(一)教學(xué)目的
1.知道慣性定律,常識性了解伽利略理想實(shí)驗的推理過程.
2.通過實(shí)驗分析,初步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法.
(二)重點(diǎn)與難點(diǎn)
重點(diǎn):牛頓第一定律
難點(diǎn):伽利略理想實(shí)驗的推理過程.
(三)教學(xué)過程?
1.引入新理
師:力能使靜止的物體運(yùn)動起來,力又能使運(yùn)動物體速度增大或減小,還可以改變物體運(yùn)動的方向,物體不受力又怎樣呢?從這節(jié)課開始,我們就來研究有關(guān)力和運(yùn)動的一系列問題.
[板書1]第九章 力和運(yùn)動
2.新課教學(xué)
師:請同學(xué)們觀察實(shí)驗
[實(shí)驗1]靜止在木板面上的小車.
師:小車處于什么狀態(tài)?
生:靜止.
師:靜止的小車,水平方向不受推動和拉力的作用,它將會怎樣?
生:永遠(yuǎn)處于靜止.
[實(shí)驗2]如圖1所示,小車受水平拉力作用時.(讓小車運(yùn)動一段距離后立即用手使它靜止下來)
師:觀察小車的狀態(tài)發(fā)生怎樣變化?
生:由靜止到運(yùn)動.
[實(shí)驗3]如圖1.繼續(xù)實(shí)驗2,鉤碼使小車水平運(yùn)動后,用手托住下落的鉤碼.小車失去水平拉力后,繼續(xù)向前滑行一段距離停止.
師:你看到什么現(xiàn)象?
生:小車?yán)^續(xù)運(yùn)動一段距離后才靜止.
師:小車運(yùn)動一段距離后,變?yōu)殪o止的原因是什么呢?
生:受到木板的摩擦阻力作用.
師:是不是這樣呢?請大家繼續(xù)觀察下面實(shí)驗.
[實(shí)驗4]用同一小車分別(三次)從同一斜面不同的高度自由滑向相同的平面,記下三次小車靜止在相同水平面上的位置.如圖2(A)、(B)、(C)所示.
師:哪一次水平滑行距離最短?
生:第一次.
師:為什么?
生:小車在斜面上高度最小,它在水平面上開始運(yùn)動時速度最?。ê蟀刖湓拰W(xué)生回答不出來,第一次可由老師說).
師:哪一次水平滑行距離最長?
生:第三次.
師:為什么?
生:小車在斜面上高度最大,它在水平面上開始運(yùn)動時速度最大.
師:同理如果小車三次處于同一斜面、相同高度,自由滑向水平面,小車在水平面上開始運(yùn)動的速度大小會怎樣呢?
生:相同.
師:(介紹牛頓第一定律演示裝置)這是一個斜面,把它放在講臺桌上.(如圖3所示.)
[實(shí)驗5]讓小車分別三次從同一斜面的相同高度自由滑下,觀察小車在不同材料的水平面上運(yùn)動的情況.(在桌面鋪上毛巾、棉布.)
師:哪次小車在水平面上運(yùn)動距離最短,為什么?
生:第一次(或最上面那一次).表面材料是毛巾,阻力最大,滑行距離最短.(在學(xué)生回答過程中,填寫表1第一行前三項)
師:很短距離,速度變?yōu)榱?速度變化快呢,還是慢呢?
生:最快.(填寫表1第一行最后一項)
師:第二次實(shí)驗的情況如何,大家一起填表1的第二行.
生:棉布、阻力較大、滑行距離較長、速度變化較快.(填寫表1第二行)
師:第三次實(shí)驗的情況如何;大家一起填表的第三行.
生:桌子表面、阻力較小、滑行距離長、速度變化較慢.(填寫表1第三行)
師:假定我們做第四次實(shí)驗,水平表面用玻璃板,玻璃板的阻力比木板小,實(shí)驗結(jié)果會怎樣呢?(填寫表1第四行前兩項)
生:小車滑行的距離長,速度變化最慢.(填寫表1第四行后兩項)
師:假定我們還能找到某種材料,對小車的阻力比玻璃板還小,最最小,來做水平表面的材料,實(shí)驗結(jié)果又會怎樣呢?
生:那么小車滑行距離就更長,最最長,速度變化最最慢.
師:大家一起來填表1第五行(見表)
師:假如水平表面對小車沒有阻力,實(shí)驗結(jié)果又會怎樣呢?
生:小車永不停止地運(yùn)動下去!
師:一起來填表1的第六行.(見表)
表1
師:大家注意這個表格的前三行我們是做了實(shí)驗的.第四、五行沒有做實(shí)驗,只是根據(jù)前三行的實(shí)驗結(jié)果,加上邏輯推理得出來的結(jié)論.雖然沒有做實(shí)驗,但是在正確實(shí)驗的基礎(chǔ)上加上正確的推理,得到的結(jié)論也是正確的.
大家再仔細(xì)琢磨表的第六行,它和第四、第五行有什么不同.
生:沒有阻力,而第四、五行還有阻力,只是一次比一次小.
師:非常正確,邏輯推理就是這樣進(jìn)行的.阻力逐漸變小,實(shí)驗結(jié)論如何呢?阻力沒了,結(jié)果又會怎樣呢?
師:沒有阻力的平面叫做理想光滑的平面,實(shí)際上并不存在.第六行的結(jié)果就是理想實(shí)驗,實(shí)際上不存在,是在正確實(shí)驗的基礎(chǔ)上正確推理得出來的.
師:這種建立在實(shí)驗的基礎(chǔ)上,通過邏輯推理得到理想狀況下的結(jié)論,也是研究物理的一種方法.
300多年前著名的物理學(xué)家伽利略就是這樣通過實(shí)驗推理得出來物體不受阻力將如何運(yùn)動的.
師:誰給大家朗讀書第104頁倒數(shù)第三段?
生:(讀課文略)
師:大家把這段倒數(shù)第三行“如果表面絕對光滑……運(yùn)動下去”.畫下來.
師:法國科學(xué)家笛卡兒,又對伽利略的結(jié)論作了補(bǔ)充,他是怎樣說的,請一位同學(xué)讀教材第104頁倒數(shù)第二段.
生:(讀課文略).
師:大家從此段的倒數(shù)第三行“如果運(yùn)動物體……運(yùn)動下去”.畫下來.
師:笛卡兒的說法和伽利略的說法有什么不同?不同又說明了什么?
生:笛卡兒把伽利略的“物體受到的阻力為零”改為“物體不受任何力的作用.”說明,不是僅僅限于阻力了,而是任何力.
師:再后來英國的科學(xué)家總結(jié)了伽利略等人的研究成果,概括出一條重要的物理定律.叫做牛頓第一定律.
[板書2]
一、牛頓第一定律
一切物體在沒有受到外力作用的時候,總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài).牛頓第一定律.
師:牛頓的結(jié)論和伽利略、笛卡兒的結(jié)論有什么不一樣?
生甲:牛頓和伽利略的結(jié)論比較有兩點(diǎn)不同:第一把阻力為零,改為不受作用力;第二伽利略結(jié)論中無保持靜止?fàn)顟B(tài).
生乙:牛頓和笛卡兒結(jié)論比較,增加了保持靜止?fàn)顟B(tài).
師:現(xiàn)在給大家2分鐘,看誰最先把牛頓第一定律內(nèi)容背下來.
生:(背誦略)
師:大家看牛頓第一定律都說了些什么?定律的研究對象是(板書3(1)前半部分)
生:一切物體.(板書3(1)后半部分)
[板書3(1)](1)定律的研究對象一切物體.
師:一切物體的意思是包括固體、液體和氣體.
師:定律成立的條件是(板書3(2)中的前半部分)
生:不能受外力作用.(板書3(2)中后半部分)
[板書3(2)](2)定律成立的條件不受外力作用.
師:誰不能受外力作用?
生:研究的物體.
師:定律的結(jié)論是(板書3(3)中的前半部分)
生:物體總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài).(板書3(3)中后面部分)
[板書3(3)](3)定律的結(jié)論總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài).
師:有同學(xué)把結(jié)論中的“或”讀成“和”把“或”改作“和”對嗎?
生:不對.
師:非常好,你能繼續(xù)說一下為什么不對嗎?
生:一個物體不可能同時存在兩種狀態(tài),它要靜止,就不可能做勻速直線運(yùn)動.所以不能用“和”字.
師:大家同意他的看法嗎?(在板書2中的“或”字下加點(diǎn))
師:定律中“總保持”的含義是什么呢?
生:好像是不改變的意思.
師:你能給大家舉例說明嗎?
生:剛才第一個實(shí)驗中小車在水平板上,不受鉤碼的拉力,原來靜止,后來仍然靜止.而由斜面滑下的小車,在理想平面上原來做勻速直線運(yùn)動,后來仍然做勻速直線運(yùn)動.
師:誰能再舉出一些事例?
生:放在桌上的書,停在車站上的汽車,假如沒有別的物體推拉它們,它們原來靜止就永遠(yuǎn)靜止下去,在地面上踢出去的球,假如地面和空氣對它沒有阻力作用,原來做勻速直線運(yùn)動的球,永遠(yuǎn)勻速直線運(yùn)動下去.
師:他說的大家同意嗎?
生答:同意.
師:可見“總”字體現(xiàn)了“恒”,“或”字體現(xiàn)了不是靜,就是動.(在板書2中的“總保持”三個字下加點(diǎn))
師:物體不受力的時候,它后來的運(yùn)動狀態(tài)由什么決定呢?
生:由它原來狀態(tài)決定的.
3.鞏固練習(xí)
1.打出投影片
(1)已知某物體沒有受到外力作用,那么該物體可能處于怎樣的運(yùn)動狀態(tài)?為什么?
(2)在什么條件下,物體一定處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài)?
(3)在什么條件下,物體一定處于靜止?fàn)顟B(tài)?
師:同學(xué)們想一想,互相議論議論,然后回答.
生:物體可能處于靜止?fàn)顟B(tài),也可能處于運(yùn)動狀態(tài).
師:為什么?
生:因為牛頓第一定律說一切物體不受外力作用時,總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài).題目中沒有說明物體原來是什么狀態(tài),所以它的狀態(tài)是兩種可能都存在.
師:誰來回答第(2)題?
生甲:物體不受力的作用時.
師:還有不同意見嗎?
生乙:物體還必須原來處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài).
師:也就是說要同時具備兩個條件:第一、物體原來是運(yùn)動的;第二,物體沒有受到外力的作用.
師:誰來說說第(3)題?
生:要同時有兩個條件,一是物體原來必須是靜止的;二是物體沒有受到外力作用.
師:請大家再思考這樣一個問題:有人把牛頓第一定律說成“靜止的物體永遠(yuǎn)靜止,運(yùn)動的物體永遠(yuǎn)運(yùn)動”是否正確?為什么?
生:不正確,因為他把物體不受外力作用的條件丟了.
師:還有補(bǔ)充嗎?
生:運(yùn)動物體不受外力作用時,它永遠(yuǎn)作勻速直線運(yùn)動.
師:可見,維持物體的運(yùn)動不需要力,而物體運(yùn)動狀態(tài)改變則一定要有力的作用.
