3-6 運(yùn)動和力的關(guān)系

第六節(jié) 運(yùn)動和力的關(guān)系 北京市前門外國語學(xué)校 徐桂姝 一、指導(dǎo)思想與理論依據(jù) 基于物理課程標(biāo)準(zhǔn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程理念，本節(jié)課讓學(xué)生從日常生活現(xiàn)象出發(fā)，提出要探索的問題，然后由教師教給學(xué)生研究方法，結(jié)果由學(xué)生自己去探索獲得。英國切爾西大學(xué)理科課程研究教授亞瑟·莫里斯·路卡斯指出，運(yùn)用探究式教學(xué)的目的是為了培養(yǎng)學(xué)生像科學(xué)家那樣去思考問題、分析問題，使他們學(xué)會科學(xué)的思維方法和進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)的本領(lǐng)。 二、教學(xué)背景分析 １．教學(xué)內(nèi)容分析 牛頓第一定律是初中物理的重要內(nèi)容。它對于學(xué)習(xí)物體的固有屬性——慣性、用來解釋日常生活中的慣性現(xiàn)象以及推導(dǎo)出物體保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的實(shí)際條件—-受平衡力的作用都有重要的意義；它還是培養(yǎng)學(xué)生能力、對學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度教育；給學(xué)生以科學(xué)方法論的教育的好素材。 2。學(xué)生情況分析 在教學(xué)中，不僅要注重科學(xué)知識教學(xué)(定律本身）,而且要特別強(qiáng)調(diào)定律得出所運(yùn)用的科學(xué)方法，所以在教學(xué)中采用探究式教學(xué),讓學(xué)生在教師設(shè)計的問題情境中進(jìn)行思維的挑戰(zhàn),通過觀察實(shí)驗(yàn)、并經(jīng)過學(xué)生的努力和教師的引導(dǎo)得出正確的結(jié)論.從而培養(yǎng)學(xué)生自主獲取知識的能力、觀察能力、分析和概括能力. 3．教學(xué)方式 教師演示與學(xué)生體驗(yàn)相結(jié)合;教師引導(dǎo)與學(xué)生分析歸納相結(jié)合。 4．教學(xué)手段 利用多媒體展示PＰT、斜面、小車、毛巾、棉布、flash課件。 三、教學(xué)目標(biāo) １.知識與技能 (1）知道牛頓第一定律。 (２）常識性了解伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過程。 2。過程與方法 (１）通過實(shí)驗(yàn)探究阻力對物體運(yùn)動的影響。 （2）經(jīng)歷分析、概括、推理的過程,了解科學(xué)的思維方法。 3．情感、態(tài)度與價值觀 （1)通過科學(xué)史的簡介,養(yǎng)成科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。 (2）通過伽利略的理想實(shí)驗(yàn),體會科學(xué)的方法論. 四、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 1.教學(xué)重點(diǎn) 通過對小車實(shí)驗(yàn)的分析比較，推理得出牛頓第一定律。 2．教學(xué)難點(diǎn) 明確“力是維持物體運(yùn)動的原因"的觀點(diǎn)是錯誤的；伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過程。 五、教學(xué)流程示意圖 運(yùn)動和力的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)引入 伽利略的觀點(diǎn)及理想實(shí)驗(yàn) 伽利略的實(shí)驗(yàn)方法 牛頓第一定律 對牛頓第一定律的理解 鞏固練習(xí) 運(yùn)動和力的關(guān)系 亞里士多德的觀點(diǎn) 探究：物體運(yùn)動狀態(tài)的改變與受阻力的關(guān)系 笛卡爾的補(bǔ)充 六、教學(xué)過程 教學(xué)環(huán)節(jié) 教師活動 學(xué)生活動 設(shè)計意圖 新課引入 復(fù)習(xí)提問: １．力的作用效果有哪些? 2.力可以改變物體運(yùn)動狀態(tài)的哪幾個方面? 通過前面的學(xué)習(xí),我們知道力可以改變物體的運(yùn)動狀態(tài)，就是說力能使靜止的物體運(yùn)動，使運(yùn)動的物體速度加快、減慢或改變物體的運(yùn)動方向.