要抵達原有高度將永遠運動下去。這說明，力不是維持物體運動的誘因。班主任活動：講解理想化實驗。阻力不可能完全清除，第二個斜面也不可能做得無限長，所以，伽利略的實驗是一個“理想實驗”。首先，“理想實驗”是以實踐為基礎(chǔ)的。所謂的“理想實驗”就是在真實的科學(xué)實驗的基礎(chǔ)上，捉住主要矛盾，忽視次要矛盾，對實際過程做出更深入一層的具象剖析。
其次，“理想實驗”的推理過程，是以一定的邏輯法則為依據(jù)的，而這種邏輯法則，都是從常年的社會實踐中總結(jié)下來的，并為實踐所否認了的。在自然科學(xué)的理論研究中，“理想實驗”具有重要的作用。作為一種具象思維的方式，“理想實驗”可以使人們對實際的科學(xué)實驗有更深刻的理解，可以進一步闡明出客觀現(xiàn)象和過程之間內(nèi)在的邏輯聯(lián)系，并由此得出重要的推論。“理想實驗”只是一種邏輯推理的思維過程，它的作用只限于邏輯上的證明與指責(zé)，而不能拿來作為檢驗認識正確與否的標(biāo)準(zhǔn)。相反，由“理想實驗”所得出的任何結(jié)論，都必須由觀察或?qū)嶒灥慕Y(jié)果來檢驗。班主任活動：評論伽利略對力與運動關(guān)系的認識。伽利略的力是改變物體運動狀態(tài)的緣由，將動力學(xué)的研究引入正確的方向。不過伽利略還不能想像不受重力作用的物體將怎樣運動。正是為了防止重力對物體運動的影響，伽利略才將研究對象置于水平面上。這樣使它的推論有很大的局限性。班主任活動：講解笛卡爾對力與運動關(guān)系的認識。笛卡爾覺得所有的物體都有保持原先的形式和狀態(tài)的趨勢。為了才能確定自然事物的發(fā)生過程。笛卡爾覺得還須要給出相應(yīng)的二級定理。第一條定理說，“如果沒有外界的作用，任何物質(zhì)粒子的狀態(tài)（包括它的大小形狀、位置和運動）不會有任何變化。
”第二條定理說，“如果物體處在運動之中，這么如無其他作用的話，它將繼續(xù)以同一速率在同仍然線方向上運動，既不停定來也不偏離原先的方向。”教師活動：請你笛卡爾對力與運動關(guān)系的認識。表面上看，笛卡爾的第二條定理是慣性定理的確切描述。但笛卡爾沒有提出力的概念，他認識物體的之間的互相作用只有通過直接的接觸才會發(fā)生。二、牛頓第一定理班主任活動：講解牛頓第一定理。在伽利略和笛卡爾工作的基礎(chǔ)上，在隔了一代人之后，美國科學(xué)家牛頓提出了動力學(xué)的一條基本定理：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它前面的力促使它改變這些狀態(tài)。這就是牛頓第一定理。物體這些保持原先勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫作慣性。牛頓第一定理也叫作慣性定理。班主任活動：講解牛頓第一定理的意義。（1）力不是維持物體運動狀態(tài)的緣由，而是改變物體運動狀態(tài)的緣由。（2）保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)是物體的固有屬性，這一屬性稱為慣性。慣性不是外界強加給它的，是物體固有的，一切物體都具有慣性。三、慣性與質(zhì)量班主任活動：講解慣性與質(zhì)量的關(guān)系。班主任口述：從生活中我們可以曉得，滿載貨物的大貨車與小車輛相比八上物理力與運動思維導(dǎo)圖，更不容易停出來。不同質(zhì)量的物體，慣性的大小是不一樣的。
也就是說，不同物體維持其原有運動狀態(tài)的“能力”不同，質(zhì)量大的物體慣性大。描述物體慣性的化學(xué)量是它的質(zhì)量。質(zhì)量只有大小，沒有方向，是標(biāo)量。在國際單位制中八上物理力與運動思維導(dǎo)圖，質(zhì)量的單位是千克，符號為kg。伽利略創(chuàng)造的把實驗、假設(shè)和邏輯推理相結(jié)合的科學(xué)方式，有力地推動了人類科學(xué)認識的發(fā)展。用如圖所示的裝置做如下實驗：小球從左邊斜面上的O點由靜止釋放后沿斜面向上運動，并沿兩側(cè)斜面上升。斜面上先后鋪墊三種粗糙程度漸漸減少的材料時，小球沿兩側(cè)斜面上升到的最低位置依次為1、2、3.按照三次實驗結(jié)果的對比，可以得到的最直接的推論是(A.假如斜面光滑，小球?qū)⑸仙脚cO點等高的位置B.假如小球不受力，它將始終保持勻速運動或靜止?fàn)顟B(tài)C.假如小球遭到力的作用，它的運動狀態(tài)將發(fā)生改變D.小球遭到的力一定時，質(zhì)量越大，它的加速度越小答案：A解析：按照題意，鋪墊材料粗糙程度增加時，小球上升的最低位置下降，當(dāng)斜面絕對光滑時，小球在斜面上沒有能量損失，因而可以上升到與點等高的位置，而B、C、D三個選項，從題目不能直接得出，所以選項A正確。伽利略對自由落體運動及運動和力的關(guān)系的研究，開創(chuàng)了科學(xué)實驗和邏輯推理相結(jié)合的重要科學(xué)研究方式。圖分別表示這兩項研究中實驗和邏輯推理的過程，對這兩項研究，下述說法正確的是(的實驗為“理想實驗”，通過邏輯推理得出物體的運動須要力來維持答案：B解析：伽利略構(gòu)想物體下落的速率與時間成反比，由于當(dāng)時未能檢測物體的瞬時速率，所以伽利略通過物理推論證明，假如速率與時間成反比，這么位移與時間的二次方就成反比。
