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- 2021-10-26 发布
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《牛顿第一定律》教学案例
南广中学:张龙斌
教学目标:
知识目标: 常识性了解伽利略理想实验的推理过程,了解牛顿第一定律。
能力目标: 1、通过斜面小车的运动实验,培养学生的观察能力
2、通过实验分析,初步培养学生科学的思维方法(分析、概括、推理)
情感目标: 1、通过科学史的简介,对对进行严谨的科学态度教育。
2、通过伽利略的理想实验,给学生以科学方法论的教育。
教学方法:控制变量法、实验推理法、情景问题法、实验探究法
教学用具:斜面、小车、毛巾、棉布、小红旗、木板、多媒体、实物投影仪
教学重点:通过对小四实验的分析比较得出牛顿第一定律。
教学难点:1、明确“力是维持物体运动的原因”观点是错误的。
2、伽利略理想实验的推理过程。
教学过程:
一、实验引入:
[演示 1]:教师在桌面上用手推动粉笔盒,从静止开始慢慢向前运动,撤去推力,粉笔盒
立即静止。
师:同学们在我做的这个实验中,你们看到了什么现象?
生 1:粉笔盒原来是静止的,后来运动,最后又静止了。
生 2:粉笔盒受力后由静止变为运动,力消失后又静止了。
教师分析:其实在日常生活中也有许多类似的例子,(如同学推桌子),从表面现象上
看,“必须有力作用在粉笔盒上,才能让粉笔盒运动,如果没有力的作用,它就要停下
来”即:粉笔盒的运动需要力来维持。于是,在希腊哲学家亚里士多德就根据这些现
象总结出“物体的运动需要力来维持”。这种观点在历史上曾被沿用了两千多年。但是
沿用两千多年的是否就一定正确呢?我们来看看下面的这个实验:
二、新课教学
[演示 2]:在桌面上放一个小球,用力推它,小球滚动,手离开小球后,小球还滚动了一
段距离才停下来。
师:哪位同学从这次的实验现象中发现了与前面实验现象不同的地方?
生 1:小球在不受力的作用时仍移动了一段距离,最后受到阻力的的作用还是停下来了。
生 2:前面用的是方形的,这次用的是球形的。
师:看来大家都观察得很仔细,非常好。从实验中我们可以知道:“小球在没有受到力
的作用时仍可以移动。”即:物体的运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的
原因。这个结论是两千年后的科学家伽利略提出的。这与亚里士多德的观点相矛盾,
那么,这里有两个相互矛盾的观点,到底哪个是正确的呢?应用什么办法呢?
生:用实验探究法来确定。
师:好,现在就根据你们桌面上给的器材,四人一组,相互讨论,设计一个实验来探究
“小车移动的距离与阻力大小有什么关系?”最先设计好的小组给同学们讲讲你们
的 实验方案。
小组 1:让小车从斜面的同一高度自由下滑,在水平桌面上铺上不同的毛巾,棉布,木
板,看小车在不同的表面移动的距离,用小红旗标出小车的位置,根据小车的不
同位置来判断什么表面对小车的阻力大或小。
师:考虑很仔细,还有其他小组要补充吗?
小组 2:在实验过程中要用同一小车和同一斜面。
师:不错,补充得很完整。那么,用同一高度、同一小车和同一斜面的目的是什么呢?
生:这样可以保证小车在进入平面时的速度一样。
师:对,就是要让每次实验时小车在进入平面时的速度一样,这种实验方法叫什么呢?
生:控制变量法。
师:对,控制小车进入水平面时的速度相同,看小车在不同材料的水平表面移动的距离。
现在就请同学们根据你们设计的实验方案,完成探究内容。并做好实验数据的记录。
再根据三次实验的数据进行分析,进一步推理“在光滑水平面小车的运动情况会怎
样?”。每个小组的成员做好分工,每个同学都动起手来,一起来完成这次探究。实
验开始:
学生探究活动过程
教师在学生实验过程中巡视各小组的实验情况,对不会的小组进行引导,纠正实验中
的错误操作。
附:实验记录表:
表面材料 阻力大小 小车滑动距离
毛 巾 (最大) (最短)
棉 布 (较大) (较短)
木 板 (较小) (较长)
光滑水平面 (阻力为 0) (无限远)
师:好了,各个小组都完成了实验,并进行了小组讨论和分析,那么现在我们来看看
下面几个问题:(教师用多媒体展示问题:)
问题一:三次实验,小车最终都静止,为什么?
师:哪组的同学来回答?
小组 3:小车停下来是因为受到了阻力的作用。
师:对,小车因为受到了阻力,速度越来越小,最后停了下来。
问题二:三次实验,小车运动的距离不同,这说明什么问题?
师:大家都在举手,看来都认真做了实验,并仔细进行了分析,很不错,希望以后大
家都能这样,积极参与到我们的学习中来。
小组 4:说明小车滑动的距离受阻力的影响。
师:不错,小车滑动的距离要受阻力的影响,那是怎样影响的呢,来看第三个问题。
问题三:小车运动距离的长短跟它受到的阻力有什么关系?
