09103111黄盛春牛顿第一定律教学设计.docx
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09103111黄盛春牛顿第一定律教学设计
中学物理教材论作业
2009届
《牛顿第一定律》教学设计
学生姓名
黄盛春
学 号
09103111
院 系
数理信息学院
专 业
物理学(师范)
指导教师
余国祥
填写日期
2012年6月7日
目录
前言2
1教学目标2
1.1知识与技能2
1.2过程与方法2
1.3情感、态度与价值观3
2教学重难点3
2.1教学重点3
2.2教学难点3
3教法学法3
4教具准备3
5教学设计4
5.1课前回顾4
5.1.1力的作用效果是什么?
4
5.1.2运动状态指什么?
4
5.2新课引入4
5.2.1课前活动4
5.2.2生活实例列举4
5.3新课教学4
5.3.1历史回顾,新课教学4
5.3.2定律的学习、理解6
5.3.3定律应用7
5.4随堂练习7
5.4.1例17
5.4.2例27
5.5课堂小结8
5.6作业布置8
6板书设计8
7结束语9
《牛顿第一定律》教学设计
前言
牛顿第一定律破除了近两千年来亚里士多德的错误,改变了人类的自然观和世界观,导致牛顿第二定律的得出。
与此同时,它本身还包含着力、惯性和参考系这些概念,成为物理学理论的支柱和基石。
在牛顿第一定律建立过程中使用的控制变量法、理想实验等科学研究方法,伽利略与牛顿等科学家自身的创造性思维品质和敢于质疑、坚持真理的科学精神,又是过程与方法、情感态度与价值观教育的优秀素材,因此,它是力学教学的重点内容。
初中和高中教材关于对牛顿第一定律的表述不同:
初中的表述是“一切物体在没有受到外力作用的时候,总是保持静止状态或匀速直线运动状态”;高中的表述是“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”。
高中教材中的表述具有更为丰富的内涵,它强调了力是改变物体运动状态的原因,为学习牛顿第二定律做了铺垫,便于学生建构一个系统的动力学理论。
因此,牛顿第一定律属于初、高中知识的结合点,属于运动学和力学的结合点,在教材中起到承前启后的重要作用。
在初中,学生已经知道了牛顿第一定律的内容,所以学生已有一定的基础,关键是如何让学生加深对牛顿第一定律的理解。
在日常生活中,学生往往对身边的生活现象只是从直接经验得出直觉结论,缺少理性的思考,对力是维持物体运动的原因还是改变物体运动状态的原因,容易产生片面、不恰当的认识。
同时,牛顿第一定律不是实验定律,无法用实验进行验证,只能在实验的基础上进行理论推导,这对学生的逻辑推理能力要求较高,学生在理解上有一定的难度。
关于惯性大小的决定因素——质量,也是学生较难理解的问题。
1教学目标
1.1知识与技能
(1)了解人类探索力和运动关系的过程。
(2)理解牛顿第一定律。
(3)知道惯性的概念,并能用惯性解释一些生活中的现象。
1.2过程与方法
(1)了解众多科学家对“力和运动关系”的研究过程,理解并逐渐学会伽利略的理性思维方
法——理想实验与科学推理相结合的方法。
(2)通过对日常生活中有关现象的解释,学习运用所学知识解决实际问题的能力。
1.3情感、态度与价值观
(1)在牛顿第一定律建立的过程中,学习伽利略与牛顿等科学家的创造性思维品质和敢于质疑、坚持真理的科学精神。
(2)在研究生活中对惯性的利用及预防过程中,树立将所学知识应用于生产和生活实践的意识。
2教学重难点
2.1教学重点
教学重点:
伽利略的理想斜面实验及其方法,牛顿第一定律的理解。
2.2教学难点
教学难点:
惯性的决定因素。
3教法学法
学生活动、生活实例列举、类比迁移法法、例题讲解、讨论交流,
4教具准备
书本若干、光滑木板、小车、多媒体教学设备及PPT课件。
5教学设计
5.1课前回顾
5.1.1力的作用效果是什么?
力可以改变物体的形状和运动状态。
5.1.2运动状态指什么?
由静止变为运动;由运动变为静止;运动方向改变;运动速度改变。
5.2新课引入
5.2.1课前活动
复习旧知识:
提问:
1.力的作用效果有哪几条?
答:
(1)力可以改变物体的运动状态.
(2)力可以改变物体的形状.
提问:
2.你能举一些力使物体运动状态改变的例子吗?
答:
(1)力能使静止的小车运动;
(2)力能使运动的物体速度变大.
(3)力能使运动的物体速度变小;(4)力能使小球改变运动方向,做曲线运动.
