牛頓第一定律

設(shè)計(jì)思想

牛頓第一定律是描述力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的規(guī)律，是本章的重點(diǎn),。它既是對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的深刻描述,，又為二力平衡的探究做了理論準(zhǔn)備。這節(jié)課的設(shè)計(jì)體現(xiàn)科學(xué)探究的思想,，促進(jìn)學(xué)生學(xué)習(xí)方式的轉(zhuǎn)變,，讓學(xué)生經(jīng)歷探究的過程，將科學(xué)探究與物理知識(shí)有機(jī)結(jié)合,，讓學(xué)生在體驗(yàn)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)課通過實(shí)驗(yàn)證明亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn),，重點(diǎn)講述伽利略的理想實(shí)驗(yàn),，然后引入牛頓第一定律，引入慣性的概念,，并由此分析出,，力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,。

教材分析

牛頓第一定律破除了長(zhǎng)達(dá)近兩千年的亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn),，改變了人類的自然觀和世界觀，成為物理學(xué)理論的支柱和基石,。另外伽利略的理想實(shí)驗(yàn)為牛頓第一定律的得出起了重要作用,，牛頓在此基礎(chǔ)上經(jīng)過總結(jié)和推理得出重要的牛頓第一定律。教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會(huì)牛頓第一定律的含義,，充分說明伽利略理想實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)和推理過程,，展示了伽利略斜面理想實(shí)驗(yàn)的猜想依據(jù)，推斷結(jié)果這一過程,，通過教學(xué)讓學(xué)生明確運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系,，引出慣性概念及慣性是物體本身的屬性，只與質(zhì)量有關(guān),，會(huì)運(yùn)用慣性知識(shí)解決實(shí)際問題,。

學(xué)生分析

本節(jié)所講內(nèi)容是這一章的重點(diǎn)，而且對(duì)于兩個(gè)觀點(diǎn)“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”和“力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”學(xué)生很難理解,，因此關(guān)鍵是如何讓學(xué)生親自探究驗(yàn)證得出結(jié)論以加深對(duì)牛頓第一定律的理解,。在對(duì)慣性的學(xué)習(xí)中,，這仍是學(xué)生難于理解的問題，許多學(xué)生把物體具有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)與物體在這一狀態(tài)下的特點(diǎn)混為一談,。

教學(xué)目標(biāo)

知識(shí)與技能：（1）,、知道牛頓第一定律

           （2）、通過大量事實(shí)認(rèn)識(shí)慣性并了解利用慣性及防止慣性的方法,。

2．過程與方法：探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響,；通過活動(dòng)體驗(yàn)工切物體都有慣性。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀：感受科學(xué)就在我們身邊。

重點(diǎn)：通過對(duì)實(shí)驗(yàn)探究的參與，強(qiáng)化學(xué)生分析與論證的能力,，加深對(duì)牛頓第一定律和慣性的理解,。

難點(diǎn)：轉(zhuǎn)變學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)觀念,，正確理解牛頓第一定律。

教學(xué)策略

探究式教學(xué)，按物理史實(shí)為線索展示物理規(guī)律的形成。

教具

慣性小車,、木塊、斜面,、木板,、毛巾、棉布,、多媒體投影

教學(xué)過程

創(chuàng)設(shè)情景,，引入新課

讓學(xué)生通過多媒體投影看生活中的幾個(gè)現(xiàn)象

坐在車上，當(dāng)車一開,，人會(huì)向后倒,，為什么,？

大城市警察查看司機(jī)是否系了安全帶,，為什么？

演示一個(gè)慣性現(xiàn)象的小實(shí)驗(yàn)：慣性球?qū)嶒?yàn)

通過這些現(xiàn)象引起學(xué)生探求物理知識(shí)的興趣,，同時(shí)為慣性的學(xué)習(xí)打下伏筆,。

歷史回顧，新課教學(xué)

首先讓學(xué)生看一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用手推車,、車前進(jìn),、停止用力、車停止,。

設(shè)問：生活中還有哪些類似的現(xiàn)象,？（由學(xué)生思考后回答）。

學(xué)生答：如靜止的自行車用力踩腳踏板才開始運(yùn)動(dòng),，如沒有對(duì)車?yán)^續(xù)用力,，最終會(huì)停下來(lái),，靜止的秋千用力時(shí)，也會(huì)擺動(dòng),，停止用力會(huì)最終停下來(lái),。（一部分學(xué)生會(huì)認(rèn)為物體受力則動(dòng)，不受力則靜止,；也有一部分同學(xué)對(duì)此產(chǎn)生疑問）

①歷史回顧：

西里士多德觀點(diǎn)：力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,，希臘的學(xué)者西里士多德早在兩千年前就提出的“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”，初看起來(lái),，他的觀點(diǎn)似乎符合實(shí)際情況,，所以這個(gè)觀點(diǎn)在人類歷史上統(tǒng)治了近一千七百年，直到三百年前,，人們才開始對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)是否正確提出疑問,，并由伽利略和牛頓幾位科學(xué)家對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系提出了科學(xué)的論斷。

