牛頓第一定律教學實錄，活動反思與評價首都師范大學附屬密云中學-王美芹師：前面我們學習了運動學和力學，今天老師帶領大家來學習力和運動關系-牛頓運動定律，請大家回憶一個知識：力的作用效果是什么？生：使物體形變或運動狀態改變。師：力能使物體運動狀態改變， 對的！這一正確認知怎樣經歷了2000多年，科學家們付出怎樣的艱辛和努力， 在此過程中又有哪些重要的研究方法和物理學思想方法呢？今天老師將帶領大家學習了解這個過程，環節一：新課引入學生活動1：吹球游戲 活動意圖說明：設置、此吹球游戲引入，豐富學生力和運動關系的事實感知，增滲透運動與相互作用的物理觀念；加強物理與生活實際的聯系，激發學生興趣，同時為后面重球與輕球對比試驗討論慣性大小與質量有關埋下伏筆。過渡性問題：此游戲中用力吹，球動了，說明力和運動是有關系的，力和運動到底有什么關系呢？最早提出這個問題的是古希臘人亞里士多德，他注意這樣的現象：推車子， 車就動了，不推，車就停下來，他觀察了大量類似的事實，總結得出一個結論：力是使物體運動的原因。你同意他的觀點嗎？為什么？ 環節二：歷史的回顧（1） 亞里士多德的觀點：力是使物體運動的原因教師過渡語言：這個說法正確嗎？阻力，那么如果沒有阻力會是什么樣子呢？早在大約500年前， 意大利著名的物理學家對亞里士多德的觀點提出質疑過渡性語言： 你知道為什么漫長的兩千多年居然沒有人質疑亞里士多德的觀點嗎？生：亞里士多德在學術界的權威。師：還有同學們想一下當時的社會背景，生：教皇統治時期師：對的！封建教會統治者桎梏對人們的思想和觀念，不允許質疑他們的權威，迫害異己觀點， 我們知道布魯諾就是因為宣傳哥白尼的日心說被燒死在羅馬廣場的，伽利略本人也因為出版兩種新科學的對話被迫害而判終身監禁。所以說，伽利略質疑亞里士多德的觀點是非常勇敢和令人敬佩的。伽利略猜想：如果沒有摩擦阻力（介質阻力）的影響，在水平面上的運動的物體將會一直運動下去。 師：伽利略面對巨大的壓力如何論證自己的觀點呢？師：介紹伽利略對教堂吊燈的觀察，介紹伽利略針擺實驗，實驗中小球好像總記得自己的高度一樣，總想回到原來的高度，伽利略設想光滑對接斜面上小球也應該有類似的表現。活動2：師生共同合作進行伽利略斜面實驗老師介紹實驗儀器，兩個對接的斜面。實驗過程：兩名學生操作并記錄小球的位置（1） 讓小球從某一高度滾下來如果沒有阻力。師：猜想，小球將會怎樣運動？到達哪里？學生用水平儀測量的同一高度。標記小球到什么位置？結果標記， （2）驗證：到達高度1 標記 并驗證一次。 師：沒有到達原來的高度？為什么？生：有阻力！師：是的，因為我在軌道上墊了無紡布布條師：撤去布條讓學生觸摸布條， 說感受生：粗糙師：現在軌道的阻力怎樣變了？猜一猜，小球到達高度生：演示并記錄小球的高度2 ，標記并驗證一次 。 （2） 提問：這兩次比對：說明了什么？（3） 生：阻力越小， 小球上升越高，師：那么可否推理？如果沒有摩擦力小球將到什么樣的位置？生：到達原來的高度師：遠度上有什么特點呢？若減小傾角出現什么現象？生：猜想并演示，結果小球運動更遠，依然到達原來的高度。師:直至斜面水平出現會什么結果？生：永遠到不了原來的高度。 將永遠運動下去。師：引導學生總結：改變摩擦：事實推理-結論改變傾角：事實推理-結論活動3.對比亞里士多德與伽利略的結論和研究方法亞里士多德：研究方法簡介： 觀察+思辨=結論貢獻：提出了問題，建立了力和運動的聯系，盡管不正確，但含有靜止慣性的思想愛因斯坦：提出問題比解決問題要困難伽利略（公元1564-1642）的結論：“一個運動的物體，假如有了某種速度以后，只要沒有增加或減少速度的外部原因，便會始終保持這一速度水平運動下去。” 兩種新科學的對話研究方法：事實+推理 貢獻：開創理想實驗的研究方法 愛因斯坦評價伽利略：伽利略的發現以及他所應用的科學推理方法，是人類思想史上的最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端活動意圖說明：帶領學生重做伽利略探究力和運動關系的實驗和推理過程，體驗伽利略研究力和運動的科學思想方法，得出推理結果：如果沒有摩擦力作用， 運動的小球將永遠運動下去。