牛頓第一定理實(shí)驗(yàn)教學(xué)教案 教學(xué)目標(biāo) 知識目標(biāo)：認(rèn)識牛頓第一定理，用常識了解伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過程。 能力目標(biāo)： 1、通過傾斜卡車實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)中學(xué)生的觀察能力。 2.通過實(shí)驗(yàn)分析，初步培養(yǎng)中學(xué)生的科學(xué)思維方式（分析、概括、推理）。 情感目標(biāo)： 1、通過科學(xué)史的介紹，教育中學(xué)生具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)心態(tài)。 2.通過伽利略的理想實(shí)驗(yàn)牛頓第一定律指出，給中學(xué)生一條科學(xué)的教育理論之路。 教學(xué)建議 本課的重點(diǎn)是明確無力時物體的運(yùn)動定律，即牛頓第一運(yùn)動定律。 教學(xué)方法建議 1、中學(xué)生學(xué)習(xí)牛頓第一定理的困難在于錯誤地認(rèn)為現(xiàn)象的本質(zhì)被生活經(jīng)驗(yàn)所掩蓋，物體的運(yùn)動是力的結(jié)果。 如果你推動一個物體，它就會移動，如果你不推動它牛頓第一定律指出，它就會停止。 中學(xué)生要想破除這些誤區(qū)，首先要區(qū)分運(yùn)動和運(yùn)動變化，樹立由靜到動、由動到靜的“運(yùn)動狀態(tài)變化”的概念。 這是為了澄清力和運(yùn)動之間的關(guān)系。 重要伏筆。 其次，通過實(shí)驗(yàn)建立了“力是改變運(yùn)動狀態(tài)的誘因”的概念。 然后用推理構(gòu)建“不受力作用下運(yùn)動狀態(tài)不變”的概念 2、通過圖9-1，演示實(shí)驗(yàn)的比較、分析、綜合、推理是本課的核心，可以教育中學(xué)生關(guān)于簡單的科學(xué)推理能力。 在這個演示實(shí)驗(yàn)中，可以通過設(shè)計(jì)不同的問題來滲透研究。 3、本課可以按照人類認(rèn)識知識的順序來組織教學(xué)，讓中學(xué)生體驗(yàn)認(rèn)識規(guī)律的過程，對中學(xué)生進(jìn)行學(xué)習(xí)的歷史教育。
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)實(shí)例 牛頓第一定理教學(xué)重點(diǎn)：通過卡車實(shí)驗(yàn)的分析比較，得出牛頓第一定理。 教學(xué)難點(diǎn)： 1、闡明“力是維持物體運(yùn)動的原因”是錯誤的。 2、伽利略理想實(shí)驗(yàn)推理過程教學(xué)用品：斜面、卡車、浴巾、亞麻布、玻璃板、微型計(jì)算機(jī)、物體投影、大型投影電視。 教學(xué)過程 1.實(shí)驗(yàn)介紹：批判亞里士多德的觀點(diǎn) 【演示1】將鐵塊（或橡皮擦）推到桌子上，從靜止開始逐漸向前移動。 當(dāng)推力撤去時，鐵塊立即停止。 類似的現(xiàn)象還有很多，（比如推椅子）。 從表面上看，這種現(xiàn)象“必須有一個力作用在物體上，才能使物體繼續(xù)運(yùn)動。沒有力的作用，物體就會停止運(yùn)動”。 即：橡皮擦的運(yùn)動需要推力來維持。 因此，古埃及哲學(xué)家亞里士多德根據(jù)這一現(xiàn)象得出結(jié)論：“物體的運(yùn)動需要力來維持”。 這些觀點(diǎn)在歷史上已經(jīng)被遵循了2000多年，但是如果被遵循了2000年就一定是正確的嗎？ 可能有人表示懷疑或者有人認(rèn)為不對，但沒有理由說服別人。 【演示2】推動桌面上的鐵塊（或橡皮擦），使其從靜止?fàn)顟B(tài)向前移動，用力推動，鐵塊向前移動一定距離后停止。 