作業內容
一、設計思想
數學學是一門與自然、生活、技術進步和社會發展有著最為廣泛聯系的科學。讓中學生封閉在既不聯系自然，也不聯系生產、生活，遠離科學探究樂趣，甚至根本不可能存在的“思辯游戲”式的困局和怪題的監牢之中，她們是不可能熱愛數學課程的。所以要讓中學生在體驗中獲得數學規律，在化學史實中展現思維的力量和美。本節課的設計特征是重視數學規律的發覺和發展，對科學家的創造性思維品質和勇于置疑、堅持真理的獻身精神成為情感心態價值觀教育的好素材。另外，實驗的驗證是本節課必須要的。適當介紹一些數學學史的知識，通過對大量實例的剖析，讓中學生真正理解力不是維持物體速率的緣由，而是改變物體速率的誘因。先是介紹了人類對力和運動關系的發展歷史，并注重述說了伽俐略的理想實驗及其重要的實驗思想。之后引入了牛頓第一定理，引入了慣性概念，并由此剖析出力不是維持物體速率的緣由，而是改變物體速率的誘因。
二、教材剖析
牛頓第一定理是牛頓定理的基石，正是由于它破不僅歷時近兩千年的亞里士多德的錯誤，改變了人類的自然觀和世界觀，才造成牛頓第二定理得出。與此同時，它本身還包含著重、慣性、和參考系這種極富成果的科學概念，成為數學學理論的支柱和基石。另外，伽利略的研究過程蘊含了重要的科學方式，教學中要引導中學生領會牛頓第一定理的含意，充分說明伽利略“理想實驗”的實驗基礎和推理過程，展示了伽利略斜面理想實驗的猜測根據、推斷結果這一思維過程，通過教學讓中學生明晰運動和力的關系，提高對力、慣性、質量等基本概念的理解。慣性是中學生學習運動和力的基礎，因其具象難懂而成為難點。新課標中本節內容對中學生有以下基本要求：1．了解亞里士多德對力和運動關系的闡述及存在的錯誤。2．認識伽利略研究運動和力關系的思想方式，了解理想實驗的作用。3．曉得速率是描述物體運動狀態的數學量。4．理解牛頓第一定理的內容牛頓第一定律實驗證明，能夠運用牛頓第一定理解釋有關現象。5．曉得慣性是物體的固有屬性，曉得質量是物體慣性大小的量度。6．運用慣性概念，解釋有關實際問題。在發展要求中：1．了解運動學和動力學研究角度的差別。2．會辨識慣性系與非慣性系。
三、學情剖析
本節所述內容在中學課本上已涉及到，小學課本中用到的標題是慣性定理，所以中學生已有一定的基礎，關鍵是怎么讓中學生加深對牛頓第一定理的理解。對力和運動的關系，從日常經驗出發，人們常常會形成錯誤的認識，所以使中學生構建起運動改變的緣由在于物體間的互相斥力的觀點，不是輕而易舉的事情。在對慣性的學習中，這仍是中學生難于理解的問題。許多中學生把物體具有保持勻速直線運動和靜止狀態的性質與物體在這些狀態下的特性混為一談。
四、教學目標
1.理解牛頓第一定理的內容及意義。理解慣性，曉得日常生活中因為慣性而形成的簡單現象，會解釋日常生活中的慣性現象。
2．能力、方法目標：培養中學生嚴謹的邏輯推理能力；通過對大量實例的剖析，培養中學生歸納、綜合能力。擅于思索、善于總結，把數學與實際生活緊密結合。
3．情感、態度目標：讓中學生曉得科學研究過程的艱辛，感悟實驗加推理的科學研究方式。
五、重點難點
本節的重點是伽利略理想實驗，難點是對慣性的理解。
六、教學策略與手段
探究式教學，按化學史實為線索展示數學規律的產生。
七、課前打算
自制理想斜面實驗器（用有很小凹槽的厚實鋁塑板作為軌道）、氣墊滑軌。
八、教學過程
1．創設情境、新課引入
（1）引導中學生看兩張來自生活的圖片（多媒體投影）：
①警察叫司機系安全帶，為何？
②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？
（2）演示一個慣性現象的小實驗：用棒敲擊疊放的象棋子。
通過生活中的一些現象導致中學生探索化學知識的興趣，同時為慣性的學習打下伏筆。
2．歷史回顧
首先讓朋友看一個實驗：用手傘車，車前進，停止使勁，車停止。
通感：生活中還有什么類似這種的現象？（由中學生思索后回答）
中學生答：可能有如靜止的單車使勁踩腳踩板才開始運動，如沒有對車繼續使勁牛頓第一定律實驗證明，它最終會停出來。靜止的吊床使勁時，它會擺動上去。停止使勁時，它會最終停出來，等等。
兩種主要觀點：
1．亞里士多德觀點：力是維持物體運動的緣由
（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？（中學生思索后回答）
中學生其實有不同的觀點，因為高中已學習過這部份知識，所以中學生會得到此觀點是錯誤的，但不少朋友心里的擔憂還是存在的。
在中學生提出的觀點后強調：亞里士多德的觀點仍然維持和統治人們的思想近兩千年，才到三百年前伽俐略才強調，力不是維持物體運動的緣由，物體運動不須要力。強調亞里士多德在當時提出了好多觀點，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。
2．伽俐略的觀點：物體運動不須要力
說明：愛因斯坦增把一代一代科學家探求自然奧秘的努力，稱作福爾摩斯偵探小說中破案過程，有時侯顯著可見的線索卻把人們引向錯誤的判定。也就是說，光憑經驗來做判定往往是靠不住的，在探求運動緣由的“偵探小說”里，亞里士多德正是因為憑著生活中明顯的線索引出了錯誤判定。
