高中物理教学案例:牛顿第一定律。
教案课件是老师不可缺少的课件,老师在写教案课件时还需要花点心思去写。只有教学教案写的越优秀,所呈现出来教学情况也会更好。那好的教案课件怎么写?于是,小编为你收集整理了高中物理教学案例:牛顿第一定律。仅供参考,欢迎大家阅读本文。
一、设计思想
物理学是一门与自然、生活、技术进步和社会发展有着最为广泛联系的科学。让学生封闭在既不联系自然,也不联系生产、生活,远离科学探究乐趣,甚至根本不可能存在的“思辩游戏”式的难题和怪题的牢笼之中,他们是不可能热爱物理课程的。所以要让学生在体验中获得物理规律,在物理史实中领略思维的力量和美。本节课的设计特点是注重物理规律的发现和发展,对科学家的创造性思维品质和敢于置疑、坚持真理的献身精神成为情感态度价值观教育的好素材。另外,实验的验证是本节课必需要的。适当介绍一些物理学史的知识,通过对大量实例的分析,让学生真正理解力不是维持物体速度的原因,而是改变物体速度的原因。先是介绍了人类对力和运动关系的发展历史,并着重讲述了伽俐略的理想实验及其重要的实验思想。然后引入了牛顿第一定律,引入了惯性概念,并由此分析出力不是维持物体速度的原因,而是改变物体速度的原因。
二、教材分析
牛顿第一定律是牛顿定律的基石,正是因为它破除了长达近两千年的亚里士多德的错误,改变了人类的自然观和世界观,才导致牛顿第二定律得出。与此同时,它本身还包含着力、惯性、和参考系这些极富成果的科学概念,成为物理学理论的支柱和基石。另外,伽利略的研究过程蕴涵了重要的科学方法,教学中要引导学生领会牛顿第一定律的含义,充分说明伽利略“理想实验”的实验基础和推理过程,展示了伽利略斜面理想实验的猜想依据、推断结果这一思维过程,通过教学让学生明确运动和力的关系,提升对力、惯性、质量等基本概念的理解。惯性是学生学习运动和力的基础,因其抽象难懂而成为难点。新课标中本节内容对学生有以下基本要求:1.了解亚里士多德对力和运动关系的论述及存在的错误。2.认识伽利略研究运动和力关系的思想方法,了解理想实验的作用。3.知道速度是描述物体运动状态的物理量。4.理解牛顿第一定律的内容,能够运用牛顿第一定律解释有关现象。5.知道惯性是物体的固有属性,知道质量是物体惯性大小的量度。6.运用惯性概念,解释有关实际问题。在发展要求中:1.了解运动学和动力学研究角度的差异。2.会识别惯性系与非惯性系。
三、学情分析
本节所述内容在初中课本上已涉及到,初中课本中用到的标题是惯性定律,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。对力和运动的关系,从日常经验出发,人们往往会产生错误的认识,所以使学生建立起运动改变的原因在于物体间的相互作用力的观点,不是轻而易举的事情。在对惯性的学习中,这仍是学生难于理解的问题。许多学生把物体具有保持匀速直线运动和静止状态的性质与物体在这种状态下的特点混为一谈。
四、教学目标
1.知识、技能目标:
(1)理解牛顿第一定律的内容及意义。
(2)理解惯性,知道日常生活中由于惯性而产生的简单现象,会解释日常生活中的惯性现象。
2.能力、方法目标:培养学生严谨的逻辑推理能力;通过对大量实例的分析,培养学生归纳、综合能力。善于思考、善于总结,把物理与实际生活紧密结合。
3.情感、态度目标:让学生知道科学研究过程的艰难,领悟实验加推理的科学研究方法。
五、重点难点
本节的重点是伽利略理想实验,难点是对惯性的理解。
六、教学策略与手段
探究式教学,按物理史实为线索展示物理规律的形成。
七、课前准备
自制理想斜面实验器(用有很小凹槽的柔软铝塑板作为轨道)、气垫导轨。
八、教学过程
1.创设情景、新课引入
(1)引导学生看两张来自生活的图片(多媒体投影):
①警察叫司机系安全带,为什么?
②亚洲飞人柯受良驾车飞越黄河,他凭什么有这种胆识去飞越气势磅礴的黄河呢?
(2)演示一个惯性现象的小实验:用棒敲打叠放的象棋子。
通过生活中的一些现象引起学生探求物理知识的兴趣,同时为惯性的学习打下伏笔。
2.历史回顾
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。
两种主要观点:
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*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。
3.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?
设问二:液体、气体有没有惯性?
(留一定的时间给学生自由思考)
现象:观看装水的气球破后,水还要维持原来的状态
由现象得出: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。
通过下面的问题来巩固和理解牛顿第一定律(由学生分析并回答)
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?
