第七章 力與運(yùn)動的關(guān)系第一節(jié) 科學(xué)探究：牛頓第一定律 課時第一節(jié)分2課時：牛頓第一定律+慣性及鞏固本課基本課型：1.經(jīng)驗(yàn)事實(shí)，歸納提升2.探究主線，師生互動第一課時：科學(xué)探究：牛頓第一定律教材分析教材地位與作用物質(zhì)、運(yùn)動、相互作用、能量是物理學(xué)的四大部分，力與運(yùn)動的關(guān)系貫穿物理學(xué)的始終，牛頓第一定律是這一部分內(nèi)容的開端（不受力時或受力合力為零時物體怎樣運(yùn)動），在此基礎(chǔ)上構(gòu)建力學(xué)體系，所以其內(nèi)容對以后的物理學(xué)習(xí)很重要。本節(jié)課內(nèi)容的有三條主線：第一條圍繞運(yùn)動需要力，運(yùn)動不需要力，沒有力物體如何運(yùn)動這一知識內(nèi)容進(jìn)行展開。如：冰球起動時似乎需要力來維持，離開手以后沒有推力還繼續(xù)運(yùn)動，如果沒有阻力物體將如何運(yùn)動呢?第二條沿著歷史的軌跡進(jìn)行展開，分析他們解決問題的方法。亞里斯多德在這里靠觀察表面現(xiàn)象得結(jié)論，伽利略大膽質(zhì)凝通過實(shí)驗(yàn)得結(jié)論，牛頓于思考總結(jié)站在巨人的肩膀上來解決此問題，既體會他們的研究問題的方法，又滲透他們對待科學(xué)的精神。第三條沿隱含的層次遞進(jìn)。課本內(nèi)容層次如下：物理知識層次，科學(xué)方法層次，科學(xué)態(tài)度與責(zé)任心。教學(xué)目標(biāo)1.學(xué)習(xí)物理觀念：知道力與運(yùn)動的關(guān)系，知道牛頓第一定律。 2.經(jīng)歷過科學(xué)探究與培養(yǎng)科學(xué)思維：采用控制變量、轉(zhuǎn)換變量的方法，經(jīng)歷伽利略的理想實(shí)驗(yàn)并感受理想推理方法，通過對力與運(yùn)動發(fā)展歷程的理論與實(shí)踐的探究，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維與實(shí)踐能力。3.增強(qiáng)科學(xué)態(tài)度與責(zé)任心：感受前輩善于繼承前人的成果，又敢于創(chuàng)新的精神，知道實(shí)驗(yàn)才是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)這一思想，滲透全面的、聯(lián)系的看問題才能揭示事物的本質(zhì)屬性的觀念，感受到科學(xué)就在身邊，強(qiáng)化STS的要求。重點(diǎn)理解牛頓第一定律，特別是不受力時的運(yùn)動情形。三種處理問題的思維方式:觀察得到結(jié)論，實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)真理，實(shí)驗(yàn)加推理的方式。難點(diǎn)通過實(shí)驗(yàn)探究，進(jìn)行分析與論證，理解力與運(yùn)動的關(guān)系。通過教學(xué)過程提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)與實(shí)踐能力。教具自制“碗面”實(shí)驗(yàn)儀器，木箱，小車、斜面、木板、毛巾、棉布、做記號用的粉筆等。創(chuàng)新點(diǎn)自制可調(diào)整斜度的“碗面”實(shí)驗(yàn)儀器。教法與學(xué)法學(xué)情分析1.學(xué)生學(xué)習(xí)牛頓第一定律的困難在于從生活經(jīng)驗(yàn)中得到的一種被現(xiàn)象掩蓋了本質(zhì)的錯誤觀念，認(rèn)為物體的運(yùn)動是力作用的結(jié)果，因此要圍繞這個現(xiàn)象展開教學(xué)，揭開其本質(zhì)的內(nèi)在的原因，明確力與運(yùn)動的關(guān)系。2學(xué)生學(xué)習(xí)牛頓第一定律的第二困難在于難于想象物體的運(yùn)動是它本來的屬性，不需要力來維持，沒有力作用下物體還能做勻速直線運(yùn)動，這與生活不符，難于想象，所以要通過實(shí)驗(yàn)的過程，思維的引導(dǎo)，讓學(xué)生授受這一現(xiàn)象。3學(xué)生學(xué)習(xí)時經(jīng)常分不清楚“懂.會.