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第一节科学探究:牛顿第一定律 【教学目标】知识与技能1.了解亚里士多德与伽利略的思想冲突。2.知道伽利略的理想实验和方法。3.知道牛顿第一定律的内容。4.了解惯性,并了解利用惯性和防止惯性的方法。过程与方法1.通过观察和实验探究出牛顿第一定律。2.通过实验活动了解观察法的单独使用无法完成科学探究活动。3.通过学习活动,锻炼学生观察、分析与归纳的能力。情感态度与价值观1.通过教师、学生双边的教学活动,使学生树立科学的探究态度,了解科学的探究思路和方法。2.通过大量实例,激发学生学习兴趣和对科学的探究欲望,使学生乐于探索日常生活中的物理学道理。3.注意在活动中培养学生的合作意识。【重点难点】重点:牛顿第一定律、惯性。难点:对牛顿第一定律的理解。教法:1.对比实验、自主探索、合理推理。2.利用生活中的实例,理解惯性与质量的关系。【教学准备】教师准备:多媒体课件、小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺、木块、气垫导轨、滑块。学生准备:学案、小车、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺。【教学设计】一、引入新课开门见山,阐述课题:前面几章学习了运动和力基础知识,这一章开始我们研究力和运动的关系。第一节课我们来学习牛顿第一定律。二、进行新课教师活动:多媒体播放古代人劳动的漫画,边播放边说,人推车走,不推车停,由此看来必须有力作用在物体上,物体才运动,没有力作用在物体上,物体就不运动这是两千多年前亚里士多德说的,不是我说的。是这样吗?学生活动:学生观看漫画,人推着车子,汗流浃背,推车的人放下车,一边擦汗,一边叹气。通过看漫画思考问题。教师活动:下面你就利用桌子上的器材来研究一下这个问题。让学生利用桌子上的器材,自主设计实验,分别研究:1.力推物动,力撤物停。2.力撤物不停。教师巡回指导,提出问题:物体的运动是不是一定需要力?学生活动:利用桌子上的器材:小车、小球、毛巾、玻璃板、斜槽、刻度尺做实验:1.桌子上铺毛巾,小车放在毛巾上,推它就动,不推就停。2.撤去毛巾,让小车在桌面上,推一下小车,小车运动一段距离才停下来。教师活动:你还能举出其他的例子来说明这个问题吗?刚才的两个实验为什么会出现两种现象呢?矛盾出在哪呢?学生活动:学生举例讨论,比如:自行车蹬一段时间后停止蹬车,自行车会滑行一段距离;溜冰;冰面上踢出去的冰块。点评:通过举例进一步理解物体的运动不需要力来维持。教师活动:引导学生进行实验对比。通过对比实验可以进行逻辑推理,如果接触面非常光滑没有摩擦,那小球会怎样?学生活动:用小球做对比实验A.使斜槽和桌面吻合,让小球从斜槽上滚下,标出滚动距离。B.在桌面上放玻璃板,使斜槽和玻璃板吻合,让小球从同样的高度滚下,标出滚动的距离。对比发现,接触面越光滑,滚动距离越远。总结得出:小球运动停下来的原因是摩擦力。如果接触面非常光滑,小球会永不停止。点评:1.对比实验,找出问题的本质,从而理解物体的运动和力的关系。2.在对比实验的基础上进行合理的逻辑推理。教师活动:在学生回答的基础上,结合实验进一步总结:(并板书)物体的运动是不需要力来维持的。(力撤物停是因为有摩擦力。如果没有摩擦力,运动的物体会一直运动下去)。最早发现这一问题的科学家是伽利略。伽利略是怎么研究这个问题的呢?教师活动:边介绍边用多媒体播放伽利略的理想实验。要达到以下效果:(1)对称斜面,没有摩擦小球滚到等高。(2)减小另一侧斜面倾角,小球从同一位置释放要滚到等高,滚动距离就会越远。(3)把另一侧斜面放平,小球要到等高,就会一直滚下去。根据这一现象伽利略得出了什么样的结论?学生活动:观察并回答提出的问题。运动的物体如果不受力,物体将匀速运动下去。点评:通过观察伽利略的理想实验,启发学生在研究科学问题时大胆的设想和科学的推理都是很有必要的。教师活动:用气垫导轨消除摩擦。让滑块在导轨上滑动,利用光电门测出滑块在不同位置的速度。学生活动:学生记录数据并比较,确信它的正确性。教师活动:引导学生认识、总结力和运动的关系。让学生阅读课文找出:1.亚里士多德的观点。2.伽利略的观点。3.牛顿第一定律。对比三个人的观点,它们都是表述力和运动关系的,哪个更全面?学生活动:阅读课文,回答问题。1.亚里士多德:地面上物体的“自然本性”是静止的,要维持物体的运动,就必须给它施加一定的力;不受力而能够一直运动的物体是不存在的。2.伽利略:运动的物体不受力时将一直做匀速直线运动。3.牛顿第一定律:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态。教师活动:既然牛顿第一定律是最完善的,那么它从几个方面阐述了力和运动的关系?在学生回答的基础上,进一步总结:力不是维持物体运动状态的原因,力是改变运动状态的原因。运动状态是指什么?学生讨论回答:两个方面:不受力时,物体保持匀速直线运动状态或静止状态;受力时,力迫使它改变运动状态。运动状态:速度的大小和方向。点评:培养学生理解问题的能力。教师活动:牛顿第一定律可不可以用实验来验证?什么时候可以看作不受力并举例说明。学生活动:学生回答不能。