運(yùn)動和力有著怎樣的關(guān)系呢？　 力可以改變物體的運(yùn)動狀態(tài)，力可以改變物體的形狀. 力可以改變物體的運(yùn)動速度和方向. 復(fù)習(xí)舊知，引入新課。 創(chuàng) 設(shè) 情 境 亞里士多德的觀點(diǎn) 創(chuàng) 設(shè) 情 境 伽利略的理想實(shí)驗(yàn) 提問：一個靜止的物體，要想使其運(yùn)動起來，有哪些方法？ 提問：生活中的這些經(jīng)驗(yàn)使人們無意識地把運(yùn)動和力聯(lián)系在一起，那么運(yùn)動和力到底有什么關(guān)系呢？ [演示1］在桌面上推動小車從靜止開始慢慢向前運(yùn)動，撤掉推力,小車立即停止. 日常生活中也有許多類似的現(xiàn)象，（如推桌子）.早在２ 00０多年前，古希臘哲學(xué)家亞里士多德就是根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)指出：“必須有力作用在物體上，才能使物體繼續(xù)運(yùn)動，沒有力的作用,物體就要停下來?！奔?，小車的運(yùn)動需要推力去維持。力是維持運(yùn)動的原因。這種觀點(diǎn)在歷史上曾被沿用兩千多年，但是沿用兩千年是否就一定正確呢？有人曾表示過懷疑，有人認(rèn)為就是錯誤的,但沒有能說服別人的理由。更主要的原因是亞里士多德被宗教利用,他的話被人們敬為圣賢之言，不可觸犯。 下面利用前面學(xué)過的力學(xué)知識來分析下例現(xiàn)象,討論力與運(yùn)動的關(guān)系。 [演示2］ 在桌面上推動小車從靜止使之向前運(yùn)動，用力推出，小車向前運(yùn)動一段距離后停止. 提問:推力撤掉后，小車是立即靜止嗎？ 你見過類似的現(xiàn)象嗎？ 與亞里士多德的觀點(diǎn)相符嗎? 小車:靜止-—運(yùn)動——靜止。兩個過程中是否都有力存在？后一段沒有推力小車也運(yùn)動，你看到這個現(xiàn)象能得出什么結(jié)論？你認(rèn)為力與運(yùn)動是什么關(guān)系?請同學(xué)們討論一下. 請同學(xué)說出討論結(jié)果. 盡管亞里士多德被奉為圣賢，他的學(xué)說在中世紀(jì)還是不斷有人批判，逐漸被新的見解所替代。 １7世紀(jì),意大利物理學(xué)家伽利略也對上述問題做了研究，小車由運(yùn)動—-靜止,為什么？于是伽利略想，如果沒有摩擦,將會怎樣呢?為了研究力與運(yùn)動的關(guān)系設(shè)計了著名的斜面實(shí)驗(yàn).教師介紹斜面實(shí)驗(yàn). 伽利略設(shè)想讓小球沿一個沒有摩擦的斜面由靜止?jié)L下，小球?qū)_(dá)到原來的高度。斜面傾角減小，小球需要走更遠(yuǎn)的距離才能達(dá)到原來的高度,當(dāng)傾角為零時,小球再也不能達(dá)到原來的高度，速度不會減慢,將以恒定不變的速度沿水平面永遠(yuǎn)運(yùn)動下去。 伽利略設(shè)想的無摩擦的斜面,現(xiàn)實(shí)生活中能實(shí)現(xiàn)嗎？我們來看動畫模擬演示伽利略的理想實(shí)驗(yàn). 這個實(shí)驗(yàn)不是憑空想象出來的，是為證明自己的觀點(diǎn)是否正確而設(shè)計的，是有目的的。我們的物理實(shí)驗(yàn)都是有目的的. 亞里士多德認(rèn)為：力使物體動,無力不能動。 伽利略認(rèn)為：無力一樣動，有力可不動。 你覺得呢? 推它、拉它、提它…… 觀察小車受力與運(yùn)動的關(guān)系并回答。 ①當(dāng)用力拉車時，小車就向前運(yùn)動。 ②停止力的作用,小車就停止運(yùn)動。 學(xué)生聽講。 觀察小車受力與運(yùn)動的關(guān)系并回答。 不是。 籃球投出手后還繼續(xù)向前運(yùn)動。 不符。 有力存在。 沒有推力小車也能運(yùn)動。 學(xué)生討論并回答: 小車由靜止到運(yùn)動有力,由運(yùn)動到靜止也有力（摩擦阻力）。 力使小車的運(yùn)動狀態(tài)改變了;小車的運(yùn)動不需要力來維持。 學(xué)生聽講。 學(xué)生聽講. 。 不能實(shí)現(xiàn)。 因?yàn)槭苣Σ磷枇Α? 伽利略的觀點(diǎn)正確。 由生活實(shí)際入手，引發(fā)學(xué)生思考。 培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析能力。 直覺地推測。 告訴學(xué)生歷史上人們對運(yùn)動和力的關(guān)系的認(rèn)識，介紹亞里士多德的觀點(diǎn)，并說明其觀點(diǎn)被沿用兩千多年的原因。 