高中物理“牛頓第一定律”的教學(xué)設(shè)計(jì)與課堂實(shí)錄

“牛頓第一定律”的教學(xué)設(shè)計(jì)與課堂實(shí)錄一、指導(dǎo)思想及課前設(shè)計(jì)

高中物理第一冊(cè)（必修）“牛頓第一定律”一節(jié)，屬初、高中知識(shí)的結(jié)合部。學(xué)生在初中學(xué)習(xí)中，已經(jīng)了解了牛頓第一定律的基本內(nèi)容，如何以初中知識(shí)為生長(zhǎng)點(diǎn)、以教材內(nèi)容為線索，展開(kāi)科學(xué)方法教育與思維能力培養(yǎng)是本課教學(xué)活動(dòng)的主要目標(biāo)。故教學(xué)的測(cè)重點(diǎn)應(yīng)放在理解伽略對(duì)“運(yùn)動(dòng)物體不受外力作用會(huì)保持自己的速度不變”論斷的研究、思考、推理過(guò)程，學(xué)習(xí)科學(xué)研究中常用的理想實(shí)驗(yàn)方法。為此本節(jié)教學(xué)采用討論式：教師列出講演提綱，在閱讀教材的基礎(chǔ)上，請(qǐng)一位學(xué)生率先演講，引學(xué)生的問(wèn)題，展開(kāi)答辨與討論。教師在其間適當(dāng)引導(dǎo)與點(diǎn)撥，并由教師概括總結(jié)，設(shè)計(jì)這樣的教學(xué)方式，是基于教材具有循環(huán)性，學(xué)生已有一定基礎(chǔ)，旨在讓學(xué)生處于主動(dòng)地位，追尋科學(xué)家走向成功的足跡，學(xué)會(huì)像物理學(xué)家那樣發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、思考問(wèn)題與解決問(wèn)題。

課堂教學(xué)中，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生特別注意伽利略的理想實(shí)驗(yàn)，注意它忽略次要因素、抓住主要因素的科學(xué)性，課堂教學(xué)中，還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生不只是簡(jiǎn)單地否定或肯定什么，而且知道為什么否定或肯定以及如何進(jìn)行否定或肯定。

學(xué)生演講提綱是：關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，①亞里士多德的觀點(diǎn)是什么？②伽利略的觀點(diǎn)是什么？③我的看法是什么？④牛頓第一定律是如何表述的？預(yù)前問(wèn)題是：1．從某一高度沿斜面滾落的球?yàn)槭裁纯梢匝貙?duì)接的另一斜面滾上同樣的高度？2．定律為什么不以伽利略的名字命名而稱為牛頓第一定律？3．牛頓第一定律包含了哪些內(nèi)容？問(wèn)題1是為了深入理解伽利略的理想實(shí)驗(yàn)與科學(xué)推理方法；問(wèn)題2是使學(xué)生了解從亞里士多德到伽略到牛頓，人們對(duì)慣性定律的認(rèn)識(shí)是如何逐步逼近真理的；問(wèn)題3則是使學(xué)生對(duì)定律的認(rèn)識(shí)比初中提高一步。二、課堂實(shí)錄〖引入〗教師提出本課學(xué)習(xí)任務(wù)及教學(xué)方式，板書(shū)閱讀提綱。

