《科學(xué)探究：牛頓第一定律》

科學(xué)探究：牛 頓 第 一 定 律    蕪湖市繁昌縣峨山中學(xué)王雪    教學(xué)設(shè)計    課程理念本節(jié)由“牛頓第一定律”和“慣性”兩部分組成。內(nèi)容設(shè)置上體現(xiàn)了三方面的課程基本理念。    1. 注重多樣化的教學(xué)方式    通過亞里士多德觀點與伽利略思想實驗的觀點質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生糾正前概念。    2. 貫徹從生活走向物理，從物理走向生活    教材從生活概念為基礎(chǔ)，強化矛盾沖突，激發(fā)學(xué)生探究興趣，最后又通過“慣性的應(yīng)用和防止慣性的危害”將物理還原于生活。    3. 注重科學(xué)探究    實驗探究“牛頓第一定律”，提供了學(xué)生經(jīng)歷實驗與數(shù)據(jù)分析，分析與論證，交流與合作，自我表述，培養(yǎng)科學(xué)方法、實踐能力的條件?！皯T性小實驗”幫助學(xué)生學(xué)習(xí)實驗驗證方法，并有助于學(xué)生對“物理與生活”的認(rèn)知。    教學(xué)目標(biāo)    1. 了解伽利略的理想實驗，了解物理學(xué)上理想實驗的實質(zhì)。    2. 體會亞里士多德與伽利略的思想沖突。    3. 經(jīng)歷實驗過程，學(xué)會用分析與論證的方法探究出牛頓第一定律，并會用自己的語言予以表述。    4. 在生活中認(rèn)識慣性，了解利用慣性及防止慣性危害的方法并初步應(yīng)用于生產(chǎn)和生活實踐，對學(xué)生進(jìn)行STS教育。    教學(xué)重難點探究并學(xué)會用學(xué)生自己的語言表述牛頓第一定律。    教學(xué)策略    1. 牛頓第一定律    第一階段：盡力展示生活，體驗亞里士多德觀點與伽利略理想實驗矛盾沖突，激發(fā)學(xué)生探究欲望。    第二階段：實驗探究。這一階段要肯花時間，教師僅起一個指導(dǎo)者的作用，盡量讓學(xué)生自己分析、交流、推論并表述出牛頓第一定律內(nèi)容。    第三階段：主要以教師講述的形式，指明牛頓第一定律的重要性、理想性，并通過對定律內(nèi)容的理解指導(dǎo)，幫助學(xué)生認(rèn)識力的作用在運動中只是“可以改變物體的運動狀態(tài)”。    2. 慣性    除了課本上實驗，還安排學(xué)生做一做運動物體由于慣性而表現(xiàn)出來的現(xiàn)象，以突出慣性“維持其原有運動狀態(tài)”的實質(zhì)?！鞍踩珟У淖饔谩庇山處熇枚嗝襟w系統(tǒng)或制作仿真動態(tài)投影片予以展示。勞動中利用慣性，教師取羊角鋤，小斧頭演示分別用不同方法固緊鋤(斧)頭，以突出慣性的實際意義。最后，需要教師簡潔、明快地闡釋出慣性與慣性定律的區(qū)別。    教學(xué)用具    1. 教具：計算機多媒體教學(xué)系統(tǒng)、CAI課件、有關(guān)網(wǎng)站下載圖片資料、羊角錘、木工刨刀等。    2. 學(xué)具：斜面、木板、透明膠布、棉布、毛巾、玻璃板、小車、刻度尺、長方體窄木塊、盛有大半杯水的燒杯、慣性演示儀等。    教學(xué)過程    一、 牛頓第一定律的實驗探究    1. 激發(fā)矛盾    投影出課本中四幅圖，讓學(xué)生觀察。然后，要求學(xué)生講述推桌上的木塊、小車的感受：推木塊，木塊就運動；撤去推力，木塊停止運動。推小車，小車運動；撤去外力，小車逐漸停下來。    師：生活中還見過類似的例子嗎?    (學(xué)生答，教師將學(xué)生的例舉，羅列投影)    啟發(fā)學(xué)生比較上述事例的共同特征：物體的運動需要力的作用，撤去物體受的力，物體就不會動或停止運動。    投影亞里士多德觀點：要維持物體作勻速運動，就必須給物體施加一恒定的力。不受力而一直運動的現(xiàn)象是沒有的。    師：上述是古希臘最杰出的哲學(xué)家亞里士多德的觀點，和同學(xué)們的生活體驗何其相似!可是，幾百年前，著名科學(xué)家伽利略卻曾通過理想實驗，運用邏輯推理，對亞里士多德，也即同學(xué)們的觀點提出了質(zhì)疑。    投影出伽利略的理想實驗示意圖，教師對照示意圖復(fù)述伽利略的推理過程和結(jié)論。    師：伽利略的推理，也是建立在分析大量事實基礎(chǔ)上的，而且后來又經(jīng)過了法國科學(xué)家笛卡爾等的進(jìn)一步論證。孰對孰錯，還是請同學(xué)們自己動腦、動手探究論證吧?    