培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思維能力. 由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和實(shí)例否定亞里士多德的觀點(diǎn). 由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生思考。 培養(yǎng)學(xué)生觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力和語言表達(dá)能力。 圣賢之言不一定就正確，要勇于提出自己的觀點(diǎn)。 了解伽利略的理想實(shí)驗(yàn)。 伽利略敢于糾正前人的理論，用豐富的想象力和科學(xué)的推理建立新的力和運(yùn)動的關(guān)系。 通過伽利略的理想實(shí)驗(yàn)，給學(xué)生以科學(xué)方法論的教育。 讓學(xué)生知道現(xiàn)實(shí)生活中無法做到的,可用理想實(shí)驗(yàn)的方法去研究。 讓學(xué)生知道物理實(shí)驗(yàn)不是憑空想象出來的,是為證明自己的觀點(diǎn)是否正確而設(shè)計的.是有目的的。 加深對正確觀點(diǎn)的認(rèn)識. 探究物體運(yùn)動狀態(tài)的改變與受阻力的關(guān)系 既然剛才小車由運(yùn)動到靜止,是因?yàn)槭苣Σ磷枇Γ敲次覀兙蛠硖骄恳幌伦枇ξ矬w運(yùn)動狀態(tài)改變的關(guān)系。 探究目標(biāo)：物體運(yùn)動狀態(tài)的改變與受阻力的關(guān)系。 伽利略用小球從斜面滾下為研究對象,我們用小車從斜面滑下為研究對象.讓小車從斜面滑到平面，觀察阻力如何改變小車的運(yùn)動狀態(tài)。 根據(jù)科學(xué)實(shí)驗(yàn)的特點(diǎn)(要人為地控制實(shí)驗(yàn)條件：相同條件和不同條件）， 相同條件:由于運(yùn)動狀態(tài)包括速度的大小和方向,應(yīng)讓小車從斜面滑到平面時的運(yùn)動狀態(tài)相同。 問：如何讓小車運(yùn)動方向相同？ 問：使小車從斜面滑下可使小車具有一定的速度，如何讓小車運(yùn)動速度相同？ 不同條件:阻力（阻礙物體運(yùn)動的力)。 問：如何讓小車所受阻力的大小不同？ 本實(shí)驗(yàn)采用毛巾、棉布、木板三種粗糙程度不同的表面，小車在三種表面上運(yùn)動時有什么不同？ 在演示實(shí)驗(yàn)時，請同學(xué)們注意觀察小車速度變化快慢，小車前進(jìn)距離的長短,演示實(shí)驗(yàn)，然后觀看課件。將實(shí)驗(yàn)結(jié)果填入下列表格中。 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 表面材料 小車速度變化快慢 小車前進(jìn)的距離 小車受阻力大小 1 毛巾 ２ 棉布 3 木板 三個表面有何不同。 實(shí)驗(yàn)說明:平面越光滑,阻力越　 ，小車運(yùn)動的距離越 ,其速度減小得越 　 . 問：有比木板表面更光滑的平面嗎? 若讓小車在玻璃表面上運(yùn)動,阻力如何？小車前進(jìn)的距離如何？小車速度變化快慢如何？ 有比玻璃表面更光滑的平面嗎,阻力如何？小車前進(jìn)的距離如何？小車速度變化快慢如何? 如果找到一個非常光滑的平面，光滑到f=０呢？ 我們可以設(shè)想一下,如果摩擦力為零，物體在運(yùn)動方向上不受力的作用，物體將會怎樣運(yùn)動呢？你們認(rèn)為運(yùn)動與力是怎樣的關(guān)系？ 讓小車在平面上做直線運(yùn)動。 同一小車從斜面同一高度由靜止滑下。 控制表面的粗糙程度來控制阻力的大小。 阻力的大小不同. 觀看演示實(shí)驗(yàn) 觀看課件 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象填寫實(shí)驗(yàn)記錄表。 學(xué)生填表后回答。 阻力的大小不同. 平面越光滑，阻力越小,小車運(yùn)動的距離越長，其速度減小得越慢。 玻璃。 阻力更小，小車前進(jìn)的距離更長,小車速度變化更慢。 冰。 阻力更小，小車前進(jìn)的距離更長,小車速度變化更慢。 學(xué)生討論并回答。 物體應(yīng)保持勻速直線運(yùn)動；維持物體的運(yùn)動不需要力；運(yùn)動物體若受力，速度將發(fā)生變化。 探究實(shí)驗(yàn)如何控制變量。 強(qiáng)調(diào)演示實(shí)驗(yàn)時，注意觀察的內(nèi)容。 培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的能力。 