1、判斷下述什么說法正確(A)
A.兩個質(zhì)量相同的物體,不論速率大小怎樣,它們慣性大小一定相同。B.物體不受力時有慣性,受力時沒有慣性。
C.在地球上體操比在月球上容易,則質(zhì)量相同的物體在地球上比在月球上的慣性小。D.在地上滾動的小球越滾越慢,小球的慣性也日漸減少。
2、正在運(yùn)動的物體,假若將所受的外力同時撤掉,這個物體將:(B)
A.立刻停出來
B.做勻速直線運(yùn)動
C.速率越來越慢,最后停止
D.速率越來越快,永遠(yuǎn)停不出來
家庭作業(yè)
1、思考與活動:課本P035
五、教學(xué)評價與反省
本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計比較全面的彰顯了三維目標(biāo)。教學(xué)過程中,以生活情境引入課題,迸發(fā)了中學(xué)生興趣。對教材的處理既塌實(shí)又有新意,對科學(xué)認(rèn)識的發(fā)展層次掌握得比較好。既重視中學(xué)生經(jīng)歷過程,體驗方式,又注重基礎(chǔ)知識及其應(yīng)用。基本達(dá)到了教學(xué)目標(biāo)。使中學(xué)生感遭到科學(xué)探究過程就是在不斷解決又不斷提出問題的過程中逐漸深入的。最后讓中學(xué)生帶著問題離開課堂,為其進(jìn)一步探究留下拓展的空間。附、板書設(shè)計:
牛頓第一定理
亞:力是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的誘因
伽:力不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的誘因
牛頓第一定理
質(zhì)量是物體慣性大小的惟一量度
第三篇:“牛頓第一定理”教學(xué)設(shè)計
“牛頓第一定理”教學(xué)設(shè)計
裘志輝
廣德金陵中級學(xué)校
設(shè)計指導(dǎo)思想及課前設(shè)計
中學(xué)數(shù)學(xué)第一冊“牛頓第一定理”一節(jié),屬初、高中知識的結(jié)合部.中學(xué)生在中學(xué)學(xué)習(xí)中.早已了解了牛頓第一定理的基本內(nèi)容.如何以中學(xué)知識為生長點(diǎn)、以教材內(nèi)容為線索,展開科學(xué)方式教育與思維能力培養(yǎng)是本課教學(xué)活動的主要目標(biāo).故教學(xué)的優(yōu)缺應(yīng)置于理解伽利略對“運(yùn)動物體不受外力作用會保持自己的速率不變”論斷的研究、思考、推理過程,學(xué)習(xí)科學(xué)研究中常用的理想實(shí)驗方式.因此本節(jié)教學(xué)采用討論式:班主任列舉問題討論提綱,在閱讀教材的基礎(chǔ)上,請一位中學(xué)生先敘述,引起中學(xué)生的問題,展開答辯與討論.班主任在其間適當(dāng)引導(dǎo)與點(diǎn)撥,并由班主任概括總結(jié).設(shè)計這樣的教學(xué)方法,是基于教材具有循環(huán)性,中學(xué)生已有一定基礎(chǔ).致力讓中學(xué)生處于主動地位.找尋科學(xué)家邁向成功的足跡,學(xué)會像化學(xué)學(xué)家那樣發(fā)覺問題、思考問題與解決問題.
課堂教學(xué)中,應(yīng)引導(dǎo)中學(xué)生非常注意伽利略的理想實(shí)驗,注意它忽視次要誘因、抓住主要誘因的科學(xué)性.課堂教學(xué)中,還應(yīng)引導(dǎo)中學(xué)生不只是簡單地否定或肯定哪些,但是曉得為何否定或肯定以及怎樣進(jìn)行否定或肯定.
中學(xué)生討論提綱是:關(guān)于力與運(yùn)動的關(guān)系,①亞里斯多德的觀點(diǎn)是哪些?②伽利略的觀點(diǎn)是哪些?③我的想法是哪些?④牛頓第一定理是怎樣敘述的?
預(yù)前問題是:1.從某一高度沿斜面墜落的球為何可以沿對接的另一斜面滾上同樣的高度?2.定理為何不以伽利略的名子命名而稱為牛頓第一定理?3.牛頓第一定理包含了什么內(nèi)容?問題1是為了深入理解伽利略的理想實(shí)驗與科學(xué)推理技巧;問題2是使中學(xué)生了解從亞里斯多德到伽利略到牛頓,人們對慣性定理的認(rèn)識是怎么逐漸迫近真理的;問題3則是使中學(xué)生對定理的認(rèn)識比小學(xué)提高三步.