對”，認(rèn)為懂了就會，會了就對，其實(shí)懂主要是“聽”這個層面的東西，只有做了才知會與不會，經(jīng)過訓(xùn)練和應(yīng)用才能真正的達(dá)到“對”了，所以練習(xí)與應(yīng)用也是本課中學(xué)生需要的重要成份。教法分析本節(jié)課內(nèi)容有三條主線，教法與學(xué)法都應(yīng)圍繞這個主線進(jìn)行展開，具體教學(xué)過程如下：第一主線：給力-停力-如果沒力-觀察與思維：發(fā)現(xiàn)力與運(yùn)動的關(guān)系。1. 教師提供情景：冰壺的起動運(yùn)動與停止，足球也類似冰壺起動（跳出足球）-冰壺離開手以后沒停止-冰壺最后停止了2.學(xué)生觀察思考：冰壺起動時似乎-離開手以后沒有-如果沒有阻力需要力來維持 推力還繼續(xù)運(yùn)動 物體將如何運(yùn)動3. 教師引導(dǎo)提升：運(yùn)動需要力-運(yùn)動不需要力-不受力物體如何運(yùn)動第二條主線：觀察表面現(xiàn)象-實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)真理-實(shí)驗(yàn)加推理想象得到結(jié)論1.教師提供情景：事實(shí)舉例 實(shí)驗(yàn)探究 理想推理總結(jié)：觀點(diǎn)一 總結(jié)： 觀點(diǎn)二 總結(jié)： 觀點(diǎn)三2.學(xué)生動手動腦：學(xué)生思考 學(xué)生動手 大膽想象歸納提升觀點(diǎn)一 教師引導(dǎo)分析認(rèn)證 假設(shè)創(chuàng)新總結(jié)觀察前人的觀點(diǎn) 繼承前人的經(jīng)驗(yàn) 站在巨人的肩膀上3.亞里斯多德觀點(diǎn)-伽利略觀點(diǎn)-牛頓第一定律分析斜面實(shí)驗(yàn)的本質(zhì)：下降時重力作用，水平時阻力作用，無力時發(fā)揮想象。第三條主線：實(shí)驗(yàn)是物理的本質(zhì)屬性，做好實(shí)驗(yàn)，特別是巧妙自制了“碗面”實(shí)驗(yàn)。1.教師層面實(shí)驗(yàn)要求：目的-原理-儀器-操作-控制變量-觀察事項(xiàng)-引發(fā)思考。2.學(xué)生層面實(shí)驗(yàn)要求：觀察思考-收集分析數(shù)據(jù)-認(rèn)證推理-得出結(jié)論。自制了“碗面”實(shí)驗(yàn)圖形如下：V字形透明水管，表面光滑，右邊固定，左邊可以改變傾斜度，直至水平。鋼球在管內(nèi)滾動其實(shí)驗(yàn)效果很好，容易啟發(fā)和引起想象，有利于突破本課的難點(diǎn)，如果表面光滑物體將做勻變速直線運(yùn)動，便于理解牛頓第一定律。教學(xué)過程教學(xué)過程:一提出問題：前面我們學(xué)了力（如重力彈力摩擦力），又學(xué)了運(yùn)動（勻速直線運(yùn)動加速運(yùn)動），那么力與運(yùn)動之間有關(guān)系嗎？力與運(yùn)動之間有什么關(guān)系呢？二我們來看幾個實(shí)驗(yàn)：你們說說力與運(yùn)動的關(guān)系.1.觀察用力拉桌子上盒子的實(shí)驗(yàn)。用力用力拉桌子上盒子，盒子就運(yùn)動起來，停止用力盒子就停止下來（不運(yùn)動了）。2. 觀看足球：學(xué)生分析足球的運(yùn)動（踢了就走不踢不走的）3.火箭升空，農(nóng)民推車。結(jié)論一-亞里斯多德觀點(diǎn)：運(yùn)動需要力來維持，沒了力運(yùn)動就會停止強(qiáng)調(diào)在觀察的基礎(chǔ)上得出的。亞里士多德（前384前322年），古希臘斯吉塔拉人，世界古代史上最偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家和教育家之一。是柏拉圖的學(xué)生，亞歷山大的老師。馬克思曾稱亞里士多德是古希臘哲學(xué)家中最博學(xué)的人物，恩格斯稱他是古代的黑格爾。三我們再來看幾個實(shí)驗(yàn)：1. 觀看冰壺的運(yùn)動，為什么停止用力冰球沒有立刻停下而是繼續(xù)運(yùn)動呢？2. 觀看足球運(yùn)動：足球離開腳后，腳沒給力足球?yàn)槭裁蠢^續(xù)向前運(yùn)動？3.觀察冰壺的運(yùn)動，足球的運(yùn)動。學(xué)生分段分析，說說其中的過程。邏輯與銜接：提出伽利略的觀點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)證明。結(jié)論一產(chǎn)生懷疑：運(yùn)動需要力來維持嗎，沒了力物體也運(yùn)動啊，難道這么偉大的哲學(xué)家也會錯嗎，急切想知道？