【教师论坛】牛顿第一定律

牛顿第一定律

——绥化市2013年科研成果参评材料

兰西一中  张玉平

一、教参中所列出的教学目标：

1.能大致叙述发现牛顿第一定律的历史过程，并能作出初步评述

2．能清楚地描述伽利略关于力与运动的思想观念，以及对应设计出的理想实验和相应的推理结论。

3.能准确表述牛顿第一定律，并能对定律有较为深入的理解，体会定律深刻的思想性和认识问题的本质性

4． 能举例说明：物体的质量是其惯性大小的唯一量度

二、课堂实录：

（一）开场白：同学们好！刚才同学们都穿着校服，带着校徽，跟着音乐的节奏，迈着整齐的步伐一起跑操，真的非常精神，很有朝气！很高兴，能在这里给同学们上课，我们一起度过一个有收获的快乐的40分钟！大家，听我的口音不太像本地人吧？

生：不是！

我：那猜一下我是哪里的人哪儿？

生：东北人！

我：不会吧？我的口音这么重吗？

我：大家，可能会说，我们都已经学必修2了，你怎么还和我们玩必修1呢？孔子有句话说的很好，是什么？

生：温故而知新！

我：对，“温故而知新”的关键在于“知新”，否则温故就没有什么价值和意义！所以我们看看能不能达到这个目的。

（二）介绍伽利略，扩充学生的知识面，加强学生对科学的研究方法的重视程度

我：好了，我们现在正式上课，首先我问，在必修1当中介绍了一位重要的科学家。

生：牛顿！

我：不要直接扣标题呗！牛顿的前辈？

生：伽俐略

我：他逝世之后， 牛顿先生诞生了！伽俐略先生1642年逝世，牛顿先生1643年诞生！科学真的是不断传承的。再问一个问题，在整本书中第一次提到伽俐略是在哪里，第二次、第三次又在哪里？

我：好了，找到的同学可以大胆一点，举手发言。

我：好了，有一部分同学已经找到了，第一次是在哪里？

生：第一页！

我：对！课本的第一页，走进物理课堂之前！也就是整个高中物理教材的第一页就提到了伽俐略！可见伽俐略在物理上的地位！他是如此的重要！

我：走进物理课堂之前，介绍了一群少年，和你们同龄，在一起研究自由落体运动的时候进行了一些猜测，做了一些实验，得出了一些结论，然后去请教老师！我们来看一下课本的第四页。老师说“同学们，你们干了伟大的事，是三个半世纪前伟人们干的事。有多位大师参与了落体定律的创立。达芬奇、伽利略等！

我：第二次提到伽利略是在什么地方啊？

生：45页。

我：对了，课本用了一整节介绍了伽利略对自由落体运动的研究！这一节课文最重要的是告诉我们什么呢？是伽利略的科学研究方法！学物理，如果不知道什么是科学的研究方法，那不是等于白学了吗？我们来看一下：对现象的一般观察―――提出假设――运用逻辑（包括数学）得出结论――通过实验对推论进行检验――对假说进行修正和推广。伽利略重要的原因是什么？课本中这样说：伽利略之前的科学踯躅于泥途荒滩，因而千年徘徊。从伽利略开始，大师辈出，经典如云，近代科学的大门从此打开了。爱因斯坦评价：伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端！

（三）正式上课，步步诱导，让学生带着问题去阅读，带着思维来听课，带着兴趣去讨论。

我：好了，我们跑了很长时间的题了，现在回到今天的这一节《牛顿第一定律》

我：下面同学们阅读一下开头到它是人类整个自然观的基础！回答以下几个问题：

1.在牛顿第一定律的建立过程中有哪些科学家做出了贡献？他们分别有哪些观点？

2.什么是物理运动状态的改变？

3． 伽利略的理想实验步骤有哪些？哪些结论是可靠的？哪些结论是通过思维合理推出来的？为什么光滑便能达到同样的高度？倾角为什么要逐渐变小？

学生阅读课文，讨论问题，老师板书出重要的内容！（五分钟）

我：那我们一起来看看这几个问题，第一个问题：亚里士多德的观点是怎样的？

学生：一起大声的读。

提问一女生：必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有国的作用，物体就要静止在一个地方。

我：好的，那么我们能不能用一句话来总结一下亚里士多德的观点？

生：力是维持物体运动的原因。

我：他为什么能得出这样的结论呢？课本当中怎么说的，是建立在经验的基础之上的，就像是一个人推车，推就动，不推就不动！日常生活中的经验就是这样的呀！那么我问，他得出这样的结论，他错误的本质原因是什么？

