高中數(shù)學(xué)《牛頓第一定理和慣性》教案例文
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)目標(biāo)：
曉得牛頓第一定理,常識(shí)性了解伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程.
能力目標(biāo)：
1.通過(guò)斜面貨車實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)中學(xué)生的觀察能力.
2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)剖析,初步培養(yǎng)中學(xué)生科學(xué)的思維方式(剖析、概括、推理).
情感目標(biāo)：
1.通過(guò)科學(xué)史的簡(jiǎn)介,對(duì)中學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)心態(tài)教育.
2.通過(guò)伽利略的理想實(shí)驗(yàn),給中學(xué)生以科學(xué)方式論的教育.
教學(xué)建議
教材剖析
教材首先通過(guò)追憶思索的方式提出問(wèn)題：假若物體不受力，將會(huì)如何？通過(guò)貨車在不同表面運(yùn)動(dòng)的演示實(shí)驗(yàn)，使中學(xué)生直觀的看見(jiàn)物體運(yùn)動(dòng)距離與阻力大小的關(guān)系初中牛頓第一定律內(nèi)容，為講解伽利略的推理作打算。之后述說(shuō)伽利略的推理方式和通過(guò)推理得出的推論，再介紹迪卡兒對(duì)伽利略推論的補(bǔ)充初中牛頓第一定律內(nèi)容，牛頓最后總結(jié)得出的牛頓第一定理。通過(guò)這種使中學(xué)生了解定理的得出是構(gòu)建在許多人研究的基礎(chǔ)上的，正如牛頓所說(shuō)：“如果說(shuō)我所看的更遠(yuǎn)一點(diǎn)，那是由于站在巨人肩上的緣故”。最后強(qiáng)調(diào)牛頓第一定理不是實(shí)驗(yàn)定理，而是用科學(xué)推理的方式概括下來(lái)的，定理是否正確要通過(guò)實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)。給中學(xué)生以科學(xué)方式論的教育。
本節(jié)課的重點(diǎn)是闡明物體不受力時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，即牛頓第一運(yùn)動(dòng)定理。
教法建議
1.中學(xué)生學(xué)習(xí)牛頓第一定理的困難在于從生活經(jīng)驗(yàn)中得到的一種被現(xiàn)象掩藏了本質(zhì)的錯(cuò)誤觀念，覺(jué)得物體的運(yùn)動(dòng)是力作用的結(jié)果。如推一個(gè)物體，它就動(dòng)，不再推它時(shí)，它便靜止。為使中學(xué)生甩掉這些錯(cuò)誤觀念，首先要把運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)的變化區(qū)別開(kāi)，樹(shù)立從靜到動(dòng)和從動(dòng)到靜都是“運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變”的概念，這是為了闡明力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系做的重要鋪墊。其次，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確立“力是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的誘因”的概念。再通過(guò)推理構(gòu)建“不受力運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變”的概念。
2.通過(guò)圖9-1演示實(shí)驗(yàn)的比較、分析、綜合、推理是本節(jié)課的核心，可對(duì)中學(xué)生進(jìn)行簡(jiǎn)單的科學(xué)推理技巧的教育。在此演示實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)設(shè)計(jì)不同的問(wèn)題滲透研究方式。
3.本節(jié)課可按著人類對(duì)知識(shí)的認(rèn)識(shí)次序組織教學(xué)，讓中學(xué)生感受規(guī)律的認(rèn)識(shí)過(guò)程，對(duì)中學(xué)生進(jìn)行學(xué)史教育。從亞里士多德的觀點(diǎn)——伽利略的研究——笛卡爾的補(bǔ)充——牛頓的總結(jié)。
教學(xué)設(shè)計(jì)示例
