科学探究：牛顿第一定律教学设计 沪科版八年级物理全一册

7.1科学探究：牛顿第一定律教学设计---沪科版八年级物理全一册一、教学目标：认知与技能：(1)了解伽利略的理想实验，了解物理学上理想实验的实质。(2)体会亚里士多德与伽利略的思想冲突。(3)经历实验过程，学会用分析与论证的方法探究出牛顿第一定律，并会用自己的语言予以表述。(4)在生活中认识惯性，了解利用惯性及防止惯性危害的方法并初步应用于生产和生活实践。过程与方法：(1)培养和提高实验设计与操作、现象描述、总结归纳等能力。(2)学习“归纳推理”这一科学方法情感,态度,价值观(1)通过对牛顿第一定律得出过程的体验，感受科学成果往往是多人智慧的结晶。(2)培养实事求是的科学态度。二、教学重点、难点分析：1、学生探究并学会用自己的语言表述牛顿第一定律。2、惯性和惯性定律的区别。3、探究实验的设计与数据的处理（难点）导入新课师：初二上学期我们学习了运动和力，那么，物体的运动与物体的受力有什么关系呢？带着这个问题，今天我们重走历史，看看历史上，科学家们对“力与运动”的描述。先来看一段视频。视频导入通过媒体播放一组生活情境动画：如关闭发动机的列车、踢出去的足球、自行车比赛中冲过终点的自行车、滑雪比赛中到达终点后的运动员等一系列运动的物体最终要停下来的动画。师：运动的物体为什么会停下来呢？体验推动桌上的小车，使小车运动起来，停止用力看看小车是否还会运动。交流自行车、列车等运动的物体，停止施加动力后为什么最终会停下来？学生1：运动物体不受动力后会停止运动。学生2：运动物体受到了阻力的作用，阻力使物体停止了运动。设计意图：从学生熟悉的生活及自然现象人手，引入新课，分析过程中，要注意引导学生主动思考问题，提出问题。师：物体停止运动是因为没有了动力的维持还是因为阻力的影响呢？亚里士多德和伽利略都对物体的运动与受力关系进行了研究，让我们来看看他们对“力与运动”的观点。师：首先是公元前300多年前的亚里士多德发表了言论。展示阅读资料一：亚里士多德关于“力与运动”的描述阅读卡1——亚里士多德谈“力与运动”亚里士多德在西方科学和思想体系中的地位类似于孔子在东方儒学界中的地位，他一生贡献极多。他主要是通过对事物的观察而直接得出结论，关于“力与运动的关系”，他认为：物体只有在外力推动下才运动，外力停止，运动也就停止。他还说了，运动总是一个推着一个，按此无限地追溯上去，就“必然存在第一推动者”。图1亚里士多德谈“力与运动”师：亚里士多德有关“力与运动”的观点是怎样的？生：物体只有在外力推动下才能运动，外力停止，运动也就停止。师：2000年后，伽利略对“力与运动的关系”也做出了研究。展示阅读资料二：伽利略谈“力与运动”阅读卡2——伽利略谈“力与运动”在伽利略的意识里，他认为“直觉，有时并不可靠”。伽利略把科学实验和数学方法相结合用于动力学研究。1638年，他发表著作《关于力和运动两种新学科的对话》，在其中，他提出，物体的运动不需要力来维持，运动物体没有力也可以继续以该速度一直运动下去。图2伽利略谈“力与运动”师：阅读资料中伽利略关于“力与运动关系”的观点又是怎样的呢？生：物体的运动不需要力来维持，运动的物体没有力也可以继续以该速度一直运动下去。师：该观点完全否定了亚里士多德“物体的运动需要力来维持”的说法。对同一种现象，亚里士多德和伽利略给出了截然不同的解释。到底哪个说法正确？谈谈你的看法？生1:我支持亚里士多德，没有动力物体最终会静止。生2：我支持伽利略，物体之所以会静止是受到了摩擦阻力的作用。师：既然同学们认为是阻力使物体停了下来，那么我们就来做个探究，探究运动着的物体，如果受到的阻力由大变小，物体运动的路程会有怎样的变化？实验探究：阻力对物体运动的影响。让学生先阅读实验报告单师：先完整地看一遍实验内容。小组讨论1.怎样使物体在水平面上初始运动（速度）相同？让小车自斜面顶端从静止开始滑下2.物体在水平面上运动时，怎样改变物体所受摩擦阻力的大小？在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体（毛巾、棉布、木板等）分组实验：观察和记录数据。让学生展示实验的结果和结论。由实验分析可知：小车受到的阻力越小，小车运动的路程越远师：我们再来看看伽利略的观点“运动的物体没有力也可以继续以该速度一直运动下去”。他为什么得出这样的结论呢？下面，我们就一起来看看，当年伽利略是怎样探究的？阅读卡3——伽利略的探究过程伽利略很善于观察自然规律，伽利略在研究物体在斜面上的运动时，发现：当球从一个斜面上滑下来又滚上第二个斜面时，球所达到的高度与原来的高度几乎相等。而且，伽利略推想：高度上的这点微小差别是由于摩擦而产生的，如果能将摩擦完全消除的话，高度将恰好相等。然后，他又进行了推想：在完全没有摩擦的情况下，不管第二个斜面的倾斜角多么小，即使放平了，小球也“想”运动到原来的高度，于是只好永远运动下去了。伽利略还观察到：当一个球沿斜面向下滚动时，它的速度增大，而向上滚动时，速度减小。他又推想了，当球沿着水平面滚动时，它的速度应该不增不减。