培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力。 通過設(shè)計問題滲透科學(xué)推理的研究方法。 培養(yǎng)學(xué)生的推理能力和語言表達(dá)能力。 伽利略的科學(xué)推理方法 笛卡爾的觀點(diǎn) 從前面分析我們看到，現(xiàn)實(shí)生活中有絕對不受力的物體嗎？ 那么物體在運(yùn)動方向上不受力物體將做勻速直線運(yùn)動這個結(jié)論能直接用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證嗎？ 伽利略把經(jīng)驗(yàn)事實(shí)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)以及抽象思維結(jié)合起來，這正是他工作卓越之處，他對物理學(xué)做出了重大貢獻(xiàn)。 伽利略從科學(xué)實(shí)驗(yàn)事實(shí)出發(fā)，應(yīng)用科學(xué)推理的方法，得出了“運(yùn)動不需要力來維持”的結(jié)論（從而否定了維持2 0０0多年的亞里士多德觀點(diǎn)).他研究問題的一般方法是: 提出 假設(shè) 對現(xiàn)象的一般觀察 運(yùn)用數(shù)學(xué)和邏輯進(jìn)行推理 實(shí)驗(yàn) 檢驗(yàn) 形成 理論 這也是我們今天研究物理問題的方法。 法國科學(xué)家笛卡爾進(jìn)一步補(bǔ)充了伽利略的結(jié)論： 笛卡爾關(guān)于運(yùn)動與力的觀點(diǎn)：如果沒有其他原因，運(yùn)動的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動,既不會停下來,也不會改變原來的方向(實(shí)際上指直線運(yùn)動）。 伽利略和笛卡爾只對運(yùn)動物體不受力時的運(yùn)動狀態(tài)作了描述.而物體的運(yùn)動狀態(tài)有幾種？ 沒有。 不能。 學(xué)生聽講. 學(xué)生聽講。 學(xué)生聽講。 物體有運(yùn)動和靜止兩種運(yùn)動狀態(tài). 由問題讓學(xué)生進(jìn)一步感受到伽利略工作卓越之處。 告訴學(xué)生伽利略研究問題的一般方法也是我們今天研究物理問題的方法。從而進(jìn)一步說明他對物理學(xué)做出了重大貢獻(xiàn)。 介紹笛卡爾對伽利略結(jié)論的補(bǔ)充,讓學(xué)生了解科學(xué)發(fā)展史. 指出伽利略和笛卡爾關(guān)于運(yùn)動與力的觀點(diǎn)的局限。 牛頓第一定律 那么如果原來靜止的物體不受力的作用，運(yùn)動狀態(tài)會怎么樣？ 投影出“一切物體在沒有受到力的作用的時候”的條件,請學(xué)生填結(jié)論. 有不同意見嗎? 為什么是或，改成和行不行？ 什么時候處于靜止?fàn)顟B(tài),什么時候處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài)？ 一切物體在沒有受到力的作用的時候,總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。這就是著名的牛頓第一定律（板書). 這就是我們今天要講的牛頓第一定律（板書）。 對牛頓第一定律的理解： １。“或”與“和"的區(qū)別。 ２．牛頓第一定律不是實(shí)驗(yàn)定律，是通過分析事實(shí)，進(jìn)一步概括、推理得出的。 ３。定律指出了物體不受外力時的運(yùn)動規(guī)律。一切物體都具有保持原來運(yùn)動狀態(tài)的特性,這種特性叫作慣性。 ４．本來運(yùn)動的物體在不受外力時做勻速直線運(yùn)動，本來靜止的物體在不受外力時保持靜止. 5.定律指出了外力是改變運(yùn)動狀態(tài)的原因 （所以說力不是維持物體運(yùn)動的原因）。 牛頓曾經(jīng)說過：“我之所以比別人看得遠(yuǎn),是因?yàn)檎驹诹司奕说募绨蛏??！闭垎栠@句話說明牛頓有哪些優(yōu)良品質(zhì)？ 嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。 善于概括總結(jié)。 謙虛謹(jǐn)慎。 戒驕戒躁的高尚情操. 靜止。 一切物體在沒有受到力的作用的時候,保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。 不行,因?yàn)槲矬w只能處于一種狀態(tài)。 物體原來是靜止的,在沒有受到力的作用的時候處于靜止?fàn)顟B(tài)，物體原來是運(yùn)動的，在沒有受到力的作用的時候處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。 