牛頓第一定律
設(shè)計思想
牛頓第一定律是描述力和運動關(guān)系的規(guī)律，是本章的重點。它既是對力和運動關(guān)系的深刻描述，又為二力平衡的探究做了理論準(zhǔn)備。這節(jié)課的設(shè)計體現(xiàn)科學(xué)探究的思想，促進學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變，讓學(xué)生經(jīng)歷探究的過程，將科學(xué)探究與物理知識有機結(jié)合，讓學(xué)生在體驗中獲得物理規(guī)律，在物理史實中領(lǐng)略思維的力量和美。本節(jié)課通過實驗證明亞里士多德的錯誤觀點，重點講述伽利略的理想實驗，然后引入牛頓第一定律，引入慣性的概念，并由此分析出，力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。
教材分析
牛頓第一定律破除了長達近兩千年的亞里士多德的錯誤觀點，改變了人類的自然觀和世界觀，成為物理學(xué)理論的支柱和基石。另外伽利略的理想實驗為牛頓第一定律的得出起了重要作用，牛頓在此基礎(chǔ)上經(jīng)過總結(jié)和推理得出重要的牛頓第一定律。教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會牛頓第一定律的含義，充分說明伽利略理想實驗的基礎(chǔ)和推理過程，展示了伽利略斜面理想實驗的猜想依據(jù)，推斷結(jié)果這一過程，通過教學(xué)讓學(xué)生明確運動和力的關(guān)系，引出慣性概念及慣性是物體本身的屬性，只與質(zhì)量有關(guān)，會運用慣性知識解決實際問題。
學(xué)生分析
本節(jié)所講內(nèi)容是這一章的重點，而且對于兩個觀點“力是維持物體運動的原因”和“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”學(xué)生很難理解，因此關(guān)鍵是如何讓學(xué)生親自探究驗證得出結(jié)論以加深對牛頓第一定律的理解。在對慣性的學(xué)習(xí)中，這仍是學(xué)生難于理解的問題，許多學(xué)生把物體具有保持勻速直線運動或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)與物體在這一狀態(tài)下的特點混為一談。
教學(xué)目標(biāo)
知識與技能：（1）、知道牛頓第一定律
（2）、通過大量事實認識慣性并了解利用慣性及防止慣性的方法。
2．過程與方法：探究阻力對物體運動的影響；通過活動體驗工切物體都有慣性。
3.情感態(tài)度與價值觀：感受科學(xué)就在我們身邊。
重點：通過對實驗探究的參與，強化學(xué)生分析與論證的能力，加深對牛頓第一定律和慣性的理解。
難點：轉(zhuǎn)變學(xué)生的經(jīng)驗觀念，正確理解牛頓第一定律。
教學(xué)策略
探究式教學(xué)，按物理史實為線索展示物理規(guī)律的形成。
教具
慣性小車、木塊、斜面、木板、毛巾、棉布、多媒體投影
教學(xué)過程
創(chuàng)設(shè)情景，引入新課
讓學(xué)生通過多媒體投影看生活中的幾個現(xiàn)象
坐在車上，當(dāng)車一開，人會向后倒，為什么？
大城市警察查看司機是否系了安全帶，為什么？
演示一個慣性現(xiàn)象的小實驗：慣性球?qū)嶒?/font>
通過這些現(xiàn)象引起學(xué)生探求物理知識的興趣，同時為慣性的學(xué)習(xí)打下伏筆。
歷史回顧，新課教學(xué)
首先讓學(xué)生看一個實驗：用手推車、車前進、停止用力、車停止。
設(shè)問：生活中還有哪些類似的現(xiàn)象？（由學(xué)生思考后回答）。
學(xué)生答：如靜止的自行車用力踩腳踏板才開始運動，如沒有對車?yán)^續(xù)用力，最終會停下來，靜止的秋千用力時，也會擺動，停止用力會最終停下來。（一部分學(xué)生會認為物體受力則動，不受力則靜止；也有一部分同學(xué)對此產(chǎn)生疑問）