師:誰能總結(jié)一下,我們今天學(xué)習(xí)的知識.
4.小結(jié)
生甲:今天我們學(xué)習(xí)了牛頓第一定律,這是在實(shí)驗基礎(chǔ)上推理得到的.清楚了定律研究的對象、成立的條件和結(jié)論.
生乙:還有定律中關(guān)鍵字的含義.
5.布置作業(yè)?
閱讀教材,背誦牛頓第一定律.
教學(xué)說明
1.牛頓第一定律是初中物理難點(diǎn)課,困難有兩點(diǎn):一是如何在有限的三次實(shí)驗基礎(chǔ)上,通過邏輯推理得出理想實(shí)驗的結(jié)論.二是如何使學(xué)生理解牛頓第一定律的實(shí)驗.
為了克服第二個難點(diǎn),本課設(shè)計了[實(shí)驗4],目的是讓學(xué)生明了,從斜面上同一高度下滑的物體,在水平面上開始運(yùn)動的速度相同.
為了克服第一個難點(diǎn),在表8-1中增加了第四、五、六三行.在講授中應(yīng)仔細(xì)認(rèn)真引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會第四、五行的物理意義和第六行的物理意義.從中領(lǐng)會伽利略理想實(shí)驗的邏輯思維過程.
2.關(guān)于消除“力是維持運(yùn)動的原因”的錯誤觀念,不可能畢其功于一役.本節(jié)課只能在牛頓第一定律的基礎(chǔ)上給予初步的說明.在今后的教學(xué)中,在適當(dāng)時再給予進(jìn)一步的說明,只有經(jīng)過多次重復(fù)(逐漸深入)的分析和說明,才能消除“力是維持運(yùn)動的原因”的錯誤觀念.
注:教材選用人教版九年義務(wù)教育初中物理第一冊.
知識目標(biāo)
(1)伽利略理想實(shí)驗;
(2)慣性概念;
(3)掌握牛頓第一定律的內(nèi)容;
(4)理解力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因;
(5)能用牛頓第一定律解釋慣性現(xiàn)象.
能力目標(biāo)
培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评砟芰?;培養(yǎng)學(xué)生的口頭表達(dá)能力.學(xué)習(xí)科學(xué)的實(shí)驗方法.
情感目標(biāo)
對任何現(xiàn)象的發(fā)生不能夠想當(dāng)然,要有嚴(yán)謹(jǐn)、認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度.
教學(xué)建議
教材分析
本節(jié)內(nèi)容是分兩塊內(nèi)容介紹的,先是介紹了人類對力和運(yùn)動關(guān)系的發(fā)展歷史,并著重講述了伽俐略的理想實(shí)驗及其重要的實(shí)驗思想.然后引入了牛頓第一定律,引入了慣性概念,并由此分析出力不是維持物體速度的原因,而是改變物體速度的原因.
教法建議
1、本節(jié)所述內(nèi)容在初中課本上已涉及到,初中課本中用到的標(biāo)題是慣性定律,所以學(xué)生已有一定的基礎(chǔ).
2、適當(dāng)介紹一些學(xué)史的知識,讓學(xué)生意識到:一個規(guī)律的發(fā)現(xiàn)并不是一帆風(fēng)順的,或者是一開始的認(rèn)識就是對的,而是需要人類不斷探索才能形成的,它們的學(xué)習(xí)也是這樣.
3、重點(diǎn)講述伽利略理想實(shí)驗的科學(xué)思想,讓學(xué)生學(xué)會一種科學(xué)思維方法.
4、通過對大量實(shí)例的分析,讓學(xué)生真正理解力不是維持物體速度的原因,而是改變物體速度的原因.
教學(xué)設(shè)計示例
教學(xué)重點(diǎn):對伽利略理想實(shí)驗的理解;牛頓第一運(yùn)動定律.
教學(xué)難點(diǎn):對伽利略理想實(shí)驗的理解.
示例:
一、歷史的回顧
1、人類對力和運(yùn)動關(guān)系的最初認(rèn)識及亞里士多德其人.(見擴(kuò)展資料)
2、伽利略理想實(shí)驗:
(1)動畫模擬該實(shí)驗,并指出不能夠真正試驗的原因.或做課本所講的氣墊導(dǎo)軌實(shí)驗(有視頻資料),并指出為什么只是近似驗證.由實(shí)驗結(jié)果推出亞里士多德觀點(diǎn)的錯誤,矛盾的焦點(diǎn)蝕是試實(shí)驗條件的不同.
(2)分析伽利略理想實(shí)驗:它是一個理想化的過程,但并不是憑空想象的來的,而在抽象思維過程中所創(chuàng)造出的一種科學(xué)推理,理想化實(shí)驗是物理學(xué)中重要的研究方法.
(3)介紹伽利略.
二、牛頓第一運(yùn)動定律
1、牛頓第一運(yùn)動定律(慣性定律):一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止.
2、慣性:物體保持原來的勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì).
3、注意:(通過實(shí)例分析)
(1)慣性與慣性定律不同.
(2)慣性是物體的固有性質(zhì),任何時候物體都具有慣性,這與物體處于什么狀態(tài)無關(guān).
(3)力和運(yùn)動的關(guān)系:力不是維持物體速度的原因,而是改變物體速度的原因.
4、實(shí)例參考(要讓學(xué)生充分參與討論):
分析剎車時人往前傾;啟動時人往后仰.
做小實(shí)驗:慣性實(shí)驗器演示慣性現(xiàn)象,并分析.
讓學(xué)生舉例分析,并指出哪些慣性現(xiàn)象有利,哪些慣性現(xiàn)象有害.
探究活動
題目:可以觀察的慣性現(xiàn)象
組織:小組或個人
方案:自己設(shè)計小實(shí)驗并展示、講解,由同學(xué)互相評判
評價:具有可操作性,讓學(xué)生把學(xué)過的知識靈活應(yīng)用
一、教學(xué)目標(biāo)
知識與技能:理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義;理解力和運(yùn)動的關(guān)系。
過程與方法:理解理想實(shí)驗是科學(xué)研究的重要方法。
情感態(tài)度價值觀:通過理想斜面的教學(xué),體會理想實(shí)驗的魅力。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
教學(xué)重點(diǎn):通過回顧歷史探究過程理解牛頓第一定律;慣性的理解。
教學(xué)難點(diǎn):力和運(yùn)動的關(guān)系;慣性和質(zhì)量的關(guān)系。
三、教學(xué)方法
討論法、啟發(fā)法、講解法。
四、教學(xué)過程
(一)導(dǎo)入新課
撕紙游戲
猜一猜:
1、一張紙已剪成兩截,但未完全剪斷,如果迅速用力撕兩邊,紙會斷成幾截?
2、現(xiàn)在把紙剪成三截,但未完全剪斷,如果迅速用力撕兩邊,紙會斷成幾截?
大家不要動手,先猜一猜。
3、如果在中間的紙下面夾一個夾子,然后迅速撕兩邊,紙會斷成幾截?
請大家想一想:為什么是這樣一個結(jié)果呢?怎樣解釋我們的游戲呢?其實(shí),在我們的游戲中還涉及到一個古老的話題──力和運(yùn)動:用力撕紙,紙條斷開運(yùn)動起來。運(yùn)動和力之間到底有什么關(guān)系呢?帶著這些問題,我們一起來體驗古人的探究過程,學(xué)習(xí)古人的探究方法,進(jìn)一步理解論述運(yùn)動和力關(guān)系的牛頓第一定律。
(二)新課教學(xué)
1、情景設(shè)問,經(jīng)驗猜想
在人類歷史的長河中,運(yùn)動和力如影隨形,總是和人們的生活、生產(chǎn)密切相關(guān)。比如:馬拉車則車前進(jìn),不再拉,前進(jìn)的車會停下來;人象推車則車前進(jìn),不再推,前進(jìn)的車會停下來;踢球,球沿草地向前滾動,不再踢,滾動的球會慢慢停下來。
思考:運(yùn)動和力之間有什么關(guān)系呢?
最早提出這個問題并給出經(jīng)驗猜想的是古希臘學(xué)者亞里士多德。
他根據(jù)生活生產(chǎn)經(jīng)驗猜想:必須有力作用在物體上,物體才能運(yùn)動;沒有力的作用,物體就要靜止在一個地方。運(yùn)動需要力維持。
他的觀點(diǎn)來自實(shí)際經(jīng)驗,還能用實(shí)際經(jīng)驗驗證,所以被人們廣泛接受,并維持了近兩千年。
設(shè)問:我們現(xiàn)在知道,他的觀點(diǎn)是錯誤的。那么他有貢獻(xiàn)嗎?
亞里士多德的貢獻(xiàn):開創(chuàng)了一個新的研究領(lǐng)域。
首先質(zhì)疑并深入研究的是十六世紀(jì)的伽利略。他觀察了球的滾動。
2、質(zhì)疑假設(shè),科學(xué)猜想
當(dāng)球沿斜面向下滾動時,它的速度增大,而向上滾動時,速度減小。他由此猜想:當(dāng)球沿水平面滾動時,它的速度應(yīng)該不增不減。實(shí)際觀察的結(jié)果是:沿水平面滾動的球越來越慢,最后停下來。
①現(xiàn)象:沿水平面滾動的球越來越慢,最后停下來。
按照亞里士多德的觀點(diǎn),球停下來是因為沒有力的作用。伽利略恰恰從這一現(xiàn)象出發(fā),對亞里士多德的觀點(diǎn)提出質(zhì)疑。
②質(zhì)疑:滾動的球之所以停下來,真的是因為沒有力的作用嗎?
設(shè)問:球停下來的原因是什么呢?
在伽利略之前,人們還沒有意識到摩擦力這種無形的力,伽利略是第一個意識到摩擦力的人。
他改變了水平面的粗糙程度,發(fā)現(xiàn):水平面越光滑,球滾得越遠(yuǎn)。于是,他推斷這是摩擦阻力作用的結(jié)果。
結(jié)論:滾動的球停下來,是摩擦阻力作用的結(jié)果。
③假設(shè):若沒有摩擦阻力,沿水平面滾動的球?qū)⒃鯓舆\(yùn)動呢?
④猜想:若沒有摩擦阻力,球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動下去。
過渡:伽利略設(shè)計了一個雙斜面實(shí)驗。
3、實(shí)驗探究,得出結(jié)論
(1)雙斜面實(shí)驗
左斜面固定,右斜面傾角可變。實(shí)驗中我們設(shè)定小球始終從左斜面定位卡處由靜止釋放。
①固定右斜面,改變小球所受的摩擦,觀察小球上升的最大高度怎樣變化。重復(fù)一次。
思考:
1、小球所受摩擦阻力的大小與小球上升的最大高度之間有什么關(guān)系?
2、摩擦阻力的大小與釋放點(diǎn)到上升的最高點(diǎn)的高度差是什么關(guān)系?
3、如果沒有摩擦,小球會上升到多高的地方?
②減小右斜面傾角,觀察小球沿斜面運(yùn)動的最遠(yuǎn)距離怎樣變化。重復(fù)一次。
思考:
1、減小右斜面傾角,小球沿斜面運(yùn)動的最遠(yuǎn)距離如何變化?