一、教學(xué)目標(biāo)
1.在數(shù)學(xué)知識方面學(xué)習(xí)牛頓第一定理的內(nèi)容,正確理解力跟物體運(yùn)動的關(guān)系,把握慣性的概念.
2.對客觀事物的正確認(rèn)識須要人們經(jīng)過由表及里,由片面到全面長時間的認(rèn)識過程.通過本節(jié)的學(xué)習(xí)要讓中學(xué)生構(gòu)建起正確的認(rèn)識論的觀點(diǎn),同時感受到人們認(rèn)識世界的常年性和繁重性.
3.化學(xué)實(shí)驗是科學(xué)研究的方式,對實(shí)際問題作出合理的具象,進(jìn)行理想實(shí)驗的研究正是伽利略得到力與物體運(yùn)動正確關(guān)系的基礎(chǔ).我們要學(xué)習(xí)這些科學(xué)具象的技巧,并把它用到今后的化學(xué)研究中去.
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)剖析
1.本節(jié)的重點(diǎn)是正確認(rèn)識物體運(yùn)動跟力的關(guān)系,在物體不受力的情況下,應(yīng)保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài).通過對牛頓第一定理的學(xué)習(xí),加深對慣性概念的理解.
2.生活常識使人們對力和運(yùn)動的關(guān)系產(chǎn)生了不正確的認(rèn)識,通過教學(xué)要讓中學(xué)生們克服傳統(tǒng)觀念,產(chǎn)生正確的認(rèn)識,須要下一定的工夫.
三、教學(xué)方式
“討論式教學(xué)法”結(jié)合“實(shí)驗探求式教學(xué)法”,將實(shí)驗研究與多媒體應(yīng)用有機(jī)結(jié)合,通過中學(xué)生動手實(shí)驗和筆記本板書、電腦動漫等方式,達(dá)到突出教學(xué)重點(diǎn),突破教學(xué)難點(diǎn),發(fā)展中學(xué)生創(chuàng)造力的目的.
四、教具
1、說明伽利略理想實(shí)驗的裝置牛頓第一定律的意義,自制滑軌和小球.
2、說明物體在不遇阻力下做勻速直線運(yùn)動的氣墊滑軌和滑塊.
3、演示慣性的貨車和鐵塊.
4、電教器材:多媒體筆記本、數(shù)據(jù)/視頻投影儀、視頻展示儀、五、教學(xué)過程請朋友們看課本
[投影]前言:在熱學(xué)中,只研究物體受力而不涉及運(yùn)動的分科,稱作靜力學(xué);只研究物體如何運(yùn)動,而不涉及運(yùn)動和力的關(guān)系的分科,稱作運(yùn)動學(xué);研究運(yùn)動和力的關(guān)系的分科,稱作動力學(xué)。動力學(xué)的基礎(chǔ)是牛頓運(yùn)動定理,本節(jié)研究牛頓第一定理。
請朋友們回答:剛剛看課本后,本節(jié)主要討論哪些主要內(nèi)容?中學(xué)生可能回答:歷史的回顧和牛頓第一定理。
朋友們討論后發(fā)言:
關(guān)于運(yùn)動和力的關(guān)系問題,有三位代表人物有不同見解。
亞里士多德覺得:必須有力作用在物體上,物體能夠運(yùn)動,沒有力的作用,物體就要靜止出來,但這個觀點(diǎn)是錯誤的。伽利略依據(jù)理想實(shí)驗進(jìn)行推斷,讓一個小球沿一個斜面從靜止?jié)L出來,小球?qū)L上另一個斜面。若果沒有磨擦,小球?qū)⑸仙皆鹊母叨取<偃缃档偷诙€斜面的夾角,小球在這個斜面上達(dá)到原先的高度就要通過更長的路程。繼續(xù)降低第二個斜面的夾角,使它最終成為水平面。小球就再也達(dá)不到原先的高度,而沿水平面以恒定速率持續(xù)運(yùn)動下去。
(此處用多媒體進(jìn)行演示)
老師點(diǎn)評:亞里士多德的錯誤觀點(diǎn)持續(xù)了兩千多年。伽利略沖破固有思維,借助理想實(shí)驗進(jìn)行推導(dǎo)。理想實(shí)驗是科學(xué)研究中的一種重要的方式。它把可靠事實(shí)和理論思維結(jié)合上去,可以深刻地闡明自然規(guī)律。這個實(shí)驗似乎是個理想實(shí)驗,但卻是符合科學(xué)道理的.沒有磨擦的情況是很難實(shí)現(xiàn)的,現(xiàn)代技術(shù)給我們提供了阻力很小的條件.我們來看一下氣墊實(shí)驗.它的原理是水泵給氣墊裝置打氣,滑軌上有許多小孔,滑塊與滑軌間產(chǎn)生一層空氣薄膜,滑動時阻力很小.我們觀察一下滑塊的運(yùn)動情況,可以看見滑塊的速率基本不變.