我：是谁把这个错误纠正过来的呢？

生：伽利略

我：好的，那么伽利略是怎么认为的呢？

生：将人们引入歧途的是摩擦力！

我：我们说亚里士多德虽然说了很多错误的话，但他依然是伟大的科学家、哲学家。原因是在他生存的年代里，人们可能都吃不饱，穿不暖，整天跑到外面去挖野菜呢。他竟然有兴趣，有心情，研究这个东西，并且提出合理的观点，这本身就是一件伟大的事！他之所以没有得出正确的观点，是因为他的年代，摩擦力这个概念，甚至连力的概念都没有建立起来呢，这是历史的局限造成的！他伟不伟大？

生：伟大！

我：我们来回顾一下，伽利略的理想实验，我们在初中就学过了其中一个实验，谁来给同学们解释一下！

生：从一定的高度释放一个小球，然后改变平面的材料，比如，毛巾、砂纸、光滑的木板，发现小球滚得不一样远！

我：很好，那你能不能说一下，这个实验得出了怎样的结论？

生：平面越光滑，小球滚得越远！如果绝对光滑，小球会一直运动下去！

我：非常棒！！请坐，那么我问一下，这个实验中哪个结论是可靠的？

生：不同的材料滑得不一样远，越光滑的材料滑得越远是可靠的。

我：那么哪一个结论是用合理的思维推导出来的？

生：如果绝对光滑，小球会一直运动下去！

我：同学们，掌握得非常好！我们再来看一下，伽利略的另一个理想实验。哪个结论是可靠的？

生：改变第二个斜面，小球基本上都能达到与下落时同样的高度。

我：哪一个结论是用合理的思维推导出来的？

生：如果把第二个斜面的倾角变成零，那么小球会一直运动下去。

我：非常好！那么为什么光滑就一定能达到同样的高度呢？

生：―――

我：这个问题在后面会详细来讲，但是现在我们可以大致的理解一下，小球下落时，是什么能转化为什么能啊？

生：重力势能转化为动能

我：上升时呢？

生：动能转化为重力势能

我：对于同一个小球来说，重力势能和什么因素有关呢？

生：高度！

我：于是―――

生：达到了同样的高度！

我：真棒！当然了，虽然小球的倾角改变之后，小球上升的高度基本不变，但是什么变了？

生：距离。

我：正确，伽利略认为小球还想达到同样高度，可是却永远达不到了，于是它就只能一直运动下去了。那么这一部分还是实验真正得出来的结论吗？

生：不是，是思维推导出来的

我：很好！笛卡尔补充和完善了伽利略的观点，指出？

生：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。

我：好，最后由牛顿总结出了惯性定律，也就是？

生：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。

我：好，那么这个定律中有哪些关键的词呢？保持是什么意思？

生：持续的，长时间的。

我：就比如一个竖直上抛的物体在最高点时速度是不是为零？

生：是

我：那它是保持静止吗？

生；不是

我；为什么？

生：因为它会落下来！

我：也就是说它在最高点时有加速度，下个时刻速度就不是零了。我们初中也学了，我们把物理具有的保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫惯性。所以牛顿第一定律，我们也叫它惯性定律。

