物理教案－牛頓第一定律

教學目標 

知識目標：

知道牛頓第一定律,常識性了解伽利略理想實驗的推理過程.

能力目標：

1.通過斜面小車實驗,培養(yǎng)學生的觀察能力.

2.通過實驗分析,初步培養(yǎng)學生科學的思維方法(分析、概括、推理).

情感目標：

1.通過科學史的簡介,對學生進行嚴謹?shù)目茖W態(tài)度教育.

2.通過伽利略的理想實驗,給學生以科學方法論的教育.

 

教學建議

教材分析

教材首先通過回憶思考的形式提出問題：如果物體不受力，將會怎樣？通過小車在不同表面運動的演示實驗，使學生直觀的看到物體運動距離與阻力大小的關系，為講解伽利略的推理作準備。然后講述伽利略的推理方法和通過推理得出的結論，再介紹迪卡兒對伽利略結論的補充，牛頓最后總結得出的牛頓第一定律。通過這些使學生了解定律的得出是建立在許多人研究的基礎上的，正如牛頓所說：“如果說我所看的更遠一點，那是因為站在巨人肩上的緣故”。最后指出牛頓第一定律不是實驗定律，而是用科學推理的方法概括出來的，定律是否正確要通過實踐來檢驗。給學生以科學方法論的教育。

本節(jié)課的重點是揭示物體不受力時的運動規(guī)律，即牛頓第一運動定律。

 

教法建議

1.學生學習牛頓第一定律的困難在于從生活經(jīng)驗中得到的一種被現(xiàn)象掩蓋了本質(zhì)的錯誤觀念，認為物體的運動是力作用的結果。如推一個物體，它就動，不再推它時，它便靜止。為使學生擺脫這種錯誤觀念，首先要把運動和運動的變化區(qū)別開，樹立從靜到動和從動到靜都是“運動狀態(tài)改變”的概念，這是為了揭示力和運動的關系做的重要鋪墊。其次，通過實驗確立“力是改變運動狀態(tài)的原因”的概念。再通過推理建立“不受力運動狀態(tài)不變”的概念。

2.通過圖9-1演示實驗的比較、分析、綜合、推理是本節(jié)課的核心，可對學生進行簡單的科學推理方法的教育。在此演示實驗中可通過設計不同的問題滲透研究方法。

3.本節(jié)課可按著人類對知識的認識順序組織教學，讓學生體會規(guī)律的認識過程，對學生進行學史教育。從亞里士多德的觀點——伽利略的研究——笛卡爾的補充——牛頓的總結。

 

教學設計示例

牛頓第一定律

教學重點:通過對小車實驗的分析比較得出牛頓第一定律。

教學難點 :

1．明確“力是維持物體運動的原因”觀點是錯誤的。

2．伽利略理想實驗的推理過程

教學用具：斜面，小車，毛巾，棉布，玻璃板，微機,實物投影，大倍投電視。

教學過程 

一、實驗引入：批駁亞里士多德的觀點

[演示1]在桌面上推動木塊（或板擦）從靜止開始慢慢向前運動，撤掉推力,木塊立即停止。

分析:日常生活中也有許多類似的現(xiàn)象，（如推桌子）。這些現(xiàn)象從表面上看,“必須有力作用在物體上,才能使物體繼續(xù)運動,沒有力的作用,物體就要停下來.”即：板擦的運動需要推力去維持。于是,古希臘哲學家亞里士多德就根據(jù)這些現(xiàn)象總結出“物體的運動需要力去維持”。這種觀點在歷史上曾被沿用兩千多年,但時沿用兩千年是否就一定正確呢？也可能有人曾表示過懷疑或有人認為就是錯誤的,但沒某能說服別人的理由。

[演示2] 在桌面上推動木塊（或板擦）從靜止使之向前運動，用力推出,木塊向前運動一段距離后停止。

分析：推力撤掉，還要向前運動，與亞里士多德的觀點不符。

分析：木塊:靜止——運動——靜止。兩個過程中是否都有力存在？在這兩個過程中力的作用是維持原來的運動狀態(tài)還是改變運動狀態(tài)？

二、 講授新課:

1.規(guī)律總結過程

方法1.教師引導

伽利略的貢獻：理想實驗

[演示]（通過實物投影儀把實驗過程反映在大倍投電視上）

介紹器材

實驗前提條件：每次實驗都需從斜面上的同一高度下滑，為什么？

實驗過程：讓小球從同一斜面的同一位置滾下后分別在毛巾表面、棉布表面、玻璃表面上運動，每次記下小球停下時的位置。做標記的位置是什么位置？（停下來的位置）

實驗紀錄：

實驗次數(shù)表面材料阻力大小滑行距離 1毛巾最大最短 2棉布較大較長 3玻璃較小長 推理想象光滑表面阻力為零無限長

實驗分析：

三次實驗，小車最終都靜止，為什么？

三次實驗，小車運動的距離不同，這說明什么問題？

小球運動距離的長短跟它受到的阻力有什么關系？

若使小車運動時受到的阻力進一步減小，小車運動的距離將變長還是變短？

根據(jù)上面的實驗及推理的思想，還可以推理出什么結論？

推理：小球在光滑的阻力為零的表面，將會怎樣運動？

實驗結論：通過伽利略的實驗和科學推理得出“運動的物體，如果受到的阻力為零，它的速度將不會減慢，將以恒定不變的速度永遠運動下去�！奔醋鲃蛩龠\動。

[微機模擬實驗]:簡介伽利略理想實驗

迪卡兒的補充

如果運動物體不受任何力的作用，不僅速度大小不變，而且運動方向也不變，將沿原來的方向勻速運動下去。

牛頓的成果：補充與概括

師:物體除了運動的以外,還有靜止的。那么，靜止的物體在沒有受到外力作用時，保持什么狀態(tài)呢？（牛頓補充：將保持靜止狀態(tài)）

師（引導學生概括）:我們現(xiàn)在已經(jīng)有了伽利略的研究成果,又有了迪卡兒和牛頓的補充,把兩者進行一下概括：一切物體在沒有受到外力作用時，將如何呢？（對概括出來大致意思的同學給予鼓勵）

介紹：牛頓抓住時機,概括總結得出著名的牛頓第一運動定律

方法2：學生探究式學習

針對基礎較好的學生，可以由學生在老師的指導下自己完成斜面小車實驗，根據(jù)現(xiàn)象學生分組討論,明確亞里士多德的觀點的問題根源．由學生互相補充確定實驗結論。

2.定律分析

定律成立條件：不受外力作用

運動規(guī)律：總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。

師（回應課題引入實驗）： 回想我們最開始的實驗，有推力板擦運動,撤去推力板擦停下來，從表面現(xiàn)象上得到的結論運動需要力維持是錯誤的，但這種現(xiàn)象是千真萬確擺在我們面前的，我們?nèi)绾斡门Ｒ坏挠^點正確的解釋這個現(xiàn)象呢?

三、鞏固練習

1．  一物體放在桌上靜止,假若某瞬間撤掉所有的外力,物體將怎么樣?

2．  對于牛頓第一定律的看法，下列觀點正確的是(    )

A．驗證牛頓第一定律的實驗可以做出來，所以慣性定律是正確的

B．驗證牛頓第一定律的實驗做不出來，所以慣性定律不能肯定是正確的

C．驗證牛頓第一定律的實驗做不出來，但可以經(jīng)過在事實基礎上，進一步科學推理得出慣性定律

D．驗證牛頓第一定律的實驗雖然現(xiàn)在做不出來，但總有一天可以用實驗來驗證。

四、小結

人們對物體的運動規(guī)律的認識是經(jīng)歷了漫長的時間的。物體在不受力時的運動規(guī)律，它是經(jīng)過亞里士多德對人們近兩千年的思想束縛，伽利略的科學推理，才最終由牛頓總結出來的。牛一的重要貢獻是：1）力不是維持物體運動的原因，2）力是改變物體運動狀態(tài)的原因。

五、作業(yè) :閱讀本節(jié)教材

 

探究活動

牛頓力學的建立

【組織形式】個人或自由結組

【活動目的】

牛頓力學的建立不是牛頓一個人的功勞，而是許多科學家努力研究的最終結果，查閱資料了解牛頓力學的建立過程，及牛頓力學的體系。

【活動流程】

制訂查閱和查找方式；收集相關的材料；分析材料并得出一些結論；寫出論文；與其他組交流。

【備注】

1、網(wǎng)上查找的資料要有學習的過程記錄。

2、和其他成員交流。

斜面小車實驗的再研究

【組織形式】個人或自由結組

【活動目的】

運用不同的物體表面，通過實驗探究，加深對伽利略推理思維的理解。

【活動流程】

制訂實驗方案；準備器材；實驗并記錄現(xiàn)象，分析材料并得出一些結論；與老師所做實驗比較優(yōu)缺點；與其他組交流。

【備注】

1、要有完整的過程記錄。

2、和其他成員交流。

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