請朋友人人動手做實(shí)驗:將課本置于桌子上,用手推;將鉛筆置于桌子上,使勁彈。
請朋友將觀察到的結(jié)果表述下來:用手推書,書就運(yùn)動,不用手推書,書就靜止:使勁彈鉛筆,鉛筆向前運(yùn)動一段位移后就靜止:置于充氣的氣墊滑軌上的鐵塊很接近勻速直線運(yùn)動。[投影]牛頓第一定理的內(nèi)容是:一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直至有外力促使它改變這些狀態(tài)為止。
討論:班主任;剛剛A朋友概述了亞里斯多德和伽利略對運(yùn)動與力的關(guān)系的觀點(diǎn)以及牛頓第一定理的內(nèi)容,同時表明了自己的觀點(diǎn).下邊,朋友們可以提出問題,請朋友答辯,也可以相互討論,請你們各抒己見.
中學(xué)生B:伽利略用理解實(shí)驗作結(jié)論的一個重要前提是小球沿對接的斜面總可以滾到原先的高度,請解釋一下這是為何?
中學(xué)生C:這個問題可以解釋:小球在高處有勢能,滾到斜面頂部勢能弄成動能,再滾上另一個斜面時,動能又逐步還原成勢能.由于理想實(shí)驗中的斜面是光滑的.沒有磨擦,所以最后的高度一定與原先的高度一樣.(高中學(xué)過動能與勢能轉(zhuǎn)化與守恒的知識,中學(xué)生都表示認(rèn)可.)
中學(xué)生D:我想伽利略可以做實(shí)驗.他在實(shí)驗中可以把斜面做得很光滑,這樣他會發(fā)覺小球每次滾上的高度幾乎與原先落下時的高度相同,于是就可以推斷,當(dāng)斜面十分光滑毫無磨擦?xí)r應(yīng)該剛好與原先等高.
(一片議論)
班主任:朋友們的看法挺好.D朋友所說的正是伽利略理想實(shí)驗的事實(shí)基礎(chǔ),伽利略的思索過程確實(shí)與朋友所說相像,只是伽利略還利用了類比物——單擺.他是從單擺在空氣阻力很小的情況出來回擺動時抵達(dá)幾乎相同的高度演進(jìn)到小球在兩個對接斜面上的滾動,得出推論的.所以伽利略的理想實(shí)驗似乎難以實(shí)現(xiàn),伽利略的推論也不能直接從實(shí)驗得出,但它們有事實(shí)作根據(jù),是觀察與思索的結(jié)果.該朋友能聯(lián)系學(xué)過的知識,對一個例題中的情境給出正確的模型,值得你們學(xué)習(xí).關(guān)于這個理想實(shí)驗,朋友們還有問題嗎?
中學(xué)生C:我注意到兩個斜面的聯(lián)接處是圓弧線,這是為何?中學(xué)生L:我想這是為了不讓小球彈跳,能使小球連續(xù)地滾動吧.
中學(xué)生Y:我想,亞里斯多德講力維持運(yùn)動,這力指的是動力,這樣理解的話,他的觀點(diǎn)就對了.
中學(xué)生L:指動力也不對,一只籃球踢了一腳不再踢它,沒有了動力,它能夠繼續(xù)運(yùn)動.
班主任:我來提一個問題:伽利略研究得出的正確結(jié)果為何隔了一代之后才由牛頓寫成牛頓第一定理?
中學(xué)生X:我在一本書上看見,伽利略只是提出物體在沒有外力作用于它時沿直線勻速運(yùn)動下去,沒有“直到有外力促使它改變這些狀態(tài)”一說,也就是不完整不全面.
