资源简介
课程基本信息
学科 高中物理 年级 高一 学期 秋季
课题 牛顿第一定律
教学目标
1.物理观念 ①知道速度是描述物体运动状态的物理量。 ②理解牛顿第一定律内容，体会到动力学研究角度的特点。 2.科学思维 ①会用伽利略理想实验的方法进行科学推理，分析运动与力的关系。能从伽利略的表述概括出牛顿第一定律的表述。 ②运用牛顿第一定律解释生活现象，正确使用惯性的概念研究实际问题。 ③会通过严密的科学推理对已有的经验进行质疑。 3.科学探究 ①通过实验操作，能够观察并分析实际情况下小球低于释放高度的原因。 ②能对影响惯性大小的因素提出猜想，能根据已有的实验方案完成实验并得出结论。 4.科学态度与责任 ①认识到只依靠观察得到的结论可能是错误的。 ②培养在观察的基础上进行实验、分析、推理、论证的科学态度。。
教学内容
教学重点： 1.重演对力与运动关系的探究过程，体会科学思维方法。
2.应用牛顿第一定律和惯性概念分析生活中的问题。
3.探究影响惯性的决定因素。 教学难点： 1.应用牛顿第一定律分析惯性相关现象。。
2.探究惯性与质量的关系。
教学过程
一、教学内容 （一）任务一：探究力与运动关系 【问题一】 1.如图1-1所示，用手推课本使其运动，然后移开手，课本的运动与受力之间有怎样的关系 2.伽利略认为亚里士多德的错误原因是什么？能否举出生活实例说明伽利略是正确的？ 【设计意图】 对第一个子问题，引导学生阅读课本概括亚里士多德的结论，指出亚里士多德的错误原因是当时人们对“力”缺乏深刻认识。对第二个子问题，指出伽利略认为亚里士多德的错误原因是没有认识到摩擦力的存在，由于学生已学习过摩擦力的概念，可由学生举出相应的例子。 【素养目标】 物理观念：了解亚里士多德对力与运动关系的观点以及错误原因。 科学态度与责任：认识到只依靠观察得到的结论可能是错误的。 【问题二】 1.如图1-2所示，钢球从硅胶管的其中一端静止释放，保持释放端高度不变，改变管的弯曲程度，发现钢球能到达的高度与初始高度相比变化不大。 如果没有摩擦阻力并将足够长的硅胶管另一端放平，钢球将如何运动？ 【设计意图】 该问题中的实验步骤需要固定初始位置、放置钢球、改变另一端位置、测量读数，故由学生四人分组实验进行探究。探究所得结论应为最终高度与初始高度基本一致但偏小，引导学生想到摩擦阻力的影响。在第二个子问题中引导学生进行“会在同一高度静止——无法到达该高度——无法静止”的逻辑推理。 【素养目标】 科学思维：会用伽利略理想实验的方法进行科学推理，分析运动与力的关系。 科学探究：通过实验操作，能够观察并分析实际情况下小球低于释放高度的原因。 【问题三】 1.对于力与运动关系，亚里士多德是如何获得结论的？伽利略是如何获得结论的？ 2.物体的运动状态可以用哪个物理量描述？能否将伽利略的表述概括为对运动和力关系的一般认识？ 【设计意图】 对第一个子问题，学生应认识到科学研究方法对获得正确结论的重要性。对第二个子问题，引导学生从具体的斜面实验的情境中得出一般表述，进行更本质的概括。 【素养目标】 科学思维：能从伽利略的表述概括出牛顿第一定律的表述。 科学态度与责任：培养在观察的基础上进行实验、分析、推理、论证的科学态度。 （二）任务二：理解牛顿第一定律 【问题一】 1.如图2-1所示，自由下落的铁球运动状态是否变化？运动状态变化的原因是什么？ 2.如图2-2所示，运动员击打羽毛球前后，羽毛球的运动状态是否变化？运动状态变化的原因是什么？ 【设计意图】 通过实例引导学生对生活中的现象进行运动状态的分析，并能联想到运动状态变化背后的原因。两个子问题分别体现了速度大小的改变与速度方向的改变，提醒学生速度大小或方向变化即速度矢量发生了变化，均为运动状态的变化，从而巩固矢量的概念。 