①歷史回顧：
西里士多德觀點：力是維持物體運動的原因，希臘的學(xué)者西里士多德早在兩千年前就提出的“力是維持物體運動的原因”，初看起來，他的觀點似乎符合實際情況，所以這個觀點在人類歷史上統(tǒng)治了近一千七百年，直到三百年前，人們才開始對這個觀點是否正確提出疑問，并由伽利略和牛頓幾位科學(xué)家對力和運動的關(guān)系提出了科學(xué)的論斷。
②伽利略的觀點：物體運動不需要力，運動的物體停下來是由于受到摩擦力。
破案中：有時時顯的線索卻把人們引向錯誤的判斷，也就是光憑經(jīng)驗來做判斷，常常是靠不住的，在探索運動的原因是，西里士多德正是憑借種明顯的線索引出錯誤判斷。
設(shè)問：現(xiàn)在假設(shè)你是伽利略，你會尋找怎樣的“偵察”方法去推翻這維持兩千年的“錯誤”。引起亞里士多德錯誤觀點的“罪魁禍?zhǔn)住笔鞘裁矗?/span>
（2）探究阻力對物體運動的影響
把學(xué)生分成兩個大組，然后就近分成幾個小組。讓學(xué)生以小組為單位進行討論，并利用手中的器材設(shè)計實驗證明自己的觀點。討論中，學(xué)生主要集中在阻力對物體運動的影響，怎樣改變阻力大?。煌屏蚶ξ矬w運動的影響，如何改變推力和拉力。需要保持哪些量不變等問題進行了方案的研討和交流。
學(xué)生實驗設(shè)計不可能一下子考慮的很充分，允許他們失誤（科學(xué)家的實驗也是一步步完善起來的）。
師：為了證明自己的觀點，你的實驗方案主要解決以下問題：如何選擇實驗器材？是否有需要測量的物理量？若需要，用什么工具進行測量？各小組討論提出自己的實驗方案，派代表說明，教師巡視，并給予必要的點撥。
探究觀點1（“有力則動，無力則靜）
用一個木塊用三次大小不同的拉力在相同的木板（光滑）上拉動后，然后剪斷細線
②同一個小車用三次大小不同的推力在木板（粗糙）上推動后，再撤去外力
探究2（運動停下來是由于受到阻力）
①同一木塊在同一個斜面從相同高度由靜止釋放后，在三種不同光滑程度的木板上滑行。
同一小車在同一斜面從相同高度由靜止釋放，在木板上滑行（先鋪毛巾，再換棉布，最后直接用光滑木板）。
學(xué)生代表說明自己的設(shè)計思想，組員傾聽，并對觀點進行評價，提出疑問，代表釋疑。
這樣可以集思廣益，豐富和完善實驗方案，讓學(xué)生體會合作交流的重要性，在設(shè)計方案活動中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識，老師給予激勵性的評價，并補充必須注意的知識點。
師總結(jié)：同學(xué)們的提議都很好，你們的設(shè)計都體現(xiàn)了控制變量的研究方法，最后我們討論，歸納方案如下：
（1）用同一木塊或小車在同一木板上拉動或推動，再撤去拉力或推力。
（2）用同一木塊或小車在同一斜面，從同一高度由靜止釋放后滑下（為了讓小車到達斜面底端具有相同的初速度）在三種不同粗糙程度的平面上滑行。
師：做完實驗把課本表格及推論填完整。
學(xué)生積極做實驗，合作完成實驗并記錄數(shù)據(jù)。鼓勵學(xué)生動手實驗，收集記錄數(shù)據(jù)，鼓勵學(xué)生間的交流和合作。使學(xué)生在實驗中培養(yǎng)了觀察能力、動手能力、合作精神，初步養(yǎng)成學(xué)習(xí)中科學(xué)求實的態(tài)度。
可見：引起亞里士多德錯誤觀點的“罪魁禍?zhǔn)住笔悄Σ亮Γㄗ孕熊囃Ｏ虏皇菦]有受到外力，而是受了摩擦才停下的，如果沒有摩擦力，會永遠運動下去，看來運動是不需要力的）。
由于現(xiàn)實生活中不可能有絕對光滑的平面，所以這個實驗是個“理想實驗”，平面越光滑，小車運動的距離越遠，這說明小車受到的阻力越小，速度減小越慢。推理：如果運動物體不受力，它將以恒定不變的速度永遠運動下去。
③笛卡兒對伽利略觀點又做了補充，他認為物體不受外力時，除速度大小不會改變，也不會改變方向。
3、定律的學(xué)習(xí)理解
英國科學(xué)家牛頓總結(jié)了伽利略等人的研究成果，概括出一條重要的物理規(guī)律：牛頓第一定律：一切物體在沒有受到外力的作用時，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。
