共1学时
1教学目标
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1.通过实验,确认阻力对物体运动的影响。2.通过实验和科学推理,认识牛顿第一定律。3.通过采用实验探究与科学推理相结合的方法,引导学生体会牛顿第一定律的建立过程,并将物体的运动和力联系起来,初步认识到力和运动的关系。4.通过教学活动激发学生的学习兴趣,通过实验、科学推理等环节来引导学生体会牛顿第一定律建立的整个过程,培养学生观察实验、科学推理的能力,同时借助于简单介绍物理史来培养学生严谨的科学态度和科学研究精神。
2学情分析
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学生在之前已经学习了力的基础知识,知道了力的作用效果为使物体发生形变以及改变物体运动状态,为本节课的学习奠定了重要的基础。
3重点难点
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认识并理解牛顿第一定律建立所经过的思维过程。
4教学过程
4.1 第一学时
4.1.1教学活动
活动1【导入】问题的引入
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展示桌上静止的木块,提问:如何让静止的木块运动? 当我们对木块施加力的作用时,木块就会由静止变为运动,即力可以使物体由静止变为运动,可以看到,力和运动是有一定关系的,在物理上,把研究力和运动的分支学科称之为动力学,今天我们就来学习其中的一条基础定律—牛顿第一定律。
活动2【讲授】研究阻力对物体运动的影响
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 1.阻力对物体运动的影响(1)亚里士多德的观点①演示实验:手一直推小车,小车持续运动;撤去推力,小车停止运动。②介绍亚里士多德的观点:早在2000多年前,古希腊学者亚里士多德就观察了类似的生活现象,并对其提出了自己的观点,他指出物体的运动需要力来维持,就像推木块一样,要想让木块持续运动,就要一直给它力的作用,一旦力撤去了力,物体就会停下来。③亚里士多德的观点一直延续了2000多年,我们知道,一条规律如果成立,就必须经受住任何时间、任何事例的检验,下面我们就来检验一下他的观点对不对。(2)伽利略的观点①展示滑板车的图片:滑板车大家一定都不陌生,现在它处于静止状态,如果让它运动,应该怎么办?   人对车提供力的作用。②展示第二幅滑板车图片:我们对滑板车施加力的作用,就可以使其运动起来。③展示第三幅滑板车图片:如果我们像图中的同学一样,滑几下之后,就不再给滑板车力的作用,滑板车会立刻停下吗?  不会,会继续运动一段距离后再停下。④在运动的这一段距离中,我们已经将力撤去了,但是物体仍然向前运动,也就是说,没有了力的维持,物体仍然可以运动,这就和亚里士多德的观点出现了矛盾,不再成立。⑤试着思考,为什么滑板车最终会停下?  阻力的作用。⑥介绍伽利略的观点:300多年前,意大利学者伽利略提出了和亚里士多德不同的观点,他提出了和刚才我们分析很接近的想法,即物体的运动不需要力来维持,运动的物体之所以会停下来,是因为阻力的作用。(3)探究阻力对物体运动的影响①提出问题:既然我们认识到了是阻力会影响物体的运动,但是它究竟是怎么影响物体运动的,是维持还是阻碍了物体的运动呢?这个问题值得我们研究,因此我们下一个任务就是探究阻力对物体运动的影响。②明确什么是阻力:在探究这个问题之前,我们要想一下,什么是阻力?或者说,在生活中的具体实例中,你认为哪些力是阻力呢?在推木块过程中,木块受到的阻力是地面对木块提供的摩擦阻力。跑步的时候,我们会感受到阻力的作用,我们称之为空气阻力。运动员在进行抗阻力训练的时候,身上绑住的带子对他产生的拉力,也是阻力。所以,我们可以看到,阻力并不等同于摩擦力,而是具有很多种形式。③在知道什么是阻力之后,我们就来探究阻力对物体运动的影响,首先,我们先来看研究对象是什么?运动的物体。我可以提供一辆能运动的小车。④现在,我再提供给你们木质的平板、一块毛巾和一块棉布,请你思考,如果小车在平板上面运动,如何来改变其所受到的阻力大小呢?  改变平面的粗糙程度。⑤结合我们滑滑板车的例子,猜想一下阻力是如何影响物体运动的?  阻力越大,物体运动得越近;阻力越小,物体运动得越远。⑥设计实验试着根据所提供的实验器材,思考如何设计实验,来验证你们的猜想,从而研究阻力对物体运动的影响。学生提出方案:用一定大小的力推小车一下,使其在木板上运动,观察其运动的距离;再将平面分别换为棉布和毛巾,用相同大小的力推小车一下,分别记录其运动的距离。你使用了什么方法进行设计的?控制变量法c.在提出的实验方案中,所提到的用相同大小、方向的力去推小车一下,是为了什么?  保证三次实验中小车的初初始速度和运动方向一样,即初始运动状态一样。d.但是,我们能否保证三次所施加的力都一样呢?不能e.那么应该怎么做才能保证速度大小一样呢?  现在,我再给你们一些提示,我这里有一个可以折叠的平板,两个平板可以组合成斜面接平面的模型,试试看,这样能不能有办法保证小车运动到平面的初始速度一样?  让小车从同一斜面的同一高度释放f.控制的变量我们已经有办法了,那么整个实验中我们改变的条件是什么?  平面的粗糙程度,即阻力的大小。g.研究阻力对物体运动的影响,那么这个影响怎么在实验中体现呢?我们观察什么呢?  观察小车运动的距离的远近h.