牛顿第一定律设计文稿.doc

【设计思想】
新课改提倡学生探究学习，自主学习，通过交流与合作，经历知识的获取过程。本节课本着新课改的思想，一改以往“满堂灌”的教学模式，努力做到以学生为中心，教师为主导，学生为主体。在教学内容的设计方面，注重知识问题化，问题层次化，让不同层次的学生都有思考与讨论、交流与合作的空间；注重面向全体学生，提高每一位学生主动参与课堂教学的积极性。在教学过程的设计方面，关注学生对知识形成过程的理解，让学生亲历思考和探究的过程，领悟科学探究的方法。鼓励学生积极发言，对学生的回答做出积极评价，并让学生进行自我评价和互评，形成生生，师生之间的多向反馈渠道。最终使学生学会知识，掌握技能，经历过程，体验方法，培养勇于探索，不畏艰险，挑战权威的科学精神。
【教学目标】
知识与技能
1、知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论，知道理想实验是科学研究的重要方法。
2、理解牛顿第一定律的内容及意义。
3、理解惯性的概念，会正确解释惯性现象。
过程与方法
1、体验伽利略理想实验的推理过程，理解理想实验是科学研究的重要方法。
2、通过实验加深对牛顿第一定律的理解。
3、观察生活中的惯性现象。
情感、态度与价值观
通过亚里士多德和伽利略对力和运动关系的不同认识，通过对笛卡儿的推论和牛顿第一定律的比较分析，了解人类认识事物本质的曲折性。感悟科学是人类进步的不竭动力。
【教学重点】
对牛顿第一定律和惯性的正确理解；科学思想的建立过程
【教学难点】
力和运动的关系，惯性和质量的关系
【教学方法】
实验探究、交流与合作、多媒体辅助教学
【教学器材】
1、多媒体课件
2、劈型斜面、毛巾、棉布、小车、木板

【教学过程】
新课导入：
自古以来，关于运动，我们人类就有很多美好的设想
传说，西游记里面的腾云驾雾
哈利波特那把富有魔法的扫帚
大家对这些物体的运动都感到非常的惊讶，似乎不是那么的科学
但我们说，有梦想，才有希望，就像那古老的传说，嫦娥奔月一样，我们不就实现了吗？
这是嫦娥二号发回的月球图片，非常的壮观！
卫星又是怎么上去的呢?我们看一下轨迹，怎么样？
（很复杂啊！）

要让卫星老老实实的按照我们事先设计的轨迹，分毫不差的来运行，就首先要知道，运动 和 力的关系，这也是我们今天这堂课要讨论的话题

对于这个问题，同学们陌生吗？ 初中有没有学习过？
历史上是不是先后出现过两种不同的观点？

那我们一起来回顾一下：
最早对这个问题进行研究的是谁？（亚里士多德）
公元前四世纪，他就提出了自己的观点。
-----------------------------力是维持物体运动的原因
还有一种观点，是不是和他相反的？（伽利略）
----------------------------物体的运动不需要力来维持
两位伟人，同学们赞成谁的观点？（伽利略）

可我们说，眼见为实，亚里士多德的观点，可都是根据生活经验总结出来的

比方说，我这里的滑块，我用力拉它，它就动了，不拉，它就不动。挺吻合的嘛：有力，才有运动，是不是这个意思啊？

仔细观察一下（猛拉），手停了，它是不是马上就停了？ [ 不是 ]

