第六節(jié) 運動和力的關(guān)系北京市前門外國語學(xué)校 徐桂姝一、指導(dǎo)思想與理論依據(jù)基于物理課程標(biāo)準(zhǔn)“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程理念，本節(jié)課讓學(xué)生從日常生活現(xiàn)象出發(fā)，提出要探索的問題，然后由教師教給學(xué)生研究方法，結(jié)果由學(xué)生自己去探索獲得。英國切爾西大學(xué)理科課程研究教授亞瑟·莫里斯·路卡斯指出，運用探究式教學(xué)的目的是為了培養(yǎng)學(xué)生像科學(xué)家那樣去思考問題、分析問題，使他們學(xué)會科學(xué)的思維方法和進行科學(xué)實驗的本領(lǐng)。二、教學(xué)背景分析教學(xué)內(nèi)容分析牛頓第一定律是初中物理的重要內(nèi)容。它對于學(xué)習(xí)物體的固有屬性慣性、用來解釋日常生活中的慣性現(xiàn)象以及推導(dǎo)出物體保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的實際條件-受平衡力的作用都有重要的意義；它還是培養(yǎng)學(xué)生能力、對學(xué)生進行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度教育；給學(xué)生以科學(xué)方法論的教育的好素材。2。學(xué)生情況分析在教學(xué)中，不僅要注重科學(xué)知識教學(xué)(定律本身）,而且要特別強調(diào)定律得出所運用的科學(xué)方法，所以在教學(xué)中采用探究式教學(xué),讓學(xué)生在教師設(shè)計的問題情境中進行思維的挑戰(zhàn),通過觀察實驗、并經(jīng)過學(xué)生的努力和教師的引導(dǎo)得出正確的結(jié)論.從而培養(yǎng)學(xué)生自主獲取知識的能力、觀察能力、分析和概括能力.3教學(xué)方式教師演示與學(xué)生體驗相結(jié)合;教師引導(dǎo)與學(xué)生分析歸納相結(jié)合。4教學(xué)手段利用多媒體展示PT、斜面、小車、毛巾、棉布、flash課件。三、教學(xué)目標(biāo).知識與技能(1）知道牛頓第一定律。(）常識性了解伽利略理想實驗的推理過程。2。過程與方法(）通過實驗探究阻力對物體運動的影響。（2）經(jīng)歷分析、概括、推理的過程,了解科學(xué)的思維方法。3情感、態(tài)度與價值觀（1)通過科學(xué)史的簡介,養(yǎng)成科學(xué)的嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度。(2）通過伽利略的理想實驗,體會科學(xué)的方法論.四、教學(xué)重點和難點1.教學(xué)重點通過對小車實驗的分析比較，推理得出牛頓第一定律。2教學(xué)難點明確“力是維持物體運動的原因"的觀點是錯誤的；伽利略理想實驗的推理過程。五、教學(xué)流程示意圖運動和力的關(guān)系實驗引入伽利略的觀點及理想實驗伽利略的實驗方法牛頓第一定律對牛頓第一定律的理解鞏固練習(xí)運動和力的關(guān)系亞里士多德的觀點探究：物體運動狀態(tài)的改變與受阻力的關(guān)系笛卡爾的補充六、教學(xué)過程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖新課引入復(fù)習(xí)提問:力的作用效果有哪些?2.力可以改變物體運動狀態(tài)的哪幾個方面?通過前面的學(xué)習(xí),我們知道力可以改變物體的運動狀態(tài)，就是說力能使靜止的物體運動，使運動的物體速度加快、減慢或改變物體的運動方向.運動和力有著怎樣的關(guān)系呢？力可以改變物體的運動狀態(tài)，力可以改變物體的形狀.力可以改變物體的運動速度和方向.復(fù)習(xí)舊知，引入新課。創(chuàng)設(shè)情境亞里士多德的觀點創(chuàng)設(shè)情境伽利略的理想實驗提問：一個靜止的物體，要想使其運動起來，有哪些方法？提問：生活中的這些經(jīng)驗使人們無意識地把運動和力聯(lián)系在一起，那么運動和力到底有什么關(guān)系呢？演示1在桌面上推動小車從靜止開始慢慢向前運動，撤掉推力,小車立即停止. 日常生活中也有許多類似的現(xiàn)象，（如推桌子）.早在 00多年前，古希臘哲學(xué)家亞里士多德就是根據(jù)自己的生活經(jīng)驗指出：“必須有力作用在物體上，才能使物體繼續(xù)運動，沒有力的作用,物體就要停下來。”