§8.1《牛顿第一定理》教学设计
★整体设计说明★
牛顿第一定理和惯性是全章的重点和难点，为让中学生学好这种知识，并有充足的时间进行科学探究，所以本节安排了2课时，第一课时通过科学探究完善牛顿第一定理，第二课时巩固牛顿第一定理，学习惯性知识。第一课时由实验引出亚里士多德和伽利略的观点，造成中学生思索：维持运动须要力吗？再通过探究阻力对物体运动的影响及科学推理得出牛顿第一定理，第二课时由惯性实验引出惯性概念，再通过对生活中的惯性现象的认识加大对惯性的理解。
★教材剖析★
《课程标准》要求中学生通过自己的探究来认识“物体都有保持原先静止状态或匀速直线运动状态的性质”，要求中学生能用自己的话来叙述牛顿第一定理。教材在编撰时，将“运动和力的关系”安排在学习了运动和力的基本概念以后，且“运动和力的关系”的内容和方式既是上面所学热学知识的延续，又是旁边学习浮力、浮力、功和能等知识的基础，牛顿第一定理又是精典热学的核心内容之一牛顿第一定律原因，因而本节是全章的重点和难点。
★教法建议★
新课的引入在本节教学中十分重要，通过实验引入，可以迸发中学生探究实验的兴趣；探究阻力对物体运动的影响是一个比较完整的探究实验，教学时重点应置于设计实验和进行实验剖析论证等环节上，通过班主任的合理引导，发挥中学生的主导作用，培养中学生的设计能力；惯性现象的认识和解释是培养中学生思维能力和语言抒发能力的好环节，班主任应留足时间让中学生思索和叙述。
★学情剖析★
中学生对运动和力的关系有简单的认识，但中学生的认识是经验知识，大部份是错误的，这是导致中学生学习牛顿定理时倍感困难的诱因之一；热学知识比较具象这是导致中学生学习牛顿定理时倍感困难的另一缘由。
★学法引导★
高中中学生思维活跃，动手的欲望强，但逻辑思维能力差，语言抒发能力弱。牛顿第一定理比较具象，与生活经验又不尽相符，中学生只有多动手、多体验、多观察、多实验，打破原有的定式思维，能够构建起新的知识体系；课堂上应让中学生通过自己的剖析、推理、想象总结出规律；理论联系实际时，多让中学生用语言叙述，既锻练中学生的思维能力又培养中学生语言抒发能力。
★课时安排★
2课时
第一课时
★《课标》要求★
2.2.3通过常见例子或实验，了解磨擦力。
2.2.4晓得二力平衡条件。
2.2.5通过实验，认识牛顿第一定理。用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。
★教学目标★
1.通过实验，确认阻力对物体运动的影响。
2.经历完善牛顿第一定理的科学推理过程，认识牛顿第一定理。
3.能通过生活经验和大量事实认识一切物体本都具有惯性。能用物体的惯性解释生活和自然中的有关现象。
★重点难点★
重点：牛顿第一定理的构建过程。
难点：牛顿第一定理的理解。
★教学过程★
一、新课引入（约2分钟）
实验1：铁块静止置于实验桌上。
班主任：铁块处于哪些运动状态？
中学生：静止
班主任：要它运动应当如何办？
中学生：用手推进
班主任：不推呢？
中学生：铁块不动。
班主任：铁块的运动须要哪些条件？
中学生：推力。
实验2：铁块静止置于实验桌上，用手推铁块，铁块运动，放手后铁块继续滚动。
班主任：放手后运动的铁块有没有遭到推力？
中学生：没有。
班主任：没有推力，铁块仍可以运动。
班主任：运动和力的关系是牛顿热学的核心内容，从本节课开始我们来探究这个问题。
【设计意图】课始，通过两个实验现象引出互相矛盾的两种观点，通过中学生讨论，引起中学生的思索，迸发中学生对“运动和力的关系”产生兴趣，引出本课的主题。