怎么看出来的？

{ 绳子弯曲，说明绳子很长一段时间没有给物体施加力了，物块还是滑了好长一段时间}

鼓励：这位同学观察的非常仔细！

它说明，物体的运动，需不需要力来维持？（不需要）

那为什么没有力，这个滑块最终会停下来呢？ [摩擦力]
可能是摩擦造成的！
下面，我们减少摩擦，换成有轮子的这面，再来看看远多了吧？

远多了吧？
如果我们再进一步减少摩擦，我们还可以把它放到哪里去？（冰）
我们都看过冰壶比赛吧？冰壶，在冰面上，可以滑行的很远、很远。假如，没有摩擦，冰壶将会怎样？（一直运动）
能通过什么方式、方法来证明吗？最好的证明方法是（实验）
怎么来做这个实验呢？要求是，没有摩擦！
我们中学实验室里有没有这样的实验仪器啊？【没有】大家再仔细想想，真的没有吗？在前面研究速度的时候，是不是给大家介绍过气垫导轨啊？
喷出的气体把滑块先顶起来，再让它运动吧
来看一下
做的是什么运动？【匀速直线运动】速度大小有没有变化？（没有）
大家看出来了？眼睛有没有这么厉害？回答问题不能这么随意嘛，怎么办？是不是可以记录运动过程中的两点的速度啊？可以借助于什么样的仪器？【光电门】
再通过第二个光电门的时候时间长，速度稍微慢了一点，看上去是匀速，其实还是在减速，有没有摩擦？【】有。有没有绝对没有摩擦的环境? 很困难吧！ 在科技如此发达的今天都很难获得没有摩擦的环境，那么在300多年前，伽利略所处的年代，就更难以想象了吧？
那在当年，他又是利用了什么有效的方法，让大家心服口服的认同了他的观点呢？这中间，又经历了一个怎样的过程？就是我们下面要研究的问题。
下面我们就沿着当年伽利略的探究足迹，重新体验一番。

说到这里，我们就不得不提到伽利略那个年代，科学家研究运动用的比较多的这个装置--------摆！

这是一条等高线，如果我将小球从等高线的这头静止释放，小球将要往下加速下降，然后呢，再减速上升，能摆多高呢？

如果我在这里用钉子改变小球的运动路径，还能等高吗？
要是放到边上去呢？
小球是不是记忆力很好啊？！总是要找等高的点！伽利略从这个摆的实验中得到启发，设想，如果不是用绳子拉着，而是用轨道顶着，应该也是等高的吧？
现在把轨道加上去。

现在我让小球从等高线静止释放，大家观察一下

小球不能达到等高的位置，什么原因啊？----摩擦

我在这里垫了块布，现在把它拿掉，是不是就光滑一些了？再做，怎么样？（高一点）

设想，如果没有摩擦，小球会怎样？（等高）

现在把轨道放的平缓一点，再来看看，同样的道理，如果没有摩擦，还是会到达-----等高

但是小球这一次为了达到同样的高度，后面这一次就怎么样？通过的路程就长一些了吧？

现在，我把轨道放平，通过的路程是不是就更远了？
如果把轨道变得更长一点，小球还能不能运动啊？（能）小球总是要去找等高的点，可轨道是水平的，它能不能找到？（找不到）

小球不但记性好，还很执着唉！找不到它就怎么样？一直运动，一直寻找！！
所以如果没有摩擦，物体将会怎样？（一直运动）

当然，我不可能把轨道变得无限长，也不可能消除一切摩擦，所以这个实验就叫做------理想实验！

那下面，同学们能不能结合试验的过程来谈一谈你的体会？
启导：伽利略设计的这个理想实验，最让你佩服的地方在哪里？同学们可以先思考一下
是不是他找到了没有摩擦的环境？

为什么他设计的这个实验能在证明物体没有摩擦时的情况下物体将会怎样？靠的是什么？----推理！
说说看
靠的是推理啊，而且我们说推理是要有前提的吧！？
那他的这个前提就是我们之前所做的这些（实验）！总结得很到位！把我想说的话都说掉了，所以，理想实验啊，就是根据可靠地实验事实，再经过理想化的处理，从而发挥我们理性思维的力量，这样我们就可以大大超越科技水平的限制！这正是理想实验的魅力所在！

爱因斯坦曾经这样说，“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，它标志着物理学的真正开端。”
而且直到今天，实验加推理，仍然是我们科学思想方法的核心吧？所以伽利略带给我们的不仅仅是一个规律，更重要的是留给了我们一种科学研究的方法！