（學(xué)生閱讀教材“牛頓第一定律”一節(jié)全文，教師巡視。）〖學(xué)生演講〗（學(xué)生L被推為主講）

古希臘學(xué)者亞里士多德處在他的時(shí)代，對(duì)世界的認(rèn)識(shí)是很有局限的，所以亞里士多德根據(jù)日常觀察得出的結(jié)論是：物體受了力才能運(yùn)動(dòng)，不受力，運(yùn)動(dòng)著的物體就會(huì)停下來(lái)，他認(rèn)為力是物體運(yùn)動(dòng)的原因，伽利略不同意亞里士多德的看法，他認(rèn)為一輛小車(chē)不再推它會(huì)停下來(lái)是由于受到摩擦阻力的緣故。假如沒(méi)有摩擦力，這小車(chē)便不會(huì)停止運(yùn)動(dòng)。伽利略設(shè)計(jì)了一個(gè)理想實(shí)驗(yàn)來(lái)證明這一點(diǎn)：他把兩個(gè)光滑的斜面對(duì)接起來(lái)，先把一個(gè)光滑小球從一個(gè)斜面上某高度釋放，小球沿著斜面滾下來(lái)，然后滾上另一個(gè)斜面，在另一個(gè)斜面上它將滾到與釋放點(diǎn)等高的地方，對(duì)接的斜面傾角越小，小球要滾到原來(lái)的高度通過(guò)的距離越長(zhǎng)，那么當(dāng)對(duì)接的斜面成為水平面的話，小球就要一直地滾下去，這說(shuō)明小球如果不受摩擦阻力，就可以持續(xù)地運(yùn)動(dòng)，我們生活在當(dāng)今世界，從一開(kāi)始接受的就伽利略以來(lái)的物理學(xué)知識(shí)，所以我贊同伽利略的觀點(diǎn)，我覺(jué)得牛頓第一定律的表述是完全正確的，這個(gè)定律反映了物體不受外力時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，指出了氖的物體都具有慣性，同時(shí)也說(shuō)到外力將迫使物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)?！加懻摗剑鲃h減）

教師：剛才L同學(xué)概述了亞里士多德和伽利略對(duì)運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系的觀點(diǎn)以及牛頓第一定律的內(nèi)容，同時(shí)表明了自己的觀點(diǎn)，下面，同學(xué)們可以提出問(wèn)題，請(qǐng)L同學(xué)答辨，也可以互相討論，請(qǐng)大家各抒已見(jiàn)。

學(xué)生W：伽利略用理解實(shí)驗(yàn)作推論的一個(gè)重要前提是小球沿對(duì)接的斜面總可以滾到原來(lái)的高度，請(qǐng)解釋一下這是為什么？

學(xué)生L：這個(gè)問(wèn)題可以解釋：不在高處有勢(shì)能，滾到斜面底部勢(shì)能變成動(dòng)能，再滾上另一個(gè)斜面時(shí)，動(dòng)能又逐漸還原成勢(shì)能。因?yàn)槔硐雽?shí)驗(yàn)中的斜面是光滑的，沒(méi)摩擦，所以最后的高度一定與原來(lái)的高度一樣，（初中學(xué)過(guò)動(dòng)能與勢(shì)能轉(zhuǎn)化與守恒的知識(shí)，W學(xué)生表示認(rèn)可。）

學(xué)生F：我覺(jué)得這個(gè)解釋是后來(lái)人作的，伽利略當(dāng)時(shí)知道動(dòng)能勢(shì)能的概念嗎？

教師：是啊，關(guān)于能的概念是伽利略以后一個(gè)半世紀(jì)才由英國(guó)物理學(xué)家托馬斯·楊加以明確的。

學(xué)生L：這……請(qǐng)其他同學(xué)生發(fā)表高見(jiàn)?。ㄒ黄h論）

學(xué)生Z：我想伽利略可以做實(shí)驗(yàn)，他在實(shí)驗(yàn)中可以把斜面做得很光滑，這樣他會(huì)發(fā)現(xiàn)小球每次滾上的高度幾乎與原來(lái)落下時(shí)的高度相同，于是就可以推論，當(dāng)斜面極其光滑毫無(wú)摩擦?xí)r應(yīng)當(dāng)好與原來(lái)等高。