5.2.2生活实例列举
(1)司机及乘客要系安全带;
(2)锤子松了,锤柄往地上敲几下就好了;
(3)亚洲飞人柯受良驾车飞越黄河;
(4)车子越快,刹车距离越远。
5.3新课教学
5.3.1历史回顾,新课教学
首先让同学看一个实验:
用手推车,车前进,停止用力,车停止。
设问:
生活中还有哪些类似此类的现象?
(由学生思考后回答)
学生答:
可能有如静止的自行车用力踩脚踏板才开始运动,如没有对车继续用力,它最终会停下来。
静止的秋千用力时,它会摆动起来。
停止用力时,它会最终停下来。
等等)
历史的回顾:
1.亚里士多德观点:
力是维持物体运动的原因
在得出亚里士多德的观点后,设问:
你认为这个观点有什么问题?
学生思考后回答,学生也许有不同的观点,由于初中已学习过这部分知识,所以学生会得到此观点是错误的,但不少同学心中的疑虑还是存在的。
在学生提出的观点后指出:
亚里士多德的观点一直维持和统治人们的思想近两千年,才到三百年前伽俐略才指出:
力不是维持物体运动的原因,物体运动不需要力。
指出亚里士多德在当时提出了很多观点,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。
2.伽俐略的观点:
物体运动不需要力
说明:
爱因斯坦增把一代一代科学家探索自然奥秘的努力,比作福尔摩斯侦探小说中破案过程,有时候明显可见的线索却把人们引向错误的判断。
也就是说,光凭经验来做判断常常是靠不住的,在探索运动原因的“侦探小说”里,亚里士多德正是由于凭借生活中明显的线索引出了错误判断。
设问:
现在假设你是伽俐略,你会寻找怎样的“侦察”方法去推翻这维持两千年的“错案”。
引起亚里士多德错误观点的“罪魁祸首”是什么呢?
(组织学生进行相互讨论思考:
然后叫几组学生代表发言)
给学生充分展示自己思维过程的机会,让他们自己去探求物理规律的真伪,让每一个学生都能够深刻体会力和运动之间的关系。
结论:
引起亚里士多德错误观点的“罪魁祸首”是:
摩擦力(说明自行车停下,停下不是没有受外力,而是受了摩擦力才停的,如没有摩擦力,会永远运动下去不停,看来物体运动是不需力的)。
介绍伽俐略创造的“侦察”方法:
理想斜面
这个想法是如何产生的呢?
伽俐略注意到,当一个小球沿斜面下滚时速度会增加,小球沿斜面上滚时时速度会减小,他由此猜想,当小球沿水平面滚动时,它的速度应该不增不减,实际上他发现,球越来越慢,最后停下来,伽俐略认为:
这是由于摩擦阻力的缘故,他推理:
若没有摩擦力,球将永远滚下去,为了说明他的思想,他设计理想斜面实验。
(1)实验演示理想斜面实验整个过程(说明:
主要是为了理解伽俐略的思想)
(2)再用视频动画演示理想斜面实验
通过对理想斜面实验的演示,说明物理研究中抓住主要因素,忽略次要因素的必要性,同时也展示了物理研究思想的美妙和逻辑的力量。
由于现实生活中不可能有绝对光滑的斜面,所以这个实验是个“理想实验”。
尽管现实生活中没有绝对光滑的平面。
但可以创造比较光滑的平面去证明伽俐略的想法:
实验:
气垫导轨上物体近匀速的运动
视频观看:
目前的一项体育项目——冰壶球运动,由于球运动过程阻力很小,能以几乎不变的速度前进。
最后总结(投影)①伽俐略理想实验对科学研究的意义。
②介绍伽俐略其人其事,通过对伽俐略其人其事的了解,强调指出,在我们今天看来是非常简单的道理。
在它发现的最初往往是非常艰难的,如果没有坚强的意志和信念,没有足够的事实和理论依据去支持你,许多人可能会放弃,但伽俐略没有放弃。
让学生意识到:
一个规律的发现并不是一帆风顺的,不是一开始的认识就是对的,而是需要人类不断探索才能形成的,并明白科学研究过程的艰难和科学家为此所付出的努力和心血。
至此,我们已经对力和物体运动之间的关系有了一个正确的认识。
3.与伽俐略同时代的法国科学家笛卡儿,补充和完善了伽俐略观点,他认为:
如果没有其他原因,运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向。
他支持了伽利略力不是物体的运动的观点,并且还强调没有力作用时物体的运动情况。
他还认为,这应该要作为一个原理加以确立,并且是人类整个自然界的基础。
强调笛卡儿对伽俐略观点的提升与补充,指出两者之间的差异。
5.3.2定律的学习、理解
在伽俐略和笛卡儿的正确结论隔了一代人后,由牛顿总结成整个牛顿力学的一条基本定律。
牛顿第一定律(惯性定律):
一切物体总保持匀速直线运动状态或静上状态,直到有力迫使它改变这种状态——物理学的基石。
投影介绍牛顿——经典力学之父的成就,指出牛顿第一定律是牛顿力学系统中的基础。
对定律的理解指出:
①物体运动不需要力。
(不受力时,运动会一直运动下来,静止的一直静止)②力是改变物体运动状态的原因。
思考与讨论:
从牛顿第一定律我们得知,物体都要保持它们原来的匀速直线运动或静止的状态,或者说,它们都具有抵抗运动状态变化的“本领”。
但是这种“本领”的大小是不一样的。
物体抵抗运动状态变化的“本领”,与什么因素有关?