4.定律的应用
通过视频展示: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)
提问: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(呼应新课引入“司机为什么要系安全带”)
最后,在爱因斯坦的一句话中结束这节课:伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法,是人类思想最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端。(强调这节课中理想实验的科学思想方法的重要性。)
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一
教学目标
一、知识与技能:
知道并能用语言表述牛顿第一定律,
九年级物理牛顿第一定律教学设计
。
二、过程与方法:
培养学生严谨的逻辑推理能力。
通过对大量实例的分析,培养学生归纳、综合能力。
善于思考、善于总结,把物理与实际生活紧密结合。
三、情感态度与价值观:
通过探究物体不受力时怎样运动,形成实事求是、不迷信、尊重自然规律的科学态度。
教学重与难点
重点:“理想实验”法,牛顿第一定律。
难点:让学生确信牛顿第一定律并理解其内涵。
教学准备 惯性小车、斜面、木块、木板、毛巾、标志小旗.
教学过程
一、体验、观察、顿悟、阐述
师:同学们,根据平常的观察和生活经验告诉我们:力可以使静止的物体运动,也可以使运动的物体静止。(请观察)
学生实验一:抽学生到讲台上做用力使讲桌运动的实验。并指出当我们用力推或拉桌子时,桌子才会运动,当推力或拉力撤消后,桌子就停止运动。(A、运动需要力来维持)
学生实验二:学生演示小车在木板上运动情况。用力推小车时小车开始运动,当推力撤消后小车仍能运动。
(B、运动不需要力来维持)
师:既然物体的运动不需要力来维持,小车为什么会停下来呢?
生:是桌面对小车的阻力。
(好,下面我们就用实验来探究阻力对物体运动的影响)
二、探究、归纳、推理
(一)探究:阻力对物体运动的影响
1、介绍实验器材。
2、请同学带着下面的问题和老师一起来完成实验探究。
(1)为充分“显示”阻力对物体运动情况的影响,每次实验时应该控制哪些因素相同?如何改变物体受到的阻力?
(2)为什么让小车从斜面的同一高度滑下?
(3)小车在不同材料的平面上最终停下来的原因是什么?
3、演示书上图12.5-3所示的实验,
教案
《九年级物理牛顿第一定律教学设计》(www.unjs.com)。
(1)观察实验现象,记录实验结果。
接触面
阻力的大小
(选填“大”“较小”或“最小”)
小车运动的距离
(选填“短”“较长”或“很长”)
毛巾
棉布
木板
(2)交流讨论思考题。
(3)展示讨论结果。
(二)归纳
生:平面越光滑,小车运动的距离越 远 ,这说明小车受到的阻力越小 ,速度减小得越 慢 。
(三)推理,升华实验结论。
师:如果我们将木板换成表面更光滑的玻璃,小车运动的距离与在木板上运动的距离相比较,哪一个更远些?
生:在玻璃上运动的距离更远。
师:如果有一种材料,它的表面绝对光滑,对小车受到的阻力为零,小车将做什么样的运动?
生:小车将以恒定不变的速度永远运动下去。
师:运动的物体不受力将一直运动下去,那静止的物体如果不受力,会怎样呢?
生:永远保持静止状态。
三、揭示规律、板书课题
一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态.
师:今天同学们在实验的基础上通过进一步推理得出的规律跟17世纪英国科学家牛顿得出规律完全一样。同学们真棒,你们是当今的牛顿。
板书课题:牛顿第一定律
想想议议(学生交流讨论)
1、牛顿第一定律的适用范围:;成立的条件: ;结论: 。
2、静止的物体如果不受力的作用将保持状态;运动的物体如果不受力的作用将保持 。
师:牛顿第一定律充分揭示了物体运动和力的关系,力不是用来维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。
四、课堂练习(见学生手中小练习)
五、课堂小结
1、牛顿第一定律的内容是:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
2、适用范围:一切物体;条件:不受力;结论:总保持静止状态或匀速直线运动状态。
3、力是改变物体运动状态的原因。
六、课外作业(略)
附板书设计
12.5 牛顿第一定律
1、内容:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。
2、适用范围:一切物体;
条 件:不受力;
结 论:总保持静止状态或匀速直线运动状态。
3、力是改变物体运动状态的原因。
二
一、教材分析
这节教材首先对人类认识“运动和力”的关系作了历史的回顾,介绍了四位科学家研究运动和力的关系的思想方法及卓越贡献。然后讲述牛顿第一定律的内容和物体惯性的概念。这是初、高中知识相衔接的一节课程。学生已经了解了牛顿第一定律的基本内容,所以在教学设计上应以教材中有关“力是运动的原因还是改变运动的原因”这一问题认识的发展历史为线索,以科学思想、科学方法教育与思维能力培养为主要目标。教学的侧重点应放在理解人类认识“运动和力”的关系研究、思考、推理过程,学习科学研究中常用的理想实验方法。在牛顿第一定律内容的学习上,注重知识的理解及与生活实际的联系。为发挥学生学习的自主性,思维的积极性,本课采取学生自主探究模式组织教学。
二、教学过程设计
引入新课:运动的起因是什么
(一)学生阅读历史的回顾并找出四位科学家关于力和运动的观点
这块内容中有些知识点学生是已知的,也有未知的,但学生都看得懂,所以就由学生来完成,同学们相互补充,教师只起到归纳总结的作用。
1.亚里士多德:力是维持物体运动的原因。
现象:在平路上人推车,车才能运动,人停止用力,车子就要停下来。
2.伽利略:水平面上物体所以会停下来,是因为摩擦的作用,如果没有摩擦,水平面上物体一旦具有某一速度物体将保持这一速度运动下去。
笛卡儿:如果没有其它原因,运动物体将继续以同一速度沿着一条直线运动,即不会停下来,也不会偏离原来的方向。
牛顿:一切物体总保持原来的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。
(二)问:以上四位科学家每一位都把人类的认识向前推进了一步,试分析每人推进的一步体现在哪里?你认为谁的贡献?