2、如果沒有摩擦,減小右斜面傾角,沿斜面滾動的最遠(yuǎn)距離怎樣變化?小球?qū)⑸仙蕉喔叩牡胤剑?/p>
③將右斜面放平,釋放小球,觀察小球的運(yùn)動。
思考:
1、如果水平木板足夠長,小球會停下來嗎?
2、如果沒有摩擦,水平木板足夠長,小球?qū)L到哪里去呢?
過渡:伽利略的雙斜面實(shí)驗是一個理想實(shí)驗。
(2)理想實(shí)驗的魅力:
實(shí)驗(事實(shí))+邏輯推理
通過可靠的實(shí)驗事實(shí),加上合理的邏輯推理,得出規(guī)律的一種方法。
理想實(shí)驗的魅力:實(shí)驗不能實(shí)現(xiàn)的地方,思維向前一步。
這種方法非常了不起!愛因斯坦是這樣評價的:伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一,而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。這個評價實(shí)事求是,從亞里士多德到伽利略,經(jīng)歷了20xx多年,物理學(xué)徘徊不前;從伽利略到愛因斯坦,只經(jīng)歷300多年,物理學(xué)的大廈初步建立,大師輩出。這都得益于伽利略首創(chuàng)的實(shí)驗研究方法。
過渡:通過雙斜面理想實(shí)驗,伽利略得出了結(jié)論。
(3)伽利略:若沒有摩擦阻力,沿水平面滾動的球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動下去。運(yùn)動不需要力維持。
回顧、思考:
①靜止的車、足球為什么運(yùn)動起來?
②運(yùn)動的車、足球為什么會停下來?
③力和運(yùn)動之間有什么關(guān)系?
力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。
設(shè)問:運(yùn)動狀態(tài)是用什么物理量描述?
車由靜止變?yōu)檫\(yùn)動,受到了推、拉力;由運(yùn)動變?yōu)殪o止,受到了摩擦阻力。足球由靜止變?yōu)檫\(yùn)動,受到了腳的力;由運(yùn)動變?yōu)殪o止,受到了草地的摩擦阻力。
過渡:與伽利略同時代的法國科學(xué)家笛卡爾對他的觀點(diǎn)進(jìn)行了補(bǔ)充。
4、補(bǔ)充完善,形成定律
(1)笛卡爾的補(bǔ)充:除非物體受到力的作用,物體將永遠(yuǎn)保持其靜止或運(yùn)動狀態(tài),永遠(yuǎn)不會使自己沿曲線運(yùn)動,而只保持在直線上運(yùn)動。這應(yīng)成為一個原理,它是人類整個自然觀的基礎(chǔ)。
笛卡爾補(bǔ)充了物體不受力時保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。
過渡:1642年,伽利略逝世,1643年牛頓在英國誕生。牛頓是人類歷史上最偉大的科學(xué)家之一。主要貢獻(xiàn)有發(fā)明了微積分,發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律和經(jīng)典力學(xué),設(shè)計并制造了第一架反射式望遠(yuǎn)鏡等等。
牛頓在1687年出版的《自然哲學(xué)的數(shù)學(xué)原理》一書中提出了三條運(yùn)動定律。牛頓把伽利略、笛卡爾的正確結(jié)論總結(jié)成為牛頓第一定律,它是牛頓物理學(xué)的基石。
(2)牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
過渡:現(xiàn)在我們來理解定律。
(三)鞏固提高
思考:牛頓第一定律中論述的運(yùn)動和力的關(guān)系是怎樣的?
1、運(yùn)動和力的關(guān)系:力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。
2、阻力很小的現(xiàn)象:冰壺
從視頻可以看出,冰壺在一段時間內(nèi)速度的大小和方向幾乎不變,直到碰上另一個冰壺。
思考:定律中還論述了什么呢?
3、慣性:
①概念:物體保持原來的勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。
設(shè)問:一切物體都有慣性。做變速運(yùn)動的物體有慣性嗎?
當(dāng)物體做變速運(yùn)動時,由于慣性,物體會抵抗速度的改變,從而使速度的改變需要一段時間。比如汽車緊急剎車時不會立即停下來,而是繼續(xù)向前滑行一段距離。
②一切物體有慣性,有抵抗運(yùn)動狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”。
物體慣性大,“本領(lǐng)”大,運(yùn)動狀態(tài)難改變;物體慣性小,“本領(lǐng)”小,運(yùn)動狀態(tài)易改變。
思考并猜想:物體的慣性大小和什么因素有關(guān)?
(四)小結(jié)作業(yè)
1、了解了運(yùn)動和力關(guān)系的探究過程。
在探究過程中,亞里士多德是開拓者。伽利略首創(chuàng)了理想實(shí)驗方法;笛卡爾補(bǔ)充了伽利略的觀點(diǎn);牛頓提出了慣性、力、慣性參考系的概念。
2、體會了理想實(shí)驗的魅力:實(shí)驗(事實(shí))+邏輯推理
3、深入理解了牛頓第一定律,知道了質(zhì)量是慣性大小的量度。
4、后來愛因斯坦等科學(xué)家又進(jìn)一步發(fā)展了牛頓第一定律。沒有哪一個定律是真理,物理學(xué)的大廈永不封頂,還等待你們?yōu)樗泶u加瓦!
課外探究:有人說劉謙的螺絲魔術(shù)顛覆了牛頓第一定律:不給螺帽力的作用,螺帽也能運(yùn)動起來。你怎么看?請在百度中搜索“劉謙螺絲魔術(shù)揭秘”,弄清劉謙螺絲魔術(shù)的原理。
五、板書設(shè)計
牛頓第一定律
一、歷史回顧
二、第一定律探究實(shí)驗
三、慣性定律
六、教學(xué)反思
一、說教學(xué)設(shè)計理念
本課的基本思路是:以生活中的牛頓第一定律說課稿實(shí)例和探究小實(shí)驗為基礎(chǔ),以教師點(diǎn)撥為基本方法,通過“小車從斜面下滑”的演示實(shí)驗,swf牛頓第一定律說課稿模擬演示等,逐步建立“如果沒有外力作用,一切物體將永遠(yuǎn)運(yùn)動牛頓第一定律說課稿下去”的觀點(diǎn),最后形成牛頓第一定律,形成對“力與運(yùn)動的關(guān)系”的定性認(rèn)識。
二、說教材分析
1、地位與作用
地位:牛頓第一定律是經(jīng)典力學(xué)中三大定律之一,是整個力學(xué)中的基礎(chǔ)。牛頓第一定律也是初中力學(xué)的一個開端。本課教材的特點(diǎn)是既注重科學(xué)探究,又與日常生活緊密聯(lián)系,把物理這門基礎(chǔ)自然科學(xué)與歷史、生活、社會有機(jī)地結(jié)合,是培養(yǎng)全體學(xué)生科學(xué)素質(zhì)的一次良機(jī),又體現(xiàn)從生活走向物理,再從物理走向社會的教學(xué)理念。
作用:前面我們學(xué)習(xí)了簡單的運(yùn)動,又知道力學(xué)一些簡單知識,牛頓第一定律正是基于此基礎(chǔ)上將運(yùn)動和力聯(lián)系起來的一條紐帶一座橋梁,是進(jìn)一步分析和處理直線運(yùn)動和力學(xué)問題的基礎(chǔ),起到承上牛頓第一定律說課稿啟下的作用,是本冊書中的一個重要內(nèi)容,也是本節(jié)、本章的重點(diǎn)。本節(jié)課的教學(xué)要求學(xué)生主動參與,在實(shí)驗、討論建立概念和規(guī)律的過程中,感受到透過現(xiàn)象看本質(zhì)的思維方法,感悟觀察、實(shí)驗、推理、尤其是“理想實(shí)驗”對形成概念和發(fā)現(xiàn)規(guī)律的重要作用。
2.教材特點(diǎn):
牛頓第一定律解決了幾千年都含糊不清的問題,有助于學(xué)生對運(yùn)動和力的關(guān)系進(jìn)一步深入理解。
伽利略理想實(shí)驗是學(xué)生第一次真正接觸到的理想實(shí)驗,應(yīng)充分引導(dǎo)學(xué)生探索伽利略理想實(shí)驗的推理過程,知道理想實(shí)驗是建立在可靠的事實(shí)基礎(chǔ)上的科學(xué)方法。
3、學(xué)情分析
牛頓第一定律是由部分實(shí)驗結(jié)果,部分外推假設(shè)、部分定義所構(gòu)成的一個牛頓第一定律說課稿復(fù)合體,就其定義本身的表述學(xué)生不難記住,但初二學(xué)生由于接觸物理時間比較短,學(xué)生平均年齡比較低,抽象思維能力及認(rèn)知結(jié)構(gòu)上尚不成熟,加上生活經(jīng)驗的影響,不少學(xué)生認(rèn)識有偏差。因此在接受牛頓第一定律上有一定的難度,怎樣形成對牛頓第一定律的理解及這一概念的建立使其認(rèn)識由直觀的感覺上升到科學(xué)理性認(rèn)識則是本節(jié)的難點(diǎn)。
三、說教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
重點(diǎn):牛頓第一定律的形成過程及內(nèi)容。
該定律是在實(shí)驗基礎(chǔ)上推理而得,內(nèi)容較難借助例證來驗證。
難點(diǎn):伽利略理想實(shí)驗的推理過程;
四、說教學(xué)目標(biāo)
1、知識與技能:知道牛頓第一定律。
2、過程與方法
通過小組斜面實(shí)驗、演示伽利略的斜面實(shí)驗及推理,關(guān)注實(shí)驗、分析、推理、“理想實(shí)驗”的方法。
3、情感、態(tài)度與價值觀
通過了牛頓第一定律說課稿解亞里士多德、伽利略和牛頓等科學(xué)前輩對“運(yùn)動和力的關(guān)系”不懈的探究歷牛頓第一定律說課稿程,領(lǐng)略伽利略“理想實(shí)驗”的科學(xué)魅力,感悟科學(xué)道路的艱辛曲折。
五、說教學(xué)方法及依據(jù)
本課我主要采牛頓第一定律說課稿用“實(shí)驗牛頓第一定律說課稿探究法”與“科學(xué)推理”相結(jié)合來進(jìn)行教學(xué),即通過實(shí)驗現(xiàn)象的觀察、分析,又加以科學(xué)的想象和推理,引導(dǎo)學(xué)生去發(fā)現(xiàn)知識,總結(jié)規(guī)律。總之充分調(diào)動學(xué)生的主觀能動性,讓他們真正成為學(xué)習(xí)的主體。
六、說教學(xué)過程設(shè)計
1、創(chuàng)設(shè)情境,導(dǎo)入新課。
根據(jù)騎自行車的現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生提出了亞里士多德的觀點(diǎn)。這樣設(shè)計的目的是符合學(xué)生的生活經(jīng)驗,牛頓第一定律說課稿也符合學(xué)生的思維,這為后面推翻這種理論打下了基礎(chǔ),同時也發(fā)展了學(xué)生的思維。