教學(xué)重點(diǎn):通過(guò)對(duì)貨車實(shí)驗(yàn)的剖析比較得出牛頓第一定理。
教學(xué)難點(diǎn):
1．明晰“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的緣由”觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。
2．伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過(guò)程
教學(xué)用品：斜面，貨車，浴巾，麻布，玻璃板，微機(jī),實(shí)物投影，大倍投電視。
教學(xué)過(guò)程
一、實(shí)驗(yàn)引入：抨擊亞里士多德的觀點(diǎn)
[演示1]在桌面上推進(jìn)鐵塊（或板擦）從靜止開(kāi)始漸漸往前運(yùn)動(dòng)，撤消推力,鐵塊立刻停止。
剖析:日常生活中也有許多類似的現(xiàn)象，（如推椅子）。這種現(xiàn)象從表面上看,“必須有力作用在物體上,能夠使物體繼續(xù)運(yùn)動(dòng),沒(méi)有力的作用,物體就要停出來(lái).”即：板擦的運(yùn)動(dòng)須要推力去維持。于是,古埃及哲學(xué)家亞里士多德就按照這種現(xiàn)象總結(jié)出“物體的運(yùn)動(dòng)須要力去維持”。這些觀點(diǎn)在歷史上曾被沿襲兩千多年,但時(shí)沿襲兩千年是否就一定正確呢？也可能有人曾表示過(guò)懷疑或有人覺(jué)得就是錯(cuò)誤的,但沒(méi)某能勸說(shuō)他人的理由。
[演示2]在桌面上推進(jìn)鐵塊（或板擦）從靜止使之往前運(yùn)動(dòng)，使勁推出,鐵塊往前運(yùn)動(dòng)一段距離后停止。
剖析：推力撤走，還要往前運(yùn)動(dòng)，與亞里士多德的觀點(diǎn)不符。
剖析：鐵塊:靜止——運(yùn)動(dòng)——靜止。兩個(gè)過(guò)程中是否都有力存在？在這兩個(gè)過(guò)程中力的作用是維持原先的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)還是改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)？
二、講授新課:
1.規(guī)律總結(jié)過(guò)程
方式1.班主任引導(dǎo)
伽利略的貢獻(xiàn)：理想實(shí)驗(yàn)
[演示]（通過(guò)實(shí)物投影儀把實(shí)驗(yàn)過(guò)程反映在大倍投電視上）
介紹器材
實(shí)驗(yàn)前提條件：每次實(shí)驗(yàn)都需從斜面上的同一高度下降，為何？
實(shí)驗(yàn)過(guò)程：讓小球從同一斜面的同一位置滾下后分別在浴巾表面、棉布表面、玻璃表面上運(yùn)動(dòng)，每次記下小球停下時(shí)的位置。做標(biāo)記的位置是哪些位置？（停出來(lái)的位置）
實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄：
實(shí)驗(yàn)次數(shù)表面材料阻力大小滑行距離
1浴巾最大最短
2麻布較大較長(zhǎng)
3玻璃較小長(zhǎng)
推理想像光滑表面阻力為零無(wú)限長(zhǎng)
實(shí)驗(yàn)剖析：
三次實(shí)驗(yàn)，貨車最終都靜止，為何？
三次實(shí)驗(yàn)，貨車運(yùn)動(dòng)的距離不同，這說(shuō)明哪些問(wèn)題？
小球運(yùn)動(dòng)距離的長(zhǎng)短跟它深受的阻力有哪些關(guān)系？
若使貨車運(yùn)動(dòng)時(shí)遭到的阻力進(jìn)一步降低，貨車運(yùn)動(dòng)的距離將變長(zhǎng)還是變短？
按照前面的實(shí)驗(yàn)及推理的思想，還可以推理出哪些推論？
推理：小球在光滑的阻力為零的表面，將會(huì)如何運(yùn)動(dòng)？
實(shí)驗(yàn)推論：通過(guò)伽利略的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理得出“運(yùn)動(dòng)的物體，假若遭到的阻力為零，它的速率將不會(huì)減弱，將以恒定不變的速率永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去?！奔醋鲃蛩龠\(yùn)動(dòng)。
[微機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)]:簡(jiǎn)介伽利略理想實(shí)驗(yàn)
迪卡兒的補(bǔ)充
假如運(yùn)動(dòng)物體不受任何力的作用，除了速率大小不變，但是運(yùn)動(dòng)方向也不變，將沿原先的方向勻速運(yùn)動(dòng)下去。
牛頓的成果：補(bǔ)充與概括