因為當(dāng)時用滴水法計時，難以記錄自由落體的較短時間，伽利略設(shè)計了讓銅球沿阻力很小的斜面滾下，來“沖淡”重力的作用療效，而小球在斜面上運動的加速度要比它豎直下落的加速度小得多，運動相同位移所用時間長得多，所以容易檢測.伽利略做了上百次實驗，并通過具象思維在實驗結(jié)果上做了合理外推，得出了正確推論，故錯誤，B正確；完全沒有磨擦阻力的斜面是實際不存在的，故錯誤；伽利略用具象思維、數(shù)學(xué)推論和科學(xué)實驗相結(jié)合的方式得到物體的運動不須要力來維持的推論，故D錯誤。課堂小結(jié)4.2《實驗：探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系》教案教學(xué)目標(biāo)1．經(jīng)歷完整的探究加速度與力和質(zhì)量的關(guān)系。2．通過實驗探究，了解加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。3．進一步鞏固通過實驗求加速度的方式。4．在實驗設(shè)計與數(shù)據(jù)剖析的過程中，感受探究的樂趣，感受化學(xué)學(xué)的統(tǒng)一教學(xué)重難點教學(xué)重點1．探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗設(shè)計、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理。2．加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。教學(xué)難點1．探究加速度與力、質(zhì)量關(guān)系的實驗設(shè)計、實驗步驟、數(shù)據(jù)處理。2．加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。教學(xué)打算多媒體教案、長木板、小車、鉤碼、細繩、紙帶、打點計時器、小盤教學(xué)過程新課引入班主任活動：展示人傘車的圖片。
班主任口述：日常生活中，我們常看到如圖所示的情景：若幫忙傘車的人越多，推力越大，車的速率改變就越快；相同推力下，若車輛是空車，則比滿載時速率改變快。可見，車輛獲得的加速度與其質(zhì)量和所受外力有關(guān)。通過觀察，加速度與力和質(zhì)量可能存在以下關(guān)系：對同一物體，斥力越大，加速度越大；對不同物體，在相同力的作用下，物體質(zhì)量越小，加速度越大。真有這樣的規(guī)律嗎？下邊，我們通過實驗來探究加速度與力、質(zhì)量之間的關(guān)系。講授新課一、實驗?zāi)康陌嘀魅慰谑觯和ㄟ^剛剛的討論。我們早已曉得了本次的實驗即為探究加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系。二、實驗設(shè)計（一）整體思路班主任通感：可能影響加速度的誘因有兩個，一是質(zhì)量，二力外力。如何能夠判定某一可能誘因是否對加速度有影響呢？中學(xué)生活動：中學(xué)生之間討論老師所提問題，之后舉手回答。班主任活動：理答。控制變量法。在探究質(zhì)量對加速度的影響時，控制合外力不變，改變研究對象質(zhì)量的大小，觀察加速度的變化。在探究外力對加速度的影響時，探究研究對象的質(zhì)量不變，改變外力的大小，觀察研究對象加速度的變化。（二）要檢測的化學(xué)量班主任通感：須要檢測什么化學(xué)量？中學(xué)生活動：中學(xué)生之間討論班主任所提問題，之后舉手回答。
班主任活動：理答。要檢測的化學(xué)量：加速度、質(zhì)量、力。（三）化學(xué)量的檢測班主任活動：通感質(zhì)量、加速度、力的檢測。中學(xué)生活動：中學(xué)生之間討論班主任所提問題，之后舉手回答。班主任活動：理答。1.質(zhì)量的檢測可通過改變加上貨車上的鉤碼的質(zhì)量來實現(xiàn)對貨車質(zhì)量的改變，可通過天平來檢測貨車的質(zhì)量。2.加速度的檢測方式一按照位移與時間的關(guān)系式檢測由于貨車做初速率為0的勻加速直線運動，按照位移與時間的關(guān)系式可得其中時間和位移可通過紙帶上的點跡來獲得。方式二逐差法求加速度個時間段分成3組，X1、X4一組，X2、X5一組，X3、X6一組。分別按照每一組的數(shù)據(jù)求加速度。于是有方式三求加速度的比列關(guān)系由于實驗探究的是加速度與其他化學(xué)量之間的比列關(guān)系，故檢測不憐憫況下加速度的比值也是可以的。可知，假如物體運動的時間相等，這么物體運動的加速度之比即為位移之比，即如何控制物體運動的時間相等呢？其實不好控制兩個運動的過程所用的時間完全相等。但通過紙帶上的點跡完全可以控制所研究的時間段相等。3.力的控制與檢測現(xiàn)實中，僅受一個力作用的物體幾乎不存在。但是，一個單獨的力的作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用療效是相同的。
因而，實驗中斥力F的含意可以是物體所受的合力。怎樣為運動的物體提供一個恒定的合力，怎么測出這個合力是本實驗的關(guān)鍵，有好多可行的方式。恒定的外力可考慮用另一重物所受的重力來提供對貨車的拉力。這時軌道上的貨車遭到了重力、軌道對它的支持力、細繩對貨車的拉力、沿木板的磨擦力。這時貨車所受的重力、軌道對貨車的支持力在豎直平面上，對貨車在水平方向下的運動沒有影響。而此時，貨車在水平方向受的力的細繩的拉力、摩擦力。這樣，貨車在水平方向上遭到的合外力就除了是細繩對貨車的拉力了。這時可考慮將軌道的一端墊起，讓重力沿軌道方向上的分力與貨車所受的摩擦力相平衡。這樣，貨車軌道方向上的合外力就可以等于細繩對貨車的拉力了，即等于重物所受的重力。