《牛頓第一定律》教學(xué)設(shè)計(jì)

趙彥剛

【教材分析】牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ)，牛頓第一定律更是牛頓運(yùn)動(dòng)定律的基石，第一次闡明了力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系，確立了力和慣性的科學(xué)概念地位，是學(xué)好物理的關(guān)鍵。

【學(xué)情分析】學(xué)生在初中物理中對(duì)“慣性”概念有了初步了解。

【教學(xué)目標(biāo)】能大致敘述發(fā)現(xiàn)牛頓第一定律的歷史過(guò)程，并能做出初步評(píng)述。

能清楚地描述伽利略關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)的思想觀念，以及對(duì)應(yīng)設(shè)計(jì)出的理想實(shí)驗(yàn)和相應(yīng)的推理結(jié)論；能準(zhǔn)確表述牛頓第一定律（慣性定律），并能對(duì)定律有較為深入的理解，體會(huì)定律深刻的思想性和認(rèn)識(shí)問(wèn)題的本質(zhì)性。

【教學(xué)重點(diǎn)】理解力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系；知道牛頓第一定律不是一個(gè)實(shí)驗(yàn)定律。

【教學(xué)難點(diǎn)】伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)理解。

【教學(xué)用具】多媒體小車(chē)滑塊等。

【教學(xué)方法】本節(jié)課采用情景導(dǎo)入，分組討論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)，讓學(xué)生通過(guò)自主學(xué)習(xí)、合作交流的方式完成本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。課前首先針對(duì)本節(jié)內(nèi)容設(shè)置問(wèn)題和預(yù)習(xí)任務(wù)。利用網(wǎng)絡(luò)和書(shū)本查閱歷史上人們對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的認(rèn)識(shí)，主要關(guān)注亞里士多德、伽利略、笛卡爾、牛頓對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系的觀點(diǎn)和研究。

總結(jié)他們對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系研究的方法。預(yù)習(xí)課本伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)。

【教學(xué)過(guò)程】

一、新課導(dǎo)入

同學(xué)們，前面我們分別學(xué)習(xí)和了解了運(yùn)動(dòng)和力的基本知識(shí)。在實(shí)際生活中我們觀察到一些現(xiàn)象，如我們推人力車(chē)、自行車(chē)時(shí)，給車(chē)施加推力，車(chē)就運(yùn)動(dòng)，而且推力越大車(chē)運(yùn)動(dòng)越快；不給車(chē)推力，車(chē)就停止。但有時(shí)我們又觀察到讓車(chē)達(dá)到一定速度后，即使不再給車(chē)施力，車(chē)還會(huì)運(yùn)動(dòng)。那么力和運(yùn)動(dòng)有關(guān)系嗎？今天我們一起來(lái)探討這個(gè)問(wèn)題。

二、分組討論

總結(jié)課前預(yù)習(xí)得出的結(jié)論，每組選一位同學(xué)回答下列問(wèn)題。1.亞里士多德對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系持什么觀點(diǎn)？他的根據(jù)是什么？生：物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持，他通過(guò)觀察馬拉車(chē)，車(chē)就運(yùn)動(dòng)，馬停下了，不對(duì)車(chē)施力了，車(chē)就停止運(yùn)動(dòng)了。所以得出運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持這一結(jié)論。師：你對(duì)亞里士多德是怎么評(píng)價(jià)的？生：亞里士多德其實(shí)是古希臘一個(gè)很有學(xué)識(shí)的圣賢，是世界古代史上最偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家和教育家之一。亞里士多德一生勤奮治學(xué)，他創(chuàng)立了形式邏輯學(xué)，豐富和發(fā)展了哲學(xué)的各個(gè)分支學(xué)科，對(duì)科學(xué)做出了巨大的貢獻(xiàn)。2.伽利略對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)是什么？伽利略是一個(gè)什么樣的人？生：300多年前意大利偉大的學(xué)者伽利略對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持這一觀點(diǎn)提出質(zhì)疑，通過(guò)自己的觀察和思考指出此結(jié)論錯(cuò)誤的根源在于研究力和物體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系時(shí)，忽視了摩擦力這一客觀存在的事實(shí)，從而使人們對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系誤入歧途。師：以上兩位同學(xué)的發(fā)言都很精彩，到底物體的運(yùn)動(dòng)需不需要力來(lái)維持呢？哪位同學(xué)能舉例說(shuō)明？（學(xué)生舉手回答）生1：我們?cè)谕谱孕熊?chē)時(shí)，用力推自行車(chē)就運(yùn)動(dòng)，不用力了自行車(chē)就不動(dòng)了。這說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)需要力的維持。生2：我認(rèn)為物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持，如我們騎自行車(chē)時(shí)，蹬一段時(shí)間后停止蹬車(chē)，自行車(chē)還會(huì)運(yùn)動(dòng)一段距離；踢足球時(shí)，踢出的足球要滾很遠(yuǎn)才能停下。這些案例說(shuō)明物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持。師：哪位同學(xué)的觀點(diǎn)正確，讓我們?cè)偻ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)分析。