學(xué)生記筆記。 學(xué)生聽講 培養(yǎng)學(xué)生的概括能力和語言表達(dá)能力。 由結(jié)論引出課題，并適時地表揚(yáng)學(xué)生,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。 加深學(xué)生對牛頓第一定律的理解。 對學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度教育. 七、學(xué)習(xí)效果評價設(shè)計 １.評價方式 （1）學(xué)生在課上對問題情境的關(guān)注程度和精神狀態(tài)。 (2)學(xué)生參與探究活動積極主動程度。 （3)學(xué)生能否積極參加討論交流或能發(fā)表個人見解。 （４)課上問題總結(jié)正確率。 2。評價量規(guī) 評價 項(xiàng)目 5分 3～4分 ２分 1分 得分 自評 他評 師評 問題情境的關(guān)注程度和精神狀態(tài) 非常關(guān)注問題情境，精神狀態(tài)飽滿 比較關(guān)注問題情境，精神狀態(tài)較好 不太關(guān)注問題情境，精神狀態(tài)不太好 不關(guān)注問題情境，精神狀態(tài)不好   參與探究活動積極主動程度 積極地參與探究活動 能主動參與活動，只是為了完成工作 比較被動地參與活動，對工作不關(guān)心 對活動不感興趣，不能完成任務(wù)   討論 交流 積極參加討論交流,不僅能虛心聽取別人意見,也能主動發(fā)言并提出自己的觀點(diǎn) 能較積極地參加討論交流,也能發(fā)言 能參加討論交流，也能發(fā)言，但提出觀點(diǎn)對同小組學(xué)習(xí)成員幫助不大 不能主動參加討論交流，即便發(fā)言也是迫于情勢的應(yīng)付   總結(jié) 依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作了詳細(xì)的總結(jié)，與以前的研究成果和假想相關(guān) 依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象作了較為詳細(xì)的總結(jié)，與以前的研究成果和陳述相關(guān) 做了總結(jié)，但只是部分參考了數(shù)據(jù)和假想陳述 沒有明顯的結(jié)論或缺乏重要的細(xì)節(jié)   八、教學(xué)設(shè)計的特點(diǎn) 由于在牛頓第一定律教學(xué)中學(xué)生頭腦中存在著錯誤的前概念，教師必須促使學(xué)生頭腦中錯誤概念轉(zhuǎn)變,因此本節(jié)課先向?qū)W生介紹歷史上人們對運(yùn)動和力的關(guān)系的認(rèn)識,介紹亞里士多德的觀點(diǎn)。再由實(shí)驗(yàn)引起學(xué)生頭腦中認(rèn)知沖突，使他們頭腦中原有的觀念與當(dāng)前面臨的現(xiàn)實(shí)產(chǎn)生無法調(diào)和的矛盾。然后介紹伽利略的觀點(diǎn),以及伽利略為證實(shí)自己的觀點(diǎn)所設(shè)計的理想實(shí)驗(yàn)，促使原結(jié)構(gòu)的解體和新結(jié)構(gòu)的建構(gòu)。接著引導(dǎo)學(xué)生有目的地設(shè)計實(shí)驗(yàn)，總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推出原來運(yùn)動和靜止的物體在不受力時的運(yùn)動狀態(tài),并進(jìn)一步總結(jié)出牛頓第一定律。 1．先由實(shí)驗(yàn)引起學(xué)生認(rèn)知沖突,引發(fā)學(xué)生思考,比直接介紹實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象得出結(jié)論后,再介紹亞里士多德和伽利略的觀點(diǎn)更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。 ２.引導(dǎo)學(xué)生有目的地設(shè)計實(shí)驗(yàn),不僅告訴學(xué)生物理實(shí)驗(yàn)都是有目的的，還可培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實(shí)驗(yàn)的能力。 ３.在介紹伽利略的貢獻(xiàn)時，給出他研究問題的一般方法，并指出這也是我們今天研究物理問題的方法，不失時機(jī)地向?qū)W生介紹物理學(xué)的研究方法。 文中如有不足，請您指教！ 9 / 9