2019-2020年高一物理 第三章 A 慣性 牛頓第一定律教案 滬科版.doc

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2019-2020年高一物理 第三章 A 慣性 牛頓第一定律教案 滬科版 一、教學任務分析 高中階段所學習的慣性和牛頓第一定律，是在初中已學知識基礎上的進一步深化。學習慣性和牛頓第一定律將為后續(xù)的牛頓第二定律，乃至整個力學的學習奠定基礎。 介紹亞里士多德關于“力是維持物體運動的原因”后，通過二個相關聯(lián)的演示實驗，使學生認識亞里士多德的觀點是錯誤的。 通過設問：如果不受力，物體將怎樣運動？再通過物體在斜面上運動的演示實驗，使學生直觀地觀察到，由于受到阻力，物體在第二個斜面上達不到它開始下滑時的初始高度，為學習伽利略的推理做鋪墊。 用演示實驗模擬伽利略對斜面實驗的推理過程，并介紹伽利略根據(jù)斜面實驗得出的結論“維持物體運動不需要力”。 用水平氣墊導軌實驗再次證明伽利略推理是正確的。然后介紹笛卡兒對伽利略結論的補充，牛頓最后總結得出牛頓第一定律。 指出牛頓第一定律并不是真實的實驗定律，而是以可靠的實驗為依據(jù)，突出主要因素，忽略次要因素，用科學推理的方法概括出來的，定律是否正確要通過實踐來檢驗，給學生以科學方法的教育。 最后讓學生分析生活中常見的慣性現(xiàn)象，鞏固所學知識，同時使學生感悟知識與現(xiàn)實生活的緊密聯(lián)系，激發(fā)求知的欲望。 二、教學目標 1、知識與能力 （1）知道牛頓第一定律。 （2）理解伽利略理想實驗的推理過程。 （3）理解力和物體運動的關系。 （4）初步學會分析、概括、推理等科學思維方法。 2．、過程與方法 （1）觀察慣性現(xiàn)象，感受從紛繁的現(xiàn)象中探求事物本質的思想方法。 （2）在分析伽利略理想實驗的過程中，感受概括、推理的科學研究方法。 3、情感態(tài)度價值觀 （1）通過伽利略的斜面實驗，了解理想實驗，激發(fā)熱愛科學、樂于探究的興趣。 （2）通過科學史的簡介，領略去偽存真的科學態(tài)度和嚴謹?shù)目茖W作風。 三、教學重點與難點 重點：牛頓第一運動定律、慣性。 難點：伽利略理想實驗的推理過程；對牛頓第一運動定律和慣性的正確理解。 四、教學資源： 1、伽利略斜面實驗：兩塊平滑木板，小球等。 2、氣墊導軌、滑塊等。 3、慣性實驗：投影儀、小車、木塊等。 五、教學思路 本設計包括慣性和牛頓第一定律兩部分內容。 本設計的基本思路：以實驗和推理為基礎，按人類對力和運動關系的認識過程組織教學，重點放在伽利略對理想斜面實驗的推理過程，并介紹牛頓第一定律的得出過程，使學生在獲得知識的過程中，了解物理學發(fā)展的歷史，經(jīng)歷人類對規(guī)律的認知過程。 本設計要突出的重點是：牛頓第一運動定律和慣性。方法是：以實驗和推理為基礎，根據(jù)牛頓第一定律的得出過程，結合學生的親身體會，應用實驗和動畫演示對日常生活的實例進行分析，鞏固對牛頓第一定律和慣性的認識。 本設計要突破的難點是：伽利略理想實驗的推理過程；對牛頓第一運動定律和慣性的正確理解。方法是：啟發(fā)學生關注“運動”和“運動狀態(tài)變化”的區(qū)別，并通過演示實驗，揭示生活中一些被其表象所掩蓋現(xiàn)象的本質（如輕推一個物體，它就動，不再推它時，它便停止），為理解力和運動的關系做好必要的鋪墊，然后用演示實驗模擬伽利略對斜面實驗的推理過程，使學生對伽利略的推理有認同感，以突破伽利略理想實驗的推理過程；在得出牛頓第一定律并定義慣性后，通過對比牛頓第一定律和慣性的區(qū)別和聯(lián)系，以正確理解牛頓第一定律和慣性。 本設計強調學生的主動參與，重視概念的形成過程以及伴隨這一過程的科學方法的教育，通過實例使學生感悟知識與生活的聯(lián)系，認識知識的真實價值。 完成本設計的內容約需2課時。 七、教學流程 亞里士多 德的觀點 批判 亞里士多 德的觀點 情景 演示1 設問1 設問1 演示1 活動Ⅰ 演示2 問題Ⅰ 設問2 活動Ⅱ 演示3 活動Ⅲ 分析推理 伽利略的觀點 活動Ⅳ 演示4 牛頓第 一定律 笛卡兒 的補充 活動Ⅴ 動畫 演示5 演示6 慣性與 慣性現(xiàn)象 1、教學流程圖 2、教學流程說明 情景 演示1和設問1 在介紹亞里士多德關于力和運動關系的觀點后，演示實驗1，讓學生觀察桌面上靜止的小車，然后輕推小車，使小車緩慢運動，當手一離開小車，小車幾乎立即停止運動。 