第七章 力與運動的關系第一節 科學探究：牛頓第一定律 課時第一節分2課時：牛頓第一定律+慣性及鞏固本課基本課型：1.經驗事實，歸納提升2.探究主線，師生互動第一課時：科學探究：牛頓第一定律教材分析教材地位與作用物質、運動、相互作用、能量是物理學的四大部分，力與運動的關系貫穿物理學的始終，牛頓第一定律是這一部分內容的開端（不受力時或受力合力為零時物體怎樣運動），在此基礎上構建力學體系，所以其內容對以后的物理學習很重要。本節課內容的有三條主線：第一條圍繞運動需要力，運動不需要力，沒有力物體如何運動這一知識內容進行展開。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運動，如果沒有阻力物體將如何運動呢?第二條沿著歷史的軌跡進行展開，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象得結論，伽利略大膽質凝通過實驗得結論，牛頓于思考總結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的精神。第三條沿隱含的層次遞進。課本內容層次如下：物理知識層次，科學方法層次，科學態度與責任心。教學目標1.學習物理觀念：知道力與運動的關系，知道牛頓第一定律。 2.經歷過科學探究與培養科學思維：采用控制變量、轉換變量的方法，經歷伽利略的理想實驗并感受理想推理方法，通過對力與運動發展歷程的理論與實踐的探究，培養學生的科學思維與實踐能力。3.增強科學態度與責任心：感受前輩善于繼承前人的成果，又敢于創新的精神，知道實驗才是檢驗真理的標準這一思想，滲透全面的、聯系的看問題才能揭示事物的本質屬性的觀念，感受到科學就在身邊，強化STS的要求。重點理解牛頓第一定律，特別是不受力時的運動情形。三種處理問題的思維方式:觀察得到結論，實驗檢驗真理，實驗加推理的方式。難點通過實驗探究，進行分析與論證，理解力與運動的關系。通過教學過程提高學生的科學素養與實踐能力。教具自制“碗面”實驗儀器，木箱，小車、斜面、木板、毛巾、棉布、做記號用的粉筆等。創新點自制可調整斜度的“碗面”實驗儀器。教法與學法學情分析1.學生學習牛頓第一定律的困難在于從生活經驗中得到的一種被現象掩蓋了本質的錯誤觀念，認為物體的運動是力作用的結果，因此要圍繞這個現象展開教學，揭開其本質的內在的原因，明確力與運動的關系。2學生學習牛頓第一定律的第二困難在于難于想象物體的運動是它本來的屬性，不需要力來維持，沒有力作用下物體還能做勻速直線運動，這與生活不符，難于想象，所以要通過實驗的過程，思維的引導，讓學生授受這一現象。3學生學習時經常分不清楚“懂.會.對”，認為懂了就會，會了就對，其實懂主要是“聽”這個層面的東西，只有做了才知會與不會，經過訓練和應用才能真正的達到“對”了，所以練習與應用也是本課中學生需要的重要成份。教法分析本節課內容有三條主線，教法與學法都應圍繞這個主線進行展開，具體教學過程如下：第一主線：給力-停力-如果沒力-觀察與思維：發現力與運動的關系。1. 教師提供情景：冰壺的起動運動與停止，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 推力還繼續運動 物體將如何運動3. 教師引導提升：運動需要力-運動不需要力-不受力物體如何運動第二條主線：觀察表面現象-實驗檢驗真理-實驗加推理想象得到結論1.教師提供情景：事實舉例 實驗探究 理想推理總結：觀點一 總結： 觀點二 總結： 觀點三2.學生動手動腦：學生思考 學生動手 大膽想象歸納提升觀點一 教師引導分析認證 假設創新總結觀察前人的觀點 繼承前人的經驗 站在巨人的肩膀上3.亞里斯多德觀點-伽利略觀點-牛頓第一定律分析斜面實驗的本質：下降時重力作用，水平時阻力作用，無力時發揮想象。第三條主線：實驗是物理的本質屬性，做好實驗，特別是巧妙自制了“碗面”實驗。1.教師層面實驗要求：目的-原理-儀器-操作-控制變量-觀察事項-引發思考。2.學生層面實驗要求：觀察思考-收集分析數據-認證推理-得出結論。自制了“碗面”實驗圖形如下：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。