通感：現今假定你是伽俐略，你會找尋如何的“偵察”方法去推翻這維持兩千年的“錯案”。導致亞里士多德錯誤觀點的“罪魁幫兇”是哪些呢？
（組織中學生進行互相討論思索：之后叫幾組中學生代表發言）
給中學生充分展示自己思維過程的機會，讓她們自己去探索數學規律的真假，讓每一個中學生都還能深刻感受力和運動之間的關系。
推論：造成亞里士多德錯誤觀點的“罪魁幫兇”是：磨擦力（說明單車停下，停下不是沒有受外力，而是受了磨擦力才停的，如沒有磨擦力，會永遠運動下去不停，看來物體運動是不需力的）。
介紹伽俐略創造的“偵察”方法：理想斜面
這個看法是怎樣形成的呢？伽俐略注意到，當一個小球沿斜面下滾時速率會降低，小球沿斜面上滾時時速率會降低，他由此推測，當小球沿水平面滾動時，它的速率應當不增不減，實際上他發覺，球越來越慢，最后停出來，伽俐略覺得：這是因為磨擦阻力的緣故，他推理：若沒有磨擦力，球將永遠滾下去，為了說明他的思想，他設計理想斜面實驗。
（1）實驗演示理想斜面實驗整個過程（說明：主要是為了理解伽俐略的思想）
（2）再用視頻動漫演示理想斜面實驗
通過對理想斜面實驗的演示，說明化學研究中緊抓主要誘因，忽視次要誘因的必要性，同時也展示了數學研究思想的美妙和邏輯的力量。（因為現實生活中不可能有絕對光滑的斜面，所以這個實驗是個“理想實驗”。）
雖然現實生活中沒有絕對光滑的平面。但可以創造比較光滑的平面去證明伽俐略的看法：
實驗：氣墊滑軌上物體近勻速的運動
視頻觀看：目前的一項體育項目——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。
最后總結（投影）：
①伽俐略理想實驗對科學研究的意義。
②介紹伽俐略其人其事，通過對伽俐略其人其事的了解，指出強調，在我們明天看來是極其簡單的道理。在它發覺的最初常常是十分艱辛的，假如沒有堅強的意志和信念，沒有足夠的事實和理論根據去支持你，許多人可能會舍棄，但伽俐略沒有舍棄。
讓中學生意識到：一個規律的發覺并不是一帆風順的，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生的，并明白科學研究過程的艱辛和科學家因此所付出的努力和心血。
至此，我們早已對力和物體運動之間的關系有了一個正確的認識。
3．與伽俐略同時代的波蘭科學家笛卡兒，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，但是還指出沒有力作用時物體的運動情況。他還覺得，這應當要作為一個原理加以確立，而且是人類整個自然界的基礎。
指出笛卡兒對伽俐略觀點的提高與補充，強調二者之間的差別。
3．定理的學習、理解
在伽俐略和笛卡兒的正確推論隔了一代人后，由牛頓總締結整個牛頓熱學的一條基本定理。
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或靜上狀態，直至有力促使它改變這些狀態——物理學的基石。
投影介紹牛頓——“經典熱學之父”的成就，強調牛頓第一定理是牛頓熱學系統中的基礎。
對定理的理解強調：
①物體運動不須要力。(不受力時，運動會仍然運動出來，靜止的仍然靜止)
②力是改變物體運動狀態的緣由。
思索與討論：從牛頓第一定理我們獲知，物體都要保持它們原先的勻速直線運動或靜止的狀態，或則說，它們都具有抵抗運動狀態變化的“本領”。并且這些“本領”的大小是不一樣的。
物體抵抗運動狀態變化的“本領”，與哪些誘因有關？請你們通過實例進行剖析。
由中學生分組討論，搜集各組的實例和觀點，老師對此進行總結并對錯誤的認識進行引導和糾正。強調：把物體具有保持原先勻速直線運動狀態或靜止狀態的性質叫慣性。在此基礎上，再提以下通感：
通感一：是不是說只有勻速直線運動或靜止的物體才有慣性呢？變速的物體有沒有慣性？
通感二：液體、氣體有沒有慣性？
(留一定的時間給中學生自由思索)
現象：觀看裝水的汽球破后，水還要維持原先的狀態
由現象得出：慣性是物體固有的屬性，與物體的運動狀態無關，物體的質量是物體慣性的量度。
通過下邊的問題來鞏固和理解牛頓第一定理（由中學生剖析并回答）
問題：被踢出的冰塊，在磨擦力可以忽視的冰層上勻速滑動，冰塊受不受往前的斥力？
4．定理的應用
通過視頻展示：鋤頭揚沙（通感：為何沙可以被揚出？由中學生回答）
實驗演示車運動遇到障礙物后停止，車上物體似乎（要求解析車停后，車上物體似乎的緣由）
提問：你能列舉生活中還有什么與慣性有關的現象？
在中學生列舉一些慣性的實例后，看兩段視頻材料：
人在車上拋球，最后落回地面（可結合此理解為何月球在自轉，人起跳后就能落回原地）
車輛實驗廠里的車輛啟動和制動的過程，以及為何要系安全帶的必要性（呼應新課引入“司機為何要系安全帶”）
最后，在愛因斯坦的一句話中結束這節課：伽利略的發覺以及他所應用的科學的推理方式，是人類思想史上最偉大的成就之一，并且標志著化學學的真正開端。（指出這節課中理想實驗的科學思想方式的重要性。）