班主任:是的.伽利略發(fā)覺了不易直覺的磨擦力,改變了亞里斯多德按照直接經(jīng)驗得出的直覺推論,應(yīng)用科學(xué)的推理方式得出了正確的推論.伽利略在他的專著《兩種新科學(xué)的對話》中寫道:“??一個運(yùn)動的物體如果有了某種速率之后,只要沒有降低或減少速率的外部誘因,便會一直保持這些速率——這個條件只有在水平的平面上才有可能??只有水平面上的運(yùn)動才是不變的??.”我們看見伽利略的認(rèn)識早已很接近慣性定理了.并且他的認(rèn)識還不夠準(zhǔn)確,覺得只有在水平面上物體才具有保持速率的特點(diǎn),他甚至曾由此而推測月球是圓的,任何水平面實(shí)際都是球面,物體不受力時將沿月球表面勻速地運(yùn)動下去,這樣伽利略又重落入亞里斯多德從來將作勻速圓周運(yùn)動視為物體本性的巢臼之中,一個偉大的定理從伽利略身后漸次掠過了.牛頓承繼了伽利略的研究成果,并以自己的發(fā)覺建立了這種成果,以定理的方式,做出了完整確切的推論:“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直至有外力促使它改變這些狀態(tài)為止。”
我們看見,從亞里斯多德以來,關(guān)于力與運(yùn)動的問題,經(jīng)過了幾千年漫長的求索過程,直至伽利略和牛頓時代之后,才推動了認(rèn)識進(jìn)程,認(rèn)識世界發(fā)覺真理是很不容易的.
接出來請朋友們再來討論一下牛頓第一定理.這個定理包含了幾層意思?
中學(xué)生W:我認(rèn)為定理有兩層意思:
1、定律強(qiáng)調(diào)一切物體都具有保持原先運(yùn)動狀態(tài)的慣性.
2、定律強(qiáng)調(diào)了外力是改變運(yùn)動狀態(tài)的誘因.
班主任:對.讓我們再注意一下定理中的幾個字眼:“一切”、“總”、“或”.
“一切”,說明天地萬物無一例外.“總”,強(qiáng)調(diào)物體的慣性是物體固有的屬性,不論物體處于哪些狀態(tài).“或”,強(qiáng)調(diào)了靜止與勻速直線運(yùn)動的等同性.它們都是物體不受外力時的運(yùn)動狀態(tài).
【小結(jié)】伽俐略理想斜面實(shí)驗否定了亞里士多德的觀點(diǎn),牛頓在伽俐略等人的研究基礎(chǔ)上得出牛頓第一定理。一切物體都具有慣性,力是改變物體速率的緣由。
教學(xué)總結(jié):
本節(jié)課的特征是對力和運(yùn)動的關(guān)系的正確認(rèn)識,要遭到日常經(jīng)驗的影響,所以在本節(jié)課中采用了多聯(lián)系實(shí)際問題加以剖析,以使中學(xué)生澄清錯誤認(rèn)識。
第四篇:牛頓第一定理教學(xué)設(shè)計
牛頓第一定理教學(xué)設(shè)計
一、教學(xué)內(nèi)容剖析1.課程標(biāo)準(zhǔn)要求
理解牛頓運(yùn)動定理,用牛頓運(yùn)動定理解釋生活中的有關(guān)問題。理解慣性,并借助慣性解釋生活中常見現(xiàn)象2.教材剖析
本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容牛頓第一運(yùn)動定理作為數(shù)學(xué)學(xué)的基石,首先對人類認(rèn)識運(yùn)動和力的關(guān)系作了歷史的回顧,注重介紹了伽利略等人研究運(yùn)動和力的關(guān)系的思想方式及卓越貢獻(xiàn),而后述說了牛頓第一定理的內(nèi)容和物體慣性的概念,三個層次很顯著,為后續(xù)的牛頓運(yùn)動定理的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。
二、教學(xué)目標(biāo)
(一)知識與技能
1.利用阻力對物體運(yùn)動實(shí)驗理解力和運(yùn)動的關(guān)系,曉得其主要推理過程及推論。
2.理解牛頓第一定理及其意義。
3.理解慣性的概念,會正確解釋有關(guān)的慣性現(xiàn)象。
(二)過程與技巧
讓中學(xué)生經(jīng)歷實(shí)驗探究的過程,理解由真實(shí)實(shí)驗推廣到理想實(shí)驗的科學(xué)思想,感受剖析歸納、推理總結(jié)的思維方式。
(三)情感、態(tài)度和價值觀