在实验时,我们要记录相关的现象,想想,表格应该怎么设计呢?  记录观察量和变量:即表面的状况、阻力的大小和小车运动的远近。表面状况阻力大小小车运行距离小车速度改变快慢毛巾棉布木板⑦进行试验  分别将小车从斜面的同一高度释放三次,分别记录其在木板平面、毛巾面和棉布平面上运动的距离。⑧分析实验a.结合实验表格,思考:小车运动的远近和什么有关呢?平面越光滑,阻力越小,小车运动得越远。b.三次实验中,小车都是从相同的初始速度减速至静止,如果小车运动得远,那么它的速度减小得快还是慢?               ——减小得慢小车速度减小得慢,说明什么?           ——阻力小阻力小,说明平板表面如何?           ——比较光滑  以上是我们从现象所分析的,那如果我用表面比较光滑的平板做实验,这时小车受到的阻力小,对运动影响就比较小,小车速度减小得慢。⑨如果我用一个比木板更光滑的平面来做实验,小车受到的阻力如何?运动如何?   阻力更小,运动得更远。下面,我们就来看看阻力更小的时候,物体是如何运动的。⑩介绍气垫导轨的结构装置,播放气垫导轨视频。提问:如果阻力很小,运动的物体将如何?   运动近似为匀速直线运动。提问:当阻力为0时,推测运动的物体将如何?  匀速直线运动  在现实生活中,阻力为零是不可能实现的,所以这个结论是不能用实验来验证的,但是我们的结论也是基于以上的实验基础之上的,所以也是具有科学性的。也可以看到,物理不光是一门实验的学科,同时也是一门思维的学科。
活动3【讲授】前人的贡献
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(1)伽利略的贡献以往我们的学习都是用实验去说事实,但是这次,我们是基于实验基础之上的科学推理,这个思想对于物理史的发展非常重要,最早提出这个思想的就是伽利略。当时伽利略也利用了相类似的研究方法,得出了自己的结论,他指出运动的物体,当阻力为0的时候,其运动速度不会减小,将永远运动下去。爱因斯坦曾高度评价了伽利略的研究和思想,他指出伽利略和他的研究思想,标志着物理学的真正开端,可见物理学不光是一门实验的学科,同时也是一门思维学科。(2)笛卡尔的研究  之后法国学者笛卡尔也对伽利略的研究进行了进一步的研究,他指出,运动的物体,如果不受力的作用,不只是速度大小不变,其运动方向也将不变。(3)牛顿的研究① 根据伽利略和笛卡尔的研究结果,我们来思考几个问题:运动的物体,如果不受力,会如何?   匀速直线运动B.静止的物体,如果不受力,会如何?      保持静止②1687年,英国物理学家牛顿,就是像我们现在这样,对前人的研究结果做了总结,并补充进去了静止物体不受力时的情况,得到了这两条规律,并将其推用至一切物体,得到了牛顿第一定律,记录在《自然哲学的数学原理》一书中,下面我们就来体会一下牛顿第一定律的魅力。
活动4【讲授】牛顿第一定律
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牛顿第一定律(1)内容:一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。牛顿第一定律不可能用实验来直接验证。(2)提问:①牛顿第一定律的研究对象是什么?      一切物体②定律成立的条件是什么?没有受到力的作用定律的结论是什么总保持静止或者匀速直线运动状态力和运动的关系通过牛顿第一定律,我们知道,物体的运动不需要力来维持,力是改变物体运动状态的原因。
活动5【练习】总结以及课堂练习
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 今天,我们学习了牛顿第一定律的知识,可以看到,一条定律的提出,经过了漫长的2000多年,正是几位科学家对真理的坚持和执着,才有了今天的牛顿第一定律。(四)例题练习例1.关于牛顿第一定律,下说法正确的是A.牛顿第一定律是可以通过实验直接证明的B.验证牛顿第一定律的实验做不出来,因此不能肯定这个定律是否正确C.牛顿第一定律是在大量实验的基础上,通过分析推理而获得的D.物体保持静止或匀速直线运动状态,叫做牛顿第一定律例2.目前人类发射的探测器已飞出了太阳系,如果探测器所受外力全部消失,那探测器将A.沿原路径返回B.沿原方向做匀速直线运动C.沿原方向做加速直线运动D.沿原方向做减速直线运动例3.在探究阻力对物体运动影响的实验中,(1)实验时小车每次都从斜面顶端滚下,是为了让小车_______________(2)小车在玻璃上运动的距离最远,这说明小车受到的阻力越小,速度____________.(3)根据这个实验推理:若水平物体表面绝对光滑(即小车不受任何阻力作用),那么小车将一直保持__________________.
活动6【讲授】课堂结束语
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       课堂的最后,让我们将目光再次聚焦于牛顿这个人物,牛顿是英国著名的物理学家,他曾说过,我之所以比别人看得远,是因为我站在了巨人的肩膀上,今天我们学习了牛顿第一定律,应该说我们站在了更高巨人的肩膀上,可以比牛顿看的更远,所以我希望同学们在今后的生活中,多多关注身边的力和运动,看看力是如何改变物体的运动的,从而创造出更多的奇迹。牛顿第一定律揭示了力和运动的关系。正因为有了牛顿第一定律,人们才清楚了力和运动的关系,才能使得人们探索太空、征服深海的梦想变为现实。