接著教師展示“關(guān)閉了發(fā)動機(jī)的火車,雖然繼續(xù)運(yùn)行,但是最后也將停下來?;疖嚍槭才nD第一定律說課稿么會停下來呢?”的火車動態(tài)圖片得出“假如沒有阻的作用那火車的運(yùn)動狀態(tài)又會有什么變化呢?”的疑問,激發(fā)學(xué)生的興趣。首先讓學(xué)生對亞里士多德的觀點(diǎn)表示懷疑。牛頓第一定律說課稿培養(yǎng)其質(zhì)疑能力。同時指出亞里士多德的理論一提出,另一位科學(xué)家針鋒相對的提出了相反的觀點(diǎn):運(yùn)動的物體不需要力來維持。他就是伽利略為了驗證他觀點(diǎn)的正確性,并用接著以Flash的形式演示,伽利略理想實(shí)驗。在學(xué)生頭腦中形成一個兩個似乎都正確的矛盾觀點(diǎn)。
2、穿越時空,感受物理發(fā)展的歷程
因為質(zhì)疑是一切探索的開始。所以我用畫面假想了一場伽俐略挑戰(zhàn)亞里斯多德的辯論賽,并展示出正、反兩大觀點(diǎn),讓學(xué)生通過驗證伽利略理論正確性實(shí)驗的設(shè)計理念,“從有摩擦力的實(shí)際實(shí)驗”到“無摩擦力的理想實(shí)驗”引導(dǎo)學(xué)生完成提出問題,假設(shè)猜想,再設(shè)計斜面小車實(shí)驗,為接下來的自主探究做好鋪墊。這樣可以讓學(xué)生養(yǎng)成良好的思維習(xí)慣,敢于質(zhì)疑,勇于創(chuàng)新。
3、合作探究伽利略理想斜面實(shí)驗,突出重點(diǎn),突破難點(diǎn)。
根據(jù)剛才的引導(dǎo),猜想,讓學(xué)生自主設(shè)計實(shí)驗,大膽放手讓學(xué)生實(shí)驗,觀察并記錄現(xiàn)象。學(xué)生在實(shí)驗中感受到恰恰是因為有阻力,小車的不能繼續(xù)運(yùn)動,也就是運(yùn)動無法維持,從而理解了“力不是維持物體運(yùn)動的原因,而牛頓第一定律說課稿是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因”這一知識重點(diǎn),為了突破了科學(xué)想象和科學(xué)推理的難點(diǎn)。我設(shè)牛頓第一定律說課稿計了動畫和這樣的問題:小車在表面光滑的木板上為什么比表面粗糙的木板上運(yùn)動得遠(yuǎn);水平面越來越光滑,摩擦力越來越小,圓柱體運(yùn)動的越來越遠(yuǎn)。讓學(xué)生推理得出:在一塊絕對光滑沒有摩擦力的表面上,小車將以不變的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動下去。并用氣墊導(dǎo)軌錄像讓學(xué)生感受物體在摩擦力極小的情況下的運(yùn)動狀態(tài),從牛頓第一定律說課稿而驗證學(xué)生推理的正確性,這樣讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究過程,學(xué)習(xí)科學(xué)研究方法,發(fā)牛頓第一定律說課稿展學(xué)生的科學(xué)想象和推理能力,實(shí)現(xiàn)以學(xué)生為主體的課堂教學(xué)。
4、理性感知牛頓第一定律
通過分析伽利略和亞里士多德等人觀點(diǎn)的局限性,分析得出牛頓在伽利略等科學(xué)家的研究基礎(chǔ)上,建立了力和運(yùn)動關(guān)系的牛頓第一定律說課稿第一條定律,“一切物體在沒有受到外力作用的時候總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。”教師強(qiáng)調(diào)內(nèi)容中的重牛頓第一定律說課稿要知識要點(diǎn),讓學(xué)生正確認(rèn)識到科學(xué)是嚴(yán)密牛頓第一定律說課稿的,來不得半點(diǎn)馬虎,更突出了牛頓第一定律是本節(jié)最重要的知識點(diǎn),讓學(xué)生了解自然界的牛頓第一定律說課稿基本規(guī)律,客觀地認(rèn)識了世界。
七、說板書設(shè)計
略。
八、說有待深入思考的教學(xué)問題
慣性實(shí)驗的成敗與實(shí)驗者操作的速度有關(guān),以及講牛頓第一定律說課稿到汽車要限速,以免慣性帶來危害時,容易讓學(xué)生誤認(rèn)為慣性與速度有關(guān)。當(dāng)教學(xué)中如果有學(xué)生提及慣性大小,或問到慣性與什么有關(guān)時,教師要及時解答學(xué)生的疑問,并舉例說明慣性大小只與質(zhì)量有關(guān)。因為及時解惑是教師的職責(zé)。
[目標(biāo)]
一、知識與技能
1、知道伽利略的理想實(shí)驗及其主要推理過程和推論,知道理想實(shí)驗是科學(xué)研究的重要方法
2、理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義;理解力和運(yùn)動的關(guān)系,知道物體的運(yùn)動不需要力來維持。
3、理解慣性的概念,知道質(zhì)量是慣性大小的量度;會用慣性解釋一些現(xiàn)象。
二、過程與方法
1、觀察生活中的慣性現(xiàn)象,了解力和運(yùn)動的關(guān)系
2、通過實(shí)驗加深對牛頓第一定律的理解
3、理解理想實(shí)驗是科學(xué)研究的重要方法m.cnsjbj.cn
三、情感態(tài)度與價值觀
1、通過伽利略和亞里士多德對力和運(yùn)動關(guān)系的不同認(rèn)識,了解人類認(rèn)識事物本質(zhì)的曲折性
2、感悟科學(xué)是人類進(jìn)步的不竭動力
[重點(diǎn)]
1、理解力和運(yùn)動的關(guān)系
2、對牛頓第一定律和慣性的正確理解
3、理想實(shí)驗
[教學(xué)難點(diǎn)]
1、力和運(yùn)動的關(guān)系
2、慣性和質(zhì)量的關(guān)系
[課時安排]
1課時
[教學(xué)過程]
[引入]
師:同學(xué)們,在前面的學(xué)習(xí)中我們學(xué)習(xí)了怎樣描述物體的運(yùn)動,知道了物體的一些運(yùn)動規(guī)律,但同學(xué)們有沒有想過:同一個物體不同的情況下可以做出不同的運(yùn)動,究竟是什么決定了物體的運(yùn)動情況?要討論這個問題,就要研究運(yùn)動與力的關(guān)系。所以,從今天開始,我們就一起來探究運(yùn)動與力的關(guān)系。
一、據(jù)生活現(xiàn)象思考探究
師:現(xiàn)在請同學(xué)們結(jié)合日常生活經(jīng)驗,分組探討一下運(yùn)動和力是怎樣的一種關(guān)系,并試著回答以下一些問題。
1、物體的運(yùn)動需要力來維持嗎?是不是有力物體就能運(yùn)動,沒力物體就靜止。給物體一初速度,物體在不同平面上滑動,體會物體運(yùn)動不需要力來維持。
2、物體的運(yùn)動方向跟力的方向一樣嗎?
以拋粉筆為例
3、物體的運(yùn)動僅由力決定嗎?
拋粉筆為例
4、物體什么情況下做直線運(yùn)動?什么情況下做曲線運(yùn)動?
以拋粉筆為例
5、物體做直線運(yùn)動時,什么情況下加速?什么情況下減速?
以拋粉筆為例。
【牢記】:物體的運(yùn)動不需要力來維持,沒有力物體也能運(yùn)動:勻速直線運(yùn)動;運(yùn)動方向與力的方向無必然聯(lián)系;當(dāng)速度與力同一直線時,物體做直線運(yùn)動;速度與力不在同一直線時,曲線運(yùn)動;同一直線時,力與速度同向,加速;力與速度反向,減速。
要讓學(xué)生明白:物體此刻的速度是由上一刻的速度和上一刻的受力決定的,此刻的速度及此刻的受力決定下一刻的速度。(比方:今天的結(jié)果是前面的表現(xiàn)決定的,要想今后的結(jié)果能改變,必須從現(xiàn)在開始。)
二、歷史上人類對運(yùn)動與力的關(guān)系的認(rèn)識
師:愛因斯坦曾把一代代科學(xué)家探索自然奧秘的努力,比做福爾摩斯偵探小說中警員破案的過程。在偵探故事中,有時候明顯可見的線索卻把人們引到錯誤的判斷上去,也就是說光憑經(jīng)驗來做判斷是靠不住的。
師:長期以來,在研究物體運(yùn)動原因的過程中,人們的經(jīng)驗是:要使一個物體運(yùn)動,必須推它或拉它。因此,人們直覺地認(rèn)為,物體的運(yùn)動是與推拉等行為相聯(lián)系的,當(dāng)不再推、拉的時候,原來的運(yùn)動便停止下來。根據(jù)這類經(jīng)驗,亞里士多德得出結(jié)論:必須有力作用在物體上,物體才能運(yùn)動;沒有力的作用,物體便要停止。我想不僅是亞里士多德這樣想,就是在現(xiàn)在,很多人還是這樣想的,因為它與我們的現(xiàn)實(shí)生活經(jīng)驗相一致。但這卻是個錯誤的結(jié)論。是由明顯可見的線索引出的錯誤判斷,而且這個錯誤結(jié)論竟維持了近兩千年。直到三百多年前,伽俐略創(chuàng)造了有效的“偵察”方法,發(fā)現(xiàn)了正確的線索,揭示現(xiàn)象的本質(zhì),成為物理學(xué)中的福爾摩斯。
師:伽俐略注意到,當(dāng)一個球沿斜面向下滾動時,它的速度越來越大;向上滾動時,速度越來越小。他由此猜想:當(dāng)球沿水平面滾動時,速度應(yīng)該不增不減。實(shí)際上他發(fā)現(xiàn),球越來越慢,最后停下來。伽俐略認(rèn)為,這是由于摩擦阻力的原因,因為他同樣還觀察到,表面越光滑,球便會滾動得越遠(yuǎn)。于是他推斷:若沒有摩擦阻力,球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去。
師:伽俐略為了說明他的思想,設(shè)計了一個實(shí)驗(伽俐略斜面實(shí)驗):讓一個小球沿一個斜面從靜止?fàn)顟B(tài)開始滾下,小球?qū)L上另一個斜面,如果沒有摩擦,小球?qū)⑸皆瓉砀叨取p小后一斜面的傾角,小球在這個斜面上仍然達(dá)到同樣高度,但這一次為了達(dá)到同樣高度,比第一次滾得遠(yuǎn)些。繼續(xù)減小第二個斜面的傾角,小球達(dá)到同一高度時將會滾得更遠(yuǎn)。于是他問道:若將后一個斜面放平,球會滾動多遠(yuǎn)?結(jié)論顯然是,球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾動下去。這就是說物體的運(yùn)動不需要力來維持,沒有力物體也可以運(yùn)動(比如在光滑水平上,只要給物體個初速度,物體將以這個速度永遠(yuǎn)運(yùn)動下去),而力恰好是改變物體運(yùn)動狀態(tài)(運(yùn)動速度)的原因,比如物體加速和減速時都需要受到力的作用。當(dāng)然我們不能消除一切阻力,也不能把水平木板做得無限長,所以這個實(shí)驗是“理想實(shí)驗”帶領(lǐng)學(xué)生觀察動畫及視頻文件,先看理論動畫,再看演示實(shí)驗。
