《牛頓第一定理》教學設計山東省單縣小學一、設計思想本節課的設計圍繞數學規律的發覺和發展展開，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，實驗的驗證和生活現象的列出是本節課必須要的。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。先是介紹人類對力和運動關系的發展歷史，并注重述說伽利略的理想實驗及其重要的實驗思想。在此基礎上引入牛頓第一定理、分析牛頓第一定理的涵義、引入慣性概念，借助慣性知識剖析有關的現象，進一步加強力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牛頓第一運動定律的內容，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，才能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。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牛頓第一運動定律的內容，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．知識、技能目標（1）曉得發覺牛頓第一定理的歷史過程（2）曉得伽利略的理想實驗及其推理過程和推論（3）能理解牛頓第一定理的內容和含意（4）理解慣性，能舉例說明物體的質量是其慣性大小的量度。
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，牛頓第一定理及含意，難點是對慣性的理解。六、教學策略與手段探究式教學。七、教學用品：貨車若干、白紙若干、自制伽利略理想實驗演示儀、彈簧若干、砝碼等八、教學設計班主任活動中學生活動設計思想達到目標跳高運動員跳離地面后為何能夠繼續往前？警察提示駕駛員系安全帶，為何？中學生回答后，班主任說明：這種現象都與中學我們學過的慣性有關，引人牛頓第一定理。觀察圖片，思索問題通過化學知識在生活中的應用導致中學生探索化學知識的興（教案展示學習目標）（1）曉得發覺牛頓第一定理的歷史過程（2）曉得伽利略的理想實驗及其推理過程和結論（3）能理解牛頓第一定理的內容和含意（4）理解慣性，能舉例說明物體的質量是其慣性大小的量度。中學生了解學習目標降低學習的目的性并易于中學生對學習的自我評一、亞里士多德首提力與運動的關系實驗：把自己桌上的貨車車輪向下置于桌面上用手輕傘車，車前進，停止使勁，車停止。
由此人們得到這樣的經驗：物體的運動是與推、拉等行為相聯系的，假如不再推、拉，原先運動的物體便停止出來。兩千多年前，正是基于這樣的經驗，古埃及哲學家亞里士多德就得出結中學生動手實驗。現象呈現面論：必須有力作用在物體上，物體能夠運動；沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方。即力是維持物體運動的緣由通感：物體的運動是不是一定須要力？你們可以借助桌上貨車在做一個小實驗，驗證你的觀念，怎么做可以相互討論。（車輪向上重復剛剛的實驗）有哪些現象？貨車沒有立刻停出來，而是往前走了一段距離才停出來。這說明了哪些？物體的運動是不須要力來維持的。迸發矛盾：同一貨車兩次實驗為何兩種現象？中學生思索后回答：兩次實驗車與桌面的磨擦不同，磨擦小的就運動的遠當完全沒有磨擦時，小球將作哪些運動？仍然運動下去，不會停止。這說明了亞里士多德的觀點是錯誤的。恩格斯曾說:亞里士多德是最博學的人，由于亞里士多德的研究涉及生物、天文、氣象、數學和化學，成果非常豐富，是西方文化的奠基人，回顧他得出力與運動關系的過程，想一想，那位了不起的人為哪些會犯錯誤?只是通過常見現象做簡單的推論是不夠的。導致亞里士多德錯誤觀點的“罪魁幫兇”是磨擦力。
最早指責亞里士多德觀念的是美國的科學家伽利略。二、伽利略的研究——理想實驗的魅力當年，伽利略是如何研究這個問題的呢？他用了不同于亞里士多德的依據經驗得出推論的方式，而是采用了科學的方式——實驗。科學的理論必需要有實驗來支持。（中學生看書思索）伽利略“若沒有磨擦阻力，球將永遠滾下去。”的思想是怎樣形成的?伽利略實驗是怎樣設計的？伽利略實驗的推論是哪些？伽利略注意到：當一個球沿斜面向上滾動時，它的速率減小，而向下滾動時，速率降低。他由此推測：當球沿水平面滾動時，它的速率應當不增不減。并且實際情況卻是，雖然沿水平面滾動，球也越來越慢，最后停出來，伽利略覺得：這是磨擦阻力作用的結果，由于他同樣還觀察到，表面越光滑，球便會滾的越遠。他推測：若沒有磨擦阻力，球將永遠滾下去。為了說明他的思想，他設計斜面實驗。相互討論設計實驗探究化學規律的真假，思索實驗現象。追憶推論獲得過程中學生帶著問題閱讀課本兩個實驗、不同的現象，迸發矛盾，培養中學生自主學習，合作探感受正確的研究方式培養中學生閱讀、分析、歸納能力，同時指出課本的重要性這是伽利略實驗的基礎，從這兒可以看出伽利略的實驗過程分這些步觀察——猜想——推斷——實驗——結論伽利略實驗從實驗可以得到：力不是維持物體運動的誘因。