通过观察及推想，伽利略就意识到运动的物体，没有力也可以继续以某速度一直运动下去。播放视频：冰壶运动由于冰壶运动过程阻力很小，能以几乎不变的速度前进。师：从视频可以看出，冰壶在一段时间内速度的大小和方向几乎不变，直到碰上另一个冰壶。回到探究实验，引导学生推理：假如小车不受摩擦力，会怎样运动？生：如果小车不受力，速度不会减慢，小车将永远运动下去。师：伽利略就通过理想斜面实验，证实了自己的观点。但在历史上，关于亚里士多德和伽利略的争论，并没有如此轻易地就分出了胜负。这是由亚里士多德的地位和当时的宗教信仰决定的。让我们来看看，亚里士多德在当时的地位和科学成就。展示阅读资料四：亚里士多德的地位，科学成就，当时的宗教信仰阅读卡5-亚里士多德的科学成就亚里士多德，是古希腊著名的科学家和哲学家。公元前384年诞生于爱琴海北岸的斯特基拉城。他是希腊古典文化的集大成者，恩格斯称他是最博学的人。他的著作是古代的百科全书，据说有四百到一千部，主要有《工具论》《物理学》《天论》等。亚里士多德认为存在“第一推动者”，中古世纪的基督教说“第一推动者”就是上帝，所以，亚里士多德的学说和基督教教义结合，这样的结合让亚里士多德的学说成为西方的权威学说。被誉为西方的圣人。师：在我们今天看来是非常简单的道理，它被发现的过程往往是非常艰难的。科学家如果没有坚强的意志和信念，没有足够的事实和理论依据，就不可能最终收获成功的硕果。同时，同学们不要迷信权威要相信科学。有人说相信科学也是一种迷信，其实那是根本不懂科学。科学不是结论，科学是一个方法系统，是一个发现知识的框架。这个框架要求用证据说话。只要有新的证据出来，能推翻以前的结论，科学家允许你改变他的信念。师：但伽利略的这个结论也不够完善。你们觉得不完善在哪里呢？师：伽利略只说了运动的物体，那静止的物体呢？他也只说了物体是匀速运动，那物体的运动轨迹是直线，还是曲线呢？师：与伽利略同时代的法国科学家笛卡尔，他发现其中的不完善，就进行了补充。展示阅读资料六——笛卡尔的观点。阅读卡6——笛卡儿谈“力与运动”笛卡儿(1596-1650)是伟大的法国哲学家，数学家，物理学家和生理学家，其拉丁文名字为RenatusjCartesius，出生于都兰省拉艾地方的一个贵族家庭。他经过研究明确指出：物体不受到力的作用时，物体永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动。师：笛卡尔做出了怎样的补充？生：除非物体受到力的作用，物体将永远保持在直线上运动。阅读卡5-亚里士多德的科学成就亚里士多德，是古希腊著名的科学家和哲学家。公元前384年诞生于爱琴海北岸的斯特基拉城。他是希腊古典文化的集大成者，恩格斯称他是最博学的人。他的著作是古代的百科全书，据说有四百到一千部，主要有《工具论》《物理学》《天论》等。亚里士多德认为存在“第一推动者”，中古世纪的基督教说“第一推动者”就是上帝，所以，亚里士多德的学说和基督教教义结合，这样的结合让亚里士多德的学说成为西方的权威学说。被誉为西方的圣人。阅读卡6——笛卡儿谈“力与运动”笛卡儿(1596-1650)是伟大的法国哲学家，数学家，物理学家和生理学家，其拉丁文名字为RenatusjCartesius，出生于都兰省拉艾地方的一个贵族家庭。他经过研究明确指出：物体不受到力的作用时，物体永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动。师：现在，伽利略、笛卡儿的正确观点都摆在了世人的面前。在隔了一代人之后，牛顿将对“力与运动关系”的探究，在前两位的基础上更进了一步，提出“静止的物体在不受外力时将保持静止状态’’，并将所有的结论总结成了一条基本定律——牛顿第一定律。说明：(1)牛顿第一定律说明了物体的运动不需要靠力来维持。物体运动之所以会停下来，是由于物体受到了力的作用。(2)对牛顿第一定律中“总保持静止状态或匀速直线运动状态”这句话的含义，我们可以理解为：物体不受力时，原来静止的物体将永远保持静止状态；原来运动的物体将永远做匀速直线运动，速度的大小和方向都不改变。强调：牛顿第一定律是通过分析事实，再进一步概括、推理得出的，不是直接的实验结论，但其中符合逻辑的科学推理是非常重要的。今天，作为一个中国人我感到非常自豪，因为如今我们国家可以代表人类登上太空，在太空中完成牛顿第一定律的验证。三、惯性活动：让学生谈一下乘坐公交车过程中，当公交车启动或刹车时身体的感受。观察下列现象，想一想，这些现象说明了什么？汽车启动时人的身体会向后倾。鸡蛋惯性实验。汽车紧急刹车，车上的人会向前倾。平衡车落球实验。事实表明：原来静止的物体，具有保持静止的性质；原来运动的物体，具有保持原有速度做均速直线运动的性质。师：惯性是物质的一个基本属性，无论固体、液体、气体都具有惯性，惯性无论好坏，但是却在生活中的确给我们带来了厉害。如：利用惯性骑自行车时蹬几下后，可以让它自行前行一段距离以节省体力。同时，由于惯性，汽车刹车后不能立即停下而造成追尾事故。讨论：说说你知道哪些惯性现象，人们如何利用惯性或是防止惯性带来的危害的？总结归纳：(1)利用惯性：跳远运动员的助跑；