【素养目标】 物理观念：知道速度是描述物体运动状态的物理量。 【问题二】 如图2-3所示，超导体可在一定条件下可以静止悬浮在空中，也可以进行匀速直线运动，它的运动状态是否改变？它是否受力？牛顿第一定律中的“作用在它上面的力”应如何理解？ 【设计意图】 首先请学生阅读教材上关于牛顿第一定律的表述，通过现实中可以近似做到的匀速直线运动实例加深学生对牛顿第一定律的理解。一方面学生应认识到“静止或匀速直线运动”即运动状态不变，另一方面通过对超导体的受力分析，应认识到“作用在物体上的力”指的是合力。 【素养目标】 物理观念：理解牛顿第一定律内容，体会到动力学研究角度的特点。 （三）任务三：牛顿第一定律的应用 【问题一】 1.如图3-1所示，匀速行驶的汽车突然刹车，汽车刹车前人相对地面做什么运动？刹车后汽车车厢相对地面如何运动？ 2.刹车过程中人相对车厢的运动情况如何？为什么？ 【设计意图】 首先请学生阅读教材，从中归纳出惯性的概念：惯性是物体的固有属性，是保持静止与匀速直线运动状态的能力。 由于学生不具备非惯性参考系的分析能力，对于人相对车向前运动的事实，可能会将“由于具有惯性”理解为“受到惯性的作用”。因此通过第一个子问题引导学生先运用牛顿第一定律思考汽车与人相对地面的运动状态，通过两个相对地面运动的比较得出相对运动情况，从而解释现象，提升科学思维能力。 【素养目标】 科学思维：运用牛顿第一定律解释生活现象，正确使用惯性的概念研究实际问题。 （四）任务四：探究影响惯性大小的因素 【问题一】 1.如图4-1，公路有限制超载和超速的标志，是否质量与速度都与惯性有关？ 2.如果惯性与速度有关，是否速度小惯性也小？是否速度为零惯性也为零？请举例说明。 【设计意图】 首先请学生阅读教材的“思考与讨论”部分，找到对惯性概念的另一角度的解读：惯性是抵抗运动状态变化的能力，即“运动状态改变的难易程度”。 由于许多学生会有“速度越大惯性越大”的错误观点，因此在第一个子问题中先通过实例引导学生对质量与速度哪个与惯性有关进行思考。并在第二个子问题中运用逻辑推理得到“速度为零惯性为零”的容易证伪的结论，从而请学生自己举例推翻已有的错误认识。 【素养目标】 科学思维：会通过严密的科学推理对已有的经验进行质疑。 【问题二】 1.如图4-2所示，为什么相扑运动员往往具有较大的体重？ 2.如图4-3所示，将两个小车背靠背压在一起然后松开，在弹簧的作用下小车会被弹开。请从该实验中归纳出“运动状态改变的难易程度”应该用什么物理量描述？ 【设计意图】 通过第一个子问题让学生形成“质量越大，改变运动状态越困难”的大致认识。在第二个子问题中根据“力是改变物体运动状态的原因”引导学生想到本实验控制了两车受力大小情况完全相同。通过演示实验归纳出“在相同大小的力作用下，质量越大的物体速度的改变越小，即改变运动状态越困难”。本实验也做到了力的作用时间相同，保证了严谨性。 【素养目标】 科学探究：能对影响惯性大小的因素提出猜想，能根据已有的实验方案完成实验并得出结论。 二、教学评价 1.许多科学家在物理学发展过程中做出重要贡献，下列表述不符合物理学史实的是（ C ） A．亚里士多德认为物体不受力则会停止运动 B．伽利略通过理想实验最早推翻了亚里士多德关于力与运动关系的观点 C．笛卡儿指出：如果物体没有受到力的作用，它将保持静止或以同一速度沿同一直线运动 D．牛顿正式提出了力的概念与惯性的概念 2.歼击机在进入战斗状态时要丢掉副油箱，这样做是为了（ D ） A．减小重力，使运动状态保持不变 B．增大速度，使运动状态易于改变 C．增大速度，使运动状态不易变化 D．减小惯性，有利于运动状态的改变 三、板书设计
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