牛顿第一运动定律教学设计论文_郑阳民

牛顿第一运动定律教学设计论文_郑阳民

(福建省泉州市德化县第一中学)

学情分析:

对于高一阶段的学生们来说,学习积极性和主动性较强,有一定的参与意识。前面学生已经学习了“运动和力”的相关基础知识,在生活中也有一定的生活经验,经历了初中阶段的学习,对于定律的基础认识已经具备。但是,学生们的认识不够全面,且缺乏深度,所以要在学生们已有经验的积累上,对于学生进行有效的情境引导,实现由已知到未知的稳定提升。其中惯性现象是自然界、生活中的普遍现象,但是概念是抽象的。对“惯性”概念的理解对学生是一个难点,尤其是对于惯性现象进行科学的解释。

教材分析:

牛顿运动定律是连接力与运动的桥梁,特别是牛顿第一运动定律,它是运动学的基础,是牛顿物理学的基石。和初中知识联系密切,是学习理解牛顿第二定律的基础,起着承前启后的关键作用。

教学目标:

知识与能力:通过学习,使学生知道物体的运动不需要力来维持,能够理解力和运动之间的关系;知道牛顿第一定律逻辑推理的结果,理解其内涵;知道不受力的物体是不存在的;知道惯性的概念,并知道惯性的大小和质量之间的关系。

过程与方法:引导学生阅读教材进行自主学习和探究,进而培养学生逻辑推理能力;引导学生学会透过现象看本质,避免主观臆断的错误;通过实验以及对于相关实例的分析,培养学生归纳和综合能力。用生活重点问题引导学生思考,使学生理解物理学习的现实意义。

情感态度与价值观:通过学生对于本课的学习,知道科学研究过程是充满曲折和艰辛的,并且在此过程中领会实验和推理的科学研究方法。引导学生能够用物理学科思维来观察和分析生活中的现象。

教学过程:

新课导入:很多同学在生活中都乘坐过公交车,在乘坐公交的过程中几乎都有这样的经历,那就是当公交车刚刚快速发动时,我们的身体就会不由自主的向后仰;而在公交到站或者紧急刹车时,我们的身体会向前倾,甚至会向前走几步,很多同学都说这是惯性所致,那么什么是惯性呢?它在物理学中的深刻含义是什么呢?让我们走进今天的新课学习——牛顿第一运动定律。

知识点一:理想实验的魅力

人们传统经验的认识:一块石头,用力才能移动它;马不拉车,车就不动,是不是有力才有运动,运动需要力来维持吗?这个看似简单的问题,曾经困扰了人们近两千年,并由此引发了科学史上一场意义深远、影响影响广泛的思想革命,改变了人们对世界的看法。这与我们物理科学发展上的三位科学家有关,请同学们阅读教材,了解相关知识。

活动探究:

让学生以小组为单位,利用桌子上的器材:毛巾、小车、玻璃板,自主设计实验,分别研究:1.用力推物体它运动,力撤物体停止运动;2.力撤物不停。

即桌子上铺毛巾,小车放在毛巾上,推它就运动,不推就停;将毛巾换成玻璃板,或直接用桌面,,把小车推一下,它运动一段时间才停下来。

在学生实验探究结束后,教师引导学生说明操作过程和总结现象,最终和学生得出结论:物体的运动不需要力来维持。

为了证明这个结论,教师引导学生扩展思维,自己举一些有代表性的实例:蹬一段时间自行车后停止蹬车,自行车还会滑行一段距离;在冰面上踢出去的冰块要运动一段距离后才停止运动;空中飞行的飞机制动后仍然还会向前滑翔;射出枪膛的子弹等等。

既然物体的运动不需要力来维持,刚才的两个实验为什么会出现两种现象呢?矛盾出在哪里?

引导学生下用小球来做个对比实验。

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实验探究:

A.使斜槽下端与桌子上铺好的毛巾吻合,让小球从斜槽上自由滚下,标出小球在毛巾上滚动的距离;

B.使斜槽下端直接与桌面吻合,让小球从斜槽上同一位置自由滚下,标出小球在桌面上滚动的距离;

C.使斜槽下端与桌面上的玻璃吻合,让小球从斜槽上同一位置自由滚下,标出小球在玻璃板上滚动的距离。

得出结论:运动小球停下来的原因是受到摩擦力的作用。

引导学生设疑思考:若接触面光滑到无摩擦,小球会怎样运动?

小组合作学习,在学生讨论交流的基础上,结合实验进一步总结。得出结论,即:物体的运动不需要力来维持。力撤物停的原因是因为摩擦力。若无摩擦力,运动物体会一直运动下去。

实际上,最早发现这一问题的科学家是伽利略,他是怎样研究这个问题的呢?用多媒体课件展示:伽利略的理想实验,要求分别演示以下效果:

A.对称斜面,无摩擦小球滚到等高;

B.减小另一侧斜面倾角,小球从同一位置自由释放要滚到等高,滚动距离渐远;把另一侧斜面放平,小球要到等高么,就会一直滚下去;

C.为了验证这个理论的正确性,下面通过气垫导轨实验来验证一下:

最后引导学生了解与教材相关的知识:伽利略的观点;笛卡尔的补充和完善;牛顿第一定律;看完相关内容后,让学生自己去比较三位科学家的观点,让学生自己阅读课本,寻找几位伟人之间的对话,了解物理发展史,同时引出牛顿第一定律。

在叙述力和运动之间的关系方面,谁最终概括的最全面、最完善。得出结论:牛顿牛顿第一定律更全面、更完善。

知识点二:牛顿物理学的基石——惯性定律

准确掌握概念:牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的外力迫使它改变这种状态。

结合牛顿第一运动定律提出问题:既然牛顿第一定律更完善,那么它从几个方面阐述了力和运动的关系?(深化学生对于定律的认知)

总结得出结论:力不是维持物体运动状态的原因,力是改变物体运动状态的原因。

再次提出问题:牛顿第一定律能否用实验验证?(不能,因为不受力作用的物体是不存在的。)

牛顿第一定律所描述的是一种理想化状态,但它却正确揭示了自然规律。因此,我们生活中的很多现象可以通过牛顿第一运动定律来解释。给学生呈现中国女子冰壶队在2008年冰壶世锦赛夺得亚军的精彩镜头,直观感受牛顿第一运动定律的内涵。

知识点三:惯性与质量

创设情景设疑:一个玻璃杯内盛半杯盐水,上面盖一块塑料板,板上放一只鸡蛋,用小棒猛击塑料板,塑料板离杯飞出,鸡蛋却问问地落入杯中,你知道鸡蛋为什么没有随塑料板飞出吗?

物体这种保持原来运动状态不变的性质叫惯性。惯性:物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。

举例:载重货车启动时,由静止到高速运动得需要很长一段时;百米冲刺到终点后,体重大的运动员很难停下来。

对惯性的理解:①普遍性:一切物体;②无关性:与受力、运动都无关,只与质量有关;③唯一性:质量是惯性大小的唯一量度,且质量越大惯性越大;

本课小结:

回顾历史,各位科学家的贡献,强调一下伽利略“理想实验”的意义。牛顿第一定律告诉我们亮点:即(1)物体都有“惯性”,(2)力的作用效果是改变物体的运动状态。

论文作者:郑阳民

论文发表刊物:《知识-力量》2019年8月27期

论文发表时间:2019/6/10

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