因为不受力作用的物体是不存在的。受力但合力为零时。比如:冰面上匀速滑动的冰块、冰壶。点评:培养学生刨根问底的严谨态度。教师活动:牛顿第一定律又叫惯性定律,惯性是指什么?你又怎样理解这种性质呢?举例说明。因为这是一个新概念,学生刚接受可能不是很好理解。需要通过实验来进一步理解。在小车上放一高的木块,让小车在光滑的玻璃上运动,前面固定一物块,当车运动到物块时被挡住,车上的木块前倾。为什么?再如,人站在匀速行使的车厢内竖直向上跳起,仍会落到原地。这都是惯性现象。再让学生举例,学生就必然入门了。学生活动:学生观察并思考,再进一步理解惯性:物体具有保持原来运动状态或静止状态的性质。教师活动:列举惯性利用和危害的事例。点评:通过生活中的例子进一步理解惯性。教师活动:进一步总结:物体不受力时将保持匀速直线运动状态或静止状态,理解时可认为不受力和合力为零效果是一样的,如果某个方向不受力,那么在这个方向物体也会保持匀速直线运动状态或静止状态。培养学生灵活运用物理规律解决问题的能力。教师活动:一切物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,当力使它改变这种状态时,它就会有抵抗运动状态改变的“本领”。这个本领与什么有关呢?比如货车启动时,由静止到运动得需要一段时间,是空车好启动还是满载时好启动?你还能举出什么例子来?学生活动:学生思考比如骑自行车,单人时和带人时的感觉相比。从实例可看出,运动状态变化的难易程度与质量有关。教师演示:弹簧穿过一细线与两质量不同的小车相连,剪断细线,观察小车的运动。点评:通过生活中的一些例子理解惯性大小与质量有关。三、课堂总结、点评教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来。比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。四、实例探究对惯性的理解1.被踢出去的冰块在摩擦力可以忽略的冰面上运动受没受向前的力?为什么能够向前运动?2.船在水中匀速行驶,一人站在船尾向上竖直跳起,他会落入水中吗?为什么?3.为什么跳远运动员要助跑才能跳得远些?4.在一向北匀速直线行驶的火车车厢中,一小球静止在水平桌面上,当坐在桌旁的人看到小球向南滚动时,火车做什么运动?五、讨论本节课我们主要学习的问题1.历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究。2.伽利略研究力和运动关系的思想方法理想实验法。3.牛顿第一定律的内容和意义。意义:给出了不受外力作用时物体的运动规律。进一步加深对力的概念的理解。引出了惯性的概念。指出了受合外力为零的物体的运动规律。4.惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法。六、布置作业:课后13题。实验探究报告提出问题:运动物体如果不受力的作用,会一直运动下去吗?制定计划与设计实验:让小车从斜面的同一高度滑下,再在水平面上运动,逐渐减小水平面的粗糙程度,再用尺子量出小车在水平面上运动的距离,并推出当水平面没有摩擦的时候小车的运动状态。准备器材:斜面、较光滑平木板、小车、棉布、毛巾和刻度尺等。进行实验与收集证据:1.让小车从斜面顶端滑下,滑到铺有毛巾的木板表面上,小车静止后记下小车在毛巾上运动的距离s1。2.让小车从斜面顶端滑下,滑到铺棉布的木板表面上,小车静止后记下小车在棉布上运动的距离s2。3.让小车从斜面顶端滑下,滑到较光滑的木板表面上,小车静止后记下小车在木板上运动的距离s3。4.比较小车在上述3种情况下移动的距离,并将比较的结果填在表中。接触面小车受到摩擦力的大小(大、较大、小)小车运动的距离s/m铺有毛巾的表面铺有棉布的表面较光滑的木板表面分析论证得出结论:_。理想化推理:假如平面足够光滑(完全没有摩擦力),小车会做怎样的运动?【教学反思】牛顿第一定律的教学中,如果能用伽利略理想斜面推论出运动的物体在没有力时能一直运动下去,学生的体验会更加深刻,再结合推平时较重的物体或初速很小的物体(其实是受摩擦力相对较大的物体),推就动,不推就不动的解释,学生可能更好体会力改变物体的运动状态,推就动,被推物体由静止到运动,所以推力改变运动状态;放手不推时它的运动状态变化是在运动非常短的时间内变为零(我们的直观体会是立即变为零),此时去掉了推力,物体还受力吗?像我们做实验的小车一样受阻力,不是去掉力它就不运动了,而是受到的阻力改变了它的运动状态,所以力是改变运动状态的原因。本节课的整体安排是以物理学史的形式讲解这一课,让学生体会人们认识牛顿第一定律的过程,体会科学形成的过程,是一代人甚至几代人的过程,体会科学家们的智慧,亚里士多德局限的观点统治人们2 000多年,给后人留下很多思考,伽利略的智慧,利用斜面实验体会物体运动不需要力来维持,牛顿从伽利略的某一个方向不受力(及运动方向不受力)推广到不受任何力做匀速直线运动,我想这样更能激发学生思维的火花。对惯性主要通过生活中现象加以解释,比如为什么跳远要助跑,为什么开车要系安全带等等,充分体现了物理和生活的紧密联系。
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