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第二节 牛顿第一定律

一、教材分析

1、课程理念：本节由“牛顿第一定律”和“惯性”两部分组成。内容设置上体现了三方面的课程基本理念。

    (1)注重多样化的教学方式：通过亚里士多德观点与伽利略思想实验的观点质疑，提出了一种纠正前概念的学习方法——矛盾冲突法。

    (2)贯彻从生活走向物理，从物理走向生活：教材从生活概念为基础，强化矛盾冲突，激发学生探究兴趣，最后又通过“惯性的应用和防止惯性的危害”将

理还原于生活。

    (3)注重科学探究：实验探究“牛顿第一运动定律”提供了学生经历实验与数据分析、分析论证、交流与合作，自我表述，培养科学方法、实践能力的条件，“惯性小实验”帮助学生学习实验验证方法，并有助于学生对“物理与生活”的认知。

2、内容标准：

(1)了解伽利略的理想实验，了解物理学上思想实验的实质。

(2)体会亚里士多德与伽利略的思想冲突。

(3)经历实验过程，学会用分析与论证的方法探究出牛顿第一定律，并会用自己的语言予以表述。

(4)在生活中认识惯性，了解利用惯性及防止惯性危害的方法并初步应用于生产和生活实践，对学生进行STS教育。

3、重点难点：探究并学会用学生自己的语言表述牛顿第一定律。

二、教法设计：

1、课型课时：本节属科学探究型课。课时：2教时

2、教学策略：

(1)牛顿第一定律：

第一阶段：采用“矛盾冲突法”，尽力展示生活体验、亚里士多德观点与伽利略思想实验矛盾冲突，激发学生探究欲望。

第二阶段：实验探究。这一阶段要肯花时间，教师仅起一个指导者的作用，尽量让学生自己分析、交流、推论并表述出牛顿第一定律内容。

    第三阶段：主要以教师讲述的形式，指明牛顿第一定律的重要性、理想性，并通过对定律内容的理解指导，帮助学生认识力的作用在运动中只是“可以改变物体的运动状态”。

    (2)惯性：除了课本上实验，还安排学生做一做运动物体由于惯性而表现出来的现象，以突出惯性“维持其原有运动状态”的实质。“安全带的作用”由教师利用多媒体系统或制仿真动态投影片予以展示。劳动中利用惯性，教师取小花锄，小斧头演示分别用不同方法固紧锄（斧）头，以突出惯性的实际意义。最后，需要教师简洁、明快地阐释出惯性与惯性定律的区别。

三、教学工具：斜面、木板、透明胶布、棉布、毛巾、玻璃板、小车、刻度尺、长方体窄木块、盛有大半杯水的烧怀、惯性演示仪等。

四、教学过程

       第一课时  科学探究：  牛顿第一定律（一）

[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.

教学设计：

复习提问：1.力的概念  2.运动状态包括几个方面

引入新课：我们以前学习了力和运动，那么力和运动之间有什么关系呢？历史上的学者早有探究，下面我们首先做一回顾。

（一）历史回顾

    1.亚里士多德的观点：物体的运动需要力来维持。

学生感受：让学生观察，然后，要求学生利用桌上的课本感受：推课本，课本就运动，撤去推力，课本停止运动。

师：生活中还见过类似的例子吗？（学生答，教师将学生的例举，罗列）

启发学生比较上述事例的共同特征：物体的运动需要力的作用，撤去物体受的力，物体就不会运动或停止运动。

师：上述是古希腊最杰出的哲学家亚里士多德的观点，和同学们的生活体验何其相似！这个观点统治了人的思想领域一千七百多年，可是，几百年前，著名科学提出了质疑。

2.伽利略的质疑：力不是维持物体运动的原因，力是改变物体运动状态的原因。

介绍伽利略的理想实验：

画出伽利略的理想实验示意图，教师对照示意图复述伽利略的推理过程和结论。运动物体如果不受其它物体作用时，将永远匀速运动下去。

师：伽利略的推理，也是建立在分析大量事实基础上的，而且后来又经过了法国   科学家笛卡尔等的进一步论证。

    进一步论证：力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。

（二）牛顿第一定律的实验探究

     1.探究过程  

    请同学们自己动脑、动手探究论证吧？老师先介绍实验目的、过程、注意的事项。

　　提出问题：可能影响小车在平面上滑行的距离的因素有：质量、速度；接触面的粗糙程度此实验过程中，哪些条件保持不变？哪些条件在发生变化？采用什么方法做实验？

控制变量法：小车的质量、下滑的高度——小车进入水平面时的速度大小和          方向保持不变家伽利略却曾通过假想实验，运用逻辑推理，对亚里士多德，也即同学们的观点

改变的因素：小车在水平面上受到的摩擦力大小在变学生汇报分析与论证的想法

教师指出具有代表性的各种想法，启发学生间交流与探讨，逐步由学生自己完善自己的表述，保留公认的较成熟的表述。

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：“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。——和伽利略的理想实验吻合

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:一切物体在没有受到外力作用时，总保持匀速直线运动或静止状态。

    2.定律分析

  “一切物体”：静止的物体和运动的物体。即该定律对所有的物体都适用。

   “没有受到外力作用”包括两种情况：一是该物体没有受到任何外力对它的作用，这是理想状况。二是物体受到的合外力为零，这将在后面具体学习。

   “或”的含义：是指两种状态必居其一，不能同时存在。即静止的物体在不受外力作用时保持静止状态，运动的物体在不受外力作用时保持运动状态。

   “总保持”的含义是指原来静止的物体一直静止，原来运动的物体一直做匀速直线运动。

   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?

述评：牛顿第一定律是研究物体运动规律的三大定律之一，该定律的建立具有两方面重大意义：一是说明了物体的运动不需要力来维持；力是改变物体运动状态的原因。二是牛顿第一定律的建立过程说明，不能直接用实验验证的规律，可以在实验基础上，以合乎逻辑的方式推理出来。

本节内容小结：投影本节内容要点，进行本节内容小结。

   思考：用绳子拉这一小车在光滑的水平面上运动，如果绳子突然断裂，小车将如何运动？原因是什么？