帶領學生感受科學探究的質疑、實驗、證據、推理、以及得出科學結論的整個過程，發展科學思維和科學探究的物理學科核心素養。驅動性問題：為什么不叫伽利略定律？請大家思考伽利略的表述還有哪些地方不夠嚴謹清晰？（學生思考討論）生：伽利略的表述的是水平運動，沒說方向，也沒有說速度大小是否改變。師 ：非常棒！利用PPT補充關于水平面的理解，演示如果繞地球一周的水平運動是圓周運動，追問：不提不受力會做圓周運動嗎？生：不會過渡:法國物理學家笛卡爾補充完善了伽利略的觀點活動4：分析討論笛卡爾的觀點與牛頓第一定律內容表述上的差別并討論二者的的貢獻笛卡爾（公元1596-1650）的運動觀點：只要物體開始運動，就將繼續以同一速度并沿著同一直線方向運動，直到某種外來原因造成障礙或者偏離為止。哲學原理牛頓：（公元1643-1727）的觀點一切物體總保持勻速運動或靜止狀態，除非有作用在它上面的力迫使它改變這種狀態。自然科學的哲學原理1687.過渡語言：牛頓：如果說我看到遠些，是因為我站在課巨人們的肩膀上，那么牛頓在巨人們的肩膀上做了些什么呢？來逐步理解牛頓一定律的內容。活動3、4意圖：以物理學史為主線，展現史實客觀評價亞里士多德、伽利略、笛卡爾、和牛頓在力和運動關系認知發展過程中的作用和貢獻，展示物理規律的傳承和發展與創新的歷程。，讓學生體會定律建立過程中傳承與創新，體會人類認識自然過程的曲折和艱辛，形成積極的情、態度和價值觀。環節三：牛頓一定律的理解活動5：小組討論討論一：1. 保持原來運動狀態不變表現生：靜止或勻速直線運動狀態2. 運動狀態改變的表現：生：由慢變快、由快變慢， 曲線師：用什么物體概念描述上述變化？生：速度3. 描述運動狀態的物理量？描述運動狀態改變的物理量有哪些？生：速度變化，加速度師：現在看來，力是改變物體運動狀態的原因，那么接下來要繼續研究力和運動狀態改變的關系，也就是力和加速度的關系。討論結果梳理：描述運動狀態的物理量是速度，描述運動狀態改變的物理量是速度變化和加速度討論二：牛頓第一定律的內容與笛卡爾的表述有哪些不同？它表達幾層含義？笛卡爾的貢獻：補充完善牛頓的貢獻：系統總結總結牛頓第一定律的物理意義：生：慣性， 力 師：引導補充歸納1.指出一切物體都有慣性：2.給出力的科學物理意義：改變物體運動狀態3.建立了力和加速度（速度變化快慢）的定性關系驅動型問題：任何物體都有慣性，生活中有許多利用慣性和防止光性的實例，請大家舉例說明意圖二：討論各種運動狀態的變化歸納為速度這個物理量的變化，一方面培養學生從大量事實抽象概念的能力、發展學生科學思維，同時這里討論清楚運動狀態變化即速度變化，建立了力和速度變化以及加速度這三個物理量的定性關系，為后面定量研究力和運動狀態變化的關系奠定基礎過渡語言：任何物體都有慣性，當我們從力和運動關系的視角看物體的時候， 就會關注一件事，慣性對我們是否有利？希望慣性大些還是小些？這時，我覺得同學們可以提出值得研究的問題了？生：慣性大小和什么因素有關呢？活動6實驗：找男生來吹一個外觀與剛上課時一模一樣的灌水兵乓球，吹不動？教師解密：這個乒乓球內裝了一個鉤碼追問：這說明慣性與什么因素有關？生：慣性大小與物體質量有關。 師：介紹汽車禁止超載，滿載和空載時的剎車距離，說明什么？生：質量越大慣性越大！師補充：慣性越大， 停下來越慢，表示它的運動狀態改變越困難。活動6設計意圖一：通過一個有趣的小實驗引起學生思考體驗質量大慣性大的事實，理解質量是物體慣性大小的量度，同時理解慣性大小表現為改變物體運動狀態的難易程度，為進一步學習力和運動的定量關系牛頓第二定律埋下伏筆。環節五、慣性知識應用活動7：拋繩子 思考討論將繩子拋到老師手里的方法？學生用夾子夾住繩頭并拋給老師，并完成試驗，師：請說明道理。生：利用夾子增大慣性。過渡語言： 慣性知識不僅可以幫助我們解決生活中拋繩子這類小問題，也還可以幫助我們解決人類共同面臨的大問題-環境問題。師：這張照片是老師暑假去內蒙古赤峰市玉龍沙湖的照片。沙漠是指沙質荒漠化的土地。