请大家通过实例进行分析。
由学生分组讨论,收集各组的实例和观点,老师对此进行总结并对错误的认识进行引导和纠正。
指出:
把物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫惯性。
在此基础上,再提以下设问:
设问一:
是不是说只有匀速直线运动或静止的物体才有惯性呢?
变速的物体有没有惯性?
(由学生思考、回答)
设问二:
液体、气体有没有惯性?
在学生思考后,观看装水的气球破后,水还要维持原来的状态。
得出:
惯性是物体固有的属性,与物体的运动状态无关,物体的质量是物体惯性的量度。
投影通过下面的问题来巩固和理解牛顿第一定律(由学生回答分析)
问题:
被踢出的冰块,在摩擦力可以忽略的冰面上匀速滑动,冰块受不受向前的作用力?
5.3.3定律应用
视频:
铁锹扬沙(设问:
为什么沙可以被扬出?
由学生回答)
实验演示车运动碰到障碍物后停止,车上物体反倒。
(要求解析车停后,车上物体反倒的原因)你能举出生活中还有哪些与惯性有关的现象?
在学生举出一些惯性的实例后,看两段视频材料:
人在车上抛球,最后落回地面(可结合此理解为什么地球在自转,人起跳后还能落回原地)汽车实验厂里的汽车启动和刹车的过程,以及为什么要系安全带的必要性(呼应课题引入时司机为什么要系安全带)。
5.4随堂练习
5.4.1例1
正在运动着的物体,如果它所受的一切外力同时消失,那么它将(D)
A.立即停下来B.先慢下来,然后再停下来
C.改变运动方向D.沿原来的运动方向做匀速直线运动
5.4.2例2
关于惯性,以下说法正确的是(D)
A.静止的物体没有惯性,运动的物体才有惯性B.物体运动速度越大,其惯性越大
C.物体惯性的大小与运动状态有关D.任何物体在任何情况下都有惯性
5.5课堂小结
1.牛顿第一定律的内容是什么?
定律中的“总”字体现了“恒”,“或”字体现了不是静,就是动。
2.思考引入中提出的问题:
踢出去的足球受什么力?
重力.运动中不受沿运动方向的推力,能否继续运动?
完全可以。
3.在什么条件下,物体一定处于匀速直线运动状态?
答:
(1)物体原来是运动的;
(2)物体没有受到外力的作用。
4.在什么条件下,物体一定处于静止状态?
答:
(l)物体原来是静止的;
(2)物体没有受到外力的作用。
5.6作业布置
1、完成课后练习;
2、思考:
实际生活中,我们周围的物体能否什么力都不受?
如果一个物体受力,能否保持静止或匀速直线运动状态呢?
6板书设计
§4.1牛顿第一定律
历史探究
亚里士多德的观点
伽利略的质疑和研究过程
笛卡尔的补充
1.牛顿第一定律
1.内容:
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。
2.理解:
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。
惯性
1.内容:
一切物体都有保持原来静止或匀速直线运动状态的性质
2.理解:
惯性是物体的固有属性,与物体所处状态无关;
惯性的大小只与质量有关,质量是物体惯性大小的量度
3.小结
作业
7结束语
本节课的教学设计打破了以往的传统设计,采取探究式教学方法。
以教师为主导,引导学生自主探究。
但在具体实施过程中,要深入了解学生的认识水平,精心设计教学流程,为学生铺设符合其认识规律的思维轨道,使学生的思维活动得以顺利进行。
教师在教学过程中,要使学生处于最大限度的主动激活状态,使学习成为其自主活动。
教学中不是只关注掌握知识结论,更要关注学生对知识形成过程的理解。