二、新课教学
1．两种观点（20分钟）
班主任：首先让我们来瞧瞧亚里士多德和伽利略对“运动和力的关系”的观点。（多媒体演示）
亚里士多德：要使一个静止的物体运动上去,就必须对它使劲；假如这个力被撤消，物体都会停止运动。
伽利略：运动的物体并不须要力来维持，运动之所以会停出来，是由于遭到了磨擦阻力。
班主任：亚里士多德和伽利略，究竟谁的观点正确呢？物体的运动须要力来维持吗？
实验：将货车静止置于桌面上。
班主任：货车处于哪些运动状态？
中学生：静止。
班主任：要它运动应当如何办？
中学生：用手推进。
班主任用手推到货车，货车运动上去，放手后货车继续运动一段距离后停下。
班主任：推进的货车受哪几个力的作用？
中学生：重力、支持力、推力、摩擦力。
班主任用多媒体展示下来
班主任：放手后到停出来货车受哪几个力的作用？
中学生：重力、支持力、摩擦力。
班主任用多媒体展示下来。
班主任：货车为何会停出来？
中学生：因为磨擦力。
班主任：假如没有磨擦力，货车会停下吗？
中学生甲：会
中学生乙：不会
班主任：货车因为受磨擦力的作用而停下，说明磨擦阻力对货车的运动有影响,这么阻力的大小对货车运动的影响究竟是哪些？下边让我们用实验来进行探究。
【制定计划与设计实验】既然实验研究的是“阻力对物体运动的影响”，这么就要保持货车开始时运动状态相同，改变货车所遇阻力的大小，观察货车运动的情况。我们采取的这些化学研究方式叫哪些？
中学生：控制变量法。
班主任：如何能够使货车运动上去？
中学生：使劲推。
班主任边演示边讲解：若每次的推力大小不同，货车开始运动的速率相不相同？
中学生：不相同。
班主任出示一个斜面帮助中学生思索。
班主任：控制变量法要求货车在平面上运动的初速率相同，怎么能够做到？
中学生：将货车从同一斜面的同一高度自由下降牛顿第一定律原因，货车在抵达水平平面时具有相同的速率。
班主任：货车在水平面上运动上去的过程中，还受推力吗？
中学生：不受推力。
班主任：货车运动一段距离后为何又会停出来？
中学生：由于货车遭到了磨擦力的作用，妨碍了货车的运动。
班主任：磨擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关，怎样改变货车遭到的磨擦力大小？
中学生：让货车分别在粗糙程度不同的表面上运动。
班主任：浴巾、棉布、木板表面粗糙程度怎样？同一辆货车分别在这三种表面上运动，在哪种表面上运动阻力最大？
中学生：浴巾最粗糙，其次是麻布，木板较光滑，所以货车在浴巾表面上运动阻力最大，其次是麻布，木板表面对货车的阻力最小。
【实验探究】学生进行分组实验与搜集数据，班主任巡视并指导。
接触面
阻力
货车运动距离s/m
速率降低情况
浴巾
大
短
快
麻布
较大
较长
较慢
木板
小
长
慢
【交流评价】
班主任：观察搜集到的数据，你能发觉三次实验有何相同之处？
中学生：①用的都是同一辆面包车；②小车都是从同一高度自由滑下。
班主任：为何要这样做？
中学生：保证货车在平面上开始运动时的速率相同。
班主任：不同的是？
中学生：水平表面的粗糙程度不同和货车通过的距离不同。
班主任：货车在水平面上的速率有哪些变化？
中学生：降低。
班主任：为何货车最后就会停出来？
中学生：由于遭到磨擦阻力。
班主任：阻力的大小跟货车运动的距离有何关系？
引导中学生回答后总结：水平面越光滑，车遭到的磨擦力就越小，货车的速率增大得越慢，货车运动的距离就越远。