分析：推力撤了，但運(yùn)動仍然向前，這與亞里士多德的觀點(diǎn)不一致。 分析：鐵塊：靜——動——靜。 兩個過程中都存在力嗎？ 在這兩個過程中，力的作用是維持原來的運(yùn)動狀態(tài)還是改變運(yùn)動狀態(tài)？ 教授新課： 1.規(guī)律總結(jié)過程方法 1.班主任指導(dǎo)伽利略的貢獻(xiàn)：理想實(shí)驗(yàn)【演示】（通過物理投影儀在大電視上反映實(shí)驗(yàn)過程） 設(shè)備介紹 實(shí)驗(yàn)前提：每個實(shí)驗(yàn)需要從斜坡上同一高度下降，為什么？ 實(shí)驗(yàn)過程：讓球從同一坡度的同一位置滾下，然后分別在浴巾、棉布、玻璃的表面上移動，記錄每次停止時球的位置。
標(biāo)記了哪些位置？ （停止的位置） 實(shí)驗(yàn)記錄： 實(shí)驗(yàn)次數(shù) 表面材料的電阻較小。 滑動距離很理想。 光滑表面的阻力為零且長度無窮大。 實(shí)驗(yàn)分析：三個實(shí)驗(yàn)，卡車終于停了下來，為什么？ 三個實(shí)驗(yàn)中，卡車的移動距離不同。 這說明什么問題？ 球行進(jìn)的距離和它遇到的阻力之間有什么關(guān)系？ 如果卡車遇到的阻力進(jìn)一步減小，卡車行駛的距離會變長還是變短？ 根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)和推理思路，還可以推出哪些推論呢？ 推理：小球在零阻力的光滑表面上如何運(yùn)動？ 實(shí)驗(yàn)推演：通過伽利略的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理，得出“如果運(yùn)動物體遇到的阻力為零，它的速度就不會減弱，它將永遠(yuǎn)以勻速運(yùn)動”的結(jié)論。 也就是說，它以恒定的速度移動。 【微機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)】：伽利略理想實(shí)驗(yàn)簡介笛卡爾補(bǔ)充如果運(yùn)動的物體不受任何力的影響，除了速度保持不變，但運(yùn)動方向也保持不變，它將繼續(xù)以勻速運(yùn)動沿著原來的方向。 牛頓的成就：補(bǔ)充和概括分工：物體不僅是運(yùn)動的，而且是靜止的。 那么，靜止物體在不受外力作用時保持什么狀態(tài)呢？ （牛頓補(bǔ)充：會保持靜止） 老師（指導(dǎo)中學(xué)生總結(jié)）：我們已有伽利略的研究成果，還有笛卡兒、牛頓的補(bǔ)充。 我們來總結(jié)一下兩者：所有物體在外力作用時會發(fā)生什么？ （鼓勵總結(jié)出大概意思的朋友） 引言：牛頓抓住機(jī)會，總結(jié)了著名的牛頓第一運(yùn)動定理。 在指導(dǎo)下，我自己完成了傾斜卡車實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)現(xiàn)象分組討論，從亞里士多德的角度闡明了問題的癥結(jié)。 實(shí)驗(yàn)推論是由中學(xué)生互相補(bǔ)充確定的。
2、定理分析 定理成立條件：不受外力作用，運(yùn)動規(guī)律：始終保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。 老師（針對題目介紹實(shí)驗(yàn)）：回想一下我們最初的實(shí)驗(yàn)，有一個推力橡皮在動，把推力橡皮移開就停止了。 從表面現(xiàn)象推斷運(yùn)動需要力來維持是錯誤的，但這些現(xiàn)象是絕對正確的。 擺在我們面前，如何才能用牛毅的觀點(diǎn)正確解釋這一現(xiàn)象呢？ 3、鞏固練習(xí) A、可以做驗(yàn)證牛頓第一定理的實(shí)驗(yàn)，所以慣性定理是正確的。 B． 無法做驗(yàn)證牛頓第一定理的實(shí)驗(yàn)，因此不能保證慣性定理正確 C. 