1

2019 人教版高中物理必修第一册《第四章 运动和力

的关系》大单元整体教学设计[2020 课标]

一、内容分析与整合

二、《普通高中物理课程标准（2017 年版 2020 年修订）》分解

三、学情分析

四、大主题或大概念设计

五、大单元目标叙写

六、大单元教学重点

七、大单元教学难点

八、大单元整体教学思路

九、学业评价

十、大单元实施思路及教学结构图

十一、大情境、大任务创设

十二、单元学历案

2

十三、学科实践与跨学科学习设计

十四、大单元作业设计

十五、“教-学-评”一致性课时设计

十六、大单元教学反思

一、内容分析与整合

（一）教学内容分析

《第四章 运动和力的关系》是高中物理必修第一册的核心章节，它承接了

学生对物体运动描述的初步认识，进一步深入探讨了物体运动状态变化的原因，

即力与运动之间的关系。本章内容不仅对于理解经典力学的基础——牛顿运动

定律至关重要，而且是学生后续学习更复杂物理现象和理论的基础。

具体来说，本章内容涵盖了以下几个主要部分：

牛顿第一定律：这是力学的基本原理之一，阐述了物体在不受外力作用时

的运动状态（静止或匀速直线运动），即惯性定律。通过介绍伽利略的理想实

验和笛卡儿的观点，引出牛顿对惯性定律的完整表述，帮助学生理解力不是维

持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。

3

实验：探究加速度与力、质量的关系：这部分内容通过实验方法，让学生

亲自探究加速度、力和质量之间的关系，加深对牛顿第二定律的理解。通过实

验设计、数据收集和分析，学生可以学会控制变量法这一重要的科学实验方法，

并培养实验操作和数据处理能力。

牛顿第二定律：在探究实验的基础上，正式引入牛顿第二定律的表达式

（ F=ma ），阐述力、质量和加速度之间的定量关系，以及加速度方向与力方

向的一致性。这部分内容不仅要求学生掌握牛顿第二定律的基本应用，还强调

了对力的矢量性和加速度与力方向关系的理解。

力学单位制：介绍国际单位制中力学单位的基本概念和单位换算，特别是

牛顿第二定律中力的单位“牛顿”的定义。这部分内容有助于学生建立正确的

物理量单位意识，为后续的物理计算和分析打下基础。

牛顿运动定律的应用：通过具体实例，展示牛顿运动定律在解决实际问题

中的应用，如分析物体在恒定力作用下的运动、求解物体的加速度和力等。这

部分内容旨在培养学生的物理建模能力和问题解决能力。

超重和失重：介绍超重和失重现象及其产生原因，通过实例分析让学生理

4

解物体在变速运动中的视重变化。这部分内容不仅丰富了学生对力学现象的认

识，还促进了他们对牛顿运动定律的深入理解。

（二）单元内容分析

本章内容紧密围绕“运动和力的关系”这一主题展开，各部分内容之间逻

辑清晰、层次分明。牛顿第一定律作为力学的基本原理，为后续内容的学习奠

定了理论基础；实验探究部分则通过实践活动，让学生亲身体验科学探究的过

程和方法；牛顿第二定律的引入和应用，则是对前面内容的深化和拓展；力学

单位制的介绍，有助于规 范 学生的物理量 使 用；牛顿运动定律的应用部分，则

通过实例分析，培养学生的物理建模和问题解决能力；超重和失重现象的介绍，

则进一步丰富了学生对力学现象的认识。

（ 三 ）单元内容整 合

在整 合 本章内容时，应 注 重以下几点：

理论与实践 相结合 ：在理论 讲 解的基础上，通过实验探究活动，让学生亲

身体验科学探究的过程和方法，加深对物理原理的理解。

循序渐 进： 按照从易到难 、 从 具体 到抽 象的原则， 逐 步引 导 学生深入理解

5

运动和力的关系。例如， 先从 牛顿第一定律入 手 ，让学生理解力不是维持物体