即，小車的運動需要推力去維持。力是維持運動的原因。這種觀點在歷史上曾被沿用兩千多年，但是沿用兩千年是否就一定正確呢？有人曾表示過懷疑，有人認(rèn)為就是錯誤的,但沒有能說服別人的理由。更主要的原因是亞里士多德被宗教利用,他的話被人們敬為圣賢之言，不可觸犯。下面利用前面學(xué)過的力學(xué)知識來分析下例現(xiàn)象,討論力與運動的關(guān)系。演示2 在桌面上推動小車從靜止使之向前運動，用力推出，小車向前運動一段距離后停止. 提問:推力撤掉后，小車是立即靜止嗎？你見過類似的現(xiàn)象嗎？與亞里士多德的觀點相符嗎?小車:靜止-運動靜止。兩個過程中是否都有力存在？后一段沒有推力小車也運動，你看到這個現(xiàn)象能得出什么結(jié)論？你認(rèn)為力與運動是什么關(guān)系?請同學(xué)們討論一下.請同學(xué)說出討論結(jié)果.盡管亞里士多德被奉為圣賢，他的學(xué)說在中世紀(jì)還是不斷有人批判，逐漸被新的見解所替代。7世紀(jì),意大利物理學(xué)家伽利略也對上述問題做了研究，小車由運動-靜止,為什么？于是伽利略想，如果沒有摩擦,將會怎樣呢?為了研究力與運動的關(guān)系設(shè)計了著名的斜面實驗.教師介紹斜面實驗.伽利略設(shè)想讓小球沿一個沒有摩擦的斜面由靜止?jié)L下，小球?qū)_到原來的高度。斜面傾角減小，小球需要走更遠(yuǎn)的距離才能達到原來的高度,當(dāng)傾角為零時,小球再也不能達到原來的高度，速度不會減慢,將以恒定不變的速度沿水平面永遠(yuǎn)運動下去。伽利略設(shè)想的無摩擦的斜面,現(xiàn)實生活中能實現(xiàn)嗎？我們來看動畫模擬演示伽利略的理想實驗.這個實驗不是憑空想象出來的，是為證明自己的觀點是否正確而設(shè)計的，是有目的的。我們的物理實驗都是有目的的.亞里士多德認(rèn)為：力使物體動,無力不能動。伽利略認(rèn)為：無力一樣動，有力可不動。你覺得呢?推它、拉它、提它觀察小車受力與運動的關(guān)系并回答。當(dāng)用力拉車時，小車就向前運動。停止力的作用,小車就停止運動。學(xué)生聽講。觀察小車受力與運動的關(guān)系并回答。不是。籃球投出手后還繼續(xù)向前運動。不符。有力存在。沒有推力小車也能運動。學(xué)生討論并回答:小車由靜止到運動有力,由運動到靜止也有力（摩擦阻力）。力使小車的運動狀態(tài)改變了;小車的運動不需要力來維持。學(xué)生聽講。學(xué)生聽講.。不能實現(xiàn)。因為受摩擦阻力。伽利略的觀點正確。由生活實際入手，引發(fā)學(xué)生思考。培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和分析能力。直覺地推測。告訴學(xué)生歷史上人們對運動和力的關(guān)系的認(rèn)識，介紹亞里士多德的觀點，并說明其觀點被沿用兩千多年的原因。培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思維能力.由實驗現(xiàn)象和實例否定亞里士多德的觀點.由實驗現(xiàn)象引導(dǎo)學(xué)生思考。培養(yǎng)學(xué)生觀察分析實驗現(xiàn)象的能力和語言表達能力。圣賢之言不一定就正確，要勇于提出自己的觀點。了解伽利略的理想實驗。伽利略敢于糾正前人的理論，用豐富的想象力和科學(xué)的推理建立新的力和運動的關(guān)系。通過伽利略的理想實驗，給學(xué)生以科學(xué)方法論的教育。讓學(xué)生知道現(xiàn)實生活中無法做到的,可用理想實驗的方法去研究。讓學(xué)生知道物理實驗不是憑空想象出來的,是為證明自己的觀點是否正確而設(shè)計的.是有目的的。加深對正確觀點的認(rèn)識.探究物體運動狀態(tài)的改變與受阻力的關(guān)系既然剛才小車由運動到靜止,是因為受摩擦阻力，那么我們就來探究一下阻力對物體運動狀態(tài)改變的關(guān)系。探究目標(biāo)：物體運動狀態(tài)的改變與受阻力的關(guān)系。伽利略用小球從斜面滾下為研究對象,我們用小車從斜面滑下為研究對象.讓小車從斜面滑到平面，觀察阻力如何改變小車的運動狀態(tài)。根據(jù)科學(xué)實驗的特點(要人為地控制實驗條件：相同條件和不同條件），相同條件:由于運動狀態(tài)包括速度的大小和方向,應(yīng)讓小車從斜面滑到平面時的運動狀態(tài)相同。問：如何讓小車運動方向相同？問：使小車從斜面滑下可使小車具有一定的速度，如何讓小車運動速度相同？不同條件:阻力（阻礙物體運動的力)。