《科学探究：牛顿第一定律》

科学探究：牛 顿 第 一 定 律 芜湖市繁昌县峨山中学王雪 教学设计 课程理念本节由“牛顿第一定律”和“惯性”两部分组成。内容设置上体现了三方面的课程基本理念。 1. 注重多样化的教学方式 通过亚里士多德观点与伽利略思想实验的观点质疑，引导学生纠正前概念。 2. 贯彻从生活走向物理，从物理走向生活 教材从生活概念为基础，强化矛盾冲突，激发学生探究兴趣，最后又通过“惯性的应用和防止惯性的危害”将物理还原于生活。 3. 注重科学探究 实验探究“牛顿第一定律”，提供了学生经历实验与数据分析，分析与论证，交流与合作，自我表述，培养科学方法、实践能力的条件。“惯性小实验”帮助学生学习实验验证方法，并有助于学生对“物理与生活”的认知。 教学目标 1. 了解伽利略的理想实验，了解物理学上理想实验的实质。 2. 体会亚里士多德与伽利略的思想冲突。 3. 经历实验过程，学会用分析与论证的方法探究出牛顿第一定律，并会用自己的语言予以表述。 4. 在生活中认识惯性，了解利用惯性及防止惯性危害的方法并初步应用于生产和生活实践，对学生进行STS教育。 教学重难点探究并学会用学生自己的语言表述牛顿第一定律。 教学策略 1. 牛顿第一定律 第一阶段：尽力展示生活，体验亚里士多德观点与伽利略理想实验矛盾冲突，激发学生探究欲望。 第二阶段：实验探究。这一阶段要肯花时间，教师仅起一个指导者的作用，尽量让学生自己分析、交流、推论并表述出牛顿第一定律内容。 第三阶段：主要以教师讲述的形式，指明牛顿第一定律的重要性、理想性，并通过对定律内容的理解指导，帮助学生认识力的作用在运动中只是“可以改变物体的运动状态”。 2. 惯性 除了课本上实验，还安排学生做一做运动物体由于惯性而表现出来的现象，以突出惯性“维持其原有运动状态”的实质。“安全带的作用”由教师利用多媒体系统或制作仿真动态投影片予以展示。劳动中利用惯性，教师取羊角锄，小斧头演示分别用不同方法固紧锄(斧)头，以突出惯性的实际意义。最后，需要教师简洁、明快地阐释出惯性与惯性定律的区别。 教学用具 1. 教具：计算机多媒体教学系统、CAI课件、有关网站下载图片资料、羊角锤、木工刨刀等。 2. 学具：斜面、木板、透明胶布、棉布、毛巾、玻璃板、小车、刻度尺、长方体窄木块、盛有大半杯水的烧杯、惯性演示仪等。 教学过程 一、 牛顿第一定律的实验探究 1. 激发矛盾 投影出课本中四幅图，让学生观察。然后，要求学生讲述推桌上的木块、小车的感受：推木块，木块就运动；撤去推力，木块停止运动。推小车，小车运动；撤去外力，小车逐渐停下来。 师：生活中还见过类似的例子吗? (学生答，教师将学生的例举，罗列投影) 启发学生比较上述事例的共同特征：物体的运动需要力的作用，撤去物体受的力，物体就不会动或停止运动。 投影亚里士多德观点：要维持物体作匀速运动，就必须给物体施加一恒定的力。不受力而一直运动的现象是没有的。 师：上述是古希腊最杰出的哲学家亚里士多德的观点，和同学们的生活体验何其相似!可是，几百年前，著名科学家伽利略却曾通过理想实验，运用逻辑推理，对亚里士多德，也即同学们的观点提出了质疑。 投影出伽利略的理想实验示意图，教师对照示意图复述伽利略的推理过程和结论。 师：伽利略的推理，也是建立在分析大量事实基础上的，而且后来又经过了法国科学家笛卡尔等的进一步论证。