初中數(shù)學(xué)《牛頓第一定理》教學(xué)設(shè)計一、案例背景1、教材剖析本節(jié)是人教版選修一第四章《牛頓運動定理》第一節(jié)。本章是在后面三章對力和運動分別研究的基礎(chǔ)上，進一步闡述物體的運動狀態(tài)變化和物體的受力情況間的關(guān)系．牛頓運動定理是幫助學(xué)生理解力和運動關(guān)系的橋梁，是動力學(xué)的基礎(chǔ)，也是整個精典數(shù)學(xué)理論的基礎(chǔ)。牛頓第一定理闡明了運動和力的關(guān)系，是牛頓數(shù)學(xué)學(xué)的基石，熱學(xué)的第一原理，它破不僅歷時兩千年以來亞里士多德的錯誤觀點，改變了人類的自然觀和世界觀，本身還包含著重、慣性和參考系的科學(xué)概念，是數(shù)學(xué)學(xué)理論的支柱和基石．在教學(xué)中，不能把它看做牛頓第二定理的特殊情況，它意在引導(dǎo)中學(xué)生了解科學(xué)的發(fā)覺和發(fā)展．本節(jié)課采用的理想實驗法，在化學(xué)研究中具有極其重要的地位和作用。2、教學(xué)重難點及學(xué)情剖析教學(xué)重點1．理解伽利略理想實驗中彰顯的科學(xué)思想2.理解牛頓第一定理，把握慣性，力與運動的關(guān)系．教學(xué)難點牛頓第一定理是理想定理，描述的是物體在不受力的情況下遵守的運動規(guī)律，與生活實際有一定距離，部份朋友從日常經(jīng)驗出發(fā)，常常會形成錯誤的認識，這就使中學(xué)生在理解上容易出現(xiàn)障礙。也是歷來中學(xué)生在做這部份習(xí)題時容易出現(xiàn)問題的誘因。慣性現(xiàn)象是自然界、生活中的普遍現(xiàn)象，并且概念是具象的。
對“慣性”概念的理解對中學(xué)生是一個難點，尤其是對于慣性現(xiàn)象進行科學(xué)的解釋3、教學(xué)目標三維目標1．知識與技能（1）理解力和運動的關(guān)系，曉得物體的運動不須要力來維持．（2）理解牛頓第一定理，曉得它是邏輯推理的結(jié)果，不受力的物體是不存在的．（3）理解慣性的概念牛頓第一定律公式f，曉得質(zhì)量是慣性大小的量度．2．過程與方式培養(yǎng)中學(xué)生嚴謹?shù)倪壿嬐评砟芰?；要能透過現(xiàn)象了解事物的本質(zhì)，對化學(xué)問題決不能主觀臆測；通過對大量實例的剖析，培養(yǎng)中學(xué)生歸納、綜合能力。擅于思索、善于總結(jié)，把數(shù)學(xué)與實際生活緊密結(jié)合。3．情感、態(tài)度與價值觀（1）讓中學(xué)生曉得科學(xué)研究過程的艱辛，感悟?qū)嶒灱油评淼目茖W(xué)研究方式。（2）借助生活中的事例來認識慣性與質(zhì)量的關(guān)系．鼓勵中學(xué)生大膽發(fā)言，并學(xué)因而用．4、教學(xué)設(shè)計思路本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計，主要是弘揚新課程所提倡的探究學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、合作交流，讓中學(xué)生體驗知識的獲取過程，并通過動手實驗和借助緊貼中學(xué)生生活的實例，達到突破重難點的目的。按照新課改要求，本節(jié)采用探究式教學(xué)，以數(shù)學(xué)史實為線索引學(xué)案生得出化學(xué)規(guī)律?；瘜W(xué)學(xué)是一門與自然、生活、技術(shù)進步和社會發(fā)展有著最為廣泛聯(lián)系的科學(xué)。采用講授灌輸式教學(xué)方法，遠離科學(xué)探究樂趣，她們是不可能熱愛數(shù)學(xué)課程的。