問：如何讓小車所受阻力的大小不同？本實驗采用毛巾、棉布、木板三種粗糙程度不同的表面，小車在三種表面上運動時有什么不同？在演示實驗時，請同學(xué)們注意觀察小車速度變化快慢，小車前進距離的長短,演示實驗，然后觀看課件。將實驗結(jié)果填入下列表格中。實驗次數(shù)表面材料小車速度變化快慢小車前進的距離小車受阻力大小1毛巾棉布3木板三個表面有何不同。實驗說明:平面越光滑,阻力越 ，小車運動的距離越 ,其速度減小得越 .問：有比木板表面更光滑的平面嗎?若讓小車在玻璃表面上運動,阻力如何？小車前進的距離如何？小車速度變化快慢如何？有比玻璃表面更光滑的平面嗎,阻力如何？小車前進的距離如何？小車速度變化快慢如何?如果找到一個非常光滑的平面，光滑到f=呢？我們可以設(shè)想一下,如果摩擦力為零，物體在運動方向上不受力的作用，物體將會怎樣運動呢？你們認(rèn)為運動與力是怎樣的關(guān)系？讓小車在平面上做直線運動。同一小車從斜面同一高度由靜止滑下?？刂票砻娴拇植诔潭葋砜刂谱枇Φ拇笮?。阻力的大小不同.觀看演示實驗觀看課件根據(jù)實驗現(xiàn)象填寫實驗記錄表。學(xué)生填表后回答。阻力的大小不同.平面越光滑，阻力越小,小車運動的距離越長，其速度減小得越慢。玻璃。阻力更小，小車前進的距離更長,小車速度變化更慢。冰。阻力更小，小車前進的距離更長,小車速度變化更慢。學(xué)生討論并回答。物體應(yīng)保持勻速直線運動；維持物體的運動不需要力；運動物體若受力，速度將發(fā)生變化。探究實驗如何控制變量。強調(diào)演示實驗時，注意觀察的內(nèi)容。培養(yǎng)學(xué)生的觀察分析實驗現(xiàn)象的能力。培養(yǎng)學(xué)生的語言表達能力。通過設(shè)計問題滲透科學(xué)推理的研究方法。培養(yǎng)學(xué)生的推理能力和語言表達能力。伽利略的科學(xué)推理方法笛卡爾的觀點從前面分析我們看到，現(xiàn)實生活中有絕對不受力的物體嗎？那么物體在運動方向上不受力物體將做勻速直線運動這個結(jié)論能直接用實驗驗證嗎？伽利略把經(jīng)驗事實和科學(xué)實驗以及抽象思維結(jié)合起來，這正是他工作卓越之處，他對物理學(xué)做出了重大貢獻。伽利略從科學(xué)實驗事實出發(fā)，應(yīng)用科學(xué)推理的方法，得出了“運動不需要力來維持”的結(jié)論（從而否定了維持2 00多年的亞里士多德觀點).他研究問題的一般方法是:提出假設(shè)對現(xiàn)象的一般觀察運用數(shù)學(xué)和邏輯進行推理實驗檢驗形成理論這也是我們今天研究物理問題的方法。法國科學(xué)家笛卡爾進一步補充了伽利略的結(jié)論：笛卡爾關(guān)于運動與力的觀點：如果沒有其他原因，運動的物體將繼續(xù)以同一速度沿著一條直線運動,既不會停下來,也不會改變原來的方向(實際上指直線運動）。伽利略和笛卡爾只對運動物體不受力時的運動狀態(tài)作了描述.而物體的運動狀態(tài)有幾種？沒有。不能。學(xué)生聽講.學(xué)生聽講。學(xué)生聽講。物體有運動和靜止兩種運動狀態(tài).由問題讓學(xué)生進一步感受到伽利略工作卓越之處。告訴學(xué)生伽利略研究問題的一般方法也是我們今天研究物理問題的方法。從而進一步說明他對物理學(xué)做出了重大貢獻。介紹笛卡爾對伽利略結(jié)論的補充,讓學(xué)生了解科學(xué)發(fā)展史.指出伽利略和笛卡爾關(guān)于運動與力的觀點的局限。牛頓第一定律那么如果原來靜止的物體不受力的作用，運動狀態(tài)會怎么樣？投影出“一切物體在沒有受到力的作用的時候”的條件,請學(xué)生填結(jié)論.有不同意見嗎?為什么是或，改成和行不行？什么時候處于靜止?fàn)顟B(tài),什么時候處于勻速直線運動狀態(tài)？一切物體在沒有受到力的作用的時候,總保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。這就是著名的牛頓第一定律（板書).這就是我們今天要講的牛頓第一定律（板書）。對牛頓第一定律的理解：?！盎颉迸c“和"的區(qū)別。牛頓第一定律不是實驗定律，是通過分析事實，進一步概括、推理得出的。定律指出了物體不受外力時的運動規(guī)律。一切物體都具有保持原來運動狀態(tài)的特性,這種特性叫作慣性。本來運動的物體在不受外力時做勻速直線運動，本來靜止的物體在不受外力時保持靜止.5.定律指出了外力是改變運動狀態(tài)的原因 （所以說力不是維持物體運動的原因）。牛頓曾經(jīng)說過：“我之所以比別人看得遠(yuǎn),是因為站在了巨人的肩膀上?！