牛顿第一定律探究教学设计

　　刘文震

　　高中物理课程旨在进一步提高学生的科学素养，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个方面培养学生。在课程实施上促进学生自主学习，让学生积极参与、乐于探究，培养其科学探究能力。特别是在情感态度与价值观的培养上使学生具有敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦，逐步形成科学态度与科学精神。下文是我们在“牛顿第一定律”一课教学中的实践。

　　一.教学目标

　　1.学习牛顿第一定律内容，理解力和运动的关系。

　　2.掌握惯性的概念，能应用惯性解释自然现象。

　　3.培养学生正视直觉、剖析现相象研究本质探索规律的能力。

　　4.渗透科学研究方法(猜想与理想实验)，培养学生创造能力。

　　5.通过师生互动，培养学生自主学习能力、信息收集、提取、总结能力。同时体会到人们认识世界的长期性与艰苦性。

　　二.重点、难点分析

　　知识重点：正确认识运动和力的关系,掌握牛顿第一定律的内容,掌握惯性是物体的属性.

　　能力重点：培养学生自主学习，并从各种材料中获取有用知识的能力。

　　难点：.生活中形成的直觉所引起的不正确的认识及力是改变物体运动状态的原因而不是维持物体运动的原因。

　　三.教学设想：

　　采用“科学探究和自主学习”的教学方法将讨论、交流、资料收集等与多媒体应用有机结合，通过创设物理背景、资料阅读、同学讨论，克服直觉引起的误导和电脑板书等形式，达到突出教学重点，突破教学难点，发展学生创造力的目的。设计这样的教学方式，是教材具有一定循环性，学生已有一定基础，旨在让学生处于主动地位，追寻科学家走向成功的足迹，学会像物理学家那样发现问题、思考问题与解决问题。

　　四.教学过程

　　(一)趣味实验引入课题：

　　演示实验1：如图所示在一铁架台上两根同样的细棉线AB、CD吊着两个质量都为M(M

约为：0.25Kg左右)的重物P.Q

　　问:哪一根细线的拉力较大?

　　问:用手抓住重物Q向下拉哪一根线断?

　　演示实验2:旋蛋实验

　　分别让三只鸡蛋旋转，再迅速按住，使蛋停下，又立即松手，两只不动，另一只却能继续旋转，分别让松手不动的两只蛋重新旋转，再用纸片压其停下，一只难停下，一只易停。

　　问题：猜猜看，三只蛋有何不同?

　　(一下把同学们的注意力集中起来，也引起学生寻找答案的好奇之心，为解释现象，很自然地引入进一步学习牛顿第一定律这个课题)

　　(二)教与学的互动过程:

　　爱因斯坦曾把一代一代科学家探索自然界奥秘的努力，比做福尔摩斯侦探小说里警察破案的过程。在侦探故事中，有时候明显可见的线索却把人们引入到错误的判断上去。今天我们来做一回警察，共同探讨一个基本问题，几千年来都因为它太复杂而含糊不清，这就是运动和力的关系问题。

　　1.讨论、交流：

　　请大家看大屏幕：如图所示的情景是不是在日常生活中很常见，是不是就能支持“物体的运动是要靠力来维持的”这种观点?

　　小结：在两千多年前古希腊的哲学家亚里士多德正是根据当时人们的日常生观察和直觉认识提出“力是维持物体运动速度的原因”。事实上多次生活经验使许多人直到现在都在深信这个观点。

　　我们现在都知道亚里士多德的观点是错误的,但直觉错在哪里呢? 说一辆四匹马驾的车比一辆两匹马驾的车运动得快一些难道还会有错吗?

　　请大家看大屏幕：分析图中球的受力，并回答图中提出的问题，你觉得运动要用力来维持吗?

　　问题：图中的现象会在日常生活中发生吗?

　　(现实中阻力总是不能被排除掉,也不存在孤立不受力的物体所以以上两种情况是理想的)

　　这种研究问题的方法被称为理想实验法，早在三百多年前意大利的科学家伽利略就首先使用来研究物体运动的。

　　2.自主学习：

　　请同学们阅读老师提供资料并结合课本内容来了解伽利略是如何研究并得出自己结论的?

　　引导学生总结出伽利略的研究方法:

事实 猜想 理想实验 结论

　　(事实:由大量生活中事实和实验比如推桌子停止用力后桌子还会运动一段距离等,认为影响运动物体停下来的原因是摩擦阻力.