地球陸地的三分之一是沙漠，而且每年以6萬平方千米的速度擴大著。而沙漠面積已占陸地總面積的20%，還有43%的土地正面臨著沙漠化的威脅。那么沙漠的成因是什么？怎樣防止土地沙漠化呢？今天我們來模擬研究。活動8：利用粗鹽顆粒和麥片模擬沙漠形成的原因并分析討論治理沙漠化土地的方法。先讓學生輕輕吹食鹽和麥片的混合物，說明現象，學生表達，麥片被吹動，食鹽顆粒未動。師：追問，為什么麥片被吹動， 食鹽顆粒沒吹動？生：麥片質量小，慣性小師:沙漠里的風能夠吹走有機物土壤等，留下巖石顆粒，形成沙漠,你能否用桌子上的儀器思考一下如何防止沙漠形成。(桌上有，塑料夾子， 細繩， 紙片， 裝了水的小噴壺)師：友情提示：古詩詞：王維（唐）送元二使安西渭城朝雨浥輕塵，客舍青青柳色新，勸君更盡一杯酒，西出陽關無故人。學生操作： 用小噴壺往盤子里少量噴水師：再次吹一吹，看到什么現象？生：麥片只有少量被吹動師生總結：土地沙化的主要原因就是干旱多風，防止土地沙化的基本原理就是減少水分流失和防風固沙。師：出示治沙圖片，可降解防風隔離網，低矮的抗旱植被，種樹和草。活動7、8設計意圖：體驗物理科學知識在現代生活中的意義和作用，培養學生學好物理、用好物理知識解決實際問題的科學態度，同時通過土地沙化的治理，提生學生社會責任感和環境意識，并樹立信念，通過自己的努力學習和科學態度以及社會責任的提升，能夠使社會進步人類環境更好做出自己的貢獻。活動9：介紹我國古代對力和運動關系的研究和記載教師呈現PPT，逐一提問學生每個句子的含義1. 周禮.考工記“馬力既竭， 辀猶能一曲焉”生：馬已經不再用力， 車還能再前進一段師：說明什么生：物體有慣性2.墨經 在經上第21條里說：“力，行之所以奮也”。這里的“行”就是“物體”，“奮”字在古籍中的意思是多方面的，像由靜到動、動而愈速、由下上升等都可以用“奮”字。生：力是使物體運動變快，變慢和上升的原因， 即力是改變物體運動狀態的原因。2. 經說里又說：“力，重之謂。”生：說明物重，是力的一種表現。4.東漢王充 論衡中提出：“車行于陸，船行于溝，其滿而重者行遲，空而輕者行疾。”這段話說明了在一定的外力作用下，質量越大的物體運動狀態的改變就越困難。生：慣性大小與物體質量有關， 質量越大，慣性越大。師: 我們祖先在兩千多年前就已經有了這些認知，厲害不厲害？生：太厲害了！師：我們祖先確實很智慧，但是，我們為什么沒有“張衡第一定律”“東方第一定律”生：因為沒有深入系統地研究。師：說得太棒了！我們的認知都是零碎的，碎片化的，很遺憾古人沒有深入系統地研究下去。活動9設計意圖了解我國古代對于力和運動關系的認識，了解中華民族傳統文化博大精深，幫助學生建立民族文化自信，但同時也必須指出，我們的祖先有著智慧的頭腦和敏銳的觀察力，但很遺憾，沒有就這個問題深究下去，不善于刨根問底，追根溯源，沒能形成“東方第一定律”我們要為古人自豪，同時也要勇于承認自身不足，辯證看待我們的傳統文化。環節六：結束語小結：牛頓第一定律-科學家曲折的探究過程從亞里士多德、到伽利略、到笛卡爾再到牛頓每一次后者對前人的觀點修正或完善，都伴隨著認識上的巨大飛躍，讓人們離真相越來越近。科學是沒有終點的。“科學不過是任何自然關系的一部分”(費曼)，我們所做的科學結論只是當時我們對世界的一種認識“也許真實的世界根本就不是那樣”科學是沒有終點的。設計意圖 ：科學是沒有終點的，“科學不過是任何自然關系的一部分”，科學是發展的，不同的歷史背景，不同的的人對同一事物的認識是不同的，科學是沒有權威的，我們既要學習科學家們的科學精神，敬佩科學家為人類科學發展進步作出的貢獻，但也不要迷信權威，敢于質疑和創新，提升學生的科學態度與社會責任方面的物理學科核心素養。 課堂活動評價：本課堂教學設計全程以九個活動為主線，在活動中滲透力和運動的物理觀念，強化邏輯思維能力，體驗科學探究過程，培養探尋科學本質的意識與提升社會責任，在課堂中重視落物理學科實核心素目標。本節課的亮點有以下幾方面：1.在學史部分介紹科學發現相應的社會歷史背景，讓學生感受科學家們為科學真理付出的努力和代價，弘揚伽利略無畏權威，敢于質疑創新