注意:理想實(shí)驗不是空想實(shí)驗,它是可靠實(shí)驗事實(shí)加上理論推導(dǎo)。
師:與伽俐略同時代的法國科學(xué)家笛卡爾補(bǔ)充和完善了伽利略的觀點(diǎn)。明確指出:除非物體受到外力的作用,物體將永遠(yuǎn)保持靜止或運(yùn)動狀態(tài),永遠(yuǎn)不會使自己沿曲線運(yùn)動,而只保持在直線上運(yùn)動。他還認(rèn)為,這應(yīng)該作為一個原理加以確立,并且是人類整個自然的基礎(chǔ)。
三、牛頓第一定律
牛頓物理學(xué)的基石慣性定律
伽俐略和笛卡爾的正確結(jié)論在隔了一代人以后,由牛頓總結(jié)成動力學(xué)的一條基本定律:
牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
注意:學(xué)習(xí)物理的過程中大家已經(jīng)對亞里士多德這個名字很熟悉了,并且每次提到的都是他的錯誤觀點(diǎn),好像成了反面教材,這里我要向大家說明一下:亞里士多德是個非常偉大的人。恩格斯稱亞里士多德是最博學(xué)的人,亞里士多德的研究涉及生物、天文、氣象、數(shù)學(xué)和物理等,成果十分豐富,是西方文化的奠基人。他追求以世界的本來面目來說明各種自然現(xiàn)象,比如說:他認(rèn)為天上的運(yùn)動應(yīng)該是完美的勻速圓周運(yùn)動、地上的物體都應(yīng)該是靜止的。他認(rèn)為物體的運(yùn)動需要力來維持,是與大量的“事實(shí)”相一致的。他一直追求真理,只不過因為當(dāng)時研究物理總是靠直覺和思維來進(jìn)行。因此,他的這一錯誤觀點(diǎn)影響了人們兩千多年。
伽利略實(shí)在是一個偉大的科學(xué)家,他第一個意識到了摩擦力一個本質(zhì)至今還沒有被認(rèn)識清楚的問題。有了這一點(diǎn),加上他又具有豐富、發(fā)散而有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)思維能力,設(shè)計出其理想實(shí)驗就顯得比較自然了。我們認(rèn)為理想實(shí)驗首要的意義在于它摒棄了那種單純依靠思辯來研究物理的行為方式,而確立了實(shí)驗在物理研究中的基本地位。從物理史實(shí)上可以發(fā)現(xiàn),這時伽利略認(rèn)為的地面上的物體除靜止外的另一本來面目是勻速圓周運(yùn)動(而不是勻速直線運(yùn)動),伽利略是一個偉大的科學(xué)家,在物理史上有著不可取代的地位,是因為他第一次確立了物理實(shí)驗在物理研究中的重要性,研究物理不再是單純地靠直覺和思維。是笛卡爾第一個明確指出:除非物體受到外力作用,物體將永遠(yuǎn)保持靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。這確實(shí)是人類思想認(rèn)識上的一次飛躍。因此,笛卡爾認(rèn)為上述論斷應(yīng)該作為一個原理加以確立,且是人類整個自然觀的基礎(chǔ)是十分合理的。笛卡爾當(dāng)時還指出:在太空環(huán)境中可以實(shí)現(xiàn)物體不受外力的作用,這時物體的運(yùn)動就滿足理想實(shí)驗的條件(解放了人們的思想,拓寬了看問題的視野)。
牛頓所做的工作不僅是進(jìn)行了總結(jié),更是從物理上賦予了明確的內(nèi)涵,這其中包括慣性和力作為科學(xué)概念地提出,以及慣性參考系等,同時明確了力和物體運(yùn)動及其變化之間的直接因果關(guān)系。
【牢記】:
1、運(yùn)動并不需要力來維持,因而力并不是使物體運(yùn)動的原因;只有當(dāng)物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變的時候,才需要力,所以力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因
2、不受力的物體是不存在的,所以牛頓第一定律是理想定律,不能用實(shí)驗來驗證。
3、物體具有保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),這種性質(zhì)稱慣性。所以牛頓第一定律又稱慣性定律。
師:生活中許許多多的現(xiàn)象可以幫助我們理解牛頓第一定律。例如冰壺。冰壺在冰面運(yùn)動時受到的阻力較小,可以在較長時間內(nèi)保持運(yùn)動速度的大小和方向不變直到它再一次受到桿的打擊或碰到障礙物,才改變這種狀態(tài)。
觀看牛頓第一定律演示實(shí)驗
四、慣性
帶領(lǐng)學(xué)生觀看多媒體文件。
生活中的例子:將斧頭和木把往下敲。木把受到敲擊突然停止了。斧頭由于慣性要保持原來的運(yùn)動狀態(tài),繼續(xù)向下運(yùn)動,使斧頭和木把套緊。
1、問:什么樣的物體具有慣性?物體什么時候具有慣性?
答:一切物體均具有慣性。一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
物體任何時候都有慣性,慣性是一種固有屬性。
2、慣性可以被克服嗎?
答:慣性是物體的固有屬性,不是力,不能避免或克服。
3、速度可以突變嗎?
答:當(dāng)有外力作用迫使物體改變運(yùn)動狀態(tài)時,物體的運(yùn)動狀態(tài)會在原有的基礎(chǔ)上發(fā)生變化,慣性的大小就表現(xiàn)為物體運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度。正因為物體的運(yùn)動狀態(tài)是在原有的基礎(chǔ)上一點(diǎn)點(diǎn)變化的,所以速度是不能突變的。
4、物體的慣性大小由什么決定呢?與速度有關(guān)嗎?
答:慣性的大小僅由質(zhì)量決定。
這里有一個易錯點(diǎn):很多同學(xué)認(rèn)為速度大,慣性大;速度小,慣性小。原因是他們把“運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度理”理解為“物體從運(yùn)動到靜止的難易程度”。
分析:正是因為有外力的作用才使得物體的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變,所以要比較兩個物體運(yùn)動狀態(tài)改變的難易程度,最起碼要給它們相同的外力作用,才好進(jìn)行比較。(不恰當(dāng)?shù)谋确剑合肟磧蓚€人一天誰掙的錢多,最起碼要給他們相同的本錢)
要比較速度變化的難易程度其實(shí)就是比較物體的加速度,加速度反映了相同時間內(nèi)物體速度變化的大小關(guān)系,而在相同的外力作用的情況下,物體的加速度大小是僅僅是由質(zhì)量決定的。所以慣性僅僅由質(zhì)量決定。(a大,速度變化容易;a小,速度變化難)
慣性的大小僅由質(zhì)量決定。但由于慣性是屬性不是物理量,所以不能具體講1千克的物體有多少慣性。例:如手擋相同速度的籃球和汽車。如果一輛空車和一輛裝滿貨物車在相同的牽引力作用下由靜止開始運(yùn)動,它們的運(yùn)動狀態(tài)改變的情況并不相同,空車的質(zhì)量小,在較短的時間內(nèi)可以達(dá)到某一速度,運(yùn)動狀態(tài)容易改變。裝滿貨物的車,質(zhì)量大,要在很長的時間內(nèi)才能達(dá)到相同的速度,運(yùn)動狀態(tài)難以改變。慣性大小在實(shí)際中是經(jīng)常要加以考慮的。當(dāng)我們要求物體的運(yùn)動狀態(tài)容易改變時,應(yīng)該盡可能減小物體的質(zhì)量。殲擊機(jī)的質(zhì)量比運(yùn)輸機(jī)、轟炸機(jī)的質(zhì)量要小得多,在戰(zhàn)斗前還要拋掉副油箱,以進(jìn)一步減小質(zhì)量,就是為了要提高殲擊機(jī)的靈活性。相反,當(dāng)我們要求物體的運(yùn)動狀態(tài)不容易改變時,應(yīng)該盡量增大物體的質(zhì)量,抽水站的電動抽水機(jī)和水泵都固定在很重的機(jī)座上,就是要增大它們的質(zhì)量,以盡量減小它們振動或避免意外的碰撞而移動。
(一)教學(xué)目的
1.知道牛頓第一定律.
2.通過學(xué)習(xí),提高學(xué)生的邏輯推理能力和科學(xué)想象能力.
(二)教具
慣性小車、斜面、木板、毛巾、標(biāo)志小旗.
(三)教學(xué)過程?
一、復(fù)習(xí)提問
力的作用效果有哪些?
二、新課引入
教師:我們學(xué)過了力,一切物體都受到力的作用.我們也學(xué)過了運(yùn)動,運(yùn)動是絕對的,一切物體都在運(yùn)動,靜止只是相對的.物體都受力,同時又都在運(yùn)動,力的效果之一就是力能改變物體的運(yùn)動狀態(tài).可見,力和物體的運(yùn)動有密切的聯(lián)系.我們在這一章中要學(xué)習(xí)力和運(yùn)動二者之間的聯(lián)系.
三、進(jìn)行新課
1.歷史的回顧
教師:古希臘的學(xué)者亞里斯多德早在兩千年前就提出“力是維持物體運(yùn)動的原因”.他的根據(jù)是一個物體(例如一輛車)運(yùn)動起來后必須用力才能使它不停地運(yùn)動下去,失去力的作用,運(yùn)動會停下來.初看起來,他的觀點(diǎn)似乎符合實(shí)際情況,所以這個觀點(diǎn)在人類的歷史上統(tǒng)治了近一千七百年.直到三百年前,人們才開始對這個觀點(diǎn)是否正確提出疑問,并由伽利略和牛頓等幾位科學(xué)家對力和運(yùn)動的關(guān)系提出了科學(xué)的論斷.
2.做課本圖91所示實(shí)驗
(1)教師:這是一塊傾斜放置的木板,它的下端又接出一塊木板水平放置,木板上鋪一塊毛巾.讓一輛小車從斜面上的某一位置由靜止開始向下運(yùn)動,注意觀察小車的運(yùn)動情況.
(演示,并在小車停止處放一面小旗做為標(biāo)志.畫板圖)
教師提問:小車為什么停下來?
(學(xué)生回答)
小車在水平的毛巾面上受到了阻力.
教師:亞里斯多德認(rèn)為維持運(yùn)動必須有力.現(xiàn)在,小車恰恰是因為受到了阻力,它的運(yùn)動不能維持.可見,他的觀點(diǎn)缺乏一定的前提條件,因此是不確切的.
(2)教師提問:能讓小車在水平面上運(yùn)動的再遠(yuǎn)些嗎?
(學(xué)生回答)
減小水平面對小車的阻力.
(演示,用棉布表面的木板代替毛巾,重復(fù)上述實(shí)驗,并在小車停止處放小旗做標(biāo)志)
教師:小車從斜面上的同一位置由靜止開始向下運(yùn)動,這樣可以保證小車到達(dá)斜面底端具有跟剛才實(shí)驗時相同的速度,小車在水平面上運(yùn)動得更遠(yuǎn)了,原因是阻力小了.