教师通过设计这样一个问题,指明学生要探究的内容与方向,具体由学生们合作完成,教师只起到总结归纳的作用。
a)亚里士多德的贡献:通过直觉的观察提出问题为科学家的研究确立了课题。
b)伽利略的贡献:(1)伽利略发现了不易直觉的摩擦力,改变了亚里士多德根据直接经验得出的直觉结论提出运动不需力维持;(2)思维代替直觉认识宇宙。
c)笛卡儿的贡献:(1)明确匀速直线运动;(2)指出速度改变是有原因的。
d)牛顿的贡献:(1)推广到一切物体;(2)提出静止;(3)明确力的作用。
关于谁的贡献大,学生众说纷纭,没有一个确切的定论,教师也无需给出一个正确的结论。但是通过对物理学历史发展过程的考察,对四位科学家贡献的探究,它将有助于学生了解物理学家认识和发现物理定理、定律的基本方法。从而“以史为鉴”,培养他们以物理学家认识世界本来面目的方式去认识世界。在一定意义上,通过对规律认识的历史的还原,对学生进行科学思想和科学方法论的教育是培养学生科学素养的有效途径。这是设计此问题的关键所在,也是本节课的亮点所在。
在该块教学内容中学生未知的是关于伽利略的理想实验,教师要采取的教学方法是采用设计一系列问题,引导学生学会自己分析问题自己解决问题,具体可如下操作。
提问:伽利略用什么方法证明物体运动不需要力来维持呢?
演示说明:设置一个向下的斜面,再圆滑地连一个向上的斜面。然后拿一个小球放在斜面某点上,由静止运动下来,它将冲上另一斜面。
教师设疑:它能“冲”到哪里,它能回到原来高度吗?如果光滑,结果怎样?
教师通过一系列问题引发学生的思考。通过实验发现,它升不到原来的那个水平高度,这是因为摩擦较大。若换一个摩擦较小的斜面,可以看出,它就较接近那个水平高度。若摩擦越小,就越接近。这是实验事实。科学推理:依据这可靠的实验事实为基础,然后沿着摩擦力越来越小的发展趋势,去科学推理──假如摩擦非常非常的小、以至于没有摩擦,那小球将非常非常接近──以至于达到原来水平高度。这是一种理想的实验情景,即小球沿着光滑的斜面总能上升到原来的高度。教师指出“假设”两个字用得很好,它对物理结论进行合理的外推,其结论的得出符合逻辑。减小第二个斜面的倾角,倾角越小,小球为达到原来的高度所通过的路程就越长;倾角越小,通过的路程就越长。然后,我们再去科学推理,假如它最终成为水平面,那小球所通过的路程也就无限长,只能沿着水平面继续运动下去。
教师总结:“理想实验”虽然也叫实验,但它不等同于科学实验。真实的实验是一种实践活动,而“理想实验”则是一种思维活动,是由人们在抽象思维中设想出来而实际上无法做到的“实验”。并指出理想实验是以真实的科学实践为基础,抓住主要矛盾,忽略次要矛盾,对实际过程做出了更深入的抽象分析。理想实验是以正确的逻辑法则为依据的。它是自然科学理论研究中的重要方法。
(三)演示气垫导轨实验
气垫导轨实验是学生未知的实验,所以采用的方法是由师生共同操作完成,教师介绍实验装置及装置的特点,由学生来推动气垫导轨上的物体,观察它的运动,进一步地帮助学生加深理解物体不受外力作用时将做匀速直线运动。
(四)让学生们仔细阅读牛顿第一定律的内容,并思考定律包含的几层含义
在进行牛顿第一定律的教学时,不能只满足于学生能复述牛顿第一定律的内容,还应帮助学生理解牛顿第一定律所包含的几层意思。定律的理解是未知的,但可以在教师的启发下,通过学生们相互讨论、自主探究、教师补充共同完成下面的三层含义。
1.描述了物体不受外力作用时的运动规律
牛顿第一定律描述了物体不受外力作用,或者所受的合外力为零时,物体将保持原来的运动状态──匀速直线运动状态或静止状态。
2.阐明了力的科学定义
力是物体间的相互作用,它是改变物体运动状态,即产生加速度的原因,而不是产生和维持物体运动的原因。
3.一切物体都有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,揭示了物体普遍具有的属性──惯性。
(五)学生联系生活中的实际问题自己分析惯性问题
三
一、三维目标
1.知识与技能
⑴体会伽利略的理想实验思想。
⑵理解牛顿第一定律的内容及意义;理解力和运动的关系。
⑶理解惯性的概念,知道质量是惯性大小的量度。
2.过程与方法
⑴通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律的形成过程。
⑵理解理想实验是科学研究的重要方法。
3.情感态度与价值观
⑴通过运动和力的关系的历史探究过程,使学生体会规律的形成都有一个从感性到理性、从低级到高级的产生、发展和演变的过程。
