第七章 力与运动的关系第一节 科学探究：牛顿第一定律 课时第一节分2课时：牛顿第一定律+惯性及巩固本课基本课型：1.经验事实，归纳提升2.探究主线，师生互动第一课时：科学探究：牛顿第一定律教材分析教材地位与作用物质、运动、相互作用、能量是物理学的四大部分，力与运动的关系贯穿物理学的始终，牛顿第一定律是这一部分内容的开端（不受力时或受力合力为零时物体怎样运动），在此基础上构建力学体系，所以其内容对以后的物理学习很重要。本节课内容的有三条主线：第一条围绕运动需要力，运动不需要力，没有力物体如何运动这一知识内容进行展开。如：冰球起动时似乎需要力来维持，离开手以后没有推力还继续运动，如果没有阻力物体将如何运动呢?第二条沿着历史的轨迹进行展开，分析他们解决问题的方法。亚里斯多德在这里靠观察表面现象得结论，伽利略大胆质凝通过实验得结论，牛顿于思考总结站在巨人的肩膀上来解决此问题，既体会他们的研究问题的方法，又渗透他们对待科学的精神。第三条沿隐含的层次递进。课本内容层次如下：物理知识层次，科学方法层次，科学态度与责任心。教学目标1.学习物理观念：知道力与运动的关系，知道牛顿第一定律。 2.经历过科学探究与培养科学思维：采用控制变量、转换变量的方法，经历伽利略的理想实验并感受理想推理方法，通过对力与运动发展历程的理论与实践的探究，培养学生的科学思维与实践能力。3.增强科学态度与责任心：感受前辈善于继承前人的成果，又敢于创新的精神，知道实验才是检验真理的标准这一思想，渗透全面的、联系的看问题才能揭示事物的本质属性的观念，感受到科学就在身边，强化STS的要求。重点理解牛顿第一定律，特别是不受力时的运动情形。三种处理问题的思维方式:观察得到结论，实验检验真理，实验加推理的方式。难点通过实验探究，进行分析与论证，理解力与运动的关系。通过教学过程提高学生的科学素养与实践能力。教具自制“碗面”实验仪器，木箱，小车、斜面、木板、毛巾、棉布、做记号用的粉笔等。创新点自制可调整斜度的“碗面”实验仪器。教法与学法学情分析1.学生学习牛顿第一定律的困难在于从生活经验中得到的一种被现象掩盖了本质的错误观念，认为物体的运动是力作用的结果，因此要围绕这个现象展开教学，揭开其本质的内在的原因，明确力与运动的关系。2学生学习牛顿第一定律的第二困难在于难于想象物体的运动是它本来的属性，不需要力来维持，没有力作用下物体还能做匀速直线运动，这与生活不符，难于想象，所以要通过实验的过程，思维的引导，让学生授受这一现象。3学生学习时经常分不清楚“懂.会.对”，认为懂了就会，会了就对，其实懂主要是“听”这个层面的东西，只有做了才知会与不会，经过训练和应用才能真正的达到“对”了，所以练习与应用也是本课中学生需要的重要成份。教法分析本节课内容有三条主线，教法与学法都应围绕这个主线进行展开，具体教学过程如下：第一主线：给力-停力-如果没力-观察与思维：发现力与运动的关系。1. 教师提供情景：冰壶的起动运动与停止，足球也类似冰壶起动（跳出足球）-冰壶离开手以后没停止-冰壶最后停止了2.学生观察思考：冰壶起动时似乎-离开手以后没有-如果没有阻力需要力来维持 推力还继续运动 物体将如何运动3. 教师引导提升：运动需要力-运动不需要力-不受力物体如何运动第二条主线：观察表面现象-实验检验真理-实验加推理想象得到结论1.教师提供情景：事实举例 实验探究 理想推理总结：观点一 总结： 观点二 总结： 观点三2.学生动手动脑：学生思考 学生动手 大胆想象归纳提升观点一 教师引导分析认证 假设创新总结观察前人的观点 继承前人的经验 站在巨人的肩膀上3.亚里斯多德观点-伽利略观点-牛顿第一定律分析斜面实验的本质：下降时重力作用，水平时阻力作用，无力时发挥想象。第三条主线：实验是物理的本质属性，做好实验，特别是巧妙自制了“碗面”实验。1.教师层面实验要求：目的-原理-仪器-操作-控制变量-观察事项-引发思考。2.学生层面实验要求：观察思考-收集分析数据-认证推理-得出结论。自制了“碗面”实验图形如下：V字形透明水管，表面光滑，右边固定，左边可以改变倾斜度，直至水平。