通過數(shù)學(xué)學(xué)史的簡介,對中學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)密的科學(xué)心態(tài)教育,讓中學(xué)生了解人類認(rèn)識事物本質(zhì)的坎坷,培養(yǎng)中學(xué)生追求真理、勇于探求真理的科學(xué)精神。
三、教學(xué)重點(diǎn)牛頓第一定理的理解。
四、教學(xué)難點(diǎn)
牛頓第一定理的理解,慣性知識,借助慣性解釋生活問題。
五、教學(xué)方式
1.教法:通過演示實(shí)驗、分析推理和類比教學(xué)展現(xiàn)班主任的主導(dǎo)作用。2.學(xué)法:通過觀察思索、動手體驗和合作討論展現(xiàn)中學(xué)生的主體地位。
六、教學(xué)用品
帶輪子的貨車,長木板,浴巾,紙板,白紙,慣性演示器
七、教學(xué)板書
牛頓第一定理
一.運(yùn)動須要力維持亞里士多德運(yùn)動不須要力伽利略
二.牛頓第一定理一切、沒有遭到力、總、或三.慣性(1)借助慣性(2)防治慣性害處
八、教學(xué)進(jìn)程
(一)教學(xué)引入:觀看ppt上牛頓煮懷表的科學(xué)軼事,吸引中學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)的興趣,中學(xué)生不由自主融入到科學(xué)探究中來。
(二)亞里士多德與伽利略觀點(diǎn)對比:亞里士多德推袋子實(shí)驗:力推物動,力撤物停。伽利略列車現(xiàn)象:力撤物不停。
提出問題:誰的觀點(diǎn)是正確的?物體的運(yùn)動是不是一定須要力?借助桌上的器材驗證誰的觀點(diǎn)是正確的呢?
中學(xué)生:
1、斜面上分別鋪浴巾,紙板,木板觀察貨車運(yùn)動的距離。
2、記錄貨車運(yùn)動的遠(yuǎn)近,剖析貨車遭到阻力的大小。班主任:思索一下ppt上的三個問題嗎?1.貨車為何要在相同的高度釋放?2.如何改變阻力的?
3.如何觀察阻力對物體運(yùn)動的影響的?
中學(xué)生:中學(xué)生自由討論并發(fā)言。展示教案上的表格設(shè)計。
班主任:引導(dǎo)中學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗對比。通過對比實(shí)驗可以進(jìn)行邏輯推理,假若接觸面十分光滑沒有磨擦,那貨車會如何?。對比發(fā)覺,接觸面越光滑,滾動距離越遠(yuǎn)。貨車運(yùn)動停出來的緣由是阻力。假如接觸面十分光滑貨車會永不停止。
班主任:在中學(xué)生回答的基礎(chǔ)上,結(jié)合實(shí)驗進(jìn)一步總結(jié):(并板書)物體的運(yùn)動是不須要力來維持的。(力撤物停的緣由是由于阻力。若果沒有磨擦力,運(yùn)動的物感受仍然運(yùn)動下去)班主任:引導(dǎo)中學(xué)生認(rèn)識、總結(jié)力和運(yùn)動的關(guān)系。讓中學(xué)生閱讀課文思索找出:
l、伽利略的觀點(diǎn)和亞里士多德的觀點(diǎn)。
3、牛頓第一定理。
對比三個人的觀點(diǎn),她們都是表述力和運(yùn)動關(guān)系的,誰的更全面?
(三)牛頓第一定理中學(xué)生:閱讀課文,回答問題。
既然牛頓第一定理是最健全的,這么它從幾個方面論述了力和運(yùn)動的關(guān)系?
在中學(xué)生回答的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步總結(jié):力不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的緣由,力是改變運(yùn)動狀態(tài)的誘因。
中學(xué)生討論回答:兩個方面:不受力時,物體保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài);受力時,力促使它改變運(yùn)動狀態(tài)。班主任:牛頓第一定理可不可以用實(shí)驗來驗證?中學(xué)生:不能。是通過實(shí)驗科學(xué)推理下來的。(四)慣性
班主任:牛頓定理又叫慣性定理,慣性是指哪些?你又怎么理解這些性質(zhì)呢?舉例說明。
由于這是一個新概念,中學(xué)生剛接受可能不是挺好理解。通過實(shí)驗來進(jìn)一步的理解。果汁為何會灑出呢?