⑵通过理想斜面的教学,体会理想实验的魅力。
二、教材分析
牛顿运动定律是整个力学体系的基石,而牛顿第一定律又是这个“基石”中的“基石”,它定性地揭示了力和运动的关系,提出惯性的概念,为定量研究力和运动的关系拉开了序幕。
高中教材与初中相比,主要有四方面的不同。
一是定律内容深浅不同:初中教材叙述为“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”;高中教材叙述为“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”。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,突出了第一定律的独立性和重要意义,也为学习牛顿第二定律做了一定的铺垫。
二是惯性的认识层次不同:初中强调一切物体都有惯性,高中侧重惯性与质量的关系。
三是实验的设计、探究及思维深度不同:初中为斜面小车实验;高中为伽利略理想实验,突出了理想实验这种科学方法的价值所在。
四是情感、态度、价值观的体现不同:初中对牛顿第一定律建立的历史一语带过,高中教材回顾了历史,让学生体会一个规律的获得是一代又一代人努力的结果,能够激发学生追求科学,勇于创新的情感。
三、学情分析
经过初中的学习,学生初步知道了牛顿第一定律的内容和惯性的概念,但是缺乏对牛顿第一定律建立历史的了解,对内容也是一知半解。
学生对于“质量是惯性的量度”更是缺乏认识,凭借自己的生活经验,认为速度也是惯性的量度。教师要在课堂上充分引导,配合实验、结合生活事例来澄清概念。
教学实践表明,学生在头脑中建立正确的力和运动关系的过程,并非一帆风顺,常常形成与亚里士多德相似的观点,且根深蒂固。处理具体的实际问题时,一些直觉的错误观点不时冒出来,存在着严重的"口是心非"问题。
四、教学重难点
1.教学重点:通过回顾历史探究过程理解牛顿第一定律;惯性的理解。
2.教学难点:力和运动的关系;惯性和质量的关系。
五、教学活动设计
(一)创设游戏,引入课题
撕纸游戏
猜一猜:
1.一张纸已剪成两截,但未完全剪断,如果迅速用力撕两边,纸会断成几截?
2.现在把纸剪成三截,但未完全剪断,如果迅速用力撕两边,纸会断成几截?
大家不要动手,先猜一猜。
3.如果在中间的纸下面夹一个夹子,然后迅速撕两边,纸会断成几截?
请大家想一想:为什么是这样一个结果呢?怎样解释我们的游戏呢?其实,在我们的游戏中还涉及到一个古老的话题──力和运动:用力撕纸,纸条断开运动起来。运动和力之间到底有什么关系呢?带着这些问题,我们一起来体验古人的探究过程,学习古人的探究方法,进一步理解论述运动和力关系的牛顿第一定律。
(二)回顾历史,探究定律
1.情景设问,经验猜想
在人类历史的长河中,运动和力如影随形,总是和人们的生活、生产密切相关。比如:马拉车则车前进,不再拉,前进的车会停下来;人象推车则车前进,不再推,前进的车会停下来;踢球,球沿草地向前滚动,不再踢,滚动的球会慢慢停下来。
思考:运动和力之间有什么关系呢?
最早提出这个问题并给出经验猜想的是古希腊学者亚里士多德。
他根据生活生产经验猜想:必须有力作用在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物体就要静止在一个地方。运动需要力维持。
他的观点来自实际经验,还能用实际经验验证,所以被人们广泛接受,并维持了近两千年。
设问:我们现在知道,他的观点是错误的。那么他有贡献吗?
亚里士多德的贡献:开创了一个新的研究领域。
首先质疑并深入研究的是十六世纪的伽利略。他观察了球的滚动。
2.质疑假设,科学猜想
当球沿斜面向下滚动时,它的速度增大,而向上滚动时,速度减小。他由此猜想:当球沿水平面滚动时,它的速度应该不增不减。实际观察的结果是:沿水平面滚动的球越来越慢,最后停下来。
①现象:沿水平面滚动的球越来越慢,最后停下来。
按照亚里士多德的观点,球停下来是因为没有力的作用。伽利略恰恰从这一现象出发,对亚里士多德的观点提出质疑。
②质疑:滚动的球之所以停下来,真的是因为没有力的作用吗?
设问:球停下来的原因是什么呢?
在伽利略之前,人们还没有意识到摩擦力这种无形的力,伽利略是第一个意识到摩擦力的人。
他改变了水平面的粗糙程度,发现:水平面越光滑,球滚得越远。于是,他推断这是摩擦阻力作用的结果。
结论:滚动的球停下来,是摩擦阻力作用的结果。
③假设:若没有摩擦阻力,沿水平面滚动的球将怎样运动呢?