钢球在管内滚动其实验效果很好，容易启发和引起想象，有利于突破本课的难点，如果表面光滑物体将做匀变速直线运动，便于理解牛顿第一定律。教学过程教学过程:一提出问题：前面我们学了力（如重力弹力摩擦力），又学了运动（匀速直线运动加速运动），那么力与运动之间有关系吗？力与运动之间有什么关系呢？二我们来看几个实验：你们说说力与运动的关系.1.观察用力拉桌子上盒子的实验。用力用力拉桌子上盒子，盒子就运动起来，停止用力盒子就停止下来（不运动了）。2. 观看足球：学生分析足球的运动（踢了就走不踢不走的）3.火箭升空，农民推车。结论一-亚里斯多德观点：运动需要力来维持，没了力运动就会停止强调在观察的基础上得出的。亚里士多德（前384前322年），古希腊斯吉塔拉人，世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家之一。是柏拉图的学生，亚历山大的老师。马克思曾称亚里士多德是古希腊哲学家中最博学的人物，恩格斯称他是古代的黑格尔。三我们再来看几个实验：1. 观看冰壶的运动，为什么停止用力冰球没有立刻停下而是继续运动呢？2. 观看足球运动：足球离开脚后，脚没给力足球为什么继续向前运动？3.观察冰壶的运动，足球的运动。学生分段分析，说说其中的过程。逻辑与衔接：提出伽利略的观点，实验证明。结论一产生怀疑：运动需要力来维持吗，没了力物体也运动啊，难道这么伟大的哲学家也会错吗，急切想知道？四实验验证与推理：实验一：斜面实验1变量：强调底面、强调倾斜角、强调同一高度、强调静止释放、强调滑行距离。2结论：平面趆光滑，摩擦力越小，滑块前进的距离就越远。3推理：平面足够光滑（无），滑块的运动情况如何？阻力更小，更更小，更远。阻力小的不行了，没有了，会怎样？结论-因此伽利略认为运动不需要力来维持，运动是物体本身就具有的，力的作用会改变原来的运动状态。具体过程如下：1.本实验的目的是：探究力与运动的关系（水平面上摩擦阻力越大，物体运动的越近，速度改变的越快，说明力是改变物体运动状态的原因。斜面上呢？）2.实验器材：小车、斜面、木板、毛巾、棉布、标志小旗、做记号用的粉笔。3.操作与观察现象：粗略讲解操作，认真强调观察现象，并记录表格。同一斜面同一高度静止释放小车次数摩擦力大小运动距离速度改变快慢结论1毛巾2棉布3光板推理：表面越光滑，摩擦力越小，物体运动越远，说明物体运动状态改变越慢。三、牛顿-站在巨人的肩膀上。总结规律：一切物体如果没有受到外力的作用，总保持匀速直线运动运动状态或静状态。实验二：碗面实验1.让钢球从碗的一边沿滚下，观察它上升的高度，并做出假设与推理。结论：表面趆光滑，摩擦力越小，到达的高度相差越少。推理：如果没有摩擦力呢？到达同一高度。2.再推：如果另一边更斜一些，再斜一些，直至平面呢？现象：永远到达不了高度，所以不会停下。推理结论：表面光滑，水平放置，没有摩擦力，物体做匀变速直线运动。方法总结：不只是观察，而进行实验，在此基础上外加科学推理（无法通过实验）。四、应用举例：1.解释足球与冰壶： 起动-脱手-运动到停止的整个运动过程原因分析： 力改变物体 运动是物体本身 力改变物体的运动状态 属性不需要力来维持 的运动状态解释斜面实验：下降时，因为重力的作用，改变子水车的运动状态，做加速运动，正是重力作用改变了小车的运动状态，水平面上因为有阻力作用，物体才停下，阻力越大，滑得越近，是阻力阻碍物体的运动。所以，力是改变物体运动状态的原因，而不是维持物体运动状态的原因。2.课堂练习：（1）如果冰面足够光滑，会有什么现象发生？（2）物体以5m/s的速度在光滑的木板上运动，20秒后速度多大？（3）挂在天花板上的电灯，撤去一切外力电灯处于什么状态？（4）单摆在不同位置撤去外力将怎样运动？（5）物体总保持匀速直线运动运动状态或静状态，除非受到外力的作用。牛顿第一定律改成上述表示行吗？牛顿第一定律的内容：一切物体在没有受到外力作用的情况下，总保持静止状态或匀速直线运动状态。强调“一切物体”“不受外力”“总保持”和“或”的意思。个别学生说一下：同学们朗读一下：适当补充练习。小结练习板书