(畫板圖)
教師:從實(shí)驗可知,木板對小車的阻力小了,小車運(yùn)動得更遠(yuǎn)了,它的速度經(jīng)過較長的時間才變?yōu)?.
(3)教師:我們把水平放置的木板表面換成一塊比較光滑的板,重復(fù)上述的實(shí)驗.
(演示,并畫圖)
可見,水平木板對小車的阻力越小,小車運(yùn)動得越遠(yuǎn),它的速度必須經(jīng)過更長的時間才能變?yōu)?.
3.牛頓第一定律
教師:請大家設(shè)想,如果小車從斜面上滑下來,滑到一個非常光滑、阻力無限小的光滑平面上,小車的運(yùn)動將如何?
(學(xué)生討論并回答)
由于有前三次實(shí)驗做基礎(chǔ),這種無限光滑的平面雖然沒有,但是我們也有充分的理由認(rèn)為小車將永遠(yuǎn)運(yùn)動下去.這就是歷史上伽利略所做過的實(shí)驗和通過實(shí)驗得到的結(jié)論.
法國的科學(xué)家笛卡兒進(jìn)一步補(bǔ)充了伽利略得出的結(jié)論,使人們的認(rèn)識又深化了一步.笛卡兒認(rèn)為,物體不受外力時,除了速度的大小不會改變,永遠(yuǎn)運(yùn)動下去,也不會改變運(yùn)動的方向.
最后,英國的著名物理學(xué)家牛頓總結(jié)了前人研究的成果,建立了力和運(yùn)動的關(guān)系的第一條規(guī)律牛頓第一定律.
一切物體在沒有受到外力作用的時候,總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),這就是著名的牛頓第一定律.
物體不受外力作用時,原來運(yùn)動的物體要保持勻速直線運(yùn)動;原來靜止的物體要保持靜止?fàn)顟B(tài).這個規(guī)律說明了維持物體的勻速直線運(yùn)動是不需要力的.
牛頓第一定律不是從實(shí)驗中直接得出來的,但是它又有深厚的實(shí)驗基礎(chǔ).它是在實(shí)驗的基礎(chǔ)上通過進(jìn)一步的科學(xué)推理而得到的,由這個定律進(jìn)一步得出的一切科學(xué)推論都經(jīng)受住了實(shí)踐的檢驗,因此,牛頓第一定律早已成為大家公認(rèn)的力學(xué)基本定律之一.
4.學(xué)生閱讀課本“牛頓的故事”.
四、作業(yè)?
復(fù)習(xí)本節(jié)課文.
注:教材選用人教版九年義務(wù)教育初中物理第一冊.
1新設(shè)計
穿越時空的對話再現(xiàn)牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過程
2新設(shè)計
自制斜面實(shí)驗教具
3新設(shè)計
自制玻璃導(dǎo)軌、干冰實(shí)驗
4教學(xué)目標(biāo)
知識與技能
1.能大致敘述發(fā)現(xiàn)牛頓第一定律的歷史過程,并能作出初步評述。
2.理解伽利略理想實(shí)驗和相應(yīng)的推論,正確理解力和物體運(yùn)動的關(guān)系。
3.能準(zhǔn)確表述并理解牛頓第一定律
4·.理解并能舉例說明物體的質(zhì)量是慣性大小的量度。
過程與方法
1.通過斜面實(shí)驗讓學(xué)生體會伽利略的思維歷程,培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理的`能力。
2.通過“穿越時空的對話”再現(xiàn)科學(xué)的發(fā)展過程培養(yǎng)學(xué)生閱讀分析問題的能力,正確的認(rèn)識力和運(yùn)動的關(guān)系。
3.通過慣性小實(shí)驗的演示及身邊的慣性現(xiàn)象的分析幫助學(xué)生理解慣性的概念。
情感態(tài)度與價值觀
1.對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)態(tài)度教育,了解人類認(rèn)識事物本質(zhì)的曲折。
2.培養(yǎng)學(xué)生敢于堅持真理、不迷信權(quán)威的科學(xué)探究精神。
5學(xué)情分析
本節(jié)內(nèi)容在初中階段學(xué)生已經(jīng)有了一定的認(rèn)識,比如牛頓第一定律的內(nèi)容、定性的實(shí)驗推理過程,用慣性解釋簡單物理現(xiàn)象等。高中階段的學(xué)習(xí),應(yīng)該在學(xué)生已有關(guān)于運(yùn)動學(xué)和受力分析知識的基礎(chǔ)上,深入對牛頓第一定律定律的理解和應(yīng)用。在本節(jié)的教學(xué)中,應(yīng)注意知識的深化和科學(xué)方法的學(xué)習(xí),避免知識的簡單重復(fù)。
6重點(diǎn)難點(diǎn)
①教學(xué)重點(diǎn)
1、對牛頓第一定律和慣性概念的正確理解。
2、對伽利略的理想實(shí)驗及其主要推理過程和推論的理解。
②教學(xué)難點(diǎn)
力和運(yùn)動的關(guān)系,慣性大小的決定因素。
【學(xué)情分析】
在初中階段的學(xué)習(xí)中,學(xué)生雖然除了“慣性與質(zhì)量”這一問題沒有專門學(xué)習(xí)外,關(guān)于本節(jié)其他的知識都有了大致地了解,但是他們只知道亞里士多德的觀點(diǎn)總是錯的,只知道伽利略做了個理想實(shí)驗就得出了牛頓第一定律。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),首先應(yīng)該在已有認(rèn)識的基礎(chǔ)上,糾正一些片面、不恰當(dāng)?shù)恼J(rèn)識,進(jìn)一步深化和提高對相關(guān)問題的認(rèn)識。其次引導(dǎo)學(xué)生通過小組合作討論,再現(xiàn)伽利略的斜面實(shí)驗的過程,讓學(xué)生深刻體會伽利略偉大的科學(xué)方法和思維歷程。
【教學(xué)目標(biāo)】
知識與技能:
1、通過對幾位科學(xué)家們的了解,使學(xué)生認(rèn)識到有關(guān)運(yùn)動和力的關(guān)系的歷史發(fā)展過程
2、通過對牛頓第一定律的進(jìn)一步理解,使學(xué)生知道什么是慣性,理解質(zhì)量是物體慣性大小的量度,會正確解釋有關(guān)慣性的現(xiàn)象
過程與方法:
1、通過伽利略的理想實(shí)驗,使學(xué)生受到科學(xué)方法論教育
2、通過對分組實(shí)驗的探究過程,使學(xué)生理解牛頓第一定律的內(nèi)容和意義
3、通過對生活中慣性現(xiàn)象的解釋,培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識解決問題的能力。
情感態(tài)度價值觀:
1、通過對發(fā)現(xiàn)牛頓第一定律歷史過程的了解,培養(yǎng)學(xué)生辨證看待問題的能力,培養(yǎng)學(xué)生敢于堅持真理、不迷信權(quán)威的科學(xué)探究精神。
2、培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力,抽象思維能力、應(yīng)用定律解決實(shí)際問題的能力及客觀公正評價事物的能力
【教學(xué)重點(diǎn)】
1、科學(xué)思想的建立過程
2、牛頓運(yùn)動第一定律、慣性
【教學(xué)難點(diǎn)】
對牛頓運(yùn)動第一定律、慣性和理想實(shí)驗的正確理解
【教學(xué)用具】
自制教具、多媒體課件
【教學(xué)過程】
教學(xué)
環(huán)節(jié)
教師活動
學(xué)生活動
設(shè)計意圖
激趣入境
播放視頻短片,引導(dǎo)學(xué)生思考問題
通過觀看視頻,學(xué)生思考物體的運(yùn)動是否需要力來維持?
通過生活中的實(shí)例,引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣
導(dǎo)引體驗
1、《牛頓第一定律》教學(xué)設(shè)計 采用不同的方式推動小車,引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象,分析原因
2、引導(dǎo)學(xué)生思考小球上升高度和運(yùn)動距離可能與哪些因素有關(guān)
3、給學(xué)生提供實(shí)驗器材,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗設(shè)計:探究影響小球上升高度和運(yùn)動距離的外在因素
4、組織學(xué)生演示自己的實(shí)驗設(shè)計方案
學(xué)生分組實(shí)驗,體驗實(shí)驗過程,分析總結(jié)實(shí)驗現(xiàn)象的原因
積極思考,大膽猜測
學(xué)生分組設(shè)計實(shí)驗方案,得出正確實(shí)驗結(jié)論
歸納總結(jié)實(shí)驗的現(xiàn)象及產(chǎn)生的原因
通過學(xué)生親身體驗,感受力和運(yùn)動的關(guān)系
通過學(xué)生的猜測,培養(yǎng)學(xué)生積極探索自然科學(xué)的精神
通過實(shí)驗方案設(shè)計,培養(yǎng)學(xué)生小組合作的能力,通過對設(shè)計方案的演示,培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力
學(xué)生分組討論,歸納總結(jié)
閱讀教學(xué),思考笛卡兒對力和運(yùn)動關(guān)系的認(rèn)識
分組討論,思考問題
積極思考,主動發(fā)言
思考問題,列舉生活中的實(shí)例
通過對科學(xué)家研究過程的討論,培養(yǎng)學(xué)生歸納總結(jié)的能力
通過閱讀教材,培養(yǎng)學(xué)生的閱讀能力
通過對慣性的學(xué)習(xí),使學(xué)生感受到物理知識就在我們身邊
訓(xùn)練達(dá)標(biāo)
引導(dǎo)學(xué)生利用慣性的知識,思考下列問題:
1、怎樣才能把一個較輕的泡沫小球扔到天花板上?
2、利用什么方法將混雜在一起的米粒和碎紙片分離開來?
學(xué)生思考討論,分小組完成實(shí)驗任務(wù),思考如何利用慣性的知識解釋實(shí)驗現(xiàn)象
培養(yǎng)學(xué)生利用所學(xué)知識解決生活中的實(shí)際問題,做到“學(xué)以致用”,培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力
課堂小結(jié)
1、牛頓第一定律:
2、牛頓第一定律的意義
3、慣性及其應(yīng)用
回顧本節(jié)課探究過程以及所學(xué)到的知識。
回顧知識,加深印象,有助于引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成階段反思的習(xí)慣。
拓展延伸
一個在日本的旅游者,想來中國.他設(shè)想將自己懸掛在空中的大氣球中,由于地球的自轉(zhuǎn),只要在空中停留幾個小時,就可以到達(dá)中國,您認(rèn)為這有可能實(shí)現(xiàn)嗎?為什么?
積極思考,課后討論
培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已學(xué)知識解釋實(shí)驗現(xiàn)象的能力,并將所學(xué)知識延伸到課外。
【板書設(shè)計】
《牛頓第一定律》教學(xué)設(shè)計 《牛頓第一定律》教學(xué)設(shè)計4.1 牛頓第一定律
1、力和運(yùn)動的關(guān)系
亞里士多德、伽利略、笛卡兒、牛頓
2、牛頓第一定律
(1)內(nèi)容
(2)意義
3、慣性及其應(yīng)用
教學(xué)設(shè)計說明
1、教學(xué)目標(biāo)
從學(xué)科、教學(xué)單元方面來看,這節(jié)課是本章的第一節(jié),是在學(xué)生學(xué)習(xí)了力和運(yùn)動之后,探究力和運(yùn)動關(guān)系的第一節(jié)課,在整冊書當(dāng)中起到承上啟下的作用。學(xué)生從力和運(yùn)動最簡單的關(guān)系入手,探索不受力時物體的狀態(tài),從而為物體受力時的運(yùn)動規(guī)律埋下了隱形的翅膀!