运动的原因； 然 后通过实验探究加速度与力、质量的关系，引出牛顿第二定律；

最 后通过实例分析，展示牛顿运动定律在解决实际问题中的应用。

注 重能力培养：在整 合 内容时，应 注 重培养学生的物理建模能力、实验操

作能力、数据处理能力和问题解决能力。例如，在实验探究部分，可以让学生

自 己 设计实验方 案 、收集数据并进 行 分析；在实例分析部分，可以引 导 学生 将

实际问题 转 化为物理模 型 进 行 求解。

联 系生活实际：通过介绍超重和失重等生活实例，让学生 感 受 到 物理学的

实用性和 趣味 性， 激发 他们学习物理的 兴趣 和动力。

二、《普通高中物理课程标准（ 2017 年版 2020 年修订）》分解

（一）物理观念

物质观念：通过本章内容的学习，学生应理解物体具有 保 持原有运动状态

的性质（惯性），这是物质的基本 属 性之一。学生还应了解力学单位制中基本

物理量的定义和换算关系，建立正确的物理量单位意识。

运动与 相互 作用观念：学生应理解力是改变物体运动状态的原因，而不是

6

维持物体运动的原因。通过探究加速度与力、质量的关系以及分析超重和失重

现象等活动，学生应能深 刻 体会 到 力与运动之间的紧密 联 系和 相互 作用关系。

能量观念： 虽然 本章内容 没 有直接 涉 及能量观念的培养， 但 通过实验探究

活动和对牛顿运动定律的应用等过程，学生可以间接 感 受 到 能量在物体运动状

态变化中的作用。例如，在探究加速度与力、质量的关系时，学生 需 要 测 量物

体的位 移 、速度和时间等物理量，并计算物体的动能变化等。

（二）科学 思 维

模 型 建 构 ：本章内容中 涉 及 多 个物理模 型 的建 构 和应用。例如，在探究加

速度与力、质量的关系时，学生 需 要 将 实际问题 抽 象为物理模 型 （如 小车 在 水

平 面上的匀速直线运动）进 行 实验探究；在分析超重和失重现象时，学生 需 要

将人 或物体在 电梯 中的运动 抽 象为 竖 直方向的变速运动模 型 进 行 分析。通过这

些 活动，学生可以培养模 型 建 构 能力，学会 将 复杂问题 简 化为 简 单模 型 进 行 求

解。

科学 推 理：在探究加速度与力、质量的关系以及应用牛顿运动定律解决实

际问题时，学生 需 要进 行大 量的科学 推 理活动。例如，在探究实验中，学生 需

7

要 根 据实验数据 推 理出加速度与力、质量之间的定量关系；在实例分析中，学

生 需 要 根 据题 目条件推 理出物体的运动状态和受力 情况 等。通过这 些 活动，学

生可以培养科学 推 理能力，学会运用物理原理进 行 逻辑 推 理和问题解决。

科学论 证 ：本章内容中 涉 及 多 个科学论 证 的过程。例如，在探究加速度与

力、质量的关系时，学生 需 要通过实验数据验 证 牛顿第二定律的正确性；在分

析超重和失重现象时，学生 需 要通过实例分析论 证 超重和失重现象的产生原因

和 条件 等。通过这 些 活动，学生可以培养科学论 证 能力，学会运用实验数据和

实例分析等方法进 行 科学论 证 和表达。

质 疑创新 ：本章内容的学习过程中 充满 了质 疑 和 创新 的 机 会。例如，在实

验探究活动中，学生可以对实验方 案 进 行 质 疑 和改进；在实例分析过程中，学

生可以对题 目条件 进 行 质 疑 和拓展等。通过这 些 活动，学生可以培养质 疑创新

能力，学会 从多 个 角 度 思考 问题并 提 出 新 的观点和解决方 案 。

（ 三 ）科学探究

问题：本章内容的学习过程中 充满 了各 种 问题的 提 出和解决过程。例如，

在探究加速度与力、质量的关系时，学生 需 要 提 出“加速度与力、质量之间有

8

什么 关系 ？ ”的问题，并通过实验探究进 行 解决；在分析超重和失重现象时，