②伽利略的觀點(diǎn)：物體運(yùn)動(dòng)不需要力,，運(yùn)動(dòng)的物體停下來(lái)是由于受到摩擦力,。

破案中：有時(shí)時(shí)顯的線索卻把人們引向錯(cuò)誤的判斷，也就是光憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)做判斷,，常常是靠不住的,，在探索運(yùn)動(dòng)的原因是，西里士多德正是憑借種明顯的線索引出錯(cuò)誤判斷,。

設(shè)問：現(xiàn)在假設(shè)你是伽利略,，你會(huì)尋找怎樣的“偵察”方法去推翻這維持兩千年的“錯(cuò)誤”。引起亞里士多德錯(cuò)誤觀點(diǎn)的“罪魁禍?zhǔn)住笔鞘裁矗?/span>

（2）探究阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響

把學(xué)生分成兩個(gè)大組,，然后就近分成幾個(gè)小組,。讓學(xué)生以小組為單位進(jìn)行討論，并利用手中的器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明自己的觀點(diǎn),。討論中,，學(xué)生主要集中在阻力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響，怎樣改變阻力大??；推力或拉力對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的影響，如何改變推力和拉力,。需要保持哪些量不變等問題進(jìn)行了方案的研討和交流,。

學(xué)生實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不可能一下子考慮的很充分，允許他們失誤（科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)也是一步步完善起來(lái)的）,。

師：為了證明自己的觀點(diǎn),，你的實(shí)驗(yàn)方案主要解決以下問題：如何選擇實(shí)驗(yàn)器材？是否有需要測(cè)量的物理量,？若需要,，用什么工具進(jìn)行測(cè)量,？各小組討論提出自己的實(shí)驗(yàn)方案，派代表說明,，教師巡視,，并給予必要的點(diǎn)撥。

探究觀點(diǎn)1（“有力則動(dòng),，無(wú)力則靜）

用一個(gè)木塊用三次大小不同的拉力在相同的木板（光滑）上拉動(dòng)后,，然后剪斷細(xì)線

②同一個(gè)小車用三次大小不同的推力在木板（粗糙）上推動(dòng)后，再撤去外力

探究2（運(yùn)動(dòng)停下來(lái)是由于受到阻力）

①同一木塊在同一個(gè)斜面從相同高度由靜止釋放后,，在三種不同光滑程度的木板上滑行,。

同一小車在同一斜面從相同高度由靜止釋放，在木板上滑行（先鋪毛巾,，再換棉布,，最后直接用光滑木板）。

學(xué)生代表說明自己的設(shè)計(jì)思想,，組員傾聽,，并對(duì)觀點(diǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出疑問,，代表釋疑,。

這樣可以集思廣益，豐富和完善實(shí)驗(yàn)方案,，讓學(xué)生體會(huì)合作交流的重要性,，在設(shè)計(jì)方案活動(dòng)中激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)，老師給予激勵(lì)性的評(píng)價(jià),，并補(bǔ)充必須注意的知識(shí)點(diǎn),。

師總結(jié)：同學(xué)們的提議都很好，你們的設(shè)計(jì)都體現(xiàn)了控制變量的研究方法,，最后我們討論,，歸納方案如下：

（1）用同一木塊或小車在同一木板上拉動(dòng)或推動(dòng)，再撤去拉力或推力,。

（2）用同一木塊或小車在同一斜面,，從同一高度由靜止釋放后滑下（為了讓小車到達(dá)斜面底端具有相同的初速度）在三種不同粗糙程度的平面上滑行,。

師：做完實(shí)驗(yàn)把課本表格及推論填完整,。

學(xué)生積極做實(shí)驗(yàn)，合作完成實(shí)驗(yàn)并記錄數(shù)據(jù),。鼓勵(lì)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn),，收集記錄數(shù)據(jù)，鼓勵(lì)學(xué)生間的交流和合作,。使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中培養(yǎng)了觀察能力,、動(dòng)手能力,、合作精神，初步養(yǎng)成學(xué)習(xí)中科學(xué)求實(shí)的態(tài)度,。

可見：引起亞里士多德錯(cuò)誤觀點(diǎn)的“罪魁禍?zhǔn)住笔悄Σ亮Γㄗ孕熊囃Ｏ虏皇菦]有受到外力,，而是受了摩擦才停下的，如果沒有摩擦力,，會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去,，看來(lái)運(yùn)動(dòng)是不需要力的）。

由于現(xiàn)實(shí)生活中不可能有絕對(duì)光滑的平面,，所以這個(gè)實(shí)驗(yàn)是個(gè)“理想實(shí)驗(yàn)”,，平面越光滑，小車運(yùn)動(dòng)的距離越遠(yuǎn),，這說明小車受到的阻力越小,，速度減小越慢。推理：如果運(yùn)動(dòng)物體不受力,，它將以恒定不變的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去,。