四實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證與推理：實(shí)驗(yàn)一：斜面實(shí)驗(yàn)1變量：強(qiáng)調(diào)底面、強(qiáng)調(diào)傾斜角、強(qiáng)調(diào)同一高度、強(qiáng)調(diào)靜止釋放、強(qiáng)調(diào)滑行距離。2結(jié)論：平面趆光滑，摩擦力越小，滑塊前進(jìn)的距離就越遠(yuǎn)。3推理：平面足夠光滑（無），滑塊的運(yùn)動情況如何？阻力更小，更更小，更遠(yuǎn)。阻力小的不行了，沒有了，會怎樣？結(jié)論-因此伽利略認(rèn)為運(yùn)動不需要力來維持，運(yùn)動是物體本身就具有的，力的作用會改變原來的運(yùn)動狀態(tài)。具體過程如下：1.本實(shí)驗(yàn)的目的是：探究力與運(yùn)動的關(guān)系（水平面上摩擦阻力越大，物體運(yùn)動的越近，速度改變的越快，說明力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。斜面上呢？）2.實(shí)驗(yàn)器材：小車、斜面、木板、毛巾、棉布、標(biāo)志小旗、做記號用的粉筆。3.操作與觀察現(xiàn)象：粗略講解操作，認(rèn)真強(qiáng)調(diào)觀察現(xiàn)象，并記錄表格。同一斜面同一高度靜止釋放小車次數(shù)摩擦力大小運(yùn)動距離速度改變快慢結(jié)論1毛巾2棉布3光板推理：表面越光滑，摩擦力越小，物體運(yùn)動越遠(yuǎn)，說明物體運(yùn)動狀態(tài)改變越慢。三、牛頓-站在巨人的肩膀上。總結(jié)規(guī)律：一切物體如果沒有受到外力的作用，總保持勻速直線運(yùn)動運(yùn)動狀態(tài)或靜狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)二：碗面實(shí)驗(yàn)1.讓鋼球從碗的一邊沿滾下，觀察它上升的高度，并做出假設(shè)與推理。結(jié)論：表面趆光滑，摩擦力越小，到達(dá)的高度相差越少。推理：如果沒有摩擦力呢？到達(dá)同一高度。2.再推：如果另一邊更斜一些，再斜一些，直至平面呢？現(xiàn)象：永遠(yuǎn)到達(dá)不了高度，所以不會停下。推理結(jié)論：表面光滑，水平放置，沒有摩擦力，物體做勻變速直線運(yùn)動。方法總結(jié)：不只是觀察，而進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在此基礎(chǔ)上外加科學(xué)推理（無法通過實(shí)驗(yàn)）。四、應(yīng)用舉例：1.解釋足球與冰壺： 起動-脫手-運(yùn)動到停止的整個運(yùn)動過程原因分析： 力改變物體 運(yùn)動是物體本身 力改變物體的運(yùn)動狀態(tài) 屬性不需要力來維持 的運(yùn)動狀態(tài)解釋斜面實(shí)驗(yàn)：下降時，因?yàn)橹亓Φ淖饔茫淖冏铀嚨倪\(yùn)動狀態(tài)，做加速運(yùn)動，正是重力作用改變了小車的運(yùn)動狀態(tài)，水平面上因?yàn)橛凶枇ψ饔茫矬w才停下，阻力越大，滑得越近，是阻力阻礙物體的運(yùn)動。所以，力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因，而不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。2.課堂練習(xí)：（1）如果冰面足夠光滑，會有什么現(xiàn)象發(fā)生？（2）物體以5m/s的速度在光滑的木板上運(yùn)動，20秒后速度多大？（3）掛在天花板上的電燈，撤去一切外力電燈處于什么狀態(tài)？（4）單擺在不同位置撤去外力將怎樣運(yùn)動？（5）物體總保持勻速直線運(yùn)動運(yùn)動狀態(tài)或靜狀態(tài)，除非受到外力的作用。牛頓第一定律改成上述表示行嗎？牛頓第一定律的內(nèi)容：一切物體在沒有受到外力作用的情況下，總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。強(qiáng)調(diào)“一切物體”“不受外力”“總保持”和“或”的意思。個別學(xué)生說一下：同學(xué)們朗讀一下：適當(dāng)補(bǔ)充練習(xí)。小結(jié)練習(xí)板書