【设计意图】通过实验将“物体的运动须要力吗”这一问题转化为“阻力的大小对物体运动的影响”这一具体问题，致使实验探究目的更明晰；实验的设计较复杂，班主任应有合理的引导；实验较显著，可以放手让中学生去做。
2．构想和推理（约2分钟）
班主任：若水平面足够长且足够光滑（完全没有磨擦阻力），货车又将如何？
中学生：会永远运动下去。
班主任：速率会不会降低？会不会手动转弯？
中学生：都不会。
班主任：这些既不加速又不减速，也不转弯的运动叫哪些运动？
中学生：匀速直线运动。
班主任：也就是假如运动物体不受力，它将以恒定的速率运动下去。
中学生将推论填写在课本上。
班主任：运动的物体倘若不受力的作用，将如何运动？物体的运动一定须要力来维持吗？
中学生：运动的物体倘若不受力的作用，将做匀速直线运动。物体的运动不须要力来维持。
班主任：这些以真实的科学实验为基础，经过合理推理，概括出事物的本质规律的过程叫理想实验。“理想实验”法是伽利略开创的研究数学的重要方式。
【设计意图】使中学生经历“理想实验”的过程，进行科学思想和科学方式的教育。
3．牛顿第一定理（2分钟）
班主任：实验探究前所提及的两个科学家的观点，你如今觉得谁的正确？
中学生：伽利略。
班主任：300多年前，伽利略就是这样通过实验推理得出他的观点。后来，牛顿经过研究和整理，总结出愈发全面和完整的数学规律：（板书）。
牛顿第一定理：一切物体在没有遭到外力作用的时侯，总保持匀速直线运动状态或静止状态。
班主任：牛顿第一定理不是从实验直接得出的，而是在实验的基础上，经过推理、归纳得出。这恰是科学家丰富的想像力与科学剖析相结合的伟大之处。
4．理解牛顿第一定理（6分钟）
班主任：通过实验和推理，我们得出了牛顿第一定理，这条定理对于一切物体都适用，既无论是固体、液体、还是二氧化碳，无论是运动物体还是静止物体都适用该定理，但定理创立要满足一定的条件，是哪些条件？
中学生：物体不受外力作用。
班主任：在哪些条件下，物体一定处于匀速直线运动状态？
中学生：物体不受外力作用和物体原先是运动的。
班主任：在哪些条件下，物体一定处于静止状态？
中学生：物体不受外力作用和物体原先是静止的。
班主任：“或”者说明物体只能处于其中一种状态,到底处于哪种状态,由原先的运动状态决定。
引导中学生回答以上问题后，请中学生在课本中将这种关键词用笔标下来。再做下边的练习，比一比，看谁说的准。
1．关于物体不受力时如何运动，下述说法中错误的是（C）
A．运动的物体做匀速直线运动
B．静止的物体永远保持静止
C．一切物体都将归于静止
D．一起物体都将保持原先的运动状态不变
2．一个物体，在力F的作用下，在水平面上由静止开始运动，当速率达到3m/s时，作用在它前面的力忽然全部消失，则物体将（D）
A．渐渐停出来
B．仍做匀速直线运动，但速率大于3m/s
C．立刻停出来
D．仍做匀速直线运动，且速率为3m/s
班主任小结：物体在不受外力作用的时侯，只有匀速直线运动状态或静止状态两种可能，要改变这两种状态，就必须遭到力的作用。所以，力只是改变物体运动状态的诱因，而不是维持物体运动状态的诱因。（板书）
【设计意图】通过找关键词和练习理解牛顿第一定理。
三、课堂小结（约2分钟）
班主任：学习了本课，你们一定有好多看法吧，下边就请你们谈谈自己的收获或则疑惑吧！
中学生：原先总以为没有力物体就不能运动，明天才明白了力不是维持而是改变物体运动状态的诱因。
中学生：我认识到化学方式对学习数学的重要性。
中学生：化学实验除了有动手的实验还有理想实验。
……
班主任：明天我们的收获真不少！
四、达标测试（约5分钟）