①強調(diào)“一切”表明這條規(guī)律的普遍適用性，沒有例外，不符合這條規(guī)律的物體是不存在的。
②“不受外力”是定律成立的條件，這是一種理想情況，它也包含物體在某一方向上不受外力的情況，通常把受平衡力看成不受力。
③“總保持”指物體在不受外力時，只有保持靜止或勻速直線運動兩種可能，要改變這種狀態(tài)，物體必須受力的作用。
④“或”物體不受外力作用時，原來運動的物體要保持勻速直線運動，原來靜止的物體要保持靜止?fàn)顟B(tài)，這個規(guī)律說明了維持物體的勻速直線運動是不需要力的（即：力不是維持物體運動的，原因而是改變物體運動狀態(tài)的原因）。
牛頓第一定律不是從實驗中直接得出來的，但是它又有深厚的實驗基礎(chǔ)，它是在實驗基礎(chǔ)上通過進一步科學(xué)推理而得到的，由這個定律進一步得出的一切科學(xué)推論都經(jīng)受住了實踐的檢驗，因此牛頓第一定律早已成為大家公認的力學(xué)基本定律。
4、牛頓第一定律又叫慣性定律。那么什么是慣性？
引導(dǎo)學(xué)生閱讀12.5—4慣性小實驗，并思考得出慣性的定義。
讓學(xué)生做“迷你小實驗”認識慣性：實驗演示車運動碰到障礙物后停止，車上物體反倒，（要求學(xué)生解釋原因）；鋼筆帽下快速抽動紙條而鋼筆帽不倒；雞蛋落杯實驗等。讓學(xué)生來認識慣性，即：物體保持原來運動狀態(tài)不變的性質(zhì)。②通過一組生活中的事實如12.5-5及拍打衣服上塵土，洗衣機甩衣服，跳遠時助跑，說明人們?nèi)绾卫脩T性。③防止慣性的例子如：：限速、限車距、系安全帶（與開頭呼應(yīng)，說明必要性）等，鼓勵學(xué)生舉例說明哪些做法是利用了慣性和預(yù)防慣性造成危害的。
強調(diào)指出：①慣性是一切物體都有的屬性，慣性與物體是否受外力，處于何種狀態(tài)無關(guān)。②慣性由物體質(zhì)量決定，質(zhì)量越大，慣性越大。③慣性不是力，力是物體對物體的作用，力產(chǎn)生條件是必須有施力物體和受力物體，而慣性是每個物體都有的，慣性只有大小沒有方向，所以把慣性說成“慣性力”或“慣性作用”都是錯誤的。
④區(qū)分慣性和慣性定律，慣性是物體的一種屬性，而慣性定律是描述物體在不受外力作用時，由于慣性而表現(xiàn)出來的一種運動規(guī)律，它的實質(zhì)是說明“力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因”。
明確：解釋慣性現(xiàn)象分三步，即“三步法”
（1）明確研究對象，開始處于怎樣的運動狀態(tài)。
（2）觀察這個物體（或物體的某一部分）受到外力作用時突然改變了運動狀態(tài)，并指明其運動狀態(tài)變化的情況。
（3）分析研究對象由于慣性怎樣保持原來運動狀態(tài)，從而出現(xiàn)題上所給的現(xiàn)象。
十、教學(xué)反思
每位學(xué)生幾乎每天都在生活中遇到力和運動的關(guān)系，為本課的實施奠定了感性基礎(chǔ)。在課堂上，當(dāng)出現(xiàn)了兩種運動的關(guān)系的不同觀點時，每位同學(xué)都認為自己的觀點正確，這一“矛盾沖突”激發(fā)了較高的學(xué)習(xí)興趣和探究熱情，在探究中表現(xiàn)出了初步的與人合作意識和能力，他們積極闡述自己的觀點，對錯誤觀點也能做到及時修正，多數(shù)學(xué)生能應(yīng)用力和運動的關(guān)系進行正確的分析。
本課的設(shè)計激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，合作意識，交流欲望等探究熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計、動手、觀察、分析、歸納、推理、概括等基本探究及解決問題的能力。
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