三、實(shí)驗(yàn)演示

1.先讓學(xué)生自己實(shí)驗(yàn)：（1）要讓靜止的書(shū)（文具盒）運(yùn)動(dòng)，該怎么辦？（2）停止用力，又會(huì)如何呢？（學(xué)生實(shí)驗(yàn)后上臺(tái)演示）誤導(dǎo)學(xué)生：物體受力就會(huì)運(yùn)動(dòng)，不受力就停止。得出謬論：物體運(yùn)動(dòng)要靠力維持。

2. 教師實(shí)驗(yàn)演示：推一輛小車(chē)，撤去推力，小車(chē)沒(méi)有立即停下。

得出結(jié)論：物體運(yùn)動(dòng)不需要力維持。

3.用多媒體展示伽利略的理想實(shí)驗(yàn)，對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行肯定和總結(jié)。

四、科學(xué)推理，得出新知

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)和觀察動(dòng)畫(huà)能夠總結(jié)出：如果表面絕對(duì)光滑，運(yùn)動(dòng)物體受到的阻力為零，物體將以恒定不變的速度運(yùn)動(dòng)下去。

提問(wèn)：運(yùn)動(dòng)的物體不受阻力時(shí)將永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去，那靜止的物體不受阻力時(shí)會(huì)怎樣呢？學(xué)生通過(guò)討論能夠得出：靜止物體在不受力時(shí)，將保持靜止?fàn)顟B(tài)。結(jié)論有了，再引導(dǎo)學(xué)生得出：我們?cè)诳茖W(xué)正確的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，進(jìn)行合理的推理，最終得出可信的結(jié)論，即一切物體在沒(méi)有受到力的作用時(shí)，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這就是牛頓第一定律。教師強(qiáng)調(diào)：物理定律一般都是通過(guò)實(shí)驗(yàn)總結(jié)的規(guī)律，但是牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律卻是利用邏輯思維對(duì)事物進(jìn)行分析的產(chǎn)物。

五、練習(xí)鞏固

1. 關(guān)于牛頓第一定律，下列說(shuō)法正確的是（ ）

A.牛頓第一定律是實(shí)驗(yàn)定律

B.慣性定律與慣性的實(shí)質(zhì)是相同的

C.在水平面上滑動(dòng)的木塊最終停下來(lái)，是由于沒(méi)有外力維持木塊運(yùn)動(dòng)

D.物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，必定受到外力的作用

2. 16世紀(jì)末，伽利略用實(shí)驗(yàn)和推理，推翻了已在歐洲流行了近兩千年的亞里士多德關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的理論，開(kāi)啟了物理學(xué)發(fā)展的新紀(jì)元。在以下說(shuō)法中，與亞里士多德觀點(diǎn)相反的是（ ）

A.四匹馬拉的車(chē)比兩匹馬拉的車(chē)跑得快；這說(shuō)明物體受的力越大，速度就越大；B.一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體，如果不再受力了，它總會(huì)逐漸停下來(lái)，這說(shuō)明，靜止?fàn)顟B(tài)才是物體長(zhǎng)時(shí)間不受力時(shí)的“自然狀態(tài)”；C.兩物體從同一高度自由下落，較重的物體下落較快；D.一個(gè)物體維持勻速直線運(yùn)動(dòng)，不需要受力。

六、布置作業(yè)，布置預(yù)習(xí)

七、板書(shū)設(shè)計(jì)

1.歷史回顧：（1）亞里士多德對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)；（2）伽利略對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)；（3）笛卡爾對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)。

2.伽利略理想斜面實(shí)驗(yàn)。 注意：該實(shí)驗(yàn)第一步是事實(shí)，其余是推理。

3.牛頓第一定律。一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。這就是牛頓第一定律。

課堂反思：本節(jié)課的設(shè)計(jì)從學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律出發(fā)，力求教給學(xué)生探求知識(shí)的方法，教會(huì)學(xué)生獲取知識(shí)的本領(lǐng)。通過(guò)“牛頓第一定律”的學(xué)習(xí)讓學(xué)生經(jīng)歷主動(dòng)參與，積極探求，創(chuàng)造性地發(fā)現(xiàn)物理知識(shí)的過(guò)程，力求讓學(xué)生全身心地投入學(xué)習(xí)活動(dòng)之中。