設問1：從剛才的實驗看到，當小車在受到手推動時開始運動，當手離開后，小車很快就停下來，是否證明了說明亞里士多德的觀點是正確的？小車為什么會停下？ 由此拉開物理學史上關于力和運動關系的認識的序幕。 活動I 演示實驗2 演示：用稍大的力快速推一下靜止在桌面上的小車，當手離開小車后，小車還會繼續(xù)向前滑動一段較長的距離后才停下。讓學生通過觀察到的現(xiàn)象，得出亞里士多德關于“物體運動需要力維持”的觀點是錯誤的判斷。 問題I 設問2 通過設問：在上述兩個實驗中，力的作用是維持物理原來的運動狀態(tài)還是改變其運動狀態(tài)？如果不受力，物體將怎樣運動？ 活動II 演示實驗3——伽利略的斜面實驗 演示：讓物體（小球）從第一個斜面滑下來，并滑到第二個斜面，但到達不了開始下滑時的高度。 活動III 推理——理想實驗 推理過程：在上述實驗中，假設如果物體不受各種阻力，則物體在第二個斜面上將能夠到達開始下滑時相同的高度；如果減小第二個斜面的傾角并重復實驗，物體在第二個斜面上達到相同的高度的過程中，在第二個斜面上滑行的距離將變長；如果將第二個斜面水平放置，由于永遠也達不到開始下滑的高度，物體在水平面上將永遠不停地勻速運動。伽利略根據(jù)這個理想實驗，得出“物體運動不需要力維持”的結論。 應當說明：理想實驗是以可靠的實驗事實為基礎，突出主要因素，忽略次要因素，通過抽象思維深刻揭示自然規(guī)律。理想實驗并不是一個真實的實驗。理想實驗不可能用真實的實驗來直接驗證，只能在實驗條件不斷逼近理想情況時，其實驗結果也不斷向理想情況逼近。 活動IV 演示實驗4——用氣墊導軌做實驗 氣墊導軌的作用目的就是減小滑塊的摩擦力，使實驗接近理想情況。 實驗可以觀察到，在水平情況下，阻力越小，滑塊勻速滑行的距離也越長，同樣可經(jīng)過推理得到“物體運動不需要力維持”的結論。 活動V 包括動畫、演示實驗6和演示實驗7 動畫：通過日常生活的實例進行動畫演示，并根據(jù)學生的親身體會，加深對慣性的理解。 演示實驗5：通過日常生活的實例進行模擬，并根據(jù)學生的親身體會，加深對慣性的理解。 演示動畫7：通過日常生活的實例進行模擬，并根據(jù)學生的親身體會，加深對慣性的理解。 3、教學主要環(huán)節(jié) 本節(jié)課可以分為四個教學環(huán)節(jié)。 第一環(huán)節(jié)，通過創(chuàng)設情景引人課題，介紹對亞里士多德關于力和運動關系的認識。 第二環(huán)節(jié)，通過伽利略斜面實驗的探究過程，初步認識關于力和運動的關系認識。 第三環(huán)節(jié)，學習牛頓在前人研究的基礎上，結合自己的研究，提出牛頓第一定律。 第四環(huán)節(jié)，通過對實例的演示和討論，鞏固對慣性、慣性現(xiàn)象和牛頓第一定律的認識。 上述四個教學環(huán)節(jié)中，第二、三教學環(huán)節(jié)是本節(jié)課教學的重點。 七、教案示例（教學實錄節(jié)選） （一）情景引入 1、提出問題 在講臺上放一輛小車，處于靜止狀態(tài)，怎樣才能讓小車運動起來呢？ 生：要用力去推它。 師：從這個例子得到：物體要運動，需要對它施加力的作用，那么力和運動之間關系如何呢？本節(jié)課我們就來探究這個問題。 2、導入新課 實驗引入：批判亞里士多德的觀點 【演示實驗1】在桌面上輕推小車，使小車從靜止開始緩慢運動，撤掉推力,小車很快停下。 分析：日常生活中也有許多類似的現(xiàn)象，（如推木箱、桌子等）。這些現(xiàn)象從表面上看,“必須有力作用在物體上,才能使物體繼續(xù)運動，沒有力的作用，物體就會停下來。好像小車的運動需要推力去維持。于是，古希臘哲學家亞里士多德就根據(jù)這些現(xiàn)象總結出“物體的運動需要力去維持”。這種觀點在歷史上曾被沿用兩千多年，但是這種觀點是否正確呢？ 【演示實驗2】在桌面上輕推一下小車，小車從靜止向前運動，一段距離后停止。 分析：推力撤掉，小車還要向前運動，與亞里士多德的觀點不符。 分析：小車的運動情況是，由靜止→運動→靜止。兩個過程中是否都有力存在？ 生：推的時候在水平方向小車受推力和摩擦力，撤去推力后只受摩擦力的作用。 師：小車運動一段距離后，變?yōu)殪o止的原因是什么呢？ 生：受到桌面的摩擦阻力作用。 【結論】 “物體的運動需要力去維持”是錯誤的！ 