無法做驗(yàn)證牛頓第一定理的實(shí)驗(yàn)，但可以在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步科學(xué)推理得到慣性定理事實(shí)D. 驗(yàn)證牛頓第一定理的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)在好像做不了，但是總有三天的時間可以通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。 4.總結(jié) 人們需要很長時間才能理解物體的運(yùn)動規(guī)律。 物體在無力時的運(yùn)動定律是經(jīng)過亞里士多德近兩千多年的禁錮人們思維和伽利略的科學(xué)推理后，最終由牛頓總結(jié)出來的。 牛毅的重要貢獻(xiàn)是：1）力不是維持物體運(yùn)動的原因，2）力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。 5.作業(yè)：閱讀本節(jié)教材，探索牛頓熱力學(xué)的構(gòu)建 【組織方式】個人或自由團(tuán)體 【活動目的】牛頓熱力學(xué)的構(gòu)建不是牛頓一個人的功勞，而是眾多科學(xué)家努力的最終結(jié)果工作。 查看資料 了解牛頓熱力學(xué)的構(gòu)建過程和牛頓熱力學(xué)體系。
【活動流程】制定查閱、查找方法； 收集相關(guān)材料； 分析材料并得出一些推論； 寫論文； 與其他小組交流。 【備注】 1、網(wǎng)上查找的資料必須有學(xué)習(xí)過程的記錄。 2.與其他會員溝通。 傾斜卡車實(shí)驗(yàn)再學(xué)習(xí) 【組織方式】個人或自由團(tuán)體 【活動目的】利用不同的物體表面，通過實(shí)驗(yàn)探索加深對伽利略推理思維的理解。 【活動流程】制定實(shí)驗(yàn)計(jì)劃； 設(shè)計(jì)設(shè)備； 實(shí)驗(yàn)并記錄現(xiàn)象，分析數(shù)據(jù)并得出一些推論； 與老師做的實(shí)驗(yàn)比較異同； 與其他小組交流。 【備注】1． 必須有完整的過程記錄。 2.與其他會員溝通。 教案解讀：教案一開始就明確提出了本堂課教學(xué)的立體目標(biāo)。 明確本堂課要傳授的知識。 之后我會詳細(xì)講述這堂課的教學(xué)方法以及教學(xué)過程中應(yīng)該注意的各種細(xì)節(jié)。 教學(xué)過程首先通過實(shí)驗(yàn)引入，攻擊亞里士多德的觀點(diǎn)。 通過兩個實(shí)驗(yàn)的演示，并向中學(xué)生提出各種疑問，啟發(fā)中學(xué)生，總結(jié)規(guī)律過程，并得出實(shí)驗(yàn)推論：通過伽利略的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理，得出“如果一個移動的阻力物體為零，它的速度就不會減弱，它會永遠(yuǎn)以勻速運(yùn)動。” 即勻速。教材首先通過回憶和思考提出問題：如果物體不受力會發(fā)生什么？通過卡車在不同表面上運(yùn)動的演示實(shí)驗(yàn)，中學(xué)生可以直觀地看到其中的關(guān)系物體的移動距離和阻力大小之間的關(guān)系，并制定解釋伽利略推理的計(jì)劃。
之后會描述伽利略的推理方法以及通過推理得到的推論，然后介紹笛卡爾對伽利略結(jié)論的補(bǔ)充，最后介紹牛頓總結(jié)的牛頓第一定理。 這種讓中學(xué)生理解定理的方式是基于很多人的研究，正如牛頓所說：“如果我能看得更遠(yuǎn)，那是因?yàn)槲艺驹诰奕说募绨蛏稀薄?最后強(qiáng)調(diào)一下，牛頓第一定理不是實(shí)驗(yàn)定理，而是通過科學(xué)推理的手段總結(jié)出來的。 定理是否正確必須通過實(shí)踐來檢驗(yàn)。 科學(xué)教育中學(xué)生。 04 化學(xué) 賴新平