2. 實驗探究    (1) 提示學(xué)生先完整地看一遍實驗內(nèi)容。    提出問題：此實驗過程中，哪些條件保持不變?哪些條件在發(fā)生變化?    (學(xué)生一開始可能只能回答出表象，應(yīng)經(jīng)多輪交流，由學(xué)生自己回答出：小車進(jìn)入水平面時的速度大小和方向保持不變，小車在水平面上受到的摩擦力大小在變)    (2) 負(fù)面因素評估。    提出問題：實驗時，毛巾、棉布與車輪作用會產(chǎn)生移動；毛巾一端線結(jié)較粗；小車從斜面進(jìn)入平面出現(xiàn)卡輪等。請觀察桌上物件，看是否可以選用桌上的物件，盡可能地減小出現(xiàn)的負(fù)面影響?    (可以用寬幅透明膠布粘接斜面和平面的毛巾一端；斜面坡度不宜過大；斜面與平面交接處斷面不能過大)    (3) 探究點撥。    師：本實驗分析與論證過程，著重在于比較數(shù)據(jù)，找出現(xiàn)象中變化的共同規(guī)律。    (4) 學(xué)生分實驗小組進(jìn)行實驗探究，教師巡視實驗情況。    (5) 學(xué)生匯報分析與論證的想法。    教師投影出具有代表性的各種想法，啟發(fā)學(xué)生間交流與探討，逐步由學(xué)生自己完善自己的表述，保留公認(rèn)的較成熟的表述。    3. 總結(jié)歸納    (1) 教師點明：上述表述其實就是牛頓第一定律所反映的內(nèi)容。投影牛頓第一定律與學(xué)生表述對照，征詢學(xué)生對牛頓第一定律中“一切”“不受外力”和“總保持”的含義的理解意見，將成熟的意見顯示投影。    (2) 綜合述評：牛頓第一定律是研究物體運動規(guī)律的三大定律之一，該定律的建立具有兩方面重大意義：一是說明了物體的運動不需要力來維持；二是牛頓第一定律的建立過程說明，不能直接用實驗驗證的規(guī)律，可以在實驗基礎(chǔ)上，以合乎邏輯的方式推理出來。    二、 慣性    師：為什么不受力物體會表現(xiàn)為“靜者恒靜，動者恒動”呢?請同學(xué)們先閱讀課本“慣性”部分前3段內(nèi)容，并利用桌上的器材參照課本親手做一做實驗，并思考以下問題(投影出提綱)：    1. 你是怎樣理解“慣性”實質(zhì)的?    2. 課本中是怎樣推論出物體具有慣性?    3. 你認(rèn)為還可以做什么實驗進(jìn)一步論證不僅僅是靜止物體才具有慣性?    請利用桌上器材設(shè)計并完成12個有別于課本中的小實驗。    學(xué)生按照教師點撥分小組活動，活動完畢，教師以提問的方式組織交流，讓學(xué)生列舉一些生活中由于慣性而表現(xiàn)出來的現(xiàn)象。    師：慣性既有有用的一面，也會帶來危害。    生活中，我們要通過學(xué)習(xí)慣性，“興利除弊”。    (演示：撞緊松脫的羊角錘錘頭，從刨身中退刨刀)    (投影：“賽歐”車減震、防撞措施)    三、 本節(jié)內(nèi)容小結(jié)    投影本節(jié)內(nèi)容要點，進(jìn)行本節(jié)內(nèi)容小結(jié)。    四、 布置作業(yè)    1. 活動任務(wù)：    (1) 訪問央視網(wǎng)站，查看轎車防傷害思路及措施。    (2) 設(shè)計實驗探究牛頓第一定律，嘗試用其他器材進(jìn)一步論證小車運動距離與摩擦力大小的關(guān)系。    (3) 通過乘車，體會慣性。    2. 書面作業(yè)：課本上的作業(yè)。    專家點評    牛頓第一定律是經(jīng)過抽象概括并以十分精煉的語言表述出來的，這些現(xiàn)成的結(jié)論很容易使學(xué)生誤以為物理概念和規(guī)律的得出輕而易舉，這不僅使學(xué)生失去了觀察、研究問題的興趣，同時也使本節(jié)的教學(xué)黯然失色。如何克服這一難點呢?王雪老師在本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計中以多樣化的教學(xué)方式，通過對學(xué)生生活經(jīng)驗的質(zhì)疑，引發(fā)矛盾沖突，緊接著介紹伽利略的思想，再讓學(xué)生科學(xué)探究，最后在老師的幫助下共同駁斥亞里士多德的錯誤觀點，得出牛頓第一定律，這既讓學(xué)生了解了科學(xué)發(fā)展的歷史，體會到知識的形成過程，同時又以伽利略的推理思想對學(xué)生進(jìn)行了科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法的教育。整節(jié)課生動而精彩。    點評者：蕪湖市教科所李文波