所以要讓中學(xué)生在體驗中獲得數(shù)學(xué)規(guī)律，在化學(xué)史實中展現(xiàn)思維的力量和美。本節(jié)課的設(shè)計特征是重視體驗數(shù)學(xué)規(guī)律的發(fā)覺和發(fā)展。科學(xué)家的創(chuàng)造性思維品質(zhì)和勇于置疑、堅持真理的獻身精神成為情感心態(tài)價值觀教育的好素材。另外，探究式實驗驗證是本節(jié)課必須要的。5、課前打算教具準備：多媒體講義、小車、長木板、棉布、毛巾、小球、自制理想斜面實驗器（每3人一組：2人配合實驗，1人記錄整理）、刻度尺、木塊、氣墊滑軌、滑塊等．知識打算：力的概念及力的作用療效．6、課時計劃：1課時二、教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)班主任活動中學(xué)生活動設(shè)計意圖引入課題1.視頻導(dǎo)出嫦娥二號發(fā)射過程：將衛(wèi)星發(fā)射到太空必需要有推力強悍的灰熊。力與運動之間有著密切的聯(lián)系，由此引出本章內(nèi)容。2.常識導(dǎo)出（圖片）1．我國公安交通部門規(guī)定，從1993年7月1日起，在各類大型汽車后排搭乘的人（包括司機）必須系好安全帶，為何？2．展示一張極具視覺沖擊力的相片——亞洲飛人柯受良開車飛躍長江，他憑哪些有這些膽識去飛躍氣魄恢弘的長江呢？3.情境導(dǎo)出動手做一做：用手推桌上的書，之后停止使勁，觀察書的運動狀態(tài)變化。由此看來，必須有力作用在物體上，物體才運動；沒有力作用在物體上，物體就不運動——兩千多年前古埃及科學(xué)家亞里士多德就得出了這樣的推論，這個推論正確嗎？中學(xué)生討論，班主任借此導(dǎo)出新課．觀看、聆聽、動手體驗、思索、渴望探究力與運動的關(guān)系。
通過生產(chǎn)生活中的一些現(xiàn)象導(dǎo)致中學(xué)生探索數(shù)學(xué)知識的興趣，同時為慣性的學(xué)習(xí)打下伏筆。新課教學(xué)歷史回顧之亞里士多德1．亞里士多德觀點：力是維持物體運動的誘因（在得出亞里士多德的觀點后）通感：你覺得這個觀點有哪些問題？（中學(xué)生思索后回答）2.指導(dǎo)中學(xué)生實驗：設(shè)計斜面貨車實驗：在中學(xué)生提出的觀點后強調(diào)：亞里士多德的觀點似乎錯誤，但仍然維持和統(tǒng)治人們的思想近兩千年，你能用桌面的器材設(shè)計實驗推翻他的說法嗎？（介紹器材：貨車、長木板、棉布、毛巾、）提出指導(dǎo)問題：（1）、如何讓貨車初速率相同？（2）、毛巾、棉布、木板的粗糙程度如何？（3）、如何減少貨車在水平面上的滑行距離？3．價值觀滲透：亞里士多德說法似乎錯誤，但他在當(dāng)時提出了好多觀點，有時侯提出問題比證明一個問題更難，所以說亞里士多德毫無疑惑是偉大的。1、思考、回答問題2、設(shè)計實驗、感受體悟：力并不一定能維持運動，貨車停出來正是由于力（磨擦力）制約了運動。3.對力的作用療效有了更進一步的認識。中學(xué)生似乎有不同的觀點，因為小學(xué)已學(xué)習(xí)過這部份知識牛頓第一定律公式f，所以中學(xué)生會得到此觀點是錯誤的，但不少朋友心里的擔(dān)憂還是存在的。既然有顧慮，那最好的辦法就是讓中學(xué)生通過自己動手動腦去摒棄疑團。
同時，為提出伽利略理想實驗打好伏筆。歷史回顧之伽利略1．指導(dǎo)中學(xué)生實驗：指導(dǎo)中學(xué)生動手操作，重溫伽利略理想實驗，重點注意引導(dǎo)中學(xué)生進行科學(xué)推理。2.演示實驗：雖然現(xiàn)實生活中沒有絕對光滑的平面。但可以創(chuàng)造比較光滑的平面去證明伽俐略的看法——氣墊滑軌上物體近勻速的運動。3.視頻觀看：體育項目——冰壺球運動，因為球運動過程阻力很小，能以幾乎不變的速率前進。4.小結(jié)及價值觀滲透：（1）伽俐略理想實驗對科學(xué)研究的意義。（2）介紹伽俐略其人其事，讓中學(xué)生意識到：一個規(guī)律的發(fā)覺并不是一帆風(fēng)順的，不是一開始的認識就是對的，而是須要人類不斷探求能夠產(chǎn)生的，并明白科學(xué)研究過程的艱辛和科學(xué)家因此所付出的努力和心血。1.動手操作，觀察記錄，推理剖析，感悟?qū)嶒灱油评淼目茖W(xué)研究方式。伽利略理想實驗似乎難以在現(xiàn)實生活中實現(xiàn)，但卻是構(gòu)建在實驗基礎(chǔ)之上，通過科學(xué)推理得出，因而是完全正確的。推論：在水平面上運動的物體假如沒有遭到磨擦阻力，物體將沿水平面以恒定的速率持續(xù)運動下去。2.感受體悟愛因斯坦對伽利略的評價。給中學(xué)生充分展示自己思維過程的機會，讓她們自己去探索數(shù)學(xué)規(guī)律的真假，讓每一個中學(xué)生都還能深刻感受力和運動之間的關(guān)系。通過理想斜面實驗，說明化學(xué)研究中緊抓主要誘因，忽視次要誘因的必要性，同時也展示了數(shù)學(xué)研究思想的美妙和邏輯的力量。