學(xué)生S：我覺(jué)得伽利略可以通過(guò)計(jì)算，老師以前曾講過(guò)一個(gè)例題，那個(gè)例題很像伽利略理想實(shí)驗(yàn)的事實(shí)基礎(chǔ)，伽利略的思考過(guò)程確實(shí)與Z同學(xué)所說(shuō)相似，只是伽利略還借助了類比物——單擺。他是從單擺在空氣阻力很小的情況下來(lái)回?cái)[動(dòng)時(shí)到達(dá)幾乎相同的高度學(xué)業(yè)倫到小球在兩個(gè)對(duì)接斜面上的滾動(dòng)，得出結(jié)論的。所以伽利略的理想實(shí)驗(yàn)雖然無(wú)法實(shí)現(xiàn)，伽利略的結(jié)論也不能直接從實(shí)現(xiàn)得出，但它們有事實(shí)作依據(jù)，是觀察與思考的結(jié)果。S同學(xué)聯(lián)系學(xué)過(guò)的知識(shí)，對(duì)一個(gè)例題中的情景給出正確的模型，值得大家學(xué)習(xí)。關(guān)于這個(gè)理想實(shí)驗(yàn)，同學(xué)們還有問(wèn)題嗎？

學(xué)生C：我注意到兩個(gè)斜面的連接處是圓弧線，這是為什么？

學(xué)生L：我想這是為了不讓小球彈跳，能使小球連續(xù)地滾動(dòng)吧。

學(xué)生Y：我想，亞里士多德講力維持運(yùn)動(dòng)，這力指的是動(dòng)力，這樣理解的話，他的觀點(diǎn)就對(duì)了。

學(xué)生L：指動(dòng)力也不對(duì)，一只足球踢一了腳不再踢它，沒(méi)有了動(dòng)力，它還能繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。

……

教師：我來(lái)提一個(gè)問(wèn)題：伽利略研究得出的正確結(jié)果為什么隔了一代以后才由牛頓寫(xiě)成牛頓第一定律？

學(xué)生X：我在一本書(shū)上看到，伽利略只是提出物體在沒(méi)外力作用于它時(shí)沿直線勻速運(yùn)動(dòng)下去，沒(méi)有“直到外力迫使它改變這種狀態(tài)”一說(shuō)，也就是不完整不全面。

教師：是的，伽利略發(fā)現(xiàn)了不易直覺(jué)的摩擦力，改變了亞里士多德根據(jù)直接經(jīng)驗(yàn)得出的直覺(jué)結(jié)論，應(yīng)用科學(xué)的推理方法得出了正確的結(jié)論，伽利略在他的著作《兩種新科學(xué)的對(duì)話》中寫(xiě)道：“……一個(gè)運(yùn)動(dòng)的物體假如有了某種速度以后，只要沒(méi)有增加或減小速度的外部原因，便會(huì)始終保持這種速度——這個(gè)條件只有在水平的平面上才有可能……只有水平面上的運(yùn)動(dòng)才是不變的……。”我們看到伽利略的認(rèn)識(shí)已經(jīng)很接近慣性定律了，但是他的認(rèn)識(shí)還不夠確切，認(rèn)為只有在水平面上物體才具有保持速度的特性，他甚至曾由此而推論地球是圓的，任何水平面實(shí)際都是球面，物體不受力時(shí)將沒(méi)地球表面勻速地運(yùn)動(dòng)下去，這樣伽利略又重落入亞里士多德從來(lái)將作勻速圓周運(yùn)動(dòng)視為物體本性的巢臼之中，一個(gè)偉大的定律從伽利略身旁悄然滑過(guò)了。

牛頓繼承了伽利略的研究成果，并以自己的發(fā)現(xiàn)完善了這些成果，以定律的形式，作出了完整準(zhǔn)確的結(jié)論：“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止?！?/p>

我們看到，從亞里士多德以來(lái)，關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)了幾千年漫長(zhǎng)的求索過(guò)程，直到伽利略和牛頓時(shí)代以后，才加快了認(rèn)識(shí)進(jìn)程，認(rèn)識(shí)世界發(fā)現(xiàn)真理是很不容易的。

接下來(lái)請(qǐng)同學(xué)們?cè)賮?lái)討論一下牛頓第一定律，這個(gè)定律包含了幾層意思？

學(xué)生W：我覺(jué)得定律有兩層意思：1、定律指出一切物體都具有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的慣性。2、定律指出了外力是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因。

教師：對(duì)，讓我們?cè)僮⒁庖幌露芍械膸讉€(gè)字眼：“一切”、“總”、“或”。

“一切”，說(shuō)明天地萬(wàn)物無(wú)一例外