学生 需 要 提 出“为 什么人 在 电梯 中会出现超重和失重现象 ？ ”的问题，并通过

实例分析进 行 解决等。

证 据：在科学探究过程中， 证 据是不可或 缺 的。例如，在探究加速度与力、

质量的关系时，学生 需 要通过实验数据作为 证 据来验 证 牛顿第二定律的正确性；

在分析超重和失重现象时，学生 需 要通过实例分析中的物理现象和计算 结果 作

为 证 据来论 证 超重和失重现象的产生原因和 条件 等。

解 释 ：在科学探究过程中，解 释 是 将证 据与问题 联 系 起 来的 桥梁 。例如，

在探究加速度与力、质量的关系时，学生 需 要通过实验数据的分析和处理来解

释 加速度与力、质量之间的定量关系；在分析超重和失重现象时，学生 需 要通

过实例分析中的物理现象和计算 结果 的解 释 来说明超重和失重现象的产生原因

和 条件 等。

交流 ：科学探究过程中的 交流 是 非常 重要的 环 节。例如，在实验探究活动

中，学生 需 要与其他 同 学 交流 实验方 案 、实验数据和实验 结 论等；在实例分析

过程中，学生 需 要与其他 同 学 交流 解题 思路 、解题方法和解题 结果 等。通过 交

9

流 活动，学生可以 互相 学习、 互相启发 ， 共同提 高科学探究能力和问题解决能

力。

（四）科学态度与 责任

科学本质：通过本章内容的学习，学生应能认识 到 科学本质是通过观 察 和

实验来探究自 然 现象和规律的过程。例如，在探究加速度与力、质量的关系时，

学生 需 要通过实验观 察 和数据分析来探究加速度与力、质量之间的定量关系；

在分析超重和失重现象时，学生 需 要通过实例观 察 和物理计算来分析超重和失

重现象的产生原因和 条件 等。

科学态度：在科学探究过程中，学生应 秉 持实 事 求是的科学态度。例如，

在实验探究活动中，学生 需 要如实 记录 实验数据和分析 结果 ；在实例分析过程

中，学生 需 要 根 据题 目条件 进 行客 观分析和求解等。学生还应具 备勇 于质 疑 和

创新 的 精神 ， 敢 于对 已 有观点和 结 论 提 出质 疑 和 挑战 。

社 会 责任 ：作为 未 来的 公民 和科学 家 ，学生应具 备 强 烈 的 社 会 责任感 。例

如，在学习力学 知 识的过程中，学生可以了解 到许多 与生产生活密 切相 关的物

理现象和规律（如超重和失重现象在 电梯 设计中的应用等），并意识 到 自 己所

10

学的 知 识可以为 社 会 服务 、为 人类造福 。学生还应关 注 科学 技术 的 发 展对 社 会

和 环境 的 影响 ， 积极参 与科 技 活动和 社 会实践等活动。

《第四章 运动和力的关系》的教学内容不仅涵盖了丰富的物理 知 识和实验

探究活动，还 注 重培养学生的物理观念、科学 思 维、科学探究能力和科学态度

与 责任感 等核心 素 养。在教学过程中，教 师 应 注 重理论与实践 相结合 、 循序渐

进 地 引 导 学生深入理解运动和力的关系，并 注 重培养学生的各 种 能力和 素 养。

三、学情分析

（一） 已知 内容分析

在进入《第四章 运动和力的关系》的学习之前，学生 已 经具 备 了一定的物

理基础。 根 据《 普 通高中物理 课 程 标准 （ 2017 年版 2020 年 修 订 ）》的要求，

学生在必修 1 的前几章 已 经学习了质点、位 移 、速度、加速度等基本概念，以

及匀变速直线运动的基本规律。这 些 内容是理解运动和力关系的基础。

质点模 型 ：学生 已 经了解质点模 型 的建 构 过程， 知道将 物体 抽 象为质点的

条件 ，并能 将 特定实际 情境 中的物体 抽 象 成 质点。这有助于学生在后续学习中

将 复杂的物理问题 简 化为质点的运动问题。