小组 6:表面材料越粗糙,产生的阻力越大,小车滑动的距离就越短。
师:很好,三次实验告诉我们,表面越光滑,阻力就越小,而小车滑动的距离就越长。
通过这三次实验,我们来想象一下,若表面更光滑,那么受到的阻力就更小,小车
运动的距离又会是怎样的呢?
(利用多媒体展示问题:)
问题四:若使小车运动时受到的阻力进一步减小,小车运动的距离将变长还是变短?
小组 2:若小车运动时受到的阻力进一步减小,小车运动的距离将变长。
师:好,根据上面的实验及推理的想象,你们还可以推理出什么结论呢?
问题五:小车在光滑的阻力为零的表面,将会怎样运动?
生:将永远运动下去。
师:通过伽利略的实验和科学推理得出“运动的物体,如果受到的阻力为零时,它的
速度将不会减慢,将以恒定不变的速度永远运动下去。”
师:后来,科学家迪卡儿在伽利略的基础上进行了补充:如果运动物体不受任何力的
作用,不仅速度大小不变,而且运动方向也不变,将沿原来的方向匀速运动下去。
师:最后,伟大的科学家牛顿在前人的基础上进行补充:物体除了运动的以外,还有
静止的,那么,静止的物体在没有受到外力作用时,保持什么状态呢?(将保持静
止状态)
师(引导学生概括):现在我们来根据几位科学家的研究成果进行一下概括:一切物
体在没有受到外力作用时,将如何呢?(对概括出大致意思的同学进行鼓励)
最后教师在学生概括的基础上引导学生进行总结:
一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
师:这就是牛顿第一定律。是实验加推理得出的结论。现在,同学们用两分钟的时间
来记一记它的内容,并想想牛顿第一定律实用于什么范围?有什么条件?会出现什
么样的结果?
生 1:范围是:一切物体。
师:对,不管是固体、气体,还是液体,静止的还是运动的,所有的物体都包括。
师:条件又是什么呢?
生 2:在不受外力作用时。
师:不受外力什么时会出现什么样结果呢?
生 3:静止或匀速直线运动。
师:即(多媒体展示):
不受外力时 不受外力时
静止物体 静止 运动物体 匀速直线运动
教师进一步挖掘教材,让学生深该理解牛顿第一定律,同时做到前后知道的照应。
师:现在有一物体在做匀速直线运动,要让它继续运动,需要对它用力吗?
生:不需要
师:这说明什么呢?
生:物体的运动不需要力维持。
师:若我要让它停下来,需要怎样做呢?
生:对它施加力
师:原来运动的物体受到力的作用后,就静止了,这又说明了什么呢?
生:力是改变物体运动状态的原因。
师:今天我们的新课就到这里,现在我们一起来对本节课进行简要的总结:
三、巩固练习:
1、一物体放在桌面上,假设把所有的外力撤掉,物体将怎样?
2、古希腊学者亚里士多德曾给出这样一个结论-----物体的运动要靠力来维持。因为这
个结论在地球上不能用实验来直接验证,直到一千多年后,才有伽利略等人对他的结
论表示怀疑,并用实验来间接说明。这个实验如图,他是让小车从斜面的同一高度滑
下,观察、比较小车沿不同的平面运动的情况。
问:(1)实验时让小车从斜面的同一高度滑下,其目的是让小车在粗糙程度不同的表面
上开始运动时获得相同的 。
(2)一般人的思维都局限在直接比较小车在不同表面上运动的距离不同,但科学家们
却能发现-------物体运动的表面越光滑,相同情况下物体受到的 就小,
因此物体运动的距离越长;并由此推想出进一步的结论,运动的物体如果不受外
力作用,它将 。牛顿第一定律因为是用 的方法得出,所以它
(填“是”或“不是”)用实验直接得出的。
四、小结:
1、牛顿第一定律的内容:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持静止状态或
匀速直线运动状态。
2、“牛顿第一定律”表达的是物体不受外力时的运动规律。
3、物体的运动不需要力来维持。
4、“牛顿第一定律”不是实验定律,而是在实验的基础上推理概括出来的。
五、板书设计:
牛顿第一定律
亚里士多德的观点:
伽利略的观点:力是改变物体运动状态的原因。
牛顿第一定律内容:一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持静止状态或
匀速直线运动状态。
六、教学反思:
本节课通过两个演示实验来激化两种观点的矛盾,从而引导学生通达实验来验证
正确的观点,有肋于调动学生的学习积极性。问题的设置由浅入深,有一定的梯度,
知识点之间的衔接较好,对教材的挖掘把握适中,注意了前后知识的照应。但对个别
学生的引导不够,对“控制变量法”的实验方法强调不足。在以后的教学工作中应加
以改正,不断提高自己的普通话水平,语言的严谨,达到好的教学效果。