让中学生在规定时间内独立完成教案上当堂测量的4道题，对中学生错误的题目进行讲解。
五、布置作业（约1分钟）
完成下题：
小明说：“亚里士多德的观点与我们的生活经验相符，似乎是正确的。”小红说：“教材上说，他的观点是错误的！”请剖析，为何说亚里士多德的观点是错误的？
★板书设计★
牛顿第一定理
1．牛顿第一定理：一切物体在没有遭到外力作用的时侯，总保持匀速直线运动状态或静止状态。
2．力只是改变物体运动状态的诱因，而不是维持物体运动状态的诱因。
★教学反省★
本节课首先借助演示实验迸发中学生学习的兴趣，形成疑惑，之后引导中学生进行剖析思索以发觉问题，通过中学生探究活动及推理得出牛顿第一定理，最后通过练习加深中学生对牛顿第一定理的理解。
第二课时
★《课标》要求★
2.2.3通过常见例子或实验，了解磨擦力。
2.2.4晓得二力平衡条件。
2.2.5通过实验，认识牛顿第一定理。用物体的惯性解释自然界和生活中的有关现象。
★教学目标★
1.通过实验，确认阻力对物体运动的影响。
2.经历完善牛顿第一定理的科学推理过程，认识牛顿第一定理。
3.能通过生活经验和大量事实认识一切物体本都具有惯性。能用物体的惯性解释生活和自然中的有关现象。
★重点难点★
重点：惯性。
难点：惯性的意义，用惯性解释生活现象。
★教学过程★
一、新课引入（约3分钟）
中学生观察两个演示实验：
（1）玻璃杯内装水，玻璃杯用硬纸片遮住，硬纸片上放猪肉，用尺严打硬纸片，猪肉落入水底。
（2）铁块置于货车上一起往前运动，货车忽然停止，铁块仍继续往前运动。
【设计意图】通过两个有趣的实验，导致中学生的学习兴趣，为旁边学习惯性概念做好打算。
二、新课讲解
1．惯性（约20分钟）
班主任：严打纸片前，猪肉是静止的还是运动的？
中学生：静止的。
班主任：严打纸片，纸片由静止变为运动，但猪肉落入水底，说明猪肉没有随纸片一起运动，假若水能托住猪肉，则猪肉是静止的还是运动的？
中学生：静止的。
班主任：货车停止前，铁块是静止的还是运动的？
中学生：运动的。
班主任：货车停止后，铁块是静止的还是运动的？
中学生：运动的。
班主任：静止的猪肉在纸片飞出时仍然静止，运动的铁块在货车停止时仍然运动。也就是原先静止的物体保持静止状态，原先运动的物体保持运动状态。上节课我们所学的牛顿第一定理说：一切物体在不受外力作用时，总保持原先的运动状态不变。这说明所有物体都有“保持原先的静止状态或匀速直线运动状态的性质”，物体的这些性质叫惯性。牛顿第一定理也叫惯性定理。（板书）
班主任进一步述说对惯性的理解（用多媒体展示）
（1）惯性的普遍性：惯性是物体本身所具有的性质，一切物体无论是运动还是静止，无论受力还是不受力,都有惯性。
（2）惯性的大小与物体的运动状态、物体的形态、位置和受力情况无关，惯性的大小只与物体的质量有关，质量越大，惯性也越大。如以同样大小速率运动的摩托车和列车，要使摩托车停出来很容易，要使列车停出来就很难。
（3）惯性与力的区别：惯性是物体的一种固有属性，不是力；力是物体对物体的作用。在解答问题时,只能说“由于惯性”、“具有惯性”，而不能说“受到惯性”、“由于惯性的作用”。
班主任：惯性实验极其有趣，让我们一上去做一做。
中学生活动：
（3）把笔帽矗立在桌边光滑的字条上，迅速抽出字条，观察笔帽的情况；
（4）把小球置于书上，拉着书和小球一起运动，当书忽然停止运动，观察小球的情况。
中学生活动时，班主任指导。
班主任：有趣的惯性实验须要我们能用语言给与解释。
班主任结合实验1说明惯性现象的解题步骤：
A．确认研究对象
B．确认研究对象原先处于哪些状态