闭垎栠@句話說明牛頓有哪些優(yōu)良品質(zhì)？嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度。善于概括總結(jié)。謙虛謹(jǐn)慎。戒驕戒躁的高尚情操.靜止。一切物體在沒有受到力的作用的時候,保持靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)。不行,因為物體只能處于一種狀態(tài)。物體原來是靜止的,在沒有受到力的作用的時候處于靜止?fàn)顟B(tài)，物體原來是運動的，在沒有受到力的作用的時候處于勻速直線運動狀態(tài)。學(xué)生記筆記。學(xué)生聽講培養(yǎng)學(xué)生的概括能力和語言表達能力。由結(jié)論引出課題，并適時地表揚學(xué)生,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。加深學(xué)生對牛頓第一定律的理解。對學(xué)生進行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度教育.七、學(xué)習(xí)效果評價設(shè)計.評價方式（1）學(xué)生在課上對問題情境的關(guān)注程度和精神狀態(tài)。(2)學(xué)生參與探究活動積極主動程度。（3)學(xué)生能否積極參加討論交流或能發(fā)表個人見解。（)課上問題總結(jié)正確率。2。評價量規(guī)評價項目5分34分分1分得分自評他評師評問題情境的關(guān)注程度和精神狀態(tài)非常關(guān)注問題情境，精神狀態(tài)飽滿比較關(guān)注問題情境，精神狀態(tài)較好不太關(guān)注問題情境，精神狀態(tài)不太好不關(guān)注問題情境，精神狀態(tài)不好 參與探究活動積極主動程度積極地參與探究活動能主動參與活動，只是為了完成工作比較被動地參與活動，對工作不關(guān)心對活動不感興趣，不能完成任務(wù) 討論交流積極參加討論交流,不僅能虛心聽取別人意見,也能主動發(fā)言并提出自己的觀點能較積極地參加討論交流,也能發(fā)言能參加討論交流，也能發(fā)言，但提出觀點對同小組學(xué)習(xí)成員幫助不大不能主動參加討論交流，即便發(fā)言也是迫于情勢的應(yīng)付 總結(jié)依據(jù)實驗現(xiàn)象作了詳細(xì)的總結(jié)，與以前的研究成果和假想相關(guān)依據(jù)實驗現(xiàn)象作了較為詳細(xì)的總結(jié)，與以前的研究成果和陳述相關(guān)做了總結(jié)，但只是部分參考了數(shù)據(jù)和假想陳述沒有明顯的結(jié)論或缺乏重要的細(xì)節(jié) 八、教學(xué)設(shè)計的特點由于在牛頓第一定律教學(xué)中學(xué)生頭腦中存在著錯誤的前概念，教師必須促使學(xué)生頭腦中錯誤概念轉(zhuǎn)變,因此本節(jié)課先向?qū)W生介紹歷史上人們對運動和力的關(guān)系的認(rèn)識,介紹亞里士多德的觀點。再由實驗引起學(xué)生頭腦中認(rèn)知沖突，使他們頭腦中原有的觀念與當(dāng)前面臨的現(xiàn)實產(chǎn)生無法調(diào)和的矛盾。然后介紹伽利略的觀點,以及伽利略為證實自己的觀點所設(shè)計的理想實驗，促使原結(jié)構(gòu)的解體和新結(jié)構(gòu)的建構(gòu)。接著引導(dǎo)學(xué)生有目的地設(shè)計實驗，總結(jié)實驗現(xiàn)象，由實驗現(xiàn)象推出原來運動和靜止的物體在不受力時的運動狀態(tài),并進一步總結(jié)出牛頓第一定律。1先由實驗引起學(xué)生認(rèn)知沖突,引發(fā)學(xué)生思考,比直接介紹實驗，觀察現(xiàn)象得出結(jié)論后,再介紹亞里士多德和伽利略的觀點更符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律。.引導(dǎo)學(xué)生有目的地設(shè)計實驗,不僅告訴學(xué)生物理實驗都是有目的的，還可培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗的能力。.在介紹伽利略的貢獻時，給出他研究問題的一般方法，并指出這也是我們今天研究物理問題的方法，不失時機地向?qū)W生介紹物理學(xué)的研究方法。文中如有不足，請您指教！9 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