高中數學《牛頓第一定理和慣性》教案例文
教學目標
知識目標：
曉得牛頓第一定理,常識性了解伽利略理想實驗的推理過程.
能力目標：
1.通過斜面貨車實驗,培養中學生的觀察能力.
2.通過實驗剖析,初步培養中學生科學的思維方式(剖析、概括、推理).
情感目標：
1.通過科學史的簡介,對中學生進行嚴謹的科學心態教育.
2.通過伽利略的理想實驗,給中學生以科學方式論的教育.
教學建議
教材剖析
教材首先通過追憶思索的方式提出問題：假若物體不受力，將會如何？通過貨車在不同表面運動的演示實驗，使中學生直觀的看見物體運動距離與阻力大小的關系初中牛頓第一定律內容，為講解伽利略的推理作打算。之后述說伽利略的推理方式和通過推理得出的推論，再介紹迪卡兒對伽利略推論的補充初中牛頓第一定律內容，牛頓最后總結得出的牛頓第一定理。通過這種使中學生了解定理的得出是構建在許多人研究的基礎上的，正如牛頓所說：“如果說我所看的更遠一點，那是由于站在巨人肩上的緣故”。最后強調牛頓第一定理不是實驗定理，而是用科學推理的方式概括下來的，定理是否正確要通過實踐來檢驗。給中學生以科學方式論的教育。
本節課的重點是闡明物體不受力時的運動規律，即牛頓第一運動定理。
教法建議
1.中學生學習牛頓第一定理的困難在于從生活經驗中得到的一種被現象掩藏了本質的錯誤觀念，覺得物體的運動是力作用的結果。如推一個物體，它就動，不再推它時，它便靜止。為使中學生甩掉這些錯誤觀念，首先要把運動和運動的變化區別開，樹立從靜到動和從動到靜都是“運動狀態改變”的概念，這是為了闡明力和運動的關系做的重要鋪墊。其次，通過實驗確立“力是改變運動狀態的誘因”的概念。再通過推理構建“不受力運動狀態不變”的概念。
2.通過圖9-1演示實驗的比較、分析、綜合、推理是本節課的核心，可對中學生進行簡單的科學推理技巧的教育。在此演示實驗中可通過設計不同的問題滲透研究方式。
3.本節課可按著人類對知識的認識次序組織教學，讓中學生感受規律的認識過程，對中學生進行學史教育。從亞里士多德的觀點——伽利略的研究——笛卡爾的補充——牛頓的總結。
教學設計示例
教學重點:通過對貨車實驗的剖析比較得出牛頓第一定理。
教學難點:
1．明晰“力是維持物體運動的緣由”觀點是錯誤的。
2．伽利略理想實驗的推理過程
教學用品：斜面，貨車，浴巾，麻布，玻璃板，微機,實物投影，大倍投電視。
教學過程
一、實驗引入：抨擊亞里士多德的觀點
[演示1]在桌面上推進鐵塊（或板擦）從靜止開始漸漸往前運動，撤消推力,鐵塊立刻停止。
剖析:日常生活中也有許多類似的現象，（如推椅子）。這種現象從表面上看,“必須有力作用在物體上,能夠使物體繼續運動,沒有力的作用,物體就要停出來.”即：板擦的運動須要推力去維持。于是,古埃及哲學家亞里士多德就按照這種現象總結出“物體的運動須要力去維持”。這些觀點在歷史上曾被沿襲兩千多年,但時沿襲兩千年是否就一定正確呢？也可能有人曾表示過懷疑或有人覺得就是錯誤的,但沒某能勸說他人的理由。
[演示2]在桌面上推進鐵塊（或板擦）從靜止使之往前運動，使勁推出,鐵塊往前運動一段距離后停止。
剖析：推力撤走，還要往前運動，與亞里士多德的觀點不符。
剖析：鐵塊:靜止——運動——靜止。兩個過程中是否都有力存在？在這兩個過程中力的作用是維持原先的運動狀態還是改變運動狀態？
二、講授新課:
1.規律總結過程
方式1.班主任引導
伽利略的貢獻：理想實驗
[演示]（通過實物投影儀把實驗過程反映在大倍投電視上）
介紹器材
實驗前提條件：每次實驗都需從斜面上的同一高度下降，為何？
實驗過程：讓小球從同一斜面的同一位置滾下后分別在浴巾表面、棉布表面、玻璃表面上運動，每次記下小球停下時的位置。做標記的位置是哪些位置？（停出來的位置）
