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1、 一、設(shè)計(jì)思想
物理學(xué)是一門與自然、生活、技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展有著最為廣泛聯(lián)系的科學(xué)。讓學(xué)生封閉在既不聯(lián)系自然，也不聯(lián)系生產(chǎn)、生活，遠(yuǎn)離科學(xué)探究樂(lè)趣，甚至根本不可能存在的“思辯游戲”式的難題和怪題的牢籠之中，他們是不可能熱愛(ài)物理課程的。所以要讓學(xué)生在體驗(yàn)中獲得物理規(guī)律，在物理史實(shí)中領(lǐng)略思維的力量和美。本節(jié)課的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是注重物理規(guī)律的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展，對(duì)科學(xué)家的創(chuàng)造性思維品質(zhì)和敢于置疑、堅(jiān)持真理的獻(xiàn)身精神成為情感態(tài)度價(jià)值觀教育的好素材。另外，實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證是本節(jié)課必需要的。適當(dāng)介紹一些物理學(xué)史的知識(shí)，通過(guò)對(duì)大量實(shí)例的分析，讓學(xué)生真正理解力不是維持物體速度的原因，而是改變物體速度的原因。先是介紹了人類對(duì)
2、力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的發(fā)展歷史，并著重講述了伽俐略的理想實(shí)驗(yàn)及其重要的實(shí)驗(yàn)思想。然后引入了牛頓第一定律，引入了慣性概念，并由此分析出力不是維持物體速度的原因，而是改變物體速度的原因。
二、教材分析
牛頓第一定律是牛頓定律的基石，正是因?yàn)樗瞥碎L(zhǎng)達(dá)近兩千年的亞里士多德的錯(cuò)誤，改變了人類的自然觀和世界觀，才導(dǎo)致牛頓第二定律得出。與此同時(shí)，它本身還包含著力、慣性、和參考系這些極富成果的科學(xué)概念，成為物理學(xué)理論的支柱和基石。另外，伽利略的研究過(guò)程蘊(yùn)涵了重要的科學(xué)方法，教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生領(lǐng)會(huì)牛頓第一定律的含義，充分說(shuō)明伽利略“理想實(shí)驗(yàn)”的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和推理過(guò)程，展示了伽利略斜面理想實(shí)驗(yàn)的猜想依據(jù)、推斷結(jié)
3、果這一思維過(guò)程，通過(guò)教學(xué)讓學(xué)生明確運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系，提升對(duì)力、慣性、質(zhì)量等基本概念的理解。慣性是學(xué)生學(xué)習(xí)運(yùn)動(dòng)和力的基礎(chǔ)，因其抽象難懂而成為難點(diǎn)。新課標(biāo)中本節(jié)內(nèi)容對(duì)學(xué)生有以下基本要求：1．了解亞里士多德對(duì)力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的論述及存在的錯(cuò)誤。2．認(rèn)識(shí)伽利略研究運(yùn)動(dòng)和力關(guān)系的思想方法，了解理想實(shí)驗(yàn)的作用。3．知道速度是描述物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量。4．理解牛頓第一定律的內(nèi)容，能夠運(yùn)用牛頓第一定律解釋有關(guān)現(xiàn)象。5．知道慣性是物體的固有屬性，知道質(zhì)量是物體慣性大小的量度。6．運(yùn)用慣性概念，解釋有關(guān)實(shí)際問(wèn)題。在發(fā)展要求中：1．了解運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)研究角度的差異。2．會(huì)識(shí)別慣性系與非慣性系。
三、學(xué)情分析
4、本節(jié)所述內(nèi)容在初中課本上已涉及到，初中課本中用到的標(biāo)題是慣性定律，所以學(xué)生已有一定的基礎(chǔ)，關(guān)鍵是如何讓學(xué)生加深對(duì)牛頓第一定律的理解。對(duì)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，從日常經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，人們往往會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，所以使學(xué)生建立起運(yùn)動(dòng)改變的原因在于物體間的相互作用力的觀點(diǎn)，不是輕而易舉的事情。在對(duì)慣性的學(xué)習(xí)中，這仍是學(xué)生難于理解的問(wèn)題。許多學(xué)生把物體具有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)和靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)與物體在這種狀態(tài)下的特點(diǎn)混為一談。
