第八章第一节牛顿第一定律.docx

教学目标知识目标：知道牛顿第一定律,常识性了解伽利略理想实验的推理过程.能力目标：1.通过斜面小车实验,培养学生的观察能力.2.通过实验分析,初步培养学生科学的思维方法(分析、概括、推理).情感目标：1.通过科学史的简介,对学生进行严谨的科学态度教育.2.通过伽利略的理想实验,给学生以科学方法论的教育.教学建议教材分析教材首先通过回忆思考的形式提出问题：如果物体不受力，将会怎样？通过小车在不同表面运动的演示实验，使学生直观的看到物体运动距离与阻力大小的关系，为讲解伽利略的推理作准备。然后讲述伽利略的推理方法和通过推理得出的结论，再介绍迪卡儿对伽利略结论的补充，牛顿最后总结得出的牛顿第一定律。通过这些使学生了解定律的得出是建立在许多人研究的基础上的，正如牛顿所说：“如果说我所看的更远一点，那是因为站在巨人肩上的缘故”。最后指出牛顿第一定律不是实验定律，而是用科学推理的方法概括出来的，定律是否正确要通过实践来检验。给学生以科学方法论的教育。本节课的重点是揭示物体不受力时的运动规律，即牛顿第一运动定律。教法建议1.学生学习牛顿第一定律的困难在于从生活经验中得到的一种被现象掩盖了本质的错误观念，认为物体的运动是力作用的结果。如推一个物体，它就动，不再推它时，它便静止。为使学生摆脱这种错误观念，首先要把运动和运动的变化区别开，树立从静到动和从动到静都是“运动状态改变”的概念，这是为了揭示力和运动的关系做的重要铺垫。其次，通过实验确立“力是改变运动状态的原因”的概念。再通过推理建立“不受力运动状态不变”的概念。2.通过图9-1演示实验的比较、分析、综合、推理是本节课的核心，可对学生进行简单的科学推理方法的教育。在此演示实验中可通过设计不同的问题渗透研究方法。3.本节课可按着人类对知识的认识顺序组织教学，让学生体会规律的认识过程，对学生进行学史教育。从亚里士多德的观点伽利略的研究笛卡尔的补充牛顿的总结。教学设计示例牛顿第一定律教学重点:通过对小车实验的分析比较得出牛顿第一定律。教学难点:1明确“力是维持物体运动的原因”观点是错误的。2伽利略理想实验的推理过程教学用具：斜面，小车，毛巾，棉布，玻璃板，微机,实物投影，大倍投电视。教学过程一、实验引入：批驳亚里士多德的观点演示1在桌面上推动木块（或板擦）从静止开始慢慢向前运动，撤掉推力,木块立即停止。分析:日常生活中也有许多类似的现象，（如推桌子）。这些现象从表面上看,“必须有力作用在物体上,才能使物体继续运动,没有力的作用,物体就要停下来.”即：板擦的运动需要推力去维持。于是,古希腊哲学家亚里士多德就根据这些现象总结出“物体的运动需要力去维持”。这种观点在历史上曾被沿用两千多年,但时沿用两千年是否就一定正确呢？也可能有人曾表示过怀疑或有人认为就是错误的,但没某能说服别人的理由。演示2在桌面上推动木块（或板擦）从静止使之向前运动，用力推出,木块向前运动一段距离后停止。分析：推力撤掉，还要向前运动，与亚里士多德的观点不符。分析：木块:静止运动静止。两个过程中是否都有力存在？在这两个过程中力的作用是维持原来的运动状态还是改变运动状态？二、讲授新课:1.规律总结过程方法1.教师引导伽利略的贡献：理想实验演示（通过实物投影仪把实验过程反映在大倍投电视上）介绍器材实验前提条件：每次实验都需从斜面上的同一高度下滑，为什么？实验过程：让小球从同一斜面的同一位置滚下后分别在毛巾表面、棉布表面、玻璃表面上运动，每次记下小球停下时的位置。做标记的位置是什么位置？（停下来的位置）实验纪录：实验次数表面材料阻力大小滑行距离1毛巾最大最短2棉布较大较长3玻璃较小长推理想象光滑表面阻力为零无限长实验分析：三次实验，小车最终都静止，为什么？三次实验，小车运动的距离不同，这说明什么问题？小球运动距离的长短跟它受到的阻力有什么关系？若使小车运动时受到的阻力进一步减小，小车运动的距离将变长还是变短？根据上面的实验及推理的思想，还可以推理出什么结论？推理：小球在光滑的阻力为零的表面，将会怎样运动？实验结论：通过伽利略的实验和科学推理得出“运动的物体，如果受到的阻力为零，它的速度将不会减慢，将以恒定不变的速度永远运动下去。”即作匀速运动。微机模拟实验:简介伽利略理想实验迪卡儿的补充如果运动物体不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不变，将沿原来的方向匀速运动下去。牛顿的成果：补充与概括师:物体除了运动的以外,还有静止的。