鋼球在管內滾動其實驗效果很好，容易啟發和引起想象，有利于突破本課的難點，如果表面光滑物體將做勻變速直線運動，便于理解牛頓第一定律。教學過程教學過程:一提出問題：前面我們學了力（如重力彈力摩擦力），又學了運動（勻速直線運動加速運動），那么力與運動之間有關系嗎？力與運動之間有什么關系呢？二我們來看幾個實驗：你們說說力與運動的關系.1.觀察用力拉桌子上盒子的實驗。用力用力拉桌子上盒子，盒子就運動起來，停止用力盒子就停止下來（不運動了）。2. 觀看足球：學生分析足球的運動（踢了就走不踢不走的）3.火箭升空，農民推車。結論一-亞里斯多德觀點：運動需要力來維持，沒了力運動就會停止強調在觀察的基礎上得出的。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家、科學家和教育家之一。是柏拉圖的學生，亞歷山大的老師。馬克思曾稱亞里士多德是古希臘哲學家中最博學的人物，恩格斯稱他是古代的黑格爾。三我們再來看幾個實驗：1. 觀看冰壺的運動，為什么停止用力冰球沒有立刻停下而是繼續運動呢？2. 觀看足球運動：足球離開腳后，腳沒給力足球為什么繼續向前運動？3.觀察冰壺的運動，足球的運動。學生分段分析，說說其中的過程。邏輯與銜接：提出伽利略的觀點，實驗證明。結論一產生懷疑：運動需要力來維持嗎，沒了力物體也運動啊，難道這么偉大的哲學家也會錯嗎，急切想知道？四實驗驗證與推理：實驗一：斜面實驗1變量：強調底面、強調傾斜角、強調同一高度、強調靜止釋放、強調滑行距離。2結論：平面趆光滑，摩擦力越小，滑塊前進的距離就越遠。3推理：平面足夠光滑（無），滑塊的運動情況如何？阻力更小，更更小，更遠。阻力小的不行了，沒有了，會怎樣？結論-因此伽利略認為運動不需要力來維持，運動是物體本身就具有的，力的作用會改變原來的運動狀態。具體過程如下：1.本實驗的目的是：探究力與運動的關系（水平面上摩擦阻力越大，物體運動的越近，速度改變的越快，說明力是改變物體運動狀態的原因。斜面上呢？）2.實驗器材：小車、斜面、木板、毛巾、棉布、標志小旗、做記號用的粉筆。3.操作與觀察現象：粗略講解操作，認真強調觀察現象，并記錄表格。同一斜面同一高度靜止釋放小車次數摩擦力大小運動距離速度改變快慢結論1毛巾2棉布3光板推理：表面越光滑，摩擦力越小，物體運動越遠，說明物體運動狀態改變越慢。三、牛頓-站在巨人的肩膀上。總結規律：一切物體如果沒有受到外力的作用，總保持勻速直線運動運動狀態或靜狀態。實驗二：碗面實驗1.讓鋼球從碗的一邊沿滾下，觀察它上升的高度，并做出假設與推理。結論：表面趆光滑，摩擦力越小，到達的高度相差越少。推理：如果沒有摩擦力呢？到達同一高度。2.再推：如果另一邊更斜一些，再斜一些，直至平面呢？現象：永遠到達不了高度，所以不會停下。推理結論：表面光滑，水平放置，沒有摩擦力，物體做勻變速直線運動。方法總結：不只是觀察，而進行實驗，在此基礎上外加科學推理（無法通過實驗）。四、應用舉例：1.解釋足球與冰壺： 起動-脫手-運動到停止的整個運動過程原因分析： 力改變物體 運動是物體本身 力改變物體的運動狀態 屬性不需要力來維持 的運動狀態解釋斜面實驗：下降時，因為重力的作用，改變子水車的運動狀態，做加速運動，正是重力作用改變了小車的運動狀態，水平面上因為有阻力作用，物體才停下，阻力越大，滑得越近，是阻力阻礙物體的運動。所以，力是改變物體運動狀態的原因，而不是維持物體運動狀態的原因。2.課堂練習：（1）如果冰面足夠光滑，會有什么現象發生？（2）物體以5m/s的速度在光滑的木板上運動，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？（4）單擺在不同位置撤去外力將怎樣運動？（5）物體總保持勻速直線運動運動狀態或靜狀態，除非受到外力的作用。牛頓第一定律改成上述表示行嗎？牛頓第一定律的內容：一切物體在沒有受到外力作用的情況下，總保持靜止狀態或勻速直線運動狀態。強調“一切物體”“不受外力”“總保持”和“或”的意思。個別學生說一下：同學們朗讀一下：適當補充練習。小結練習板書