師:物體不僅運(yùn)動(dòng)的以外,還有靜止的。這么，靜止的物體在沒(méi)有遭到外力作用時(shí)，保持哪些狀態(tài)呢？（牛頓補(bǔ)充：將保持靜止?fàn)顟B(tài)）
師（引導(dǎo)中學(xué)生概括）:我們?nèi)缃裨缫延辛速だ缘难芯砍晒?又有了迪卡兒和牛頓的補(bǔ)充,把二者進(jìn)行一下概括：一切物體在沒(méi)有遭到外力作用時(shí)，將怎樣呢？（對(duì)概括下來(lái)大致意思的朋友給與鼓勵(lì)）
介紹：牛頓捉住時(shí)機(jī),概括總結(jié)得出知名的牛頓第一運(yùn)動(dòng)定理
方式2：中學(xué)生探究式學(xué)習(xí)
針對(duì)基礎(chǔ)較好的中學(xué)生，可以由中學(xué)生在老師的指導(dǎo)下自己完成斜面貨車實(shí)驗(yàn)，按照現(xiàn)象中學(xué)生分組討論,明晰亞里士多德的觀點(diǎn)的問(wèn)題癥結(jié)．由中學(xué)生相互補(bǔ)充確定實(shí)驗(yàn)推論。
2.定理剖析
定理創(chuàng)立條件：不受外力作用
運(yùn)動(dòng)規(guī)律：總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。
師（回應(yīng)課題引入實(shí)驗(yàn)）：回想我們最開(kāi)始的實(shí)驗(yàn)，有推力板擦運(yùn)動(dòng),撤掉推力板擦停出來(lái)，從表面現(xiàn)象上得到的推論運(yùn)動(dòng)須要力維持是錯(cuò)誤的，但這些現(xiàn)象是千真萬(wàn)確擺在我們面前的，我們?cè)趺从门Ｒ坏挠^點(diǎn)正確的'解釋這個(gè)現(xiàn)象呢?
三、鞏固練習(xí)
1．一物體置于桌上靜止,如果某頓時(shí)撤走所有的外力,物體將怎樣樣?
2．對(duì)于牛頓第一定理的想法，下述觀點(diǎn)正確的是()
A．驗(yàn)證牛頓第一定理的實(shí)驗(yàn)可以做下來(lái)，所以慣性定理是正確的
B．驗(yàn)證牛頓第一定理的實(shí)驗(yàn)做不下來(lái)，所以慣性定理不能肯定是正確的
C．驗(yàn)證牛頓第一定理的實(shí)驗(yàn)做不下來(lái)，但可以經(jīng)過(guò)在事實(shí)基礎(chǔ)上，進(jìn)一步科學(xué)推理得出慣性定理
D．驗(yàn)證牛頓第一定理的實(shí)驗(yàn)其實(shí)現(xiàn)今做不下來(lái)，但總有三天可以用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證。
四、小結(jié)
人們對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)是經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的時(shí)間的。物體在不受力時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，它是經(jīng)過(guò)亞里士多德對(duì)人們近兩千年的思想禁錮，伽利略的科學(xué)推理，才最終由牛頓總結(jié)下來(lái)的。牛一的重要貢獻(xiàn)是：
1）力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的誘因
2）力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的誘因。
五、作業(yè):閱讀本節(jié)教材
探究活動(dòng)
牛頓熱學(xué)的構(gòu)建
【組織方式】個(gè)人或自由結(jié)組
【活動(dòng)目的】
牛頓熱學(xué)的構(gòu)建不是牛頓一個(gè)人的功勞，而是許多科學(xué)家努力研究的最終結(jié)果，查閱資料了解牛頓熱學(xué)的構(gòu)建過(guò)程，及牛頓熱學(xué)的體系。
【活動(dòng)流程】
制定查閱和查找方法；搜集相關(guān)的材料；剖析材料并得出一些推論；寫出論文；與其他組交流。
【備注】
1、網(wǎng)上查找的資料要有學(xué)習(xí)的過(guò)程記錄。
2、和其他成員交流。
斜面貨車實(shí)驗(yàn)的再研究
【組織方式】個(gè)人或自由結(jié)組
【活動(dòng)目的】
運(yùn)用不同的物體表面，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，加深對(duì)伽利略推理思維的理解。
【活動(dòng)流程】
制定實(shí)驗(yàn)方案；打算器材；實(shí)驗(yàn)并記錄現(xiàn)象，剖析材料并得出一些推論；與老師所做實(shí)驗(yàn)比較異同點(diǎn)；與其他組交流。
【備注】
1、要有完整的過(guò)程記錄。
2、和其他成員交流。
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