四、教學(xué)目標(biāo)
1．知識(shí)、技能目標(biāo)：
?。?）理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義。
?。?）理解慣性，知道日常生活中由于慣性而產(chǎn)生的簡(jiǎn)單現(xiàn)象，會(huì)解釋日常生活中的慣性現(xiàn)象。
2．能力
5、、方法目標(biāo)：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评砟芰?；通過(guò)對(duì)大量實(shí)例的分析，培養(yǎng)學(xué)生歸納、綜合能力。善于思考、善于總結(jié)，把物理與實(shí)際生活緊密結(jié)合。
3．情感、態(tài)度目標(biāo)：讓學(xué)生知道科學(xué)研究過(guò)程的艱難，領(lǐng)悟?qū)嶒?yàn)加推理的科學(xué)研究方法。
五、重點(diǎn)難點(diǎn)
本節(jié)的重點(diǎn)是伽利略理想實(shí)驗(yàn)，難點(diǎn)是對(duì)慣性的理解。
六、教學(xué)策略與手段
探究式教學(xué)，按物理史實(shí)為線索展示物理規(guī)律的形成。
七、課前準(zhǔn)備
自制理想斜面實(shí)驗(yàn)器（用有很小凹槽的柔軟鋁塑板作為軌道）、氣墊導(dǎo)軌。
八、教學(xué)過(guò)程
1．創(chuàng)設(shè)情景、新課引入
（1）引導(dǎo)學(xué)生看兩張來(lái)自生活的圖片（多媒體投影）：
?、倬旖兴緳C(jī)
6、系安全帶，為什么？
?、趤喼揎w人柯受良駕車飛越黃河，他憑什么有這種膽識(shí)去飛越氣勢(shì)磅礴的黃河呢？
（2）演示一個(gè)慣性現(xiàn)象的小實(shí)驗(yàn)：用棒敲打疊放的象棋子。
通過(guò)生活中的一些現(xiàn)象引起學(xué)生探求物理知識(shí)的興趣，同時(shí)為慣性的學(xué)習(xí)打下伏筆。
2．歷史回顧
首先讓同學(xué)看一個(gè)實(shí)驗(yàn)：用手推車，車前進(jìn)，停止用力，車停止。
設(shè)問(wèn)：生活中還有哪些類似此類的現(xiàn)象？（由學(xué)生思考后回答）
學(xué)生答：可能有如靜止的自行車用力踩腳踏板才開始運(yùn)動(dòng)，如沒(méi)有對(duì)車?yán)^續(xù)用力，它最終會(huì)停下來(lái)。靜止的秋千用力時(shí)，它會(huì)擺動(dòng)起來(lái)。停止用力時(shí)，它會(huì)最終停下來(lái)，等等。
兩種主要觀點(diǎn)：
1．亞里士多德觀
7、點(diǎn)：力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因
（在得出亞里士多德的觀點(diǎn)后）
設(shè)問(wèn)：你認(rèn)為這個(gè)觀點(diǎn)有什么問(wèn)題？（學(xué)生思考后回答）
學(xué)生也許有不同的觀點(diǎn)，由于初中已學(xué)習(xí)過(guò)這部分知識(shí)，所以學(xué)生會(huì)得到此觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的，但不少同學(xué)心中的疑慮還是存在的。
在學(xué)生提出的觀點(diǎn)后指出：亞里士多德的觀點(diǎn)一直維持和統(tǒng)治人們的思想近兩千年，才到三百年前伽俐略才指出，力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，物體運(yùn)動(dòng)不需要力。指出亞里士多德在當(dāng)時(shí)提出了很多觀點(diǎn)，有時(shí)候提出問(wèn)題比證明一個(gè)問(wèn)題更難，所以說(shuō)亞里士多德毫無(wú)疑問(wèn)是偉大的。
2．伽俐略的觀點(diǎn)：物體運(yùn)動(dòng)不需要力
說(shuō)明：愛(ài)因斯坦增把一代一代科學(xué)家探索自然奧秘的努力，比
8、作福爾摩斯偵探小說(shuō)中破案過(guò)程，有時(shí)候明顯可見的線索卻把人們引向錯(cuò)誤的判斷。也就是說(shuō)，光憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)做判斷常常是靠不住的，在探索運(yùn)動(dòng)原因的“偵探小說(shuō)”里，亞里士多德正是由于憑借生活中明顯的線索引出了錯(cuò)誤判斷。
設(shè)問(wèn)：現(xiàn)在假設(shè)你是伽俐略，你會(huì)尋找怎樣的“偵察”方法去推翻這維持兩千年的“錯(cuò)案”。引起亞里士多德錯(cuò)誤觀點(diǎn)的“罪魁禍?zhǔn)住笔鞘裁茨兀?