　　猜想:假如没有摩擦阻力运动物体将一直运动下去不停止.

　　如何证实他的猜想是正确的?

　　为什么要用理想实验?)

　　演示实验: 滑块在水平气垫导轨上的运动。

　　(介绍装置、演示小孔喷气、强调气垫阻力很小、调节导轨水平、演示滑块运动，很遗憾，科学技术发展到目前为止也无法避免避免阻力的存在。)

　　演示：电脑动画演示伽利略的理想对接斜面实验.(动画表示倾角越小，物体运动距离越大)

　　教师小结:伽利略所创造的这种研究问题的方法直到现在的科学研究中仍被人们大量使用,因此人们把伽利略称为近代科学之父.

　　问题:通过以上分析你认为理想实验具有什么特点?

　　引导小结: 1.它以真实的科学实验为基础，是真实实验过程的理想极限。

　　2.由于是思维中的理想实验，因此可以超越当时实验水平，绝对忽略次要矛盾突出主要矛盾，深刻地揭示自然界的本质规律。

　　3.由于逻辑思维中可能出现差错，因此理想实验结论可能会出现差错，必须由真实实验检验.

　　后人在:伽利略的基础上又做了大量的工作,特别是与:伽利略同时代的科学家笛卡尔补充和完善了:伽利略的观点,但为什么没有把牛顿第一定律称为:伽利略或笛卡尔定律呢?他们的缺憾是什么?

　　(由学生自主从资料中发现信息,总结出问题答案)

　　牛顿在:伽利略等人研究的基础上并根据他自己的研究总结出运动和力的正确关系,被称为牛顿第一定律,问题:牛顿在前人基础上又作了那些工作呢?

　　问题: ⑴牛顿第一定律的内容是什么?

　　内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止.

　　⑵你是如何理解惯性的?

　　子问题:

　　① 一切物体的含义?

　　一切物体:自然界的一切物质大至天体、行星，小至质子、中子以及看不见摸不着的电磁场等，一切客观实在都具有惯性。它打破了“天尊地卑”观念使人们从错误和混沌中解放出来.

　　②惯性与惯性定律的区别?

　　③作变速运动的物体具有惯性吗?如何表现出来?

　　引导学生根据生活中的经验来交流和讨论;并和同学们一起做两个小实验：

　　1。“杯子抽纸试验”.

　　2。惯性撞车：桌子靠墙壁放置，桌面上放一块木板，板上放火柴盒数个或其它纸盒均可，表示汽车，它们的间距表示车距，让木板带它们一起运动。当木板碰到墙壁时，表示发生撞车事故后，由于每辆“车”均有惯性，发生了追尾撞车现象。如果“车距”较小，则几辆“车”将撞在一起，相当“惨烈”.

　　小结：惯性是物体的一种固有属性，惯性大小与物体的运动状态无关，与是否受力无关。牛顿第一定律是物体在不受外力的条件下保持静止或匀速直线运动的定律。

　　问题：人们把牛顿第一定律的建立称为一次科学，说明它在科学发展中起着重要作用，你认为它在科学发展中的作用是什么?

　　牛顿第一定律(惯性定律)的建立，具有深刻的哲学意义，它告诉人们惯性是所有物体具有的本性，打破了地上运动和宇宙空间运动的人为界限，统一了宏观与微观的运动，并提出了处理任何运动的单一模式。由此出发可顺利研究物体运动状态改变的原因，它是牛顿第

　　二、第三定律的基础。

　　由此引导学生总结: 1.改变了人们的自然观、世界观。

　　2.揭示了三个重要概念。

　　3.是牛顿力学的基础。：

　　请同学们检验旋蛋实验.

　　(三)课堂小结:

　　牛顿第一定律是人类理性在两千多年的历史长河中的发展产物，它的建立具有深刻的哲学意义，它告诉人们惯性是所有物体具有的本性，打破地上运动和宇宙空间运动的人为界限，统一宏观与微观的运动，并提出处理任何运动的单一模式，由此出发可以顺利研究物体运动状态改变的原因，它是整个牛顿力学的基础。在牛顿之后也有了很大发展。(课后有兴趣的同学可以继续阅读所给资料或上网去收集这方面的信息)

　　(四)课后思考题:

　　1.牛顿第一定律揭示惯性和力这两个重要概念，这对于人类认识物体的运动有何重要意义?

　　2.你认为科学是什么?