【思考】 在上述兩個過程中力的作用是維持原來的運動狀態(tài)還是改變運動狀態(tài)？ （二）規(guī)律總結 1、伽利略的理想斜面實驗（用實物投影儀） （1）讓小球從一個斜面從靜止?jié)L下來，小球將滾上另一個斜面，但不能到達同樣的高度。 （2）假想如果沒有摩擦，小球將上升到原來的高度。 （3）如果減小第二個斜面的傾角，小球在這個斜面上將會到達原來的高度，但要通過更長的路程。 （4）繼續(xù)減小第二個斜面的傾角，使它最終成為水平面，小球就再也達不到原來的高度，而沿水平面以恒定速度繼續(xù)運動下去。 （5）學生總結伽利略的研究方法：以可靠的事實為依據(jù)，抓住主要因素，忽略次要因素，解釋自然規(guī)律。 【伽利略的觀點】 在水平面上運動的物體所以會停下來，是因為受到摩擦阻力的緣故。 （6）用氣墊導軌近似地驗證上述結論： 把滑塊放在一個氣墊導軌上，使滑塊和導軌之間形成氣層，物體沿這個導軌運動時受到的阻力很小，推動一下物體，可以看到物體沿氣墊導軌的運動很接近勻速直線運動。 【迪卡兒的補充】 如果沒有其他原因，運動的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運動,既不會停下來，也不會偏離原來的方向。 2．牛頓第一定律 伽利略和笛卡爾對物體的運動做了準確的描述，但是沒有指明原因是什么，牛頓在前人研究的基礎上，結合自己的研究，系統(tǒng)地總結了力學知識，提出了牛頓第一定律： 【牛頓第一定律】 一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。 物體的這種保持原來的勻速直線運動或靜止狀態(tài)的性質叫慣性，所以牛頓第一又叫慣性定律。 【慣性定律和慣性的區(qū)別和聯(lián)系】 （1）慣性定律是物體不受外力作用時所遵從的運動規(guī)律。 （2）慣性是物體的固有屬性，一切物體都有慣性，不論物體運動與否、受力與否，都具有慣性，且慣性只和質量有關。 【說明】 （1）物體不受外力時的狀態(tài)是勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，說明力不是維持物體運動的原因。 （2）外力的作用是迫使物體改變其運動，說明力是使物體運動速度改變的原因。 （3）不受外力作用的物體是不存在的。不受外力作用→受外力作用，但合外力為零 3、慣性（實驗） 【演示動畫5】 火車在長直軌道上勻速行駛, 坐在門窗密閉的車廂內的一人將手中的鑰匙相對車豎直上拋,鑰匙將落在（ ） A．手的后方。 B．手的前方。 C．落在手中。 D．無法確定。 生：鑰匙將落在手中，因為拋出前鑰匙隨車一起運動，拋出后鑰匙由于慣性繼續(xù)保持向前的勻速直線狀態(tài)，所以會落入手中。 【演示實驗6】（用實物投影儀）拿一個小紙條放在桌邊上，在紙條上壓一個立著放的木塊，將紙條迅速抽出，木塊不倒。（學生操作） 師：請大家解釋當紙條抽出時，木塊為什么不倒？ 生：木塊是靜止的，當紙條迅速抽出時，由于木塊有慣性，還要保持靜止狀態(tài)，所以木塊不倒。 【演示實驗7】 剎車時的慣性現(xiàn)象 （1）汽車突然開動的時候，乘客會向后傾倒，為什么？ 模擬演示：（用實物投影儀）在小車上立一個木塊，小車突然啟動時會發(fā)生什么現(xiàn)象？ 生：啟動前木塊和小車一起保持靜止。啟動時，木塊底部和小車都開始運動，但是由于有慣性，木塊上部還要保持靜止，所以木塊向后傾倒。 這個實驗再現(xiàn)了汽車突然開動時乘客向后倒這一普遍現(xiàn)象。 （2）汽車突然停止的時候，乘客會向前傾倒，為什么？ 模擬演示：（用實物投影儀）在小車上立一個木塊，使小車和木塊一起運動，小車突然停住時會發(fā)生什么現(xiàn)象？ 生：剎車前木塊和小車一起運動。剎車時，木塊底部和小車都停住了，但是由于有慣性，木塊上部還要保持向前運動，所以木塊向前傾倒。 這個實驗再現(xiàn)了汽車緊急剎車時乘客向前倒這一普遍現(xiàn)象。 【啟示】 汽車司機不能超速、超載防止汽車由于慣性而帶來的事故。 （三）小結 本節(jié)課我們主要學習了以下幾部分內容： 1、歷史上幾位科學家對力和運動關系的看法和研究。 2、伽利略得到力和運動關系的研究方法。 3、牛頓第一定律的內容。 4、慣性及應用慣性知識解決實際問題的方法。 （四）、作業(yè)布置 略