PAGEPAGE1《牛頓第一定律》教學設(shè)計北京師大附屬實驗中學王運淼〖設(shè)計思想〗1．注重三維目標的和諧統(tǒng)一牛頓第一定律是牛頓物理學的基石，是力學的第一原理，它改變了人們對自然的認識，改變了人們的世界觀。這就是，原來亞里士多德認為物體運動需要力，而現(xiàn)在是運動不需要力。這樣的重大科學發(fā)現(xiàn)，稱得上是真正的科學真理。因此，我在設(shè)計牛頓第一定律教學時，注重三維目標的和諧統(tǒng)一，讓學生理解科學的完整內(nèi)涵，同時在人文、德育方面給學生以潛移默化的影響。2．創(chuàng)設(shè)情境，讓學生體驗建構(gòu)新知識的樂趣在初中階段，學生對牛頓第一定律已有大致了解，知道亞里士多德的觀點（力是維持物體運動的原因）是錯的，也知道伽利略通過研究澄清了運動和力的關(guān)系（力是改變物體運動狀態(tài)的原因）。但是，在解決實際問題時，他們還常常下意識地用亞里士多德的觀點去分析，這說明運動和力的正確關(guān)系在學生的頭腦中還沒有真正建立起來。因此，我在設(shè)計這節(jié)課的教學時，注意創(chuàng)設(shè)情境，突出研究過程和方法，讓學生頭腦里的前概念與物理學里的科學概念激烈交戰(zhàn)，引導學生在現(xiàn)有知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上主動構(gòu)建新知識。〖教學目標〗1．知識與技能理解牛頓第一定律的內(nèi)容和意義。知道慣性的概念，知道慣性大小跟質(zhì)量有關(guān)，能夠正確解釋有關(guān)慣性的現(xiàn)象。2．過程與方法通過將研究物體運動原因的相關(guān)史料合理剪裁，融入物理教學，歷史地展現(xiàn)伽利略的批判精神、邏輯推理的方法、猜想與假說的魄力和實驗驗證的科學作風，使學生有身臨其境之感，感受他的研究方法、科學精神，得其精髓、有所借鑒。3．情感、態(tài)度與價值觀通過牛頓第一定律的教學，使學生體會到物理學對人們的世界觀、自然觀、思維方式的改變都在起著重要的作用。從“嫦娥一號”從“嫦娥一號”引入亞里士多德的運動觀伽利略的研究笛卡兒的補充牛頓的總結(jié)理解牛頓第一定律1．引入看大屏幕：嫦娥一號奔月過程模擬動畫。提出問題：嫦娥一號宇宙飛船的運動相當復(fù)雜，而它的運動靠的是地面上的技術(shù)人員遙控。要想成功地控制它的運動，必須知道它為什么能這樣運動，也就是運動的原因。關(guān)于運動的原因問題是一個古老的話題?？梢宰匪莸焦?世紀。2．亞里士多德的樸素運動觀（1）回顧研究“落體運動”時對亞里士多德的認識學生：西方最偉大的哲學家，古希臘的圣人。（2）介紹亞里士多德的運動觀他觀察了大量物體的運動，經(jīng)過思考，把運動分成兩類，一類是自然運動，另外一類是受迫運動。自然運動：每個物體都有自己的固有位置，比如，火的自然位置在上，土的自然位置在下，氣和水在中間。偏離固有位置的物體將趨向固有位置運動。地上物體的自然運動沿直線，輕者上升，重者下降；天體的自然運動永恒地沿著圓周進行。受迫運動：物體的運動是在推或拉的外力作用下發(fā)生的。沒有外力，物體就會停止。（3）引導學生認識受迫運動原因的實質(zhì)亞里士多德的偉大之處在于，他在找運動的原因時跟推或拉的外力建立起關(guān)系來了。他總結(jié)的受迫運動原因的實質(zhì)是：運動需要力來維持，力是維持運動的原因。根據(jù)初中的學習，多數(shù)學生知道這是錯的。但是，他們的潛意識里未必根除了這種運動觀。（4）激發(fā)學生的潛意識，啟發(fā)學生思考亞里士多德的運動觀聽起來很有道理。事實上這個觀點是沒有學過物理的人的一種樸素的運動觀。這種觀點從公元前4世紀誕生起，兩千年里沒人質(zhì)疑，一直到了公元后16世紀，歐洲大學里物理講的還是這種觀點。我們學過初中物理了，都知道這種觀點有問題，那么問題在哪呢？雖然學生能說出：力不是維持物體運動的原因，是改變物體運動狀態(tài)的原因?？墒?，他們很難結(jié)合生活中的實例說清楚運動和力的關(guān)系。這說明他們還沒有找到質(zhì)疑亞里士多德觀點的切入點。3．伽利略的研究（1）質(zhì)疑伽利略研究的切入點是：原來運動的物體之所以停下來難道真的是沒有力的作用嗎？學生：原來運動的物體之所以停下來，是因為有摩擦力或空氣、水等流體的阻力作用的結(jié)果。（2）假設(shè)與猜想4．笛卡兒的補充在伽利略研究的基礎(chǔ)上，跟伽利略同時代的物理學家、數(shù)學家笛卡爾，補充完善了伽利略的觀點：除非物體受到力的作用，物體將永遠保持靜止或運動狀態(tài)，永遠不會自己沿曲線運動，而只保持在直線上運動。5．牛頓的總結(jié)又隔了一代人，出了一位大師級人物。他就是——學生：牛頓說隔了一代人一點都不委屈牛頓，伽利略是1642年去世的，牛頓是1643年誕生的?？