中學(xué)生活動:中學(xué)生觀察并思索,再進(jìn)一步理解慣性:是指物體具有保持原先運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。班主任活動:列出慣性借助和害處的例子。
班主任活動:進(jìn)一步總結(jié):物體不受力時將保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。
班主任演示慣性演示器,中學(xué)生自由討論并發(fā)言,解釋慣性演示器中的慣性原理。(五)總結(jié)
中學(xué)生總結(jié)本節(jié)課知識,其他中學(xué)生自由補(bǔ)充。(六)作業(yè)
找尋生活中慣性的事例并解釋其中道理。完成教案上的練習(xí)。
第五篇:牛頓第一定理-教學(xué)設(shè)計
怎樣理解牛頓第一運(yùn)動定理
一、任務(wù)剖析
1.教學(xué)內(nèi)容剖析
1.1知識特征
牛頓第一運(yùn)動定理是運(yùn)用邏輯思維對實(shí)際事物進(jìn)行剖析的產(chǎn)物,在實(shí)際生活中不能找到物體滿足牛頓第一運(yùn)動定理的條件——不受外力。所以此知識較為具象,無法理解。牛頓第一運(yùn)動定理中還包含著重、及其與運(yùn)動關(guān)系,慣性、慣性運(yùn)動、慣性參考系等精典熱學(xué)中最為基本且最為重要的概念,內(nèi)涵極其豐富。無法理清各個概念之間的關(guān)系,掌握其實(shí)質(zhì)。1.2知識地位
牛頓第一運(yùn)動定理是牛頓熱學(xué)即精典熱學(xué)理論的前提和基礎(chǔ)。它破不僅歷時近兩千多年的亞里士多德的錯誤觀點(diǎn),改變了人類的世界觀。牛頓第一運(yùn)動定理的實(shí)質(zhì)是定義了慣性參考系,是牛頓運(yùn)動定理創(chuàng)立的前提。2.學(xué)情剖析
本節(jié)所述內(nèi)容中學(xué)生在中學(xué)數(shù)學(xué)課程中已涉及到,所以有一定的基礎(chǔ),關(guān)鍵是怎么讓中學(xué)生加深對牛頓第一定理本質(zhì)的理解。在對慣性的學(xué)習(xí)中,這仍是中學(xué)生難于理解的問題。部份緣由在于課本中的敘述不夠簡練,而中學(xué)生對教科書中內(nèi)容的理解又顯稍不足。3.策略方式的選擇
基于以上對教學(xué)內(nèi)容的剖析和對學(xué)情的剖析,我采取的策略方式如下:首先,轉(zhuǎn)化牛頓第一運(yùn)動定理的敘述方式,使其符合英文的抒發(fā)習(xí)慣,因而有助于中學(xué)生對其內(nèi)容的進(jìn)一步理解。其次,運(yùn)用數(shù)學(xué)知識再度對其敘述進(jìn)行簡化,進(jìn)一步突顯牛頓第一運(yùn)動定理的本質(zhì)。最后補(bǔ)充說明創(chuàng)設(shè)此種數(shù)學(xué)情景的局限性,并由此引出慣性參考系的概念,明晰此為牛頓第一運(yùn)動定理的本質(zhì)。
二、教學(xué)目標(biāo)
1.知識與技能
理解牛頓第一定理的內(nèi)容及本質(zhì)。
曉得慣性是物體的固有屬性,不論物體受力與否,都具有慣性。只是慣性的表現(xiàn)方式不同。
曉得力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的誘因。
曉得物體受力和不受力是兩種本質(zhì)不同的條件。
明晰牛頓第一定理實(shí)質(zhì)是研究物體不受外力時的運(yùn)動情況。
2.過程與技巧
剖析、理解伽利略對接斜面實(shí)驗。
體會、理解伽利略對接斜面實(shí)驗中蘊(yùn)涵的抽看法、理想化方式。曉得理想實(shí)驗是構(gòu)建在可靠事實(shí)基礎(chǔ)上的科學(xué)方式。
3.情感心態(tài)價值觀體會運(yùn)動相對性原理所富含的哲學(xué)意味。
感受科學(xué)始于經(jīng)驗(實(shí)驗、觀察)與理智(假定、推理)之間的互動。感受探索真理的艱辛。感受科學(xué)理論的特征。
三、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)