實驗紀錄：
實驗次數表面材料阻力大小滑行距離
1浴巾最大最短
2麻布較大較長
3玻璃較小長
推理想像光滑表面阻力為零無限長
實驗剖析：
三次實驗，貨車最終都靜止，為何？
三次實驗，貨車運動的距離不同，這說明哪些問題？
小球運動距離的長短跟它深受的阻力有哪些關系？
若使貨車運動時遭到的阻力進一步降低，貨車運動的距離將變長還是變短？
按照前面的實驗及推理的思想，還可以推理出哪些推論？
推理：小球在光滑的阻力為零的表面，將會如何運動？
實驗推論：通過伽利略的實驗和科學推理得出“運動的物體，假若遭到的阻力為零，它的速率將不會減弱，將以恒定不變的速率永遠運動下去?！奔醋鲃蛩龠\動。
[微機模擬實驗]:簡介伽利略理想實驗
迪卡兒的補充
假如運動物體不受任何力的作用，除了速率大小不變，但是運動方向也不變，將沿原先的方向勻速運動下去。
牛頓的成果：補充與概括
師:物體不僅運動的以外,還有靜止的。這么，靜止的物體在沒有遭到外力作用時，保持哪些狀態呢？（牛頓補充：將保持靜止狀態）
師（引導中學生概括）:我們如今早已有了伽利略的研究成果,又有了迪卡兒和牛頓的補充,把二者進行一下概括：一切物體在沒有遭到外力作用時，將怎樣呢？（對概括下來大致意思的朋友給與鼓勵）
介紹：牛頓捉住時機,概括總結得出知名的牛頓第一運動定理
方式2：中學生探究式學習
針對基礎較好的中學生，可以由中學生在老師的指導下自己完成斜面貨車實驗，按照現象中學生分組討論,明晰亞里士多德的觀點的問題癥結．由中學生相互補充確定實驗推論。
2.定理剖析
定理創立條件：不受外力作用
運動規律：總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態。
師（回應課題引入實驗）：回想我們最開始的實驗，有推力板擦運動,撤掉推力板擦停出來，從表面現象上得到的推論運動須要力維持是錯誤的，但這些現象是千真萬確擺在我們面前的，我們怎么用牛一的觀點正確的'解釋這個現象呢?
三、鞏固練習
1．一物體置于桌上靜止,如果某頓時撤走所有的外力,物體將怎樣樣?
2．對于牛頓第一定理的想法，下述觀點正確的是()
A．驗證牛頓第一定理的實驗可以做下來，所以慣性定理是正確的
B．驗證牛頓第一定理的實驗做不下來，所以慣性定理不能肯定是正確的
C．驗證牛頓第一定理的實驗做不下來，但可以經過在事實基礎上，進一步科學推理得出慣性定理
D．驗證牛頓第一定理的實驗其實現今做不下來，但總有三天可以用實驗來驗證。
四、小結
人們對物體的運動規律的認識是經歷了漫長的時間的。物體在不受力時的運動規律，它是經過亞里士多德對人們近兩千年的思想禁錮，伽利略的科學推理，才最終由牛頓總結下來的。牛一的重要貢獻是：
1）力不是維持物體運動的誘因
2）力是改變物體運動狀態的誘因。
五、作業:閱讀本節教材
探究活動
牛頓熱學的構建
【組織方式】個人或自由結組
【活動目的】
牛頓熱學的構建不是牛頓一個人的功勞，而是許多科學家努力研究的最終結果，查閱資料了解牛頓熱學的構建過程，及牛頓熱學的體系。
【活動流程】
制定查閱和查找方法；搜集相關的材料；剖析材料并得出一些推論；寫出論文；與其他組交流。
【備注】
1、網上查找的資料要有學習的過程記錄。
2、和其他成員交流。
斜面貨車實驗的再研究
【組織方式】個人或自由結組
【活動目的】
運用不同的物體表面，通過實驗探究，加深對伽利略推理思維的理解。
【活動流程】
制定實驗方案；打算器材；實驗并記錄現象，剖析材料并得出一些推論；與老師所做實驗比較異同點；與其他組交流。
【備注】
1、要有完整的過程記錄。
2、和其他成員交流。
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