④猜想:若没有摩擦阻力,球将永远滚动下去。
过渡:伽利略设计了一个双斜面实验。
3.实验探究,得出结论
(1)双斜面实验
左斜面固定,右斜面倾角可变。实验中我们设定小球始终从左斜面定位卡处由静止释放。
①固定右斜面,改变小球所受的摩擦,观察小球上升的高度怎样变化。重复一次。
思考:
1.小球所受摩擦阻力的大小与小球上升的高度之间有什么关系?
2.摩擦阻力的大小与释放点到上升的点的高度差是什么关系?
3.如果没有摩擦,小球会上升到多高的地方?
②减小右斜面倾角,观察小球沿斜面运动的最远距离怎样变化。重复一次。
思考:
1.减小右斜面倾角,小球沿斜面运动的最远距离如何变化?
2.如果没有摩擦,减小右斜面倾角,沿斜面滚动的最远距离怎样变化?小球将上升到多高的地方?
③将右斜面放平,释放小球,观察小球的运动。
思考:
1.如果水平木板足够长,小球会停下来吗?
2.如果没有摩擦,水平木板足够长,小球将滚到哪里去呢?
过渡:现在通过动画来模拟没有摩擦阻力时小球的运动。我们为动画配了一段话剧。
(2)动画模拟
(老师扮演伽利略,学生扮演小球。)
伽利略:小球先生(小姐),如果没有摩擦,你会爬上什么高度呢?
小球:我会搭乘梦想的阶梯一步一步往上爬,直到爬上原来的高度。
伽利略;如果我减小右斜面的倾角,你还会爬到原来的高度吗?
小球:梦想有多高,我就可以爬多高,只是我要走的路程更长了。
伽利略:如果我继续减小右斜面的倾角呢?
小球:我心依旧,只是又多了一段山水之程。
伽利略:如果我把右斜面放平,你还会为了自己的梦想而前行吗?
小球:路漫漫其修远兮,吾将上下而求索。既然选择了高度,留给世界的便只能是背影。
播放周杰伦的《蜗牛》节选:我要一步一步往上爬/在点乘着叶片往前飞 /小小的天 留过的泪和汗/总有一天我有属于我的天
希望同学们像小球一样怀着梦想,沿着人生的轨道一步一步往前行!总有一天,你有属于你的天!
过渡:伽利略的双斜面实验是一个理想实验。
(3)理想实验的魅力:
实验(事实)+逻辑推理
通过可靠的实验事实,加上合理的逻辑推理,得出规律的一种方法。
理想实验的魅力:实验不能实现的地方,思维向前一步。
这种方法非常了不起!爱因斯坦是这样评价的:伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端。这个评价实事求是,从亚里士多德到伽利略,经历了2000多年,物理学徘徊不前;从伽利略到爱因斯坦,只经历300多年,物理学的大厦初步建立,大师辈出。这都得益于伽利略首创的实验研究方法。
过渡:通过双斜面理想实验,伽利略得出了结论。
(3)伽利略:若没有摩擦阻力,沿水平面滚动的球将永远滚动下去。运动不需要力维持。
回顾、思考:
①静止的车、足球为什么运动起来?
②运动的车、足球为什么会停下来?
③力和运动之间有什么关系?
力是改变物体运动状态的原因。
设问:运动状态是用什么物理量描述?
车由静止变为运动,受到了推、拉力;由运动变为静止,受到了摩擦阻力。足球由静止变为运动,受到了脚的力;由运动变为静止,受到了草地的摩擦阻力。
过渡:与伽利略同时代的法国科学家笛卡尔对他的观点进行了补充。
4.补充完善,形成定律
(1)笛卡尔的补充:除非物体受到力的作用,物体将永远保持其静止或运动状态,永远不会使自己沿曲线运动,而只保持在直线上运动。这应成为一个原理,它是人类整个自然观的基础。
笛卡尔补充了物体不受力时保持静止状态或匀速直线运动状态。
过渡: 1642年,伽利略逝世,1643年牛顿在英国诞生。牛顿是人类历最伟大的科学家之一。主要贡献有发明了微积分,发现了万有引力定律和经典力学,设计并制造了第一架反射式望远镜等等。
牛顿在1687年出版的《自然哲学的数学原理》一书中提出了三条运动定律。牛顿把伽利略、笛卡尔的正确结论总结成为牛顿第一定律,它是牛顿物理学的基石。
(2)牛顿第一定律: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。
过渡:现在我们来理解定律。
(三)理解定律,了解惯性
思考:牛顿第一定律中论述的运动和力的关系是怎样的?
1.运动和力的关系:力是改变物体运动状态的原因。
物体不受力,保持匀速直线运动状态或静止状态;运动状态变化,物体一定受到力的作用。
思考:物体不受力时“总保持匀速直线运动状态或静止状态”,这能不能通过实验验证呢?
不能。由于不受力作用的物体是不存在的。许多阻力很小的现象可以帮助我们理解牛顿第一定律。
2.阻力很小的现象:冰壶
从视频可以看出,冰壶在一段时间内速度的大小和方向几乎不变,直到碰上另一个冰壶。
思考:定律中还论述了什么呢?