1.1教學(xué)重點(diǎn):牛頓第一運(yùn)動定理。慣性。1.2教學(xué)難點(diǎn):慣性參考系。
四、教學(xué)資源
1.1選擇根據(jù):
豐富的教學(xué)用品及設(shè)備,可以使教學(xué)過程從沉悶到有趣,從具象到形象。進(jìn)行課堂演示實(shí)驗并借助計算機(jī)多媒體輔助教學(xué),不但提供了大量的教學(xué)信息,使中學(xué)生在豐富的感性材料基礎(chǔ)上,得以快速理解和把握數(shù)學(xué)規(guī)律,并且還能否吸引中學(xué)生注意力、激發(fā)學(xué)習(xí)興趣,調(diào)動學(xué)習(xí)的積極性、主動性、創(chuàng)造性,進(jìn)而達(dá)到提升課堂教學(xué)療效的目的。1.2教具:
多媒體設(shè)備一套。
五、設(shè)計思路
因為牛頓第一運(yùn)動定理的敘述不夠簡約且其中暗含多個精典熱學(xué)中的重要概念,首先轉(zhuǎn)化其抒發(fā),使其符合中國人的敘述習(xí)慣。再運(yùn)用數(shù)學(xué)知識對轉(zhuǎn)化后的牛頓第一運(yùn)動定理的內(nèi)容,再度精簡,展現(xiàn)其本質(zhì)。最后創(chuàng)設(shè)情景理解牛頓第一運(yùn)動定理的本質(zhì)。為了解科學(xué)探求的艱辛,將給出牛頓第一運(yùn)動定理發(fā)展脈絡(luò),從中感受科學(xué)的內(nèi)涵。
六、教學(xué)流程
七、課時安排:1課時。
八、教案:
在人教版《普通中學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗教科書化學(xué)1(選修)》一書第73頁,牛頓第一運(yùn)動定理(firstlawof)表述如下:一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它前面的力促使它改變這些狀態(tài)。在牛頓的專著《自然哲學(xué)的物理原理》一書中的英文譯音與其敘述大致相同。但這些對原拉丁文的譯音,在語言敘述上更符合西方人的習(xí)慣。并且在牛頓第一運(yùn)動定理當(dāng)中,包含力、及其與運(yùn)動的關(guān)系,慣性、慣性運(yùn)動、慣性參考系等精典熱學(xué)中最為基本且最為重要的概念。這么譯音變得其中邏輯關(guān)系較為復(fù)雜,不利于對牛頓第一運(yùn)動定理的理解。
所以,先要轉(zhuǎn)化其敘述,使其符合英文的抒發(fā)習(xí)慣。
先看前半句話,“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)”。保持靜止不過是速率不變的一種特殊情況。而勻速直線運(yùn)動,其速率也不改變。因而,這句話簡明敘述為:一切物體總保持速率不變。而速率是描述運(yùn)動狀態(tài)的,物體速率保持不變,也就是說物體的運(yùn)動狀態(tài)保持不變。所以這句話的涵義是:一切物體總保持原先的運(yùn)動狀態(tài)。我們把物體保持原先運(yùn)動狀態(tài)不變的性質(zhì)稱為慣性。也就是說一切物體皆有慣性,慣性是一切物體的共性。
再看后半句話,“除非作用在它前面的力促使它改變這些狀態(tài)”。將其轉(zhuǎn)述為“除非有力作用在它前面。”這樣牛頓第一運(yùn)動定理便敘述為:一切物體總保持原先的運(yùn)動狀態(tài),除非有力作用在它前面。我們可以看見,將原敘述中的“迫使它改變這些狀態(tài)”省略,并不影響整句話的含意,而且變得抒發(fā)簡潔,容易理解。
于是,牛頓第一運(yùn)動定理敘述為:一切物體總保持原先的運(yùn)動狀態(tài),除非有力作用在它前面。這句話有兩層涵義:
1、如果有力作用在(一切)物體里面,它就不能保持原先的運(yùn)動狀態(tài);
2、如果沒有力作用在(一切)物體里面,它就保持原先的運(yùn)動狀態(tài);