芍^前赴后繼。牛頓在前人研究的基礎(chǔ)上，對運動和力的關(guān)系進行了全面的闡述：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。牛頓把力與運動的關(guān)系這個結(jié)論總結(jié)成第一定律。寫在了《自然哲學之數(shù)學原理》這本書里。出示這本書，倡導感興趣的學生課外閱讀。牛頓說：如果我比笛卡兒看得遠一點，那是因為我是站在前輩巨人的肩上。這既反映了牛頓謙遜的一面，同時也是不爭的事實。雖然“不受力”的情景在現(xiàn)實生活中很難看到，但是有些現(xiàn)象能夠幫助我們認識理解這種理想情況。讓學生舉例說明。如冰壺球，滑板，溜冰，等等。這些運動都是在感受摩擦力很小時帶來的運動樂趣。由此也可以幫助我們理解牛頓第一定律中“不受力”的情景。6．理解牛頓第一定律（1）力是改變物體運動狀態(tài)的原因物體運動狀態(tài)改變，也就是物體運動的速度改變，所以力是改變物體速度的原因。為了描述速度的變化的快慢，我們建立了加速度的概念，速度改變了，也就是物體有加速度了，所以力是產(chǎn)生加速度的原因。前一段時間，有的同學總是問為什么加速度變大，變小？現(xiàn)在明白了吧？學生：是因為外力在變化。（2）慣性與質(zhì)量的關(guān)系“一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)”說的是什么呢？學生：慣性?！翱偙３帧闭f明這是物體與生俱來的本領(lǐng)，一種抵抗運動狀態(tài)變化的本領(lǐng)——慣性。慣性大小與什么因素有關(guān)系呢？你能設(shè)計一個小實驗或舉一個生活中的實例加以說明嗎？讓學生討論、交流。一般學生能夠說出：質(zhì)量越大，慣性越大。量度物體慣性大小的物理量就是其自身質(zhì)量。但是很難通過生活中的實例或設(shè)計簡單的實驗來說清楚這個關(guān)系。這就需要教師通過實驗和實例幫助學生理解慣性和質(zhì)量的關(guān)系。小實驗（師生合作）：找一個肺活量大一點的男生到前面來，深呼吸一下，吹教師用線提著的乒乓球。乒乓球被高高吹起（學生笑）。教師再拿出一個跟乒乓球體積差不多的鋼球，用線提著，讓學生用力吹。鋼球幾乎不動（學生大笑）。通過這個小實驗就能夠說明質(zhì)量大的慣性大。其實現(xiàn)實生活中例子太多了，而且根據(jù)質(zhì)量和慣性的關(guān)系設(shè)計了好多娛樂項目，如保齡球（展示圖片）。保齡球撞木瓶，很有趣，最好是一個球過去，十個木瓶全倒了。想想看，有這種娛樂項目嗎？拿著木瓶去打保齡球（學生大笑）。在保齡球跟木瓶碰撞的過程中體現(xiàn)了質(zhì)量和慣性的關(guān)系。7．尾聲這節(jié)課在復(fù)習初中的基礎(chǔ)上，我們知道了力是產(chǎn)生加速度的原因，質(zhì)量是慣性大小的量度。思考：外力能夠改變物體的運動狀態(tài)；而物體有質(zhì)量，有慣性，物體自身又在抵抗運動狀態(tài)的改變?？梢姡矬w運動的加速度與力、質(zhì)量有關(guān)，有什么定量的關(guān)系呢？這就是我們下節(jié)課將要繼續(xù)探究的問題。附：板書設(shè)計第四章牛頓運動定律一、牛頓第一定律1．亞里士多德（公元前4世紀）的樸素運動觀自然運動，受迫運動受迫運動原因的實質(zhì)是：運動需要力來維持，力是維持運動的原因。2．伽利略（1564—1642）的研究（1）質(zhì)疑（2）假設(shè)與猜想（3）理想實驗（4）運動和力的關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因。（5）伽利略的科學研究方法實驗和邏輯推理的和諧結(jié)合。3．笛卡兒（1596—1650）的補充4．牛頓（1643—1727）的總結(jié)一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。5．理解牛頓第一定律（1）力是改變物體運動狀態(tài)的原因（2）慣性與質(zhì)量的關(guān)系6．思考物體運動的加速度與力、質(zhì)量有什么定量的關(guān)系？〖教學效果評價與教學反思〗1．評價“牛頓第一定律”一課，是在新課標理念的影響下，我為崇文區(qū)、西城區(qū)的高一教師做的一節(jié)公開課。從課堂教學效果來看，學生在原有知識經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，在教師的引導下，能夠積極主動地構(gòu)建新知識，對運動和力的關(guān)系有了更清晰的認識。在學習的過程中，他們對亞里士多德的貢獻有所了解，能夠自主總結(jié)出伽利略開創(chuàng)的科學研究方法——實驗與推理完美