《牛顿第一定律》教学设计陈晓伟--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

《牛顿第一定律》教学设计陈晓伟

发表时间：2021/1/7 来源：《中小学教育》2021年1月1期作者：陈晓伟

[导读]

陈晓伟宜昌一中物理组
中图分类号：G652.2 文献标识码：A 文章编号：ISSN1001-2982 （2021）01-179-02

        一、教材分析
        本章属于动力学知识，重点研究力与运动之间的关系，有了动力学知识，就能根据物体所受到的力确定物体的位置以及速度变化的规律，也能够创造条件来控制物体的运动。牛顿三大运动定律是动力学的核心内容，本节课的教学内容牛顿第一运动定律是牛顿物理学的基石。牛顿第一定律揭示了运动和力的关系，通过本节内容的学习，应该帮助学生在原有认知的基础上形成更为深刻的认识。从力和惯性作为科学概念的提出过程体会物理观念的形成过程，从对规律发现过程的学习体会理想实验加逻辑推理的科学思维方法。
        教科书在本节的开始设置了引导学生思考的问题，然后依据牛顿第一定律的发现过程先后介绍了亚里士多德和伽利略在研究运动和力的关系问题上的观点，显示出研究方法在科学研究中的重要地位。在“理想实验的魅力”中，介绍了伽利略的理想实验，表达了理想实验和逻辑推理是物理学研究的基本方法。在上述内容的基础上，教科书呈现了牛顿在伽利略和笛卡尔工作基础上提出的牛顿第一定律。在“惯性与质量”中，通过设置“思考与讨论”栏目、分析实例等方式让学生进一步理解惯性的概念及其量度，加深学生对质量这个物理概念的认识。在“拓展学习”栏目介绍了惯性参考系，为需要进一步学习物理的学生拓展了视野。
        二、设计思想
        物理学是一门与自然、生活、技术进步和社会发展有着最为广泛联系的科学。在教学中要让学生在体验中获得物理规律，在物理史实中领略思维的力量和美。本节课的设计特点是注重物理规律的发现和发展，对科学家的创造性思维品质和敢于置疑、坚持真理的献身精神成为情感态度价值观教育的好素材。另外，实验的验证是本节课必需要的。适当介绍一些物理学史的知识，通过对大量实例的分析，让学生真正理解力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因。先是介绍了人类对力和运动关系的发展历史，并着重讲述了伽俐略的理想实验及其重要的实验思想。然后引入了牛顿第一定律，引入了惯性概念，并由此分析出力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因。
        本节课一方面非常注重知识点的归纳与升华，在其教学的关键点上需设计有几个有梯度的问题，注意面向全体学生，提高每位学生的主动参与性，力求每位学生能用简洁的语言向他人准确地表述自己的观点。另一方面又非常注重对学生物理观念和科学思维等核心素养的培养，尤其是对伽利略理想实验的分析，而没有仅仅停留在知识结论的讲授上，旨在突出新课程对学生能力培养的理念。
        三、教学目标
        1.通过阅读或者查阅资料等途径了解牛顿第一定律的发现过程，体会人类认识事物本质的曲折过程，培养学生严谨的科学态度。
        2.能准确叙述牛顿第一定律的内容，并能对该定律所揭示的运动和力的关系问题有较深刻的理解。
        3.了解伽利略关于运动和力的关系的认识，了解他的理想实验和相应的推理过程，领会实验加推理的科学研究方法，培养学生科学推理和想象能力。
        4.能通过实例说明质量是物体惯性大小的量度。
        四、教学重、难点
        本节的教学重点与难点是深刻体会牛顿第一定律的内涵及其发现过程背后的思想方法。
        五、教法和学法
        “费曼学法”高效课堂：本节课针对学情及重点、难点，采用问题教学法、实验法、谈话法、讲解法、推理法，与多媒体教学，学生分组讨论相结合，开设一堂规律探究课。在突出重点，突破难点的同时，以学生猜想与假设、设计与论证、归纳分析、讨论、展示质疑为主，充分发挥学生的主体作用，增强学习的趣味性和积极性，培养学生自主、合作、探究学习的能力。
        六、教学过程
        （一）创设情景，引入课题
        视频播放：女鬼不系安全带的大悲剧
        导入：影片中女鬼悲剧产生的原因是什么呢？学了今天的内容——《牛顿第一定律》之后，我们就能作出解释。
        板书课题：《牛顿第一定律》
        （二）新课教学
        Ⅰ.发现牛顿第一定律的历史过程(有四位学生扮演四位物理学家，依次上台展示，以下是学生自己创作的剧本。)
        1．亚里士多德的观点
        实验演示：用手推车，车前进，停止用力，车停止；
        实验表明，必须有力作用在物体上，物体才能运动；没有力的作用，物体就会静止。这就是我的观点，你们认同吗？
        2.伽利略的发现
        实验演示：用手推车，车前进，停止用力，车继续运动，没有立即停下来。
        我是第一个意识到运动的物体之所以会停下来，是摩擦阻力作用的结果。我推断：若没有摩擦阻力，运动的物体将会永远运动下去。即力不是维持物体运动的原因。为了说明我的思想，我创造性地设计了一个“理想实验”。
        接下来，我来演示理想斜面实验的整个过程，请大家仔细观察……。边演示边互动，如果你是实验小球，当你滚上另一斜面时，你会怎么想？减小另一斜面的倾角，你又会怎么想？……如果斜面光滑且无限长，小球会如何运动？
        3.笛卡尔的补充和完善
        我是与伽俐略同时代的法国科学家笛卡儿，在伽利略的基础上做了很重要的补充和完善。我认为，如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向。
        我支持了伽利略观点，并且还强调没有力作用时物体的运动情况。我甚至在当时就推测，在太空环境中应该可以观察到上述现象。
        4.牛顿（1643－1727）的总结。
        我是牛顿，感谢三位前辈！我会继承伽利略重视实验和逻辑推理的研究方法，也会继承笛卡儿的研究成果。针对亚里斯多德的错误观点，伽利略、笛卡尔只“破”未“立”，而我“破”中有“立”，并经过深入研究，澄清了力与运动的关系，确立了牛顿第一定律。
        有请三位前辈，让我们一起大声朗读《牛顿第一定律》吧！
        全班集体朗读“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力迫使它改变这种状态。”
        5.教师点评。
        教师在充分肯定四位同学的精彩展示的基础上，对四位科学家的历史贡献与观点做简要概述和梳理，并重点介绍伽利略的理想实验（观看理想实验模拟视频）。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆

        亚里士多德在当时提出了很多观点，虽然他凭借生活中经验加直觉，引出了错误判断，但有时候提出问题比证明一个问题更难，所以说亚里士多德毫无疑问是伟大的。伽利略的研究与发现，在我们今天看来，似乎非常简单，但其发现过程却是非常艰难曲折的，如果没有坚强的意志和信念，没有足够的事实和理论依据支持，许多人可能会放弃，但伽俐略没有放弃。笛卡儿说了物体不受力时会怎样，贡献也非常大。下面，让我们认真学习牛顿第一定律，感受牛顿的伟大！
        Ⅱ.牛顿物理学的基石——惯性定律
        『小组探究』牛顿第一定律被称为“牛顿物理学的基石”，它的重要性不言而喻。你认为它在伽利略和笛卡儿的观点的基础上有哪些新的内容？它告诉人们力和运动之间到底是什么关系？
        『学生展示』在一个小组展示发言后，其他同学做补充或质疑
        『师生互动』共同归纳对牛顿第一定律的理解
        1.牛顿第一定律说明了物体不受外力时的运动状态是匀速直线运动或静止，所以说力不是维持物体运动的原因。
        2.外力是迫使物体改变运动状态的原因。运动状态改变就是运动速度的改变，就是具有加速度。所以，力是产生加速度的原因。这就为牛顿第二定律的得出奠定了基础。
        3.一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的属性，即一切物体都有惯性，所以牛顿第一定律又叫惯性定律。
        『教师提问』牛顿第一定律能否进行实验验证？
        『学生回答』各抒己见，发表观点
        4.牛顿第一定律不能进行实验验证，它也是“实验”加“推理”的产物，但生活中有些现象可以帮助我们理解牛顿第一定律。
        『观看视频』目前的一项体育项目——冰壶运动（冰壶由于运动过程阻力很小，能以几乎不变的速度前进。）
        『教师提问』我们可以看到冰壶可以在较长时间内保持几乎不变的速度前进，直到碰到其它冰壶后，速度才发生改变。那么，冰壶几乎匀速前进的原因是什么？
        『学生回答』惯性
        Ⅲ.惯性与质量
        『教师讲解』牛顿第一定律表明，物体具有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质，我们把这个性质叫做惯性。
        『教师提问』惯性在物体不受力时表现为保持原来的运动状态，物体受力时运动状态就会发生改变，所以惯性也就消失了。这个说法对吗？
        『学生回答』不对
        『师生互动』老师扮演“力”，学生扮演“惯性”
        物体受力时，老师对学生说：“我在，你的运动状态必须改变！”，而学生也不甘示弱，“我要hold住，我不要改变运动状态！”。“有我在，你必须改变！”，“我偏不改变！”……
        『教师追问』有力在，惯性是如何表现出来的？
        『学生回答』在物体受力时惯性表现为抵抗运动状态的变化，惯性可理解为物体所具有的抵抗运动状态变化的“本领”。
        『教师提问』这种本领大小与什么因素有关？让我们一起继续探究？
        『小组探究』联系生活中的情景，举例说明物体具有惯性,并讨论物体惯性大小即抵抗运动状态变化的“本领”与什么因素有关？
        『观看视频』先看一段“惯性”视频
        『演示实验』师生合作，共同做几个实验
        『小组探究』物体的惯性大小与什么因素有关?
        『学生展示』在一个小组展示发言后，其他同学做补充或质疑
        『师生互动』下面，我们做一个小游戏，利用惯性知识辩认真假“兵乓球”
        『游戏体验』参与游戏，发表观点
        『师生互动』共同归纳：物体的惯性大小只与质量有关，质量是物体惯性大小的惟一量度。
        （三）课堂小结
        『小组交流』组内同学相互交流，回顾本节课所学内容
        『学生展示』在一个小组展示发言后，其他同学做补充或质疑
        （四）首尾呼应体验快乐
        『教师讲解』学了本节课的知识，我相信大家一定能解释前面那个女鬼悲剧发生的原因。接下来，请大家系好安全带，让我们在一段愉快的乘车游戏中结束我们今天的快乐旅程。（我们坐在XXX路公汽上，“XXX”为该班班号。）
        『师生互动』一起游戏
        『结束语』最后,把爱因斯坦的一句话中送给大家：伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。
        板书设计：
        牛顿第一定律
        一、发现牛顿第一定律的历史过程
        1.亚里士多德     提出问题
        2.伽利略         理想实验     实验+推理
        3.笛卡尔         补充完善
        4.牛顿           继承总结
        二、牛顿物理学的基石——惯性定律
        1.内容
        2.理解
        三、惯性与质量    物体的质量是惯性大小的惟一量度
        七、知识结构