牛頓第一定律教學內容

　　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，培養學生的觀察能力。

　　2、通過實驗分析，初步培養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，對學生進行嚴謹的科學態度教育。

　　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。

　　本節課的重點是揭示物體不受力時的運動規律，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驗中得到的一種被現象掩蓋了本質的錯誤觀念，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別開，樹立從靜到動和從動到靜都是“運動狀態改變”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“力是改變運動狀態的原因”的概念。再通過推理建立“不受力運動狀態不變”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、本節課可按著人類對知識的認識順序組織教學，讓學生體會規律的認識過程，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象，（如推桌子）。這些現象從表面上看，“必須有力作用在物體上，才能使物體繼續運動，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這些現象總結出“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還是改變運動狀態？

　　二、 講授新課：

　　1、規律總結過程

　　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。”即作勻速運動。

　　[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，保持什么狀態呢？（牛頓補充：將保持靜止狀態）

　　師（引導學生概括）：我們現在已經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，根據現象學生分組討論，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

　　運動規律：總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態。

　　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，從表面現象上得到的結論運動需要力維持是錯誤的，但這種現象是千真萬確擺在我們面前的，我們如何用牛一的觀點正確的解釋這個現象呢？

　　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律的認識是經歷了漫長的時間的。物體在不受力時的運動規律，它是經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的原因。

　　五、作業：閱讀本節教材

　　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；實驗并記錄現象，分析材料并得出一些結論；與老師所做實驗比較優缺點；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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