?。ńM織學(xué)生進(jìn)行相互討論思考：然后叫幾組學(xué)生代表發(fā)言）
給學(xué)生充分展示自己思維過(guò)程的機(jī)會(huì)，讓他們自己去探求物理規(guī)律的真?zhèn)?，讓每一個(gè)學(xué)生都能夠深刻體會(huì)力和運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。
結(jié)論：引起亞里士多德錯(cuò)誤觀點(diǎn)的“罪魁禍?zhǔn)住笔牵耗Σ亮Γㄕf(shuō)明自行車停下，停下
9、不是沒(méi)有受外力，而是受了摩擦力才停的，如沒(méi)有摩擦力，會(huì)永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去不停，看來(lái)物體運(yùn)動(dòng)是不需力的）。
介紹伽俐略創(chuàng)造的“偵察”方法：理想斜面
這個(gè)想法是如何產(chǎn)生的呢？伽俐略注意到，當(dāng)一個(gè)小球沿斜面下滾時(shí)速度會(huì)增加，小球沿斜面上滾時(shí)時(shí)速度會(huì)減小，他由此猜想，當(dāng)小球沿水平面滾動(dòng)時(shí)，它的速度應(yīng)該不增不減，實(shí)際上他發(fā)現(xiàn)，球越來(lái)越慢，最后停下來(lái)，伽俐略認(rèn)為：這是由于摩擦阻力的緣故，他推理：若沒(méi)有摩擦力，球?qū)⒂肋h(yuǎn)滾下去，為了說(shuō)明他的思想，他設(shè)計(jì)理想斜面實(shí)驗(yàn)。
?。?）實(shí)驗(yàn)演示理想斜面實(shí)驗(yàn)整個(gè)過(guò)程（說(shuō)明：主要是為了理解伽俐略的思想）
?。?）再用視頻動(dòng)畫演示理想斜面實(shí)驗(yàn)
通過(guò)對(duì)理想斜
10、面實(shí)驗(yàn)的演示，說(shuō)明物理研究中抓住主要因素，忽略次要因素的必要性，同時(shí)也展示了物理研究思想的美妙和邏輯的力量。（由于現(xiàn)實(shí)生活中不可能有絕對(duì)光滑的斜面，所以這個(gè)實(shí)驗(yàn)是個(gè)“理想實(shí)驗(yàn)”。）
盡管現(xiàn)實(shí)生活中沒(méi)有絕對(duì)光滑的平面。但可以創(chuàng)造比較光滑的平面去證明伽俐略的想法：
實(shí)驗(yàn)：氣墊導(dǎo)軌上物體近勻速的運(yùn)動(dòng)
視頻觀看：目前的一項(xiàng)體育項(xiàng)目——冰壺球運(yùn)動(dòng)，由于球運(yùn)動(dòng)過(guò)程阻力很小，能以幾乎不變的速度前進(jìn)。
最后總結(jié)（投影）：
?、儋だ岳硐雽?shí)驗(yàn)對(duì)科學(xué)研究的意義。
②介紹伽俐略其人其事，通過(guò)對(duì)伽俐略其人其事的了解，強(qiáng)調(diào)指出，在我們今天看來(lái)是非常簡(jiǎn)單的道理。在它發(fā)現(xiàn)的最初往往是非常艱
11、難的，如果沒(méi)有堅(jiān)強(qiáng)的意志和信念，沒(méi)有足夠的事實(shí)和理論依據(jù)去支持你，許多人可能會(huì)放棄，但伽俐略沒(méi)有放棄。
讓學(xué)生意識(shí)到：一個(gè)規(guī)律的發(fā)現(xiàn)并不是一帆風(fēng)順的，不是一開始的認(rèn)識(shí)就是對(duì)的，而是需要人類不斷探索才能形成的，并明白科學(xué)研究過(guò)程的艱難和科學(xué)家為此所付出的努力和心血。
至此，我們已經(jīng)對(duì)力和物體運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系有了一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)。
3．與伽俐略同時(shí)代的法國(guó)科學(xué)家笛卡兒，補(bǔ)充和完善了伽俐略觀點(diǎn)，他認(rèn)為：如果沒(méi)有其他原因，運(yùn)動(dòng)的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運(yùn)動(dòng)，既不會(huì)停下來(lái)，也不會(huì)偏離原來(lái)的方向。他支持了伽利略力不是物體的運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)，并且還強(qiáng)調(diào)沒(méi)有力作用時(shí)物體的運(yùn)動(dòng)情況。他還認(rèn)為，這