那么，静止的物体在没有受到外力作用时，保持什么状态呢？（牛顿补充：将保持静止状态）师（引导学生概括）:我们现在已经有了伽利略的研究成果,又有了迪卡儿和牛顿的补充,把两者进行一下概括：一切物体在没有受到外力作用时，将如何呢？（对概括出来大致意思的同学给予鼓励）介绍：牛顿抓住时机,概括总结得出著名的牛顿第一运动定律方法2：学生探究式学习针对基础较好的学生，可以由学生在老师的指导下自己完成斜面小车实验，根据现象学生分组讨论,明确亚里士多德的观点的问题根源由学生互相补充确定实验结论。2.定律分析定律成立条件：不受外力作用运动规律：总保持匀速直线运动状态或静止状态。师（回应课题引入实验）：回想我们最开始的实验，有推力板擦运动,撤去推力板擦停下来，从表面现象上得到的结论运动需要力维持是错误的，但这种现象是千真万确摆在我们面前的，我们如何用牛一的观点正确的解释这个现象呢?三、巩固练习1一物体放在桌上静止,假若某瞬间撤掉所有的外力,物体将怎么样?2对于牛顿第一定律的看法，下列观点正确的是()A验证牛顿第一定律的实验可以做出来，所以惯性定律是正确的B验证牛顿第一定律的实验做不出来，所以惯性定律不能肯定是正确的C验证牛顿第一定律的实验做不出来，但可以经过在事实基础上，进一步科学推理得出惯性定律D验证牛顿第一定律的实验虽然现在做不出来，但总有一天可以用实验来验证。四、小结人们对物体的运动规律的认识是经历了漫长的时间的。物体在不受力时的运动规律，它是经过亚里士多德对人们近两千年的思想束缚，伽利略的科学推理，才最终由牛顿总结出来的。牛一的重要贡献是：1）力不是维持物体运动的原因，2）力是改变物体运动状态的原因。五、作业:阅读本节教材探究活动牛顿力学的建立【组织形式】个人或自由结组【活动目的】牛顿力学的建立不是牛顿一个人的功劳，而是许多科学家努力研究的最终结果，查阅资料了解牛顿力学的建立过程，及牛顿力学的体系。【活动流程】制订查阅和查找方式；收集相关的材料；分析材料并得出一些结论；写出论文；与其他组交流。【备注】1、网上查找的资料要有学习的过程记录。2、和其他成员交流。斜面小车实验的再研究【组织形式】个人或自由结组【活动目的】运用不同的物体表面，通过实验探究，加深对伽利略推理思维的理解。【活动流程】制订实验方案；准备器材；实验并记录现象，分析材料并得出一些结论；与老师所做实验比较优缺点；与其他组交流。【备注】1、要有完整的过程记录。2、和其他成员交流。牛顿第一定律牛顿第一定律的教学设计谈自主探究教学模式的应用新课标明确提出“倡导探究性学习”，“在教学中，教师应该让学生亲历思考和探究的过程，领悟科学探究的方法。”自主探究教学是一种课堂教学模式，在课堂上要求教师充分发挥学生的主体作用，形成师生之间、学生之间的多向反馈结构，在教师的启发下，学生积极主动地解决问题。自主探究教学通过激发学生的内驱力，调动学生的积极性和主动性，把学习变成学生内在的需求，从根本上促进学生认知、能力、个性的发展，乃至完美人格的形成。但在实际的教学过程中，如何让学生的主体性、主动性、创造性得到充分发挥，如何让自主教学探究模式很好的得到实施，是教学过程设计的难点。在教学过程的设计时笔者认为应把握以下三个原则：1学生已知的内容可以通过自主探究方式让学生独自完成教学要求；2学生未知的但经老师启发引导后能理解的也可通过自主探究让学生独自完成教学要求；3学生未知的经老师提示后理解也困难的才是需要通过老师主导来完成的。自主探究性教学模式，就是要让学生成为教学活动的主人，成为学习和发展的主人。自主探究教学模式的实施关键在于教师设计教学过程时要充分了解哪些是学生已知的知识点，哪些是未知的知识点，哪些是能启发后掌握的，哪些是学生自己无法理解的，然后寻找探究点再针对性地设计问题设计具体探究过程。下面以牛顿第一定律的教学为例来看自主探究教学模式的具体应用。一、教材分析这节教材首先对人类认识“运动和力”的关系作了历史的回顾，介绍了四位科学家研究运动和力的关系的思想方法及卓越贡献。然后讲述牛顿第一定律的内容和物体惯性的概念。这是初、高中知识相衔接的一节课程。学生已经了解了牛顿第一定律的基本内容，所以在教学设计上应以教材中有关“力是运动的原因还是改变运动的原因”这一问题认识的发展历史为线索，以科学思想、科学方法教育与思维能力培养为主要目标。教学的侧重点应放在理解人类认识“运动和力”的关系研究、思考、推理过程，学习科学研究中常用的理想实验方法。在牛顿第一定律内容的学习上，注重知识的理解及与生活实际的联系。