從學(xué)生基礎(chǔ)方面來看,這節(jié)課在初中學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過,但是初高中的教學(xué)目標(biāo)是完全不同的。初中學(xué)習(xí)這節(jié)課時,只是要求學(xué)生能夠了解《牛頓第一定律》的內(nèi)容和能夠用慣性的原理解釋一些簡單的實(shí)例。而高中教學(xué)時要求學(xué)生不僅知道定律的內(nèi)容,還要知道內(nèi)容得出的過程,科學(xué)家們的研究經(jīng)歷了從簡單到復(fù)雜、從特殊到一般、從片面到全面的艱苦的過程,從中對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)研究精神的培養(yǎng)。
教學(xué)中,一切提高學(xué)生學(xué)習(xí)興趣的手段都是有效的(摘自《學(xué)習(xí)的本質(zhì)》)。課題教學(xué)的開始,從生活中的實(shí)例入手,點(diǎn)燃學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情,既有助于學(xué)生對已有知識的回顧,又引導(dǎo)學(xué)生對新知識的思考。在突破重難點(diǎn)的過程中,引導(dǎo)學(xué)生通過小組合作,進(jìn)行觀察—猜想——驗證—總結(jié)的探究過程,再現(xiàn)了伽利略通過理想斜面實(shí)驗,對力和運(yùn)動的關(guān)系的思考。通過這樣的探究過程來實(shí)現(xiàn)教學(xué)目標(biāo),不僅符合學(xué)生的認(rèn)知過程,突破重難點(diǎn),更為學(xué)生今后進(jìn)行科學(xué)探究指明了方向。
2.教學(xué)方法實(shí)現(xiàn)“高參與度”。
采取的教學(xué)方法:啟發(fā)法、實(shí)驗探究法、小組合作法和體驗法。教學(xué)方法主要是借鑒和改進(jìn)。
以上幾種教學(xué)方法,在本節(jié)課中是一個有機(jī)的整體,環(huán)環(huán)相扣、互相彌補(bǔ),有效的提高學(xué)生的參與度。課堂的引入環(huán)節(jié)從生活的實(shí)際出發(fā)提出問題,啟發(fā)全體同學(xué)參與思考、合理的猜想,通過小組合作提出實(shí)驗探究的方案,對自己的猜想進(jìn)行實(shí)驗驗證。實(shí)驗過程中,針對出現(xiàn)的問題,改進(jìn)和優(yōu)化實(shí)驗方案,得出最終的`結(jié)論。在學(xué)生得出《牛頓第一定律》的結(jié)論之后,清楚了慣性是物體本身的一種屬性,之后學(xué)生通過親身體驗生活中幾個慣性的應(yīng)用,并進(jìn)行合理的解釋,真正做到學(xué)以致用!
3.學(xué)科素養(yǎng)具體化、顯性化。本課認(rèn)知過程合理性如何體現(xiàn)?如何實(shí)現(xiàn)知識遷移?
物理是一門以實(shí)驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),因此在課堂教學(xué)過程中,引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗設(shè)計、實(shí)驗探究尤為重要,更是培養(yǎng)物理學(xué)科素養(yǎng)、培養(yǎng)實(shí)驗探究精神的具體體現(xiàn)。
本課的學(xué)習(xí)過程中,在學(xué)生已有先知的基礎(chǔ)上,從生活實(shí)例出發(fā)提出問題,有利于學(xué)生對問題的思考,引導(dǎo)學(xué)生從生活走進(jìn)物理、從物理走向世界。課題引入之后,啟發(fā)學(xué)生思考不同的科學(xué)家對力和運(yùn)動關(guān)系的描述有何不同?有哪些區(qū)別與聯(lián)系?學(xué)生遵循亞里士多德、伽利略、笛卡爾和牛頓的足跡,由淺入深、層層遞進(jìn),符合學(xué)生的最近發(fā)展區(qū),為本節(jié)課重點(diǎn)和難點(diǎn)的突破打下了堅實(shí)的基礎(chǔ)。通過小組互助的學(xué)習(xí),學(xué)生得出了科學(xué)道理,再引導(dǎo)學(xué)生體悟生活中的實(shí)例,并用得出的結(jié)論加以解釋。本節(jié)課學(xué)生按照生活觀察—科學(xué)猜想—實(shí)驗驗證—規(guī)律推理的順序進(jìn)行學(xué)習(xí),符合學(xué)生的認(rèn)知過程,有效的實(shí)現(xiàn)了知識的遷移!
物理學(xué)科的學(xué)習(xí)過程,就是科學(xué)探究的過程,而物理又是一門以實(shí)驗為基礎(chǔ)的自然科學(xué),因此在物理課上培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)探究尤為重要。而在三百多年前,伽利略就得出了合理的科學(xué)實(shí)驗探究的過程和方法,我們需要將此種方法在每一節(jié)物理課上滲透給學(xué)生,培養(yǎng)學(xué)生的探究精神。本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計可以達(dá)到此目的,適合利用實(shí)驗的方法探究物理規(guī)律的課型。
1、教材分析
本節(jié)是人教版必修一第四章《牛頓運(yùn)動定律》第一節(jié)。本章是在前面三章對力和運(yùn)動分別研究的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探討物體的運(yùn)動狀態(tài)變化和物體的受力情況間的關(guān)系。牛頓運(yùn)動定律是幫助學(xué)生理解力和運(yùn)動關(guān)系的橋梁,是動力學(xué)的基礎(chǔ),也是整個經(jīng)典物理理論的基礎(chǔ)。牛頓第一定律揭示了運(yùn)動和力的關(guān)系,是牛頓物理學(xué)的基石,力學(xué)的第一原理,它破除了長達(dá)兩千年以來亞里士多德的錯誤觀點(diǎn),改變了人類的自然觀和世界觀,本身還包含著力、慣性和參考系的科學(xué)概念,是物理學(xué)理論的支柱和基石。在教學(xué)中,不能把它看做牛頓第二定律的特殊情況,它意在引導(dǎo)學(xué)生了解科學(xué)的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展。本節(jié)課采用的理想實(shí)驗法,在物理研究中具有十分重要的地位和作用。
2、教學(xué)重難點(diǎn)及學(xué)情分析教學(xué)重點(diǎn)
理解伽利略理想實(shí)驗中體現(xiàn)的科學(xué)思想理解牛頓第一定律,掌握慣性,力與運(yùn)動的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)牛頓第一定律是理想定律,描述的是物體在不受力的情況下遵循的運(yùn)動規(guī)律,與生活實(shí)際有一定距離,部分同學(xué)從日常經(jīng)驗出發(fā),往往會產(chǎn)生錯誤的認(rèn)識,這就使學(xué)生在理解上容易出現(xiàn)障礙。也是歷來學(xué)生在做這部分習(xí)題時容易出現(xiàn)問題的原因。慣性現(xiàn)象是自然界、生活中的普遍現(xiàn)象,但是概念是抽象的。對“慣性”概念的理解對學(xué)生是一個難點(diǎn),尤其是對于慣性現(xiàn)象進(jìn)行科學(xué)的解釋
3、教學(xué)目標(biāo)
知識與技能
(1)理解力和運(yùn)動的關(guān)系,知道物體的運(yùn)動不需要力來維持。
(2)理解牛頓第一定律,知道它是邏輯推理的結(jié)果,不受力的物體是不存在的。
(3)理解慣性的概念,知道質(zhì)量是慣性大小的量度。
過程與方法
培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评砟芰?;要能透過現(xiàn)象了解事物的本質(zhì),對物理問題決不能主觀臆斷;通過對大量實(shí)例的分析,培養(yǎng)學(xué)生歸納、綜合能力。善于思考、善于總結(jié),把物理與實(shí)際生活緊密結(jié)合。
情感、態(tài)度與價值觀
(1)讓學(xué)生知道科學(xué)研究過程的艱難,領(lǐng)悟?qū)嶒灱油评淼目茖W(xué)研究方法。(2)利用生活中的例子來認(rèn)識慣性與質(zhì)量的關(guān)系。鼓勵學(xué)生大膽發(fā)言,并學(xué)以致用。
四、教學(xué)設(shè)計思路
本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計,主要是踐行新課程所倡導(dǎo)的探究學(xué)習(xí)、自主學(xué)習(xí)、合作交流,讓學(xué)生體驗知識的獲取過程,并通過動手實(shí)驗和利用貼近學(xué)生生活的實(shí)例,達(dá)到突破重難點(diǎn)的目的。根據(jù)新課改要求,本節(jié)采用探究式教學(xué),以物理史實(shí)為線索引導(dǎo)學(xué)生得出物理規(guī)律。物理學(xué)是一門與自然、生活、技術(shù)進(jìn)步和社會發(fā)展有著最為廣泛聯(lián)系的科學(xué)。采用講授灌輸式教學(xué)方式,遠(yuǎn)離科學(xué)探究樂趣,他們是不可能熱愛物理課程的。所以要讓學(xué)生在體驗中獲得物理規(guī)律,在物理史實(shí)中領(lǐng)略思維的力量和美。本節(jié)課的設(shè)計特點(diǎn)是注重體驗物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展??茖W(xué)家的創(chuàng)造性思維品質(zhì)和敢于置疑、堅持真理的獻(xiàn)身精神成為情感態(tài)度價值觀教育的好素材。另外,探究式實(shí)驗驗證是本節(jié)課必需要的。
課前準(zhǔn)備教具準(zhǔn)備:多媒體課件、小車、長木板、棉布、毛巾、小球、自制理想斜面實(shí)驗器(每3人一組:2人配合實(shí)驗,1人記錄整理)、刻度尺、木塊、氣墊導(dǎo)軌、滑塊等。知識準(zhǔn)備:力的概念及力的作用效果。
課時計劃:1課時
4、教學(xué)過程
?(一)引入課題
視頻導(dǎo)入嫦娥二號發(fā)射過程:將衛(wèi)星發(fā)射到太空必須要有推力強(qiáng)大的火箭。力與運(yùn)動之間有著密切的聯(lián)系,由此引出本章內(nèi)容。常識導(dǎo)入(圖片)1。我國公安交通部門規(guī)定,從1993年7月1日起,在各種小型車輛前排乘坐的人(包括司機(jī))必須系好安全帶,為什么?2。展示一張極具視覺沖擊力的照片——亞洲飛人柯受良駕車飛越黃河,他憑什么有這種膽識去飛越氣勢磅礴的黃河呢?情景導(dǎo)入動手做一做:用手推桌上的書,然后停止用力,觀察書的運(yùn)動狀態(tài)變化。由此看來,必須有力作用在物體上,物體才運(yùn)動;沒有力作用在物體上,物體就不運(yùn)動——兩千多年前古希臘科學(xué)家亞里士多德就得出了這樣的結(jié)論,這個結(jié)論正確嗎?學(xué)生討論,教師借機(jī)導(dǎo)入新課。觀看、聆聽、動手體驗、思索、渴望探究力與運(yùn)動的關(guān)系。通過生產(chǎn)生活中的一些現(xiàn)象引起學(xué)生探求物理知識的興趣,同時為慣性的學(xué)習(xí)打下伏筆。
(二)新課教學(xué)
歷史回顧之亞里士多德
亞里士多德觀點(diǎn):力是維持物體運(yùn)動的原因(在得出亞里士多德的觀點(diǎn)后)設(shè)問:你認(rèn)為這個觀點(diǎn)有什么問題?(學(xué)生思考后回答)指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗:設(shè)計斜面小車實(shí)驗:在學(xué)生提出的觀點(diǎn)后指出:亞里士多德的觀點(diǎn)雖然錯誤,但一直維持和統(tǒng)治人們的思想近兩千年,你能用桌面的器材設(shè)計實(shí)驗推翻他的說法嗎?(介紹器材:小車、長木板、棉布、毛巾、)提出指導(dǎo)問題:
(1)、如何讓小車初速度相同?
