《牛頓第一定律》教學(xué)與探討

湖北省石首市筆架山中學(xué) 倪傳榮

一、教材分析

《牛頓第一定律》是人民教育出版社八年級物理教材第八章第一節(jié)內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容不但是本章的重點(diǎn)，也是整個力學(xué)的重點(diǎn)，因?yàn)樗炎罨镜膭蛩僦本€運(yùn)動和物體是否受力兩者聯(lián)系起來，是《力和運(yùn)動》的開端。

二、學(xué)習(xí)目標(biāo)

知識目標(biāo)：經(jīng)歷牛頓第一定律的發(fā)現(xiàn)過程。知道牛頓第一定律，會用自己的語言表述。

能力目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力和科學(xué)想象力。

情感目標(biāo)：通過對實(shí)驗(yàn)活動的參與。養(yǎng)成實(shí)事求是，尊重自然規(guī)律的科學(xué)態(tài)度。

三、學(xué)生分析

初中生正處在愛動愛思考的年齡段對物理有著較強(qiáng)的好奇心，課堂上結(jié)合時事提出問題，會激發(fā)學(xué)生的興趣和探知欲，使學(xué)生進(jìn)入課堂。

學(xué)生通過前面對力學(xué)和運(yùn)動學(xué)知識的學(xué)習(xí)，對力和運(yùn)動的關(guān)系已有初步的認(rèn)識。

學(xué)生對物理現(xiàn)象有基本的觀察和分析能力，解決問題的能力。

四、重點(diǎn)、難點(diǎn)

重點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)探究牛頓第一定律，強(qiáng)化學(xué)生的分析能力。

難點(diǎn)：轉(zhuǎn)變學(xué)生“力是維持物體運(yùn)動的原因”的錯誤觀念。

五、教法與學(xué)法

教法：采用實(shí)驗(yàn)探究法、多媒體教學(xué)法和重點(diǎn)講解法。培養(yǎng)學(xué)生自主、合作、探究學(xué)習(xí)的能力。

學(xué)法：探究式學(xué)習(xí)法、自主學(xué)習(xí)法、合作學(xué)習(xí)法。

六、教學(xué)設(shè)備

1.學(xué)生分四人一組及教師演示備選實(shí)驗(yàn)器材：木塊、小車、斜面、毛巾、棉布、三塊木板、刻度尺。

2.課件、多媒體設(shè)備一套。

七、教學(xué)過程

回顧歷史理解新知導(dǎo)入新課，之后創(chuàng)設(shè)情境引入新課，然后探究新知，最后進(jìn)行鞏固練習(xí)和方法的延伸。

創(chuàng)設(shè)情境：“興趣是最好的老師。”引入神舟五號發(fā)射成功的圖片并讓他們思考：“神舟五號為什么會按預(yù)定軌道運(yùn)動？”接著展示行星按固定軌道環(huán)繞運(yùn)動的圖片讓他們想一想“行星為什么會按這樣的軌跡運(yùn)動？”這樣很容易就引起學(xué)生的興趣，激發(fā)他們的探知欲。要了解這個問題就要先研究力和運(yùn)動之間到底有什么樣的密切聯(lián)系。自然地將學(xué)生引入了課堂。

探究新知：課堂上讓同學(xué)觀察圖片思考：力與運(yùn)動是怎樣的關(guān)系？第一組是人推箱子和人爬山的圖片。學(xué)生觀察思考后會有“力推物動，力撤物?！钡闹庇^感覺。容易與生活經(jīng)驗(yàn)相聯(lián)系認(rèn)為：力維持了物體的運(yùn)動。展示第一組圖片：滑雪和火車進(jìn)站的圖片。讓學(xué)生觀察，他們又會產(chǎn)生力救物不停的直觀感覺。對前面得到的觀點(diǎn)產(chǎn)生動搖，想到物體運(yùn)動好像不需要力維持。這兩種觀點(diǎn)是矛盾的，那到底哪個對哪個錯呢？