为发挥学生学习的自主性，思维的积极性，本课采取学生自主探究模式组织教学。二、教学过程设计引入新课：运动的起因是什么（一）学生阅读历史的回顾并找出四位科学家关于力和运动的观点这块内容中有些知识点学生是已知的，也有未知的，但学生都看得懂，所以就由学生来完成，同学们相互补充，教师只起到归纳总结的作用。1亚里士多德：力是维持物体运动的原因。现象：在平路上人推车，车才能运动，人停止用力，车子就要停下来。2伽利略：水平面上物体所以会停下来，是因为摩擦的作用，如果没有摩擦，水平面上物体一旦具有某一速度物体将保持这一速度运动下去。笛卡儿：如果没有其它原因，运动物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，即不会停下来，也不会偏离原来的方向。牛顿：一切物体总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。（二）问：以上四位科学家每一位都把人类的认识向前推进了一步，试分析每人推进的一步体现在哪里？你认为谁的贡献最大？教师通过设计这样一个问题，指明学生要探究的内容与方向，具体由学生们合作完成，教师只起到总结归纳的作用。a）亚里士多德的贡献：通过直觉的观察提出问题为科学家的研究确立了课题。b）伽利略的贡献：（1）伽利略发现了不易直觉的摩擦力，改变了亚里士多德根据直接经验得出的直觉结论提出运动不需力维持；（2）思维代替直觉认识宇宙。c）笛卡儿的贡献：（1）明确匀速直线运动；（2）指出速度改变是有原因的。d）牛顿的贡献：（1）推广到一切物体；（2）提出静止；（3）明确力的作用。关于谁的贡献大，学生众说纷纭，没有一个确切的定论，教师也无需给出一个正确的结论。但是通过对物理学历史发展过程的考察，对四位科学家贡献的探究，它将有助于学生了解物理学家认识和发现物理定理、定律的基本方法。从而“以史为鉴”，培养他们以物理学家认识世界本来面目的方式去认识世界。在一定意义上，通过对规律认识的历史的还原，对学生进行科学思想和科学方法论的教育是培养学生科学素养的有效途径。这是设计此问题的关键所在，也是本节课的亮点所在。在该块教学内容中学生未知的是关于伽利略的理想实验，教师要采取的教学方法是采用设计一系列问题，引导学生学会自己分析问题自己解决问题，具体可如下操作。提问：伽利略用什么方法证明物体运动不需要力来维持呢？演示说明：设置一个向下的斜面，再圆滑地连一个向上的斜面。然后拿一个小球放在斜面某点上，由静止运动下来，它将冲上另一斜面。教师设疑：它能“冲”到哪里，它能回到原来高度吗？如果光滑，结果怎样？教师通过一系列问题引发学生的思考。通过实验发现，它升不到原来的那个水平高度，这是因为摩擦较大。若换一个摩擦较小的斜面，可以看出，它就较接近那个水平高度。若摩擦越小，就越接近。这是实验事实。科学推理：依据这可靠的实验事实为基础，然后沿着摩擦力越来越小的发展趋势，去科学推理假如摩擦非常非常的小、以至于没有摩擦，那小球将非常非常接近以至于达到原来水平高度。这是一种理想的实验情景，即小球沿着光滑的斜面总能上升到原来的高度。教师指出“假设”两个字用得很好，它对物理结论进行合理的外推，其结论的得出符合逻辑。减小第二个斜面的倾角，倾角越小，小球为达到原来的高度所通过的路程就越长；倾角越小，通过的路程就越长。然后，我们再去科学推理，假如它最终成为水平面，那小球所通过的路程也就无限长，只能沿着水平面继续运动下去。教师总结：“理想实验”虽然也叫实验，但它不等同于科学实验。真实的实验是一种实践活动，而“理想实验”则是一种思维活动，是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”。并指出理想实验是以真实的科学实践为基础，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，对实际过程做出了更深入的抽象分析。理想实验是以正确的逻辑法则为依据的。它是自然科学理论研究中的重要方法。（三）演示气垫导轨实验气垫导轨实验是学生未知的实验，所以采用的方法是由师生共同操作完成，教师介绍实验装置及装置的特点，由学生来推动气垫导轨上的物体，观察它的运动，进一步地帮助学生加深理解物体不受外力作用时将做匀速直线运动。（四）让学生们仔细阅读牛顿第一定律的内容，并思考定律包含的几层含义在进行牛顿第一定律的教学时，不能只满足于学生能复述牛顿第一定律的内容，还应帮助学生理解牛顿第一定律所包含的几层意思。定律的理解是未知的，但可以在教师的启发下，