伽利略實驗與通常實驗有哪些不同？伽利略的實驗是人們在真實實驗的基礎上，捉住主要矛盾，對實際過程作出具象的剖析。為何說伽利略的實驗是理想實驗？伽利略的實驗是一個理想化的過程，是在實驗基礎上，經過思維過程進行科學推理，不可能直接做到，稱為理想實驗。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。三、笛卡爾的建立與伽利略同時代的意大利科學家笛卡兒，補充和建立了伽利略觀點，明晰強調：假如運動中的物體沒有遭到力的作用，它將繼續以同一速率沿同仍然線運動，既不停出來也不偏離原先的方向。他支持了伽利略力不是物體的運動的觀點。笛卡兒的觀念不同于伽利略觀念的是哪些？笛卡爾明晰強調運動中的物體沒有遭到力的作用，沿同仍然線運動；同時從大小和方向的角度，即從矢量的角度對不受力物體的運動進行了更準確，更嚴格的描述。更為可貴的是笛卡爾覺得這應當成為一個原理。在伽利略和笛卡兒的正確推論隔了一代人后，牛頓把力與運動的關系總締結整個牛頓熱學的一條基本定理。四、牛頓的總結——慣性定理1、牛頓第一定理的內容：一切物體總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，除非作用在它前面的力促使它改變這些狀態。牛頓第一定理基本內容和伽利略和笛卡爾觀念相像，所以牛頓說他是站在巨人的右臂上，但牛頓給出了勻速直線運動和靜止的運動方式，從運動的軌跡，運動的快慢，運動的方向諸方面高度概括總結了運動和力的關系，更為重要的是牛頓給出了力、慣性的概念，所以這條規律稱為牛頓第一定律，牛頓第一定理是牛頓熱學系統中的基礎。
2、牛頓第一定理的涵義：通感：剖析牛頓第一定理的內容，物體若果不受力將會如何？不受力時，運動物感受仍然運動出來，靜止的物體仍然靜止。了解探究過程朋友參與實驗觀察實驗中學生思索內容。曉得探究的通常過程迸發興趣對中學生進行科學方式的教育培養中學生分析能力，自主學習能（1）描畫了不受力時物體的運動狀態。通感：哪些是物體的運動狀態？（中學生看書69頁歸納）物體的速率大小或方向改變，運動狀態就變了，故物體運動狀態用物體的速率表示。由于不可能把自然界的任何物體完全孤立上去，也就是說，不受力的物體是不存在的，所以，牛頓第一定理是借助邏輯思維對事實進行剖析的產物，從理想實驗得來的，不可能用實驗直接驗證。并且生活中我們還是可以找到和牛頓第一定理描述的相仿的現象，你能想得到嗎？視頻: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。通感：剖析牛頓第一定理內容中的第二句話，你能得出哪些？（2）提出了力的概念——力是改變物體運動狀態的緣由即力是改變物體速率的緣由，力是形成加速度的誘因。通感：剖析牛頓第一定理內容中的第一句話中，你能得出哪些？物體都要保持勻速直線運動狀態或靜止狀態，或則說它們都具有抵抗運動狀態變化的“本領”，我們把這個性質稱作慣性。
（3）確立了慣性概念，所以牛頓第一定理又稱作慣性定理。3、慣性與質量（1）慣性定義：物體具有保持原先勻速直線運動狀態或靜止狀態的性慣性是指能保持原先速率，不是保持原先的運動性質，假若物體原先勻變速運動，靠慣性是不能保持勻變速運動的。（2）一切物體都具有慣性，慣性是物體固有的屬性。慣性現象在生活中有好多。中學生實驗:紙從書下快速抽出。你們能不能解釋一下？視頻：車輛啟動、剎車，鏟子揚沙。通感：慣性與哪些誘因有關呢？與物體的運動狀態、受力情況有關嗎？慣性是物體本身的一種屬性，應當與本身的誘因有關，而力是外界施加的，物體的運動狀態改變由于受力，所以慣性與物體的運動狀態、受力情況無關。實驗：不同質量貨車在相同力作用下運動狀態改變不同。實驗說明，質量大的物體運動狀態不易改變。（3）質量是物體慣性大小的量度。質量大，慣性大。你能夠列舉這樣的事例嗎？不同的車在相同速率時受相同的剎車力制動時，小車滑行的距離遠，加觀看視頻中學生剖析數學知識與生活實際緊密結合，體現知識的實借助學過的知識解釋有關現象，提高學習的興速率小，運動狀態無法改變，慣性大。如今我們又從慣性的角度認識質量，對于科學概念的認識就是這樣一步一步深入的。
1、力與運動的關系：亞里士多德首先提出——伽利略的研究（理想實驗）——笛卡爾的建立——牛頓的總結2、牛頓第一定理內容及涵義物體不受力時運動狀態力是改變物體運動狀態的誘因確立了慣性的概念3、物體的質量是慣性大小唯一的量度。總結本節課所學內歸納總結本節課所學內容，使知識點明自學課本P70慣性參考系問題與練習1．2．3．4。中學生課下完成板書設計：一、亞里士多德首提力與運動的關系二、伽利略的研究——理想實驗的魅力