12、應(yīng)該要作為一個(gè)原理加以確立，并且是人類整個(gè)自然界的基礎(chǔ)。
強(qiáng)調(diào)笛卡兒對(duì)伽俐略觀點(diǎn)的提升與補(bǔ)充，指出兩者之間的差異。
3．定律的學(xué)習(xí)、理解
在伽俐略和笛卡兒的正確結(jié)論隔了一代人后，由牛頓總結(jié)成整個(gè)牛頓力學(xué)的一條基本定律。
牛頓第一定律（慣性定律）：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜上狀態(tài)，直到有力迫使它改變這種狀態(tài)——物理學(xué)的基石。
投影介紹牛頓——“經(jīng)典力學(xué)之父”的成就，指出牛頓第一定律是牛頓力學(xué)系統(tǒng)中的基礎(chǔ)。
對(duì)定律的理解指出：
①物體運(yùn)動(dòng)不需要力。(不受力時(shí)，運(yùn)動(dòng)會(huì)一直運(yùn)動(dòng)下來(lái)，靜止的一直靜止)
②力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。
思考與討
13、論：從牛頓第一定律我們得知，物體都要保持它們?cè)瓉?lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止的狀態(tài)，或者說(shuō)，它們都具有抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”。但是這種“本領(lǐng)”的大小是不一樣的。
物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的“本領(lǐng)”，與什么因素有關(guān)？請(qǐng)大家通過(guò)實(shí)例進(jìn)行分析。
由學(xué)生分組討論，收集各組的實(shí)例和觀點(diǎn)，老師對(duì)此進(jìn)行總結(jié)并對(duì)錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)進(jìn)行引導(dǎo)和糾正。指出：把物體具有保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)叫慣性。在此基礎(chǔ)上，再提以下設(shè)問(wèn)：
設(shè)問(wèn)一：是不是說(shuō)只有勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止的物體才有慣性呢？變速的物體有沒(méi)有慣性？
設(shè)問(wèn)二：液體、氣體有沒(méi)有慣性？
(留一定的時(shí)間給學(xué)生自由思考)
現(xiàn)象：觀看裝
14、水的氣球破后，水還要維持原來(lái)的狀態(tài)
由現(xiàn)象得出：慣性是物體固有的屬性，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，物體的質(zhì)量是物體慣性的量度。
通過(guò)下面的問(wèn)題來(lái)鞏固和理解牛頓第一定律（由學(xué)生分析并回答）
問(wèn)題：被踢出的冰塊，在摩擦力可以忽略的冰面上勻速滑動(dòng)，冰塊受不受向前的作用力？
4．定律的應(yīng)用
通過(guò)視頻展示：鐵鍬揚(yáng)沙（設(shè)問(wèn)：為什么沙可以被揚(yáng)出？由學(xué)生回答）
實(shí)驗(yàn)演示車運(yùn)動(dòng)碰到障礙物后停止，車上物體反倒（要求解析車停后，車上物體反倒的原因）
提問(wèn)：你能舉出生活中還有哪些與慣性有關(guān)的現(xiàn)象？
在學(xué)生舉出一些慣性的實(shí)例后，看兩段視頻材料：
人在車上拋球，最后落回地面（可結(jié)合此理解為什么地球在自轉(zhuǎn)，人起跳后還能落回原地）
汽車實(shí)驗(yàn)廠里的汽車啟動(dòng)和剎車的過(guò)程，以及為什么要系安全帶的必要性（呼應(yīng)新課引入“司機(jī)為什么要系安全帶”）
最后，在愛(ài)因斯坦的一句話中結(jié)束這節(jié)課：伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。（強(qiáng)調(diào)這節(jié)課中理想實(shí)驗(yàn)的科學(xué)思想方法的重要性。）
牛頓第一定律教學(xué)設(shè)計(jì) (2)