孰对孰错，还是请同学们自己动脑、动手探究论证吧? 2. 实验探究 (1) 提示学生先完整地看一遍实验内容。 提出问题：此实验过程中，哪些条件保持不变?哪些条件在发生变化? (学生一开始可能只能回答出表象，应经多轮交流，由学生自己回答出：小车进入水平面时的速度大小和方向保持不变，小车在水平面上受到的摩擦力大小在变) (2) 负面因素评估。 提出问题：实验时，毛巾、棉布与车轮作用会产生移动；毛巾一端线结较粗；小车从斜面进入平面出现卡轮等。请观察桌上物件，看是否可以选用桌上的物件，尽可能地减小出现的负面影响? (可以用宽幅透明胶布粘接斜面和平面的毛巾一端；斜面坡度不宜过大；斜面与平面交接处断面不能过大) (3) 探究点拨。 师：本实验分析与论证过程，着重在于比较数据，找出现象中变化的共同规律。 (4) 学生分实验小组进行实验探究，教师巡视实验情况。 (5) 学生汇报分析与论证的想法。 教师投影出具有代表性的各种想法，启发学生间交流与探讨，逐步由学生自己完善自己的表述，保留公认的较成熟的表述。 3. 总结归纳 (1) 教师点明：上述表述其实就是牛顿第一定律所反映的内容。投影牛顿第一定律与学生表述对照，征询学生对牛顿第一定律中“一切”“不受外力”和“总保持”的含义的理解意见，将成熟的意见显示投影。 (2) 综合述评：牛顿第一定律是研究物体运动规律的三大定律之一，该定律的建立具有两方面重大意义：一是说明了物体的运动不需要力来维持；二是牛顿第一定律的建立过程说明，不能直接用实验验证的规律，可以在实验基础上，以合乎逻辑的方式推理出来。 二、 惯性 师：为什么不受力物体会表现为“静者恒静，动者恒动”呢?请同学们先阅读课本“惯性”部分前3段内容，并利用桌上的器材参照课本亲手做一做实验，并思考以下问题(投影出提纲)： 1. 你是怎样理解“惯性”实质的? 2. 课本中是怎样推论出物体具有惯性? 3. 你认为还可以做什么实验进一步论证不仅仅是静止物体才具有惯性? 请利用桌上器材设计并完成12个有别于课本中的小实验。 学生按照教师点拨分小组活动，活动完毕，教师以提问的方式组织交流，让学生列举一些生活中由于惯性而表现出来的现象。 师：惯性既有有用的一面，也会带来危害。 生活中，我们要通过学习惯性，“兴利除弊”。 (演示：撞紧松脱的羊角锤锤头，从刨身中退刨刀) (投影：“赛欧”车减震、防撞措施) 三、 本节内容小结 投影本节内容要点，进行本节内容小结。 四、 布置作业 1. 活动任务： (1) 访问央视网站，查看轿车防伤害思路及措施。 (2) 设计实验探究牛顿第一定律，尝试用其他器材进一步论证小车运动距离与摩擦力大小的关系。 (3) 通过乘车，体会惯性。 2. 书面作业：课本上的作业。 专家点评 牛顿第一定律是经过抽象概括并以十分精炼的语言表述出来的，这些现成的结论很容易使学生误以为物理概念和规律的得出轻而易举，这不仅使学生失去了观察、研究问题的兴趣，同时也使本节的教学黯然失色。如何克服这一难点呢?王雪老师在本节课的教学设计中以多样化的教学方式，通过对学生生活经验的质疑，引发矛盾冲突，紧接着介绍伽利略的思想，再让学生科学探究，最后在老师的帮助下共同驳斥亚里士多德的错误观点，得出牛顿第一定律，这既让学生了解了科学发展的历史，体会到知识的形成过程，同时又以伽利略的推理思想对学生进行了科学态度和科学方法的教育。整节课生动而精彩。 点评者：芜湖市教科所李文波