初中物理说课稿-牛顿第一定律说课教案
以下是小编为大家整理的初中物理说课稿-牛顿第一定律说课教案,仅供参考!
初中物理说课稿-《力和运动》说课教案
我说课内容是《九年义务教育三年制初级中学物理教材》第一册,第九章“力和运动”中第一节牛顿第一定律。
教学设计理念
克服以教师为中心,使学生能积极主动参与学习活动中来,培养学生乐于探索精神,获得新知识的能力,与交流合作的能力,实现师生,生生积极互动,使学生在质疑,调查,探究中接受新知,培养学生充分的自主性与独立性。
一、教材分析:环节一,地位与作用。
地位:牛顿第一定律是经典力学中三大定律之一,是整个力学中的基础。如果我们把所有力学现象看作一座大厦,那么牛顿三大定律则是这个大厦的奠基石,牛顿第二定律又是在牛顿第一定律定义的惯性系基础上建立起来的,牛顿第二定律建立在牛顿第一定律基础上。因此牛顿第一定律又是三大定律基础的基础,是否领会这一物理规律,不仅影响学生对这一章的学习,而且会影响整个物理课程中力学部分的学习。
作用:前面我们学习了简单的运动,又知道力学一些简单知识,牛顿第一定律正是基于此基础上将运动和力联系起来的一条纽带一座桥梁,是进一步分析和处理直线运动和力学问题的基础,起到承上启下的作用,是本册书中的一个重要内容,也是本节、本章的重点。环节一:学习状况分析:牛顿第一定律是由部分实验结果,部分外推假设、部分定义所构成的一个复合体,就其定义本身的表述学生不难记住,但初二学生由于接触物理时间比较短,学生平均年龄比较低,抽象思维能力及认知结构上尚不成熟,因此在接受牛顿第一定律上有一定的难度,怎样形成对牛顿第一定律的理解及这一概念的建立使其认识由直观的感觉上升到科学理性认识则是本节的难点。
环节二、目标、重点、难点确定:基于以上分析,结合教材和大纲。
本节重点:牛顿第一定律及理解,根据教学大纲和教材要求,确定本节教学目标、难点:了解理想实验推得物理规律方法。
目标:1、知识目标。2、能力德育目标。
(1)知道牛顿第一定律的内容
牛顿第一定律不是实验定律,而是在大量经验事实基础上,通过进一步概括,推理总结出的一条规律。
(2)理解力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因。
(3)了解理想实验推得物理规律的方法。
牛顿第一定律是一节物理规律教学课。
2、德:培养学生以事实为基础,养成良好的科学态度和科学学习方法,实现由感性认识到理性的思维
3、情感目标:注意师生间沟通,创造良好的学习氛围。在知识目标上针对本节特点对学生提出,了解、理解、知道三个层次,以便学生在学习过程中理清脉络,把握重点部分。以往教学实践中证明,物理规律是物理基础知识部分比较难学的部分,学生往往只注意背定义、记公式、做习题而忽视了对物理概念及规律的理解,以至于丰富的物理含义被形形色色的数学符号所淹没。面对这一现象在这一节教学中突破重点上我主要采取了如下方法。
(1)首先在引题上创设情境,以毛主席诗词“坐地是行八万里,巡天遥看一千河”为开端,引导学生从宏观上复习运动现象,故而知新,提供新旧知识联系的支点,使学生感到新知识并不陌生,便于将新知识纳入原有的认识结构中,降低了学习的难度,有利于引导学生参与学习过程。
(2)通过物理实验进行启发诱导/
A:做课本中小车演示实验,让学生对此实验进行认真、仔细观察以获得足够的感性材料。
每次实验前向学生交代清楚实验的条件和做法,使学生找出实验中哪些条件不变,变化的是什么条件,不变:同一小车、同一斜面、让它从斜面的同一高度上滑下,变化:三种粗糙程度不同的表面,再针对实验结果,提出问题,让学生运用渗透比较,分析综合等研究方法,引导学生分析引导起变化的原因,使学生明确实验目的,动脑筋思考问题,根据实验结果得出结论“同样条件下,平面越光滑,小车前进得越远”为牛顿第一定律的建立提供了一定的感性材料。
B:其次通过上面的演示实验,简单介绍伽利略的推理方法和得出的结论。突出他的理想化实验和推理方法,理想化实验虽然不能实现,但都有可靠的事实基础,因而推理是合理的。C:在此基础指出牛顿在总结前人研究成果基础上,以事实为依据总结出一条经得起时间和实践检验的一条真理,牛顿第一定律。
3:在教学突出重点中,对定律中关键词语进行说明,各种易犯的错误进行分析,纠正学生头脑中原有的错误生活观念以形成正确的科学概念,由于牛顿第一定律是建立在实验和观察基础上大胆而合理的确良外推,它只是一种基础假设,由于不存在绝对不受外力作用的物体,因此这条定律无法直接用实验来证明,它的正确性在于它推得结果与客观事实相吻合,形成对比知道知识的发展过程由错误正确完善学生一目了然地看清其框架,把握重点和关键。投影牛顿第一定律
一、没有力的作用,运动物体就要静止下来(错误)
二、运动物体如果不受任何外力作用,它的速度将保持不变,永远运动下去。(正确)