是的，在伽利略提出他的观点之后啊，法国的科学家笛卡尔呢，也对这个问题进行了研究，他从不同的角度研究发现，哎，有了一些新的进展，对伽利略的观点进行了完善和补充。
请同学们看一看！对照一下，跟伽利略的观点不同在哪里呢？

学生：最后一句话，他把方向也考虑进去了

更加明确一些了吧？到位！刚才你讲的是速度，对吧？更加明确一些了！还有其他意见吗？说说看！

学生：伽利略只说在摩擦阻力和流体阻力的情况下，笛卡尔把力的范围扩大了

对不对啊？嗯，很好！还有，我们看，伽利略的说法中含有“在水平面上”这几个字啊？说明原来在水平面上运动的物体可以一直运动下去啊？
笛卡尔的表述还有吗？（没有了）是不是沿着各个方向都是可以的啊？！所以我们说他的观点更加完善了补充了。在笛卡尔等人提出了他们的观点之后啊，又隔了一代人，又一个伟大的科学家诞生了，他就是---牛顿

说隔了一代人，一点儿也没委屈他啊，伽利略1642年去世，牛顿1643年出生！牛顿在伽利略和笛卡尔理论的基础上总结出了牛顿第一定律！同学们先细心体会一下！
语句很简练吧，但是内涵很丰富。我们一起来学习一下吧！

前面一句，“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”说明物体它为什么要运动啊？为了保持原来的运动状态，也就是说它原来就是在运动。它为什么要运动呢？它本来就是这个样子的，对不对啊？不需要原因的嘛！包括原来静止的物体，是不是也有这种特性啊？那我们把这种性质称之为“惯性”！初中已经学过了；
后面一句，“除非作用在它上面的力迫使它改变这种运动状态”，又说明一个什么问题呢？

学生：力改变物体的运动状态

物体有保持原来运动状态的这种性质，但是还是可以改变的！不过需要力，对吧？

牛顿运动规律，不仅揭示了一个普遍运动规律，而且，建立了两个重要的概念，力和惯性！

我们前面一章重点研究了力，什么是力啊？（物体间的相互作用）力有什么作用效果呢（形变和改变物体的运动状态）
那什么是运动状态的变化？（速度）
那是说大小还是方向？（都有）
再来看看另一个概念，惯性，大家熟悉吧？我们生活中常见吗？那你觉得惯性的存在是好事还是坏事啊?(有好有坏)辩证的角度认识问题还是很好的。
生活中怎么利用惯性呢？谁来谈一谈？

学生：踢足球，用力改变了运动状态，然后就依靠惯性向前运动
学生：跳远，助跑！
先获得一个很大的速度，然后再腾空而起，在空中利用惯性继续向前！
其实关于惯性的道理，我们人懂，狗也懂！
【观看视频】我告诉你，狗的灵性是很强的登它上岸以后它就成了落水狗！上岸之后怎么样？（抖动）看你们没教它就会了嘛！对吧？是不是利用了水的惯性啊？
固体有惯性，液体有惯性，气体有没有惯性呢？（有）

用扇子扇某同学的头发，有感觉吗？扇起来没有？！后面的同学有感觉吗？
就让这位同学谈一谈，你的头发为什么飞起来了？（有风）它是靠什么过来的？（惯性）刚才它在那里好好的，那为什么过来打你啊？扇子施加了力的作用，改变了它的运动状态，通过这个实验，能说明那些问题啊？
总结一下：气体也有惯性，力能改变物体的运动状态！
我们讲了这么多惯性的例子，惯性好不好？有没有不好的例子？
【观看视频】驾驶员的惯性
所以，以后看待问题，一定要从辩证的角度出发，坐车一定要怎么样？（系安全带）
假如有一天，这个世界没有了惯性，会怎么样？