讓中學(xué)生學(xué)習(xí)感受高手科學(xué)家勇于指責(zé)權(quán)威，敢于探求的精神品質(zhì)。歷史回顧之笛卡爾1.指導(dǎo)中學(xué)生閱讀笛卡爾相關(guān)內(nèi)容提醒中學(xué)生思索笛卡爾說法與伽利略說法的優(yōu)缺：與伽俐略同時代的意大利科學(xué)家笛卡兒，補充和建立了伽俐略觀點。他覺得：假如沒有其他緣由，運動的物體將繼續(xù)以同一速率順著一條直線運動，既不會停出來，也不會偏離原先的方向。他支持了伽利略力不是物體的運動的觀點，而且還指出沒有力作用時物體的運動情況。他還覺得，這應(yīng)當(dāng)要作為一個原理加以確立，而且是人類整個自然界的基礎(chǔ)。2.價值觀滲透：科學(xué)理論的建立不是一蹴而就，須要科學(xué)家們不斷地推動。閱讀理解，剖析笛卡爾說法的進步性。讓中學(xué)生感受科學(xué)理論的發(fā)展建立過程。牛頓第一定理1.提出終極論斷——牛頓第一定理（慣性定理）：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜上狀態(tài)，直至有力促使它改變這些狀態(tài)。2.繼續(xù)設(shè)疑，引導(dǎo)中學(xué)生加深理解：既然牛頓第一定理更健全，這么它從幾個方面論述了力和運動的關(guān)系？（讓中學(xué)生討論交流并回答）。3.在中學(xué)生回答基礎(chǔ)上，進一步總結(jié)，對定理的理解強調(diào)：（1）物體運動不須要力。(不受力時，運動物感受仍然運動下去，靜止的物感受仍然靜止)，提出“慣性”概念。（2）力是改變物體運動狀態(tài)的誘因。
4.設(shè)疑：牛頓第一定理能夠用實驗來驗證？推論：不能，由于不受力作用的物體是不存在的．受力但合力為零可看做不受力．在中學(xué)生回答的基礎(chǔ)上，做出肯定，并強調(diào)：牛頓第一定理其實所描述的是一種理想化狀態(tài)，但它卻正確闡明了自然規(guī)律．5．價值觀滲透介紹牛頓——“經(jīng)典熱學(xué)之父”的成就，強調(diào)牛頓第一定理是牛頓熱學(xué)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)。牛頓的直率。1.思索、對牛頓第一定理內(nèi)容逐條進行推理剖析。2.討論交流，深刻理解牛頓第一定理的內(nèi)涵。培養(yǎng)中學(xué)生的推理剖析能力，并加深對牛頓第一定理的理解。培養(yǎng)中學(xué)生合作探究的意識。牛頓第一定理的應(yīng)用1.回答引入部份的兩個問題：（1）司機為何必須系好安全帶？（觀看視頻：車輛碰撞模擬實驗）（2）柯受良為什么能飛躍長江？2.播放視頻（車上拋球），請朋友解釋。3.要求中學(xué)生分組討論搜集生活中的有關(guān)“慣性”的現(xiàn)象，并解釋。思索、討論、觀察、推理、通過理論與實踐相結(jié)合的形式，進一步加深對牛頓第一定理的理解。讓中學(xué)生進一步感遭到化學(xué)是一門與生產(chǎn)生活聯(lián)系密切的科學(xué)。要能學(xué)因而用。小結(jié)通過板書，總結(jié)本節(jié)主要內(nèi)容：1、回顧歷史，諸位科學(xué)家的貢獻，指出一下伽利略“理想實驗”的意義。2、牛頓第一定理告訴我們亮點：即（1）物體都有“慣性”，（2）力的作用療效是改變物體的運動狀態(tài)。思索、整理知識點，產(chǎn)生完整的知識體系。通過小結(jié)，使中學(xué)生產(chǎn)生完整的知識體系。課后作業(yè)拓展1、完成本節(jié)課后練習(xí)。2、放學(xué)后在安全有保障的情況下，找各類機會體驗“慣性”，思索慣性與這些誘因有關(guān)，寫出心得。通過完成作業(yè)，鞏固本節(jié)所學(xué)。通過作業(yè)，備考鞏固所學(xué)知識，拓展知識，進一步提升剖析推理能力。