③笛卡兒對(duì)伽利略觀點(diǎn)又做了補(bǔ)充，他認(rèn)為物體不受外力時(shí),，除速度大小不會(huì)改變,，也不會(huì)改變方向。

3,、定律的學(xué)習(xí)理解

英國(guó)科學(xué)家牛頓總結(jié)了伽利略等人的研究成果,，概括出一條重要的物理規(guī)律：牛頓第一定律：一切物體在沒有受到外力的作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài),。

①?gòu)?qiáng)調(diào)“一切”表明這條規(guī)律的普遍適用性,，沒有例外，不符合這條規(guī)律的物體是不存在的,。

②“不受外力”是定律成立的條件,，這是一種理想情況，它也包含物體在某一方向上不受外力的情況,，通常把受平衡力看成不受力,。

③“總保持”指物體在不受外力時(shí)，只有保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)兩種可能,，要改變這種狀態(tài),，物體必須受力的作用。

④“或”物體不受外力作用時(shí),，原來(lái)運(yùn)動(dòng)的物體要保持勻速直線運(yùn)動(dòng),，原來(lái)靜止的物體要保持靜止?fàn)顟B(tài)，這個(gè)規(guī)律說明了維持物體的勻速直線運(yùn)動(dòng)是不需要力的（即：力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的,，原因而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因）,。

牛頓第一定律不是從實(shí)驗(yàn)中直接得出來(lái)的,，但是它又有深厚的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，它是在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上通過進(jìn)一步科學(xué)推理而得到的,，由這個(gè)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(yàn),，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。

4,、牛頓第一定律又叫慣性定律,。那么什么是慣性？

引導(dǎo)學(xué)生閱讀12.5—4慣性小實(shí)驗(yàn),，并思考得出慣性的定義,。

讓學(xué)生做“迷你小實(shí)驗(yàn)”認(rèn)識(shí)慣性：實(shí)驗(yàn)演示車運(yùn)動(dòng)碰到障礙物后停止，車上物體反倒,，（要求學(xué)生解釋原因）,；鋼筆帽下快速抽動(dòng)紙條而鋼筆帽不倒；雞蛋落杯實(shí)驗(yàn)等,。讓學(xué)生來(lái)認(rèn)識(shí)慣性,，即：物體保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)。②通過一組生活中的事實(shí)如12.5-5及拍打衣服上塵土,，洗衣機(jī)甩衣服,，跳遠(yuǎn)時(shí)助跑，說明人們?nèi)绾卫脩T性,。③防止慣性的例子如：：限速,、限車距、系安全帶（與開頭呼應(yīng),，說明必要性）等,，鼓勵(lì)學(xué)生舉例說明哪些做法是利用了慣性和預(yù)防慣性造成危害的。

強(qiáng)調(diào)指出：①慣性是一切物體都有的屬性,，慣性與物體是否受外力,，處于何種狀態(tài)無(wú)關(guān)。②慣性由物體質(zhì)量決定,，質(zhì)量越大,，慣性越大。③慣性不是力,，力是物體對(duì)物體的作用,，力產(chǎn)生條件是必須有施力物體和受力物體，而慣性是每個(gè)物體都有的,，慣性只有大小沒有方向,，所以把慣性說成“慣性力”或“慣性作用”都是錯(cuò)誤的。

④區(qū)分慣性和慣性定律,，慣性是物體的一種屬性,，而慣性定律是描述物體在不受外力作用時(shí)，由于慣性而表現(xiàn)出來(lái)的一種運(yùn)動(dòng)規(guī)律,，它的實(shí)質(zhì)是說明“力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因,，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因”。

明確：解釋慣性現(xiàn)象分三步,，即“三步法”

（1）明確研究對(duì)象,，開始處于怎樣的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

（2）觀察這個(gè)物體（或物體的某一部分）受到外力作用時(shí)突然改變了運(yùn)動(dòng)狀態(tài),，并指明其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的情況,。

（3）分析研究對(duì)象由于慣性怎樣保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而出現(xiàn)題上所給的現(xiàn)象,。

十,、教學(xué)反思

每位學(xué)生幾乎每天都在生活中遇到力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，為本課的實(shí)施奠定了感性基礎(chǔ),。在課堂上,，當(dāng)出現(xiàn)了兩種運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的不同觀點(diǎn)時(shí)，每位同學(xué)都認(rèn)為自己的觀點(diǎn)正確,，這一“矛盾沖突”激發(fā)了較高的學(xué)習(xí)興趣和探究熱情,，在探究中表現(xiàn)出了初步的與人合作意識(shí)和能力，他們積極闡述自己的觀點(diǎn),，對(duì)錯(cuò)誤觀點(diǎn)也能做到及時(shí)修正,，多數(shù)學(xué)生能應(yīng)用力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系進(jìn)行正確的分析。

本課的設(shè)計(jì)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,，合作意識(shí),，交流欲望等探究熱情，培養(yǎng)了學(xué)生的設(shè)計(jì),、動(dòng)手,、觀察、分析,、歸納,、推理、概括等基本探究及解決問題的能力,。