《伽利略的理想实验与牛顿第一定律》教学设计

4设计者：台山市华侨中学汪少姬【学情分析】本课授课对象是高一学生，牛顿第确定律及惯性的相关学问，学生在初中时已经有的根深蒂固的错误观点；学生试验设计力气、操作、合作力气及分析总结力气较弱；学生运用牛顿第确定律解释实际问题的力气不强；学生奇异心强，潜在的探究兴趣深厚。【教学目标】学问与技能了解相关的物理学史实：亚里士多德、伽利略、笛卡儿和牛顿关于力和运动关系的争论；了解伽利略以试验事实为根底，将试验与规律推理相结合的思想方法；理解和把握牛顿第确定律，理解惯性的概念，能用牛顿第确定律解释生活中的现象。过程与方法经受以试验为根底，进展规律推理的过程，理解物理学的争论方法情感态度与价值观通过对有关物理学史实的学习，培育学生实事求是的客观态度和科学的探究精神；通过对生活现象的观看及解释，领悟物理与生活的联系，激发学生的探究欲望。【教学重点】伽利略的“抱负斜面”试验及其科学的规律推理方法；理解并应用牛顿第确定律。【教学难点】学生从“物体运动必需有力的作用”转变到“运动并不需要力来维持”【教学资源】教学课件；小车、斜面试验装置〔学生演示〕、双斜面装置〔教师演示〕视频〔采访、太空黑盒子、汽车碰撞试验、UFO、刘谦螺丝魔术〕【教学流程图】提出观点