请同学说说看。

踢足球、打篮球还有意思吗？扔一个铅球，扔了出去，刚出手就掉在地上，不是比的谁的力气大，而是比的谁的手长！
所以，惯性是一个很重要，留给我们印象很深刻的概念！
其实我们刚才所讲的这些，同学们初中就已经认识了吧？高中的学习就要求我们加深对它的理解。

力可以改变物体的运动状态，而物体呢，又有保持原来运动状态的一种性质，也就是-------惯性，所以，当你这个力来改变我的运动状态的时候，谁肯定站出来，来抵抗这种运动状态的变化？---------惯性

所以，惯性的实质就是：抵抗运动状态变化的性质。
那些物体有这个本领？------都有

是不是所有物体的这种本领都是一样大的？所以涉及到一个问题，惯性有大小。

惯性的大小与哪些因素有关啊？------质量

跟质量有什么关系啊？质量越大，惯性就越大！

为什么质量大惯性就大？没有考虑过这问题。
那大家能不能用生活中一些最通俗的事例来说明一下惯性的大小与它的质量大小之间的关系？

学生：

暑假期间很多同学都观看了奥运会，体操运动员的体型往往都怎么样？（瘦小）状态易于改变，很担心会吃胖，怎么办唉？刚才讲了，有利就有弊，有弊就有利，质量比较大，运动状态就难改变，你就不易被人摔倒，相扑！相扑运动员的体型往往都是很大的哈。最好是我想胖就胖，想瘦就瘦！

物体的惯性还与哪些因素有关呢？----有人说速度
你能说一下为什么与速度有关吗？（速度大难停下来）
我们书上说，70页：观察和实验表明，对于任何物体，在受到相同的作用力时，决定它们运动状态变化难易程度的唯一因素就是它们的质量，由此我们得出结论，描述物体惯性的物理量是它们的质量。

这个问题现在大家理解起来会有一定的困难，等我们学习了后面的知识之后就会加深理解。
其实我们可以举一些例子来辨析：如果速度大惯性就大，那么速度小惯性就小，速度等于零呢？就没有，是吗？--------不是！
静止的物体有没有惯性啊？------有！
所以，其实，物体的惯性与速度有关是我们的一个错觉！质量才是物体惯性大小的唯一量度！

所以随着学习的深入，我们对质量的理解也是越来越深刻的，初中我们把质量理解为物质所含的量的多少，现在我们还可以从惯性的角度来认识它，也就是说，如果物体抵抗运动状态变化的本领大，那么它质量就大；弱的话就小。

下面我们就来小结一下：

通过今天的学习，牛顿第一定律的建立，是经历了漫长的过程，在这个科学探索的过程当中，你觉得那位科学家的贡献最大呢？
（伽利略！）牛顿第一定律？？？！！！
牛顿！！牛顿还很谦虚地说，我是站在巨人的肩膀上的，伽利略嘛！还有谁啊？笛卡尔！还有。。。。。。 亚里士多德。

他的观点是错误的啊？这个问题是他发现的，爱因斯坦说，有时候提出问题比解决问题更重要！所以，我们对他的认识还是要更客观一点！尽管认识错误，但他最早建立了运动和力的关系，所以我们科学探索的过程就像一个接力棒，是一个不断传承，不断深入的过程！希望同学们继续探索！

【演示】
拉动小车

【重新演示】：
猛拉小车
请学生描述：你是根据什么来判断的？

【演示】
有轮子的那面的拉小车演示

{展示} 气垫导轨啊

演示 滑块在气垫导轨上运动

展示：摆

演示：小球的摆动

演示
演示

展示轨道，固定

演示：
垫布的情境下小球不能到达等高的位置

演示：没有垫布的情景小球到达等高
学生激动

演示：

学生思考，老师板书，取下摆

演示：扇子扇女同学的头发

【观看视频】驾驶员的惯性

思考一分钟

表演：扔铅球

板书：
惯性的实质：抵抗运动状态变化的性质