牛顿第一定律

教学目标

知识目标：
　　知道牛顿第一定律,常识性了解伽利略理想实验的推理过程.

能力目标：
　　1.通过斜面小车实验,培养学生的观察能力.

　　2.通过实验分析,初步培养学生科学的思维方法(分析、概括、推理).

情感目标：
　　1.通过科学史的简介,对学生进行严谨的科学态度教育.

　　2.通过伽利略的理想实验,给学生以科学方法论的教育.

 

教学建议

教材分析

　　教材首先通过回忆思考的形式提出问题：如果物体不受力，将会怎样？通过小车在不同表面运动的演示实验，使学生直观的看到物体运动距离与阻力大小的关系，为讲解伽利略的推理作准备。然后讲述伽利略的推理方法和通过推理得出的结论，再介绍迪卡儿对伽利略结论的补充，牛顿最后总结得出的牛顿第一定律。通过这些使学生了解定律的得出是建立在许多人研究的基础上的，正如牛顿所说：“如果说我所看的更远一点，那是因为站在巨人肩上的缘故”。最后指出牛顿第一定律不是实验定律，而是用科学推理的方法概括出来的，定律是否正确要通过实践来检验。给学生以科学方法论的教育。

　　本节课的重点是揭示物体不受力时的运动规律，即牛顿第一运动定律。

 

教法建议

　　1.学生学习牛顿第一定律的困难在于从生活经验中得到的一种被现象掩盖了本质的错误观念，认为物体的运动是力作用的结果。如推一个物体，它就动，不再推它时，它便静止。为使学生摆脱这种错误观念，首先要把运动和运动的变化区别开，树立从静到动和从动到静都是“运动状态改变”的概念，这是为了揭示力和运动的关系做的重要铺垫。其次，通过实验确立“力是改变运动状态的原因”的概念。再通过推理建立“不受力运动状态不变”的概念。

　　2.通过图9-1演示实验的比较、分析、综合、推理是本节课的核心，可对学生进行简单的科学推理方法的教育。在此演示实验中可通过设计不同的问题渗透研究方法。

　　3.本节课可按着人类对知识的认识顺序组织教学，让学生体会规律的认识过程，对学生进行学史教育。从亚里士多德的观点——伽利略的研究——笛卡尔的补充——牛顿的总结。

 

教学设计示例

牛顿第一定律
教学重点:通过对小车实验的分析比较得出牛顿第一定律。

教学难点:

　　1．明确“力是维持物体运动的原因”观点是错误的。

　　2．伽利略理想实验的推理过程

教学用具：斜面，小车，毛巾，棉布，玻璃板，微机,实物投影，大倍投电视。

教学过程

　　一、实验引入：批驳亚里士多德的观点

　　[演示1]在桌面上推动木块（或板擦）从静止开始慢慢向前运动，撤掉推力,木块立即停止。

　　分析:日常生活中也有许多类似的现象，（如推桌子）。这些现象从表面上看,“必须有力作用在物体上,才能使物体继续运动,没有力的作用,物体就要停下来.”即：板擦的运动需要推力去维持。于是,古希腊哲学家亚里士多德就根据这些现象总结出“物体的运动需要力去维持”。这种观点在历史上曾被沿用两千多年,但时沿用两千年是否就一定正确呢？也可能有人曾表示过怀疑或有人认为就是错误的,但没某能说服别人的理由。

　　[演示2] 在桌面上推动木块（或板擦）从静止使之向前运动，用力推出,木块向前运动一段距离后停止。

　　分析：推力撤掉，还要向前运动，与亚里士多德的观点不符。

　　分析：木块:静止——运动——静止。两个过程中是否都有力存在？在这两个过程中力的作用是维持原来的运动状态还是改变运动状态？

　　二、 讲授新课:

　　1.规律总结过程

　　方法1.教师引导

　　伽利略的贡献：理想实验

　　[演示]（通过实物投影仪把实验过程反映在大倍投电视上）

　　介绍器材

　　实验前提条件：每次实验都需从斜面上的同一高度下滑，为什么？

　　实验过程：让小球从同一斜面的同一位置滚下后分别在毛巾表面、棉布表面、玻璃表面上运动，每次记下小球停下时的位置。做标记的位置是什么位置？（停下来的位置）

　　实验纪录：

实验次数 表面材料 阻力大小 滑行距离 1 毛巾 最大 最短 2 棉布 较大 较长 3 玻璃 较小 长 推理想象 光滑表面 阻力为零 无限长

　　实验分析：

三次实验，小车最终都静止，为什么？

　　三次实验，小车运动的距离不同，这说明什么问题？

　　小球运动距离的长短跟它受到的阻力有什么关系？

　　若使小车运动时受到的阻力进一步减小，小车运动的距离将变长还是变短？

　　根据上面的实验及推理的思想，还可以推理出什么结论？

　　推理：小球在光滑的阻力为零的表面，将会怎样运动？

　　实验结论：通过伽利略的实验和科学推理得出“运动的物体，如果受到的阻力为零，它的速度将不会减慢，将以恒定不变的速度永远运动下去。”即作匀速运动。

　　[微机模拟实验]:简介伽利略理想实验

　　迪卡儿的补充

　　如果运动物体不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不变，将沿原来的方向匀速运动下去。

　　牛顿的成果：补充与概括

　　师:物体除了运动的以外,还有静止的。那么，静止的物体在没有受到外力作用时，保持什么状态呢？（牛顿补充：将保持静止状态）
　　师（引导学生概括）:我们现在已经有了伽利略的研究成果,又有了迪卡儿和牛顿的补充,把两者进行一下概括：一切物体在没有受到外力作用时，将如何呢？（对概括出来大致意思的同学给予鼓励）

　　介绍：牛顿抓住时机,概括总结得出著名的牛顿第一运动定律

　　方法2：学生探究式学习

　　针对基础较好的学生，可以由学生在老师的指导下自己完成斜面小车实验，根据现象学生分组讨论,明确亚里士多德的观点的问题根源．由学生互相补充确定实验结论。

　　2.定律分析

　　定律成立条件：不受外力作用

　　运动规律：总保持匀速直线运动状态或静止状态。

　　师（回应课题引入实验）： 回想我们最开始的实验，有推力板擦运动,撤去推力板擦停下来，从表面现象上得到的结论运动需要力维持是错误的，但这种现象是千真万确摆在我们面前的，我们如何用牛一的观点正确的解释这个现象呢?

　　三、巩固练习

　　1．  一物体放在桌上静止,假若某瞬间撤掉所有的外力,物体将怎么样?

　　2．  对于牛顿第一定律的看法，下列观点正确的是(    )

　　A．验证牛顿第一定律的实验可以做出来，所以惯性定律是正确的

　　B．验证牛顿第一定律的实验做不出来，所以惯性定律不能肯定是正确的

　　C．验证牛顿第一定律的实验做不出来，但可以经过在事实基础上，进一步科学推理得出惯性定律

　　D．验证牛顿第一定律的实验虽然现在做不出来，但总有一天可以用实验来验证。

　　四、小结

　　人们对物体的运动规律的认识是经历了漫长的时间的。物体在不受力时的运动规律，它是经过亚里士多德对人们近两千年的思想束缚，伽利略的科学推理，才最终由牛顿总结出来的。牛一的重要贡献是：1）力不是维持物体运动的原因，2）力是改变物体运动状态的原因。

五、作业:阅读本节教材

 

探究活动

牛顿力学的建立

【组织形式】个人或自由结组

【活动目的】

　　牛顿力学的建立不是牛顿一个人的功劳，而是许多科学家努力研究的最终结果，查阅资料了解牛顿力学的建立过程，及牛顿力学的体系。

【活动流程】

　　制订查阅和查找方式；收集相关的材料；分析材料并得出一些结论；写出论文；与其他组交流。

【备注】

　　1、网上查找的资料要有学习的过程记录。

　　2、和其他成员交流。

斜面小车实验的再研究

【组织形式】个人或自由结组

【活动目的】

　　运用不同的物体表面，通过实验探究，加深对伽利略推理思维的理解。

【活动流程】

　　制订实验方案；准备器材；实验并记录现象，分析材料并得出一些结论；与老师所做实验比较优缺点；与其他组交流。

【备注】

　　1、要有完整的过程记录。

　　2、和其他成员交流。

《牛顿第一定律》