视频引入：采访四周群众对力和运动关系的看法。生活中场景。教师提出观点：力是维持物体运动的缘由。推陈出总结完善拓展提高

正方：教师反方：学生12

明确双方观点：正方：力是维持物体运动的缘由反方：力不是维持物体运动的缘由第一轮辩论：正方：试验并证明观点〔有力，物体运动，没力，物体停顿运动。反方：学生分组试验并派代表上台演示试验并证明其观点〔没力，物体可以运动。〔现象〕物体最终停顿运动正方：由于撤去了维持物体运动的外力。反方：由于物体受摩擦力的作用。第三轮：反方代表上台演示斜面试验〔验证摩擦力对物体运动的〕进一步追问：假设没有摩擦力，物体的运动将会怎么样？亚里士多德的探究：关于力和运动关系的观点及其争论方法伽利略的争论：1.演示试验：体验伽利略用试验推翻亚里士多德观点的历程：吊灯摇摆 针和单摆试验 抱负斜面试验提出观点：力不是维持物体运动的缘由。不受力——匀速运动学生比照总结伽利略和亚里士多德的争论方法。笛卡儿的补充和完善：不受力：静止状态或匀速直线运动牛顿：提出牛顿第确定律，提示：物体不受力：静止或匀速直线运动；力是转变物体运动状态的缘由；一切物体都有惯性；学生先列举生活中物体惯性的表现以及其后果的利和弊。再播放〔汽车碰撞试验视觉感受现场体验〔用嘴大力吹书玩耍运用牛顿第确定律解释生活中的现象§4.1§4.1伽利略的抱负试验与牛顿第确定律一、力和运动的关系：静止力不是维持物体运动的缘由 不受力匀速直线运动受力：运动状态转变二、牛顿第确定律1、力是转变物体运动状态的缘由2〔质量〕1、力与运动的关系：亚里士多德首先提出〔抱负试验〕笛卡尔的完善牛顿的总结2、牛顿第确定律内容及含义：物体不受力时运动状态惯性是物体本身固有的属性3、物体的质量是惯性大小的量度【板书设计】教学过程：今日，我们来争论力和运动的关系〔写板书：一.力和运动的关系〕掉外力，物体马上停顿运动，也就是说，运动的物体确定需要外力来维持。力是维持物体运动的缘由。我同意这个观点。【提问学生】请问同学们，你们赞成我的观点吗？请大胆举手。〔只有少数举手也就是说大局部同学持相反的态度。既然公婆都有理，那么下面我们来一场辩论赛，我作为正方代表，观点是：力是维持物体运动的缘由；你们作为反方，观点是：力不是维持物体运动的缘由。请同学们利用桌面上的简洁仪器设计试验证明你们的观点〔学生小车试验反方：代表上台说明观点。正方：对方辩友的试验似乎可以证明白你们的观点。但还有个问题，刚刚我留意到了物体最终停了下来，因此我方认为瓶子停下来的缘由是撤掉了维持物体运动的外力。请问对方的观点？〔有可能会提到摩擦力〕正方：对方辩友刚刚提到了一个词，正方：对方辩友提到了假设没有摩擦力，也就是说你的试验是做不到的。反方：这是抱负试验。正方：也就是一种规律推理对吧？你觉得这样通过规律推理得到的结果牢靠吗？反方：好，辩论到此完毕。你们认为今日的辩论谁是获胜方呢？〔学生〕那为你们精彩的表现鼓掌。〔过渡〕其实恭喜同学们，刚刚我们的辩论过程就是模拟了两位著名学者关于力和运动关系的思维碰撞过程。两千多年前，古希腊著名学者亚里士多德通过观看大量的生活现象，凭直观阅历，得16世纪被伽利略推翻。虽然这个结论被推翻，但是这位被誉为“百科全书式”的宏大人物其实有很多值得我们学习。16的观点。认为力不是维持物体运动的缘由。板书〕〔过渡〕那么他是怎么做的呢？()有一次，他在教堂看到吊灯的摇摆，觉得很好玩，出于奇异和探究的欲望，他设计了就会到达同一高度，接着，他用针转变悬点，从而转变小球的运动轨迹，重复试验，也会到达同一高度。屡次转变悬点，屡次试验后，他觉察，小球有一个很猛烈的愿望，总期望到达另一面的同一高度。这就是伽利略觉察的。然后，他把单摆的等高性引入到运动轨迹格外相像的斜面试验度，小球努力的爬上其次个斜面，虽然没有到达同一高度，但前进的距离更远了。再次减小倾角，又会跑得更远，更长，最终，他把其次个斜面倾角减为零，变成水平面，假设平面光滑，假设平面足够长，小球会怎么样？小球将以某一速度永久运动下去。留意假设光滑，假设足够长，是这位宏大人物的绝妙之处。通过斜面试验，伽利略认为：力不是维持物体运动的缘由。同时告知我们，假设平面板书：不受力：匀速 运动。〔过渡〕现在，我们来比照亚里士多德和伽利略的争论，我觉得伽利略在争论方法上有很多超群之处，你们觉得他超群在哪里呢？学生：答复。〔学生可能会说到试验做不到，这是一种规律推理〕假设足够长别说当时，就是现在的试验条件也难以做到，所以，把这样的试验叫做“抱负试验可见，选择不同的争论方法，对结果的影响是多么的大呀。所以，后世对伽利略的评价相当高。爱因斯坦曾说过是人类历史上最宏大的成就之一，标志着物理学的真正开端〔过渡〕但是，伽利略结论仅适用于地球上，有其局限性。而在伽利略同时代法国科学家笛卡儿打破了他的局限，明确指出：不管是地球上还是宇宙间，在不受力时，物体要么静止，要么处于匀速直线运动。他在方向上加以了补充。板书：静止，直线。但是，现实环境中，物体可能脱离其他物体的作用而孤立存在吗？明显不行能，所以，任何物体都不行能不受力，但是，我们可以把物体所受合力为零当做不受力，二者是等效的。下面，我们在太空中模拟微重力状况下不受力的情景师：那个小黑盒子处于什么状态呢？〔一开头处于静止状态，给力之后呢在运动〕〔过渡〕留意，争论不受力，物体保持静止或匀速直线运动。那么受力呢？生〔运动状态转变〕 板书：受力 运动状态转变〔过渡〕在这些争论的根底上，力和运动的真正关系其实已经呼之欲出了。17世纪，——牛顿三大定律之一的牛顿第确定律。板书：牛顿第确定律内容解读：不受力时，物体处于静止或匀速直线运动状态，有力时，运动状态发生转变。也就是说力〔板书〕还有“一切、总”也就是说任何一个物体都要具有这种力气。我们把这种称之为物体的固有属性，也就是惯性〔板书。因此，牛顿第确定律又称之为惯性定律。〔过渡〕有惯性的表现呢，然后分析一下它的利和弊〔学生举例亲身体验一下物体具有惯性〔玩耍：