第一層涵義說明力可以改變物體的運(yùn)動狀態(tài),也就是說力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的誘因。這句話表明力與物體運(yùn)動狀態(tài)的改變即速率的改變有關(guān)。在上一章早已學(xué)習(xí)了有關(guān)力的概念,至于力與運(yùn)動狀態(tài)的改變怎樣相關(guān),將在牛頓第二運(yùn)動定理中闡述。第二層涵義說明在沒有外力作用的條件下,物體將保持原先的運(yùn)動狀態(tài)。即力不是維持物體運(yùn)動狀態(tài)的誘因。力與表征物體運(yùn)動狀態(tài)的速率沒有直接關(guān)系。
為彰顯牛頓第一運(yùn)動定理的根本涵義,我們以除非這個詞按照日常生活中的情形造個短語。這句話是:今天出去玩玩吧,除非下雪。若將這句話保持其涵義并進(jìn)行轉(zhuǎn)化,我們會講“如果今天不下雪,我們出去玩吧”恐怕甚少人會講,“如果今天下雪,我們不出去玩玩了”。但“明天出去玩兒吧,除非下雪”這句話中確實(shí)包含著這個意思。
前面我們將聽到,牛頓第二運(yùn)動定理則愈發(fā)詳盡的向我們領(lǐng)略了物體受力時,其運(yùn)動狀態(tài)是怎樣變化的。
無論是從抒發(fā)習(xí)慣上講,還是從牛頓運(yùn)動定理整體的邏輯關(guān)系上講,牛頓第一運(yùn)動定理更想要抒發(fā)的是物體不受力時,它的運(yùn)動狀態(tài)是哪些樣的。我們的直覺觀念是,假如要讓物體保持運(yùn)動,它必須得到某種東西的幫助。為了保留這個直覺觀念,我們用一個專門的詞來尊稱物體保持運(yùn)動和保持靜止的傾向,即慣性。換句話說,物體的慣性是保持其運(yùn)動狀態(tài)(無論運(yùn)動還是保持靜止)的緣由。使用慣性一詞并沒有說明任何東西,它只是拿來表示沒有外界幫助的物體保持運(yùn)動這個難以解釋的實(shí)事。
至此,我用分解的方法,將牛頓第一運(yùn)動定理進(jìn)行了剖析。如今讓我們再“居高臨下”對牛頓第一運(yùn)動定理進(jìn)行整體性理解。
牛頓第一運(yùn)動定理說“一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),除非作用在它前面的力促使它改變這些狀態(tài)”。因為物體具有慣性,所以當(dāng)物體不受力時,將借助其慣性,保持原先的運(yùn)動狀態(tài)。假如,原先靜止,則保持靜止;假如原先有初速率,則將借此速率做勻速直線運(yùn)動。所以牛頓第一運(yùn)動定理稱作慣性定理。
因為不受力的物體我們是不可能真正觀察到的,所以牛頓第一運(yùn)動定理是理想化具象思維的產(chǎn)物。
至此,假如你覺得早已完全了解了牛頓第一運(yùn)動定理,那就大錯特錯了。我們在講解的過程中忽視了一個重要的條件。談物體的運(yùn)動狀態(tài),一定是針對某個參考系而言的。構(gòu)想有一位很嚴(yán)格的科學(xué)家,他相信慣性定理是可以用實(shí)驗來證明或推翻的。他在水平的桌面上推進(jìn)一個小球牛頓第一定律的意義,并設(shè)法盡量去除磨擦(現(xiàn)代可以用氣桌相爭當(dāng)?shù)貋韺?shí)現(xiàn)這一點(diǎn)),他觀察到,小球確實(shí)相當(dāng)精確地做勻速直線運(yùn)動。正當(dāng)他要宣布驗證慣性定理成功時,突然發(fā)覺一切顯得反常了。原先沿直線運(yùn)動的小球偏到了一邊,向房屋的墻上滾去。他自己也倍感有一種奇怪的力把他推向墻去。到底發(fā)生了什么事?原先有人和他開玩笑。那位科學(xué)家的實(shí)驗室設(shè)有陽臺,與外界完全隔絕。開玩笑的人安裝了一種機(jī)械,可以使整個房屋旋轉(zhuǎn)上去。旋轉(zhuǎn)一開始,就出現(xiàn)上述各類反常現(xiàn)象,于是慣性定理被推翻了。人們談?wù)撨\(yùn)動時,是離不開參考系的。上述故事表明,慣性定理在有的參考系(例如那間旋轉(zhuǎn)著的房屋)中是不創(chuàng)立的。并且實(shí)驗表明,在一個參考系中,只要某個物體符合慣性定理,則其它物體都服從慣性定理。因而我們定義:對某一特定物體慣性定理創(chuàng)立的參考系,為慣性參考系,簡稱慣性系。從這兒我們初步看見,慣性不是某些物體的性質(zhì),而是參考系,或則說,時空的性質(zhì)。