我：那么什么叫运动状态的改变呢？在书中找一找。

生：如果一个物体由静止变为运动或由运动变为静止

我：由静止变为运动，实质上是哪个物理量变化了

生：速度

我：速度是什么量，什么叫速度的改变？

生：失量，大小改变，方向改变，大小方向均改变

我：好的，那么速度变了，有一个物理量一定不为零，是什么？

生：加速度

我：为什么呢？加速度的表达式是什么？

生：a=△v/△t

我：所以我们说力不是物体维持运动的原因，力是改变物体运动状态的原因，力是速度改变的原因，力是产生加速度的原因。一定要记住。那么惯性由什么唯一决定呢、

生：质量

我：好，生活中有没有这样的体验

一男生：乒乓球和篮球

我：乒乓球和篮球，你认为是乒乓球比篮球轻，所以它比篮球的惯性小，是这样吗？

生：是这样的

我：哈，好的，请坐，这是个例子，我猜这位同学是这样感觉出来的，他先用乒乓球拍打了乒乓球，之后又用乒乓球拍打篮球，结果发现篮球的运动状态难改变。是吧？

生：笑

我：那还有更简单的例子，比如我看见咱们学校门口有很多的自行车，咱有没有同学骑自行车上学？

生：有，

我：自己骑，还是带个人从静止起动时更轻松一些？

生：自己骑！

我：所以质量越大的物体保持原来运动状态的本领就越强，大家一定要记住质量是惯性大小的唯一量度！

（四）游戏促理解，想象促提高

我：面我们来一起做个游戏！假如我们这间教室就是一辆汽车，我就是司机，我来开车，你们根据车的状态来做出相应的动作。怎么样？

生：好！

我：现在车的前面是一条笔直的大路，没有任何车辆！我要加速！

生：后仰

我：一点儿都不明显！我急加速！

生：笑，后仰得更厉害！

我：好了，正常行驶，前方有个车辆，我向左转弯，避让它。

生：右倒

我：我右转弯

生：左倒

我：我向左转弯的同时，加速！

生：笑，并做出了相应正确的动作！

我：好的，所以我们要在生活中理解惯性，在生活中学习物理！

我：我再问大家一个问题，你们大胆想象一下，如果这个世界没有惯性会怎么样？

前后六个人讨论一下，两分钟。

生：热烈讨论

我：好了，时间到，请同学们大胆的回答一下，不要怕错。

一男生：汽车刹车会直接停下

一男生：跳跃时助跑时没有作用

我：换句话说，你能跳起来吗？

生：跳不起来！

一男生：扔东西的时候，它不降落。

我：那我思考的问题是，你能扔出去吗？

生：扔不出去

我：想一想，那大家看我扔一个瓶子，我扔一下，它能往上走，是什么原因

生：惯性

我：那么瓶子又能回来，是什么原因？

生：重力

我：好的，那子弹能射出去吗？

生：不能

我：所以，我们要辩证的看问题，有的惯性是有害处的，但有的惯性是有好处的。离开了惯性，很多事情我们根本就做不了，比如，你要想让瓶子举高，就只能用手不断的托着它。

（五）总结提升，在大脑中过电影。

我：好了，我们来回顾一下这节课的主要内容。首先，我们一定要清楚，为牛顿第一定律的建立做出过贡献的科学家有哪些？他们的主要观点是什么？然后我们介绍了伽利略的理想实验。重点是牛顿第一定律的内容！意义！以及对惯性的理解。用两分钟时间整理一个这节课的主要内容，然后闭上眼睛在大脑里回忆，复述本节内容。

我：好的，本节课我们没有进行更多的练习，我们在下一节课再练习。

最后合影留念。

三、 各个教学环节的教学设计意图：

1.由于师生不熟悉，所以本节课我在备课时，首先想到的是如何让学生在最短的时间内接受我喜欢我，所以，我设计了通俗亲切的开场白，基本达到了这个效果。

2.由于学生已经学过了这一节课，所以我想一定要给学生带来一些不一样的东西，要“温故而知新”，所以补充了一下伽利略的贡献，以及物理学史的知识。

3.为了增加学生学生物理的兴趣，让学生体验到知识不仅来自于课本，更来自于生活。设计了“模拟坐车”的游戏，达到了寓教于乐的作用。

4.为了训练学生要辩证的看问题，进一步的理解惯性。让学生大胆想象，“没有惯性的世界会怎样”

5.为强化总结提升的效果，分两步总结：A.写到本上B.大脑中梳理

四、 教后反思

1.课堂的时间没有把握好，应该将介绍伽利略的有关贡献等控制在五分钟以下。

2.还是存在一些无效的问题，设问还要更科学。

3.由于时间不足，所以本节课的练习不到位。

4.应加大学生的讨论力度。

                                                       

 

 

评审人/杨玉森