學(xué)生持有不同的觀點(diǎn)在辯論過程中會努力尋找更多的生活現(xiàn)象，作為自己的依據(jù)。但基于表象的討論難以觸及問題的本質(zhì)，真正達(dá)到解決問題的目的。這時引導(dǎo)學(xué)生思考問題：“物體最終會停下來是因?yàn)槭裁?？”通過前面的學(xué)習(xí)學(xué)生不難發(fā)現(xiàn)摩擦力的作用。這樣學(xué)生便能了解到物體受了兩個力的作用，我們前面討論的現(xiàn)象不是我們所施加的這“一個力”的效果，所謂的“力撤”實(shí)際并沒有真正撤力，而是讓運(yùn)動的物體不受我們所施加的力后繼續(xù)受摩擦力的作用。所以，我們前面由直觀感覺得到的觀點(diǎn)是不科學(xué)的。物體的運(yùn)動到底需不需要力來維持？怎樣才能獲得對“力和運(yùn)動的關(guān)系”的科學(xué)理性認(rèn)識呢？實(shí)驗(yàn)探究法的運(yùn)用：進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，控制運(yùn)動的物體只受一個力，然后觀察這一個力對物體運(yùn)動的作用效果，然后分析力與運(yùn)動的關(guān)系。接下來讓同學(xué)思考明確實(shí)驗(yàn)思路：改變摩擦力大小，研究物體的運(yùn)動情況，分析力與運(yùn)動的關(guān)系。

討論填寫如下實(shí)驗(yàn)方案：

學(xué)生討論填寫完畢，教師給出進(jìn)一步說明。

探究方案運(yùn)用“對比實(shí)驗(yàn)＋科學(xué)推理”的方法探究牛頓第一定律，要注意控制變量法的使用，以及表格的設(shè)計，數(shù)據(jù)的分析。

控制變量法：保持其他條件相同，即小車要從同一斜面同一高度下滑保證速度相同，然后只改變平面的粗糙程度來改變摩擦力大小。

讓學(xué)生明確這些問題后，討論設(shè)計得出如下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。

實(shí)驗(yàn)次數(shù)運(yùn)動表面粗糙程度摩擦力 運(yùn)動路程速度變化1 毛巾2 粗棉布3 光滑木板4 絕對光滑

安排學(xué)生進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)。表格前三項(xiàng)操作完成后讓他們小組討論得出結(jié)論，并派代表發(fā)言：

1、三種表面的粗糙程度不同→摩擦力不同→小車運(yùn)動路程不同→小車的速度減小的快慢不同。

2、三種表面的粗糙程度越小→摩擦力越小→小車運(yùn)動路程越長→小車的速度減小的快慢越慢。

推理：若表面絕對光滑，則小車的運(yùn)動狀況會如何？ 摩擦力越小小車速度減小越慢，學(xué)生可以推測出摩擦力小到?jīng)]有時小車速度不再減小，即運(yùn)動的小車會勻速運(yùn)動下去。這樣就得出了實(shí)驗(yàn)結(jié)論：運(yùn)動的物體在沒有受到外力的時候?qū)⒈３謩蛩僦本€運(yùn)動。

經(jīng)過不斷的補(bǔ)充完善探究得到了牛頓第一定律。為了體現(xiàn)推理的科學(xué)性，（多媒體教學(xué)法）教師可以選擇播放一段氣墊導(dǎo)軌上的近似實(shí)驗(yàn)的視頻加以佐證。還可以播放一段滑雪比賽的視頻通過生活中的近似現(xiàn)象進(jìn)一步說明推理結(jié)論的科學(xué)性。讓學(xué)生體驗(yàn)生活中的物理。

回顧歷史理解新知：探究實(shí)驗(yàn)結(jié)束了，學(xué)生可以感受到我們的探究過程并不是一帆風(fēng)順的。在回顧歷史的過程中可以讓學(xué)生受到情感和價值感方面的教育。

在同學(xué)們建立起牛頓第一定律這一概念的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)講解它的三個關(guān)鍵點(diǎn)：強(qiáng)調(diào)“一切”；“不受外力”是本定律成立的條件，這是一種理想情況，它也包含物體在某一方向上不受外力的情況： “總保持”指物體在不受外力時，只有保持靜止或勻速直線運(yùn)動兩種可能，要改變這種狀態(tài)，物體必須受力的作用。

鞏固練習(xí)：

八、小結(jié)

本堂課以小組為單位表揚(yáng)實(shí)驗(yàn)認(rèn)真、先得出結(jié)論的學(xué)生，總結(jié)出他們認(rèn)真探究的科學(xué)精神。