三、一切物体在没有受外力作用的时候,总保持匀速直线运动或静止状态。(完善)环节五:难点突破
牛顿第一定律虽已建立,但学生对其建立过程仍比较生蔬,常不能予以接受因此造成了对牛顿第一定律理解不深入,不透彻,形成难点针对此现象采取了,实验和定性分析相结合的原则,使直观实验与抽象受力分析相结合的起来,这样做到了使其难点先简后繁,先定性,后定量;先具体后抽象;先特殊后一般的解决方法,使其难点被逐步得以解决,从而形成了完整的科学体系。这样有利于培养其思维能力和理想实验推得物理规律方法。
二程序安排
本节课在程序安排上针对学生特点主要采取了如下程安排:
1、引题,创新情境,复习提问导入新课。形成新旧知识互相联系、互相渗透。
2、重视物理实验,引导学生观察、分析、猜想,推导得出牛顿第一定律。
3、重视各种变成恰当的应用,对其定律中学生不易接受的地方和关键词语进行解释,使牛顿第一定律得以巩固,理解定义、特定的含义。
4、在此引导说明,对其进行加深,从而形成深刻印象,通过不同层次联系,加强基础与习题的配备,能够及时反馈学生认知情况,从而调整教学加经改进,体现以学生为主、教师为主导的作用。
5、归纳总结。由学生回忆本节学到了什么为主线,使学生对所学的新知识更加清晰,明确、系统,从知识结构上把握新内容,达到巩固和提高的目的,经过这一回顾,让学生会用科学方法去研究问题,从而进一步发展了思维能力设计。
6、定量作用:让学有余力的同学进一步提高,学习困难的同学加深对本节特点及基础知识理解认识,为之创造良好的外部条件以促进学生的学习进行如下设计。
(1)明确目标,激发动机(在复习运动和力基础上)
(2)新旧联系,指引注意。
(3)创设情境,提供感性材料(实物、小车实验)
(4)讨论分析形成结论。如果物体不受摩擦力作用,那么物体运动情况又会怎样呢?让学生思考,讲座得出结论,从而养成学生动口,动手的能力。
(5)反馈强化,通过对定律本身说明及习题配备,使定律得以巩固和深化。确定教学目标
导入课题
提供感性材料
分析推理
形成定律
反馈强化
巩固应用
小结综合
高三年级物理牛顿第一定律教案
一、教学目标
知识与技能:
1.知道伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识
2.知道伽利略的理想实验及其推理过程和结论
3.知道什么是惯性,会正确理解有关现象
过程与方法:
1.观察生活中的惯性现象,了解力和运动的关系.
2.通过实验加探对牛顿第一定律的理解.
3.理解理想实验是科学研究的重要方法.
情感态度与价值观:
1.通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识,了解人类认识事物本质的曲折性.
2.感悟科学是人类进步的不竭动力.
二、教学内容剖析
本节课的地位和作用:
本节惯性定律的内容及导出过程,强调它在科学中的地位与作用,意在引导学生了解科学的发现和发展。科学的发现都有其深刻的社会背景和科学背景,同时,科学家自身的创造性思维品质和敢于置疑、坚持真理的献身精神又成为情感态度价值观教育的好素材。
本节课教学重点:
牛顿第一运动定律、惯性的概念。
本节课教学难点:
1.消除“力是维持物体运动的原因”的错误观点。
2.牛顿第一运动定律。
3、惯性概念的理解及应用。
三、教学准备
电化教室、“3.1 牛顿第一定律.”ppt”文件
[教学过程设计]
一.引入
播放视频剪辑《汽车事故实验》,在视频剪辑中,我们看到撞车后假人和车子的运动情况.我们要讨论的是,
人和车子为什么会做这种或那种运动.要讨论这个问题,必须知道运动和力的关系.在力学中,只研究物体怎样运动而不涉及运动和力的关系的分科叫做运动学,研究运动和力的关系的分科叫做动力学.
动力学的奠基人是英国科学家牛顿.牛顿在1687年出版了他的名著《自然哲学的数学原理》.这部著作中,牛顿提出了三条运动定律,这三条定律总称为牛顿运动定律,是整个动力学的基础.这一章我们要学习的就是牛顿运动定律.
二.正课
1、历史的回顾.
远在两千多年以前,人们已经提出了运动和力的关系问题.可是直到伽利略和牛顿时代,才对这个问题给出了正确的答案
演示实验:用力推车,车子才前进,停止用力,车子就要停下来.
1.1 亚里士多德(Aristotle)
在17世纪前人们普遍认为力是维持物体运动的原因.用力推车,车子才前进,停止用力,车子就要停下来.古希腊的哲学家亚里士多德(公元前384—前322)根据这类经验事实得出结论说:必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止下来.(力是维持物体运动状态的原因) 在亚里士多德以后的两千年内,动力学一直没有多大进展.直到17世纪,意大利物理学家伽利略才根据实验指出,在水平面上运动的物体所以会停下来,是因为受到摩擦阻力的缘故.