(2)、毛巾、棉布、木板的粗糙程度怎樣?
(3)、如何減小小車在水平面上的滑行距離?
價值觀滲透:亞里士多德說法雖然錯誤,但他在當(dāng)時提出了很多觀點(diǎn),有時候提出問題比證明一個問題更難,所以說亞里士多德毫無疑問是偉大的。
1、思考、回答問題
2、設(shè)計實(shí)驗、感受領(lǐng)悟:力并不一定能維持運(yùn)動,小車停下來正是因為力(摩擦力)阻礙了運(yùn)動。
對力的作用效果有了更進(jìn)一步的認(rèn)識。學(xué)生也許有不同的觀點(diǎn),由于初中已學(xué)習(xí)過這部分知識,所以學(xué)生會得到此觀點(diǎn)是錯誤的,但不少同學(xué)心中的疑慮還是存在的。既然有疑慮,那最好的辦法就是讓學(xué)生通過自己動手動腦去破除疑慮。同時,為提出伽利略理想實(shí)驗打好伏筆。
歷史回顧之伽利略
指導(dǎo)學(xué)生實(shí)驗:指導(dǎo)學(xué)生動手操作,重溫伽利略理想實(shí)驗,重點(diǎn)注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)推理。演示實(shí)驗:盡管現(xiàn)實(shí)生活中沒有絕對光滑的平面。但可以創(chuàng)造比較光滑的平面去證明伽俐略的想法——?dú)鈮|導(dǎo)軌上物體近勻速的運(yùn)動。視頻觀看:體育項目——冰壺球運(yùn)動,由于球運(yùn)動過程阻力很小,能以幾乎不變的速度前進(jìn)。小結(jié)及價值觀滲透:(1)伽俐略理想實(shí)驗對科學(xué)研究的意義。(2)介紹伽俐略其人其事,讓學(xué)生意識到:一個規(guī)律的發(fā)現(xiàn)并不是一帆風(fēng)順的,不是一開始的認(rèn)識就是對的`,而是需要人類不斷探索才能形成的,并明白科學(xué)研究過程的艱難和科學(xué)家為此所付出的努力和心血。動手操作,觀察記錄,推理分析,領(lǐng)悟?qū)嶒灱油评淼目茖W(xué)研究方法。伽利略理想實(shí)驗雖然無法在現(xiàn)實(shí)生活中實(shí)現(xiàn),但卻是建立在實(shí)驗基礎(chǔ)之上,通過科學(xué)推理得出,因此是完全正確的。結(jié)論:在水平面上運(yùn)動的物體如果沒有受到摩擦阻力,物體將沿水平面以恒定的速度持續(xù)運(yùn)動下去。體會領(lǐng)悟愛因斯坦對伽利略的評價。給學(xué)生充分展示自己思維過程的機(jī)會,讓他們自己去探求物理規(guī)律的真?zhèn)?,讓每一個學(xué)生都能夠深刻體會力和運(yùn)動之間的關(guān)系。通過理想斜面實(shí)驗,說明物理研究中抓住主要因素,忽略次要因素的必要性,同時也展示了物理研究思想的美妙和邏輯的力量。讓學(xué)生學(xué)習(xí)體會前輩科學(xué)家敢于質(zhì)疑權(quán)威,勇于探索的精神品質(zhì)。
歷史回顧之笛卡爾
指導(dǎo)學(xué)生閱讀笛卡爾相關(guān)內(nèi)容提醒學(xué)生思考笛卡爾說法與伽利略說法的異同:與伽俐略同時代的法國科學(xué)家笛卡兒,補(bǔ)充和完善了伽俐略觀點(diǎn)。他認(rèn)為:如果沒有其他原因,運(yùn)動的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動,既不會停下來,也不會偏離原來的方向。他支持了伽利略力不是物體的運(yùn)動的觀點(diǎn),并且還強(qiáng)調(diào)沒有力作用時物體的運(yùn)動情況。他還認(rèn)為,這應(yīng)該要作為一個原理加以確立,并且是人類整個自然界的基礎(chǔ)。價值觀滲透:科學(xué)理論的完善不是一蹴而就,需要科學(xué)家們不斷地推進(jìn)。閱讀理解,分析笛卡爾說法的進(jìn)步性。讓學(xué)生體會科學(xué)理論的發(fā)展完善過程。牛頓第一定律1。提出終極論斷——牛頓第一定律(慣性定律):一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜上狀態(tài),直到有力迫使它改變這種狀態(tài)。2。繼續(xù)設(shè)疑,引導(dǎo)學(xué)生加深理解:既然牛頓第一定律更完善,那么它從幾個方面闡述了力和運(yùn)動的關(guān)系?(讓學(xué)生討論交流并回答)。在學(xué)生回答基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié),對定律的理解指出:(1)物體運(yùn)動不需要力。(不受力時,運(yùn)動物體會一直運(yùn)動下去,靜止的物體會一直靜止),提出“慣性”概念。(2)力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。設(shè)疑:牛頓第一定律能否用實(shí)驗來驗證?結(jié)論:不能,因為不受力作用的物體是不存在的。受力但合力為零可看做不受力。在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上,作出肯定,并指出:牛頓第一定律雖然所描述的是一種理想化狀態(tài),但它卻正確揭示了自然規(guī)律。價值觀滲透介紹牛頓——“經(jīng)典力學(xué)之父”的成就,指出牛頓第一定律是牛頓力學(xué)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)。牛頓的謙虛。1。思考、對牛頓第一定律內(nèi)容逐字進(jìn)行推理分析。2。討論交流,深刻理解牛頓第一定律的內(nèi)涵。培養(yǎng)學(xué)生的推理分析能力,并加深對牛頓第一定律的理解。培養(yǎng)學(xué)生合作探究的意識。
牛頓第一定律的應(yīng)用
回答引入部分的兩個問題:(1)司機(jī)為什么必須系好安全帶?(觀看視頻:汽車碰撞模擬實(shí)驗)(2)柯受良為何能飛越黃河?播放視頻(車上拋球),請同學(xué)解釋。要求學(xué)生分組討論收集生活中的有關(guān)“慣性”的現(xiàn)象,并解釋。
思考、討論、觀察、推理、通過理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式,進(jìn)一步加深對牛頓第一定律的理解。讓學(xué)生進(jìn)一步感受到物理是一門與生產(chǎn)生活聯(lián)系密切的科學(xué)。要能學(xué)以致用。
(三)小結(jié)通過板書,總結(jié)本節(jié)主要內(nèi)容:
1、回顧歷史,各位科學(xué)家的貢獻(xiàn),強(qiáng)調(diào)一下伽利略“理想實(shí)驗”的意義。
2、牛頓第一定律告訴我們亮點(diǎn):即(1)物體都有“慣性”,(2)力的作用效果是改變物體的運(yùn)動狀態(tài)。思考、整理知識點(diǎn),形成完整的知識體系。通過小結(jié),使學(xué)生形成完整的知識體系。
(四)課后作業(yè)拓展
1、完成本節(jié)課后練習(xí)。
2、放學(xué)后在安全有保障的情況下,找各種機(jī)會體驗“慣性”,思考慣性與那些因素有關(guān),寫出心得。通過完成作業(yè),鞏固本節(jié)所學(xué)。通過作業(yè),復(fù)習(xí)鞏固所學(xué)知識,拓展知識,進(jìn)一步提高分析推理能力
教學(xué)反思:
通過對《牛頓第一定律》的準(zhǔn)備和教學(xué),讓我在教學(xué)中得到了一次較好的鍛煉,在教學(xué)理念上有了較大的改變。我也將在以后的教學(xué)中不斷思索、探討,讓我的教學(xué)更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí),更有利于社會的發(fā)展
教學(xué)過程是一個不斷完善和提高的過程,自己在教學(xué)的過程中也在不斷的學(xué)習(xí)和進(jìn)步。
DJP模式教學(xué)讓我們的教學(xué)走在了新課改的前列。
學(xué)生活動分組、合作探討,更有利于學(xué)生主動學(xué)習(xí),探討知識的成因,激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和競爭意識。
課堂教學(xué)中的師生評價和生生互評更有利于學(xué)生感受學(xué)習(xí)的價值,增強(qiáng)對知識的探究的興趣和愛好。
實(shí)驗演示和分組實(shí)驗更有利于提高興趣,培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。
本節(jié)課的重點(diǎn)是作好實(shí)驗,通過實(shí)驗,即能為學(xué)生生動具體的形象,又可以培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和學(xué)習(xí)科學(xué)的事實(shí)求是的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。該實(shí)驗是讓同一小車從同一高度沿斜面滑下,分別滑到鋪有毛巾、棉布和光滑木板的平面上,做該實(shí)驗之前,應(yīng)讓學(xué)生思考兩個問題:一是為什么要用同一小車從同一高度沿斜面滑下?二是毛巾、棉布、木板這些不同表面對同一小車的摩擦阻力有何影響?并指明讓學(xué)生觀察的內(nèi)容,這樣學(xué)生對該實(shí)驗的目的、方法及注意的問題就會十分清楚,也就能把握關(guān)鍵抓住要害,結(jié)合實(shí)驗,取的實(shí)驗結(jié)果
該實(shí)驗實(shí)際是實(shí)驗是橋梁,要學(xué)生在實(shí)驗的基礎(chǔ)上,層層深入,若表面逐漸光滑,直到?jīng)]有摩擦?xí)r,小車速度的改變及前進(jìn)的距離將如何?學(xué)生會很順利地得出,若表面絕對光滑,阻力為零時,小車將以恒定不變的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動下去,并靜止的物體不受外力這兩種情況作了總結(jié)概括,引導(dǎo)學(xué)生想象推理的過程。這樣的教學(xué),讓學(xué)生以經(jīng)驗為基礎(chǔ),層層深入,逐漸升華,符合學(xué)生的認(rèn)知觀點(diǎn),更主要的是培養(yǎng)了學(xué)生解決科學(xué)知識的方法。
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