C．发生了哪些变化？
D．因为惯性，研究对象将有如何的表现？
班主任解释实验1起示范作用：猪肉原先静止在硬纸片上，当纸片忽然飞出，猪肉因为惯性一直保持静止，并且没有了纸片的支持，所以落入水底。
中学生按要求解释以上所做的实验现象。中学生不能叙述清楚或不完整的部份，班主任补充。
【设计意图】先通过剖析实验得出惯性的概念，再通过中学生的亲自体验理解惯性，为培养中学生的语言抒发能力和逻辑思维能力，解答惯性问题要求中学生要有条理，因而要要求中学生按步骤回答。
2．惯性现象（约8分钟）
班主任：物体因为惯性而表现下来的现象叫惯性现象，惯性现象是我们生活中时常遇见的一种现象。比如，当车辆忽然开动时，车上的旅客要向后仰，这是因为人和车原先是静止的，当车辆忽然开动，脚随车往前运动，而身体的下部因为惯性还要保持原先的静止状态，所以旅客要向后仰。
班主任：请朋友们列出生活中的惯性现象。
1．拍校服上的尘土
尘土以前和鞋子一起处于静止状态，衣物在拍击之下而运动，而尘土因为惯性仍然保持原本的静止状态，故能从衣物上“飘”下来。
2．制动后车轮停止转动，车辆还要滑行一段距离
车辆原先处于运动状态，车轮因为煞车而停止转动，但车辆因为惯性一直保持原有的运动状态，故还要滑行一段距离。
3．将锤柄在地上敲几下，锤头能够紧紧地套在锤柄上。
锤头和锤柄一起向上运动，锤柄遇到地面停出来，而锤头因为惯性继续向上运动，所以锤头紧紧地套在锤柄上
4．车辆制动，车上的旅客要向前倾
旅客和车原先是往前运动的，当车辆忽然制动，脚随车减速，而身体的下部因为惯性还要保持原先往前运动的状态，所以旅客要向前倾。
班主任：这种惯性现象有的是有利的，有的是不利的。有利的我们要加以借助，不利的我们要避免其带来的害处。请谈谈以上什么是有利的现象，什么是不利的现象。
中学生：拍灰和套锤头是有利的惯性现象，制动时车辆滑行和旅客前倾是不利的现象。
班主任：挺好，为了避免忽然制动对旅客的伤害，要求车辆在行驶时驾驶员和旅客必须使用安全带，车辆后排还配有安全气帘。中学生阅读“科学世界”，了解车辆安全带的有关知识。
【设计意图】通过中学生的交流和叙述，进一步理解惯性，在中学生的解释中使她们倍感化学是有用的，从数学迈向社会。
三、课堂小结（约2分钟）
班主任：学习了本课，你们的看法是哪些，下边就请你们聊聊吧！
中学生：惯性实验十分有趣，似乎是变魔术。
中学生：先前我走路常常摔跤，明天我明白是如何回事了。
中学生：我明白了为何一上车就要使用安全带的诱因了。
……
班主任：明天我们的收获真不少！
四、课堂例题（约3分钟）
想一想：列车沿直轨匀速行驶，坐在车上的旅客，竖直向下抛出苹果，苹果会落回手中吗？
为了回答这个问题，可观看视频，也可以让中学生做如下实验：一位中学生两个手指相对置于背部，把一本书夹在两个手指心，往前走的过程中，把手向左右两侧伸开，之后再闭合。其余中学生会发觉书下落的同时，还是保持跟做实验的中学生一样的速率前进。
五、达标测试（约4分钟）教案
让中学生在规定时间内独立完成教案上当堂测量的5道题，对中学生错误的题目进行讲解。
六、布置作业（约1分钟）
完成课后作业1、2两题。
★板书设计★
惯性
1．物体保持运动状态不变的特点称作惯性。
2．牛顿第一定理也叫惯性定理
★教学反省★
本课通过实验引出惯性的概念，再让中学生亲自动手做惯性实验，在满足了中学生的好奇心和动手欲望后，经过分解动作，引导中学生得出解答惯性现象的步骤。通过正规的加强训练，让中学生基本上把握解答惯性现象的方式，最后引导中学生认识惯性的借助和避免。