教师对亚里士多德做简单的介绍,以培养学生对科学家们的热爱。
1.2 伽利略(Galileo)
在水平面上运动的物体所以会停下来,是因为受到摩擦阻力的缘故.
若阻力非常小,物体将做什么运动呢?
课件演示实验:物体沿气垫导轨的运动很接近匀速直线运动.
介绍:上海磁悬浮列车示范运营线、设计时速430公里/ 小时.
若阻力减少到零,情况又会怎样呢?
计算机模拟实验:伽利略的理想实验.
结论:设想没有摩擦,一旦物体具有某一速度,物体将保持这个速度继续运动下去.
而水平桌面上推物体物体动起来,不推物体就不动,正是由于摩擦力的作用使物体改变了运动状态,所以力是改变物体运动状态的原因。
伽利略的研究方法:以可靠的事实为基础,经过抽象思维,抓住主要因素,忽略次要因素,从而更深刻地揭示了自然规律.
对伽利略进行简单的介绍。
1.3 笛卡儿(Descartes)
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.讲解:牛顿在伽利略等人研究的基础上,并根据他自己的研究,系统地总结了力学的知识,提出了三条运动定律.
高中物理说课稿:牛一定律
一、 教材分析:
1. 地位及作用:
牛顿第一定律所讲述的运动和力的关系是动力学的基础问题。这节课学好了,学生建立了对运动和力关系的正确认识,就不容易从日常经验出发产生同历史前人产生过的相同的错误,也为学习动力学奠定了知识基础。
2.教材特点:
①牛顿第一定律解决了几千年都含糊不清的问题,有助于学生对运动和力的关系进一步深入理解。
②伽利略理想实验是学生第一次接触到理想实验,应充分引导学生探索伽利略理想实验的推理过程,知道理想实验是建立在可靠的事实基础上的科学方法。
3. 教材的重点、难点
①重点:运用实验手段及微机模拟探索力和运动的本质关系,着重培养学生探索物理问题、分析物理问题的基本能力。
②难点:如何用科学的观点来代替部分学生头脑中对运动和力关系的错误认识,即毁灭直觉。
二、 教学目标:
1. 知识方面:
① 知道伽利略和亚里士多德对力和运动的关系的不同认识,知道伽利略的理想实验及其推导过程和结论,知道理想实验是科学研究的重要方法。
② 理解牛顿第一定律的内容和意义。
③ 知道什么是惯性,会正确解释有关的惯性的现象。
2. 能力方面
要求学生从实验现象推理,概括出物理规律。培养学生观察,分析和综合能力。培养学生逻辑推理能力以及科学思维能力。
3. 科学方法方面
① 通过伽利略理想实验推理过程的探索,培养学生严密的逻辑思维方式,体会得出物理规律的一种方法。
② 让学生体会认识客观规律的一般过程:实践→认识,再实践→再认识。
三、 教学方法
1. 采用以演示实验为主的引导探索式教学方法,通过让学生观察分析实验现象,教师有意识点拨,充分调动学生思维的积极性,从而得出物理规律。
2. 采用操作快捷、方便、高效率的微机辅助教学手段,可加大课堂密度,节省授课时间,提高教学效率。
3. 采用循环螺旋式的教学方法,即实践→认识,再实践→再认 识,使学生认识事物的过程符合唯物辩证法的认识论。
教学中,加强师生间的双边活动,以教师为主导,学生为主体,严格控制教学进度,努力实现教学的和谐美。
四、 教学过程:
1.新课引入:
从历史角度引入,采用多媒体手段,通过动画片形象地说明了力与运动的关系,激发学生的兴趣,增大课堂容量。
2. 新课教学:
以实验→推理→总结概括→运用为主线展开。
① 伽利略理想实验:
实 验1:小车从同一高处滑到三种介质的平面上,观察滑行距离的区别。(实验录像)
实 验2:伽利略实验模型。
推 理:忽略次要因素后,小车、小球将怎样运动。(电脑模拟小球在无阻力条件下运动)
总结概括:牛顿第一定律内容。
② 惯性:
实 验1:赛车起动,小人跌倒------静止的物体有惯性。
实 验2:赛车制动,小人不动------运动的物体有惯性
推 理:静止、运动的物体都有保持运动状态的性质。
总结概括:一切物体,不论处于什么状态都有惯性。惯性是物体的固有性质。
3.运用:
① 看动画片(微机模拟),解释小人跌倒后为什么向前跌倒?(找两个学生解释)然后看动画片(微机模拟)解释。
② 为什么车加速时,车上的人向后倾倒?车减速时,人向前倾倒?利用动画片(微机模拟)解释。
③锤头松动时候,为什么把锤子倒立,把锤柄末端向石头上去磕一磕,锤头就安牢了?实验演示,动画片(微机模拟)解释
④一列在平直铁路上匀速行驶的火车,在车厢里有一个人,竖直上抛一小球,小球落下时,将落在哪?实验模拟,加以解释。
五、 总结
六、 作业
必做题:课后题1,3两题。
选做题:设计几个利用或防止惯性的小实验。
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