教学准备
1. 教学目标
1、知道并能用语言表述牛顿第一定律。
2、理解什么是惯性,能够列举生活中有关惯性的现象。
2. 教学重点/难点
“理想实验”法,牛顿第一定律和惯性。让学生确信牛顿第一定律并理解其内涵。
3. 教学用具 4. 标签
教学过程
一、情境导入
1.警察叫司机系安全带,为什么?
2.亚洲飞人柯受良驾车飞越黄河,他凭什么有这种胆识去飞越气势磅礴的黄河呢? 师:要解决这两个问题,我们首先来研究有关“牛顿第一定律”的知识。
二、维持运动需要力吗?
1、自主探究,合作交流
师:同学们,前面我们知道力可以使静止的物体运动,也可以使运动的物体静止,可见力和物体的运动有密切的关系。关于力和运动的关系,古希腊学者亚里士多德提出了一个观点——物体的运动需要力来维持。他的观点一直维持和统治人们的思想近两千年,直到三百年前伽利略才提出了新的观点——物体运动不需要力。你同意谁的观点呢?请各小组自主探究。
投影:自主探究提示:
(1)观察课本,想想在生活中还有哪些类似的现象?从这些现象中你能得到什么启示吗? (2)结合生活体验回答下列问题:①怎样能够使静止的足球运动起来?②足球离开运动员的脚以后,在草地上滚动的过程中速度有何变化?③骑自行车时,如果停止蹬车,自行车运动情况会有什么变化?
因此,你认为物体的运动是不是一定需要力来维持?物体的运动和物体受力之间可能有什么关系?
(3)亚里士多德和伽利略都对物体的运动和受力关系进行了研究,你同意谁的观点?
2、展示交流合作学习成果
师:你是同意亚里士多德的观点,还是同意伽利略的观点?说出你的理由。 生1:静止在课桌上的书,用力一推由静止变为运动,不推,重新变为静止。可见物体的运动需要力来维持。
生2:骑自行车时我们停止蹬车,车仍然继续运动;踢出去的足球能继续在空中飞行;掷出去的铅球能继续向前运动,可见物体的运动不需要力来维持。
生3:物体的运动有时需要力,有时不需要力来维持。
生4:我们组也认为物体的运动不需要力来维持,如汽车刹车后仍能继续滑行一段距离。
3、疑难解析,评价激励
师:爱因斯坦曾把一代一代科学家探索自然奥秘的努力,比作福尔摩斯侦探小说中的破案过程,有时候明显可见的线索却把人们引向错误的判断。也就是说,光凭经验来做判断常常是靠不住的,在探究运动原因的“侦探小说”里,亚里士多德正是由于凭借生活中明显的线索引出了错误的判断。
师:引起亚里士多德错误观点的“罪魁祸首”是什么呢? 学生思考,交流。
生:自行车停下,停下不是没有受力,而是受到了摩擦力才停的。因此,引起亚里士多德错误观点的“罪魁祸首”是摩擦阻力。
师:现在假设你是伽利略,你会寻找怎样的“侦察”方法去推翻这维持两千年的“错案”? 师:物体不受力时能否继续运动需要实验来验证。
三、牛顿第一定律
1、设计实验方案 (1)小组交流合作学习
师:下面请以小组为单位,根据屏幕上的提示设计出实验方案。
1、明确探究实验的对象、条件:要探究运动物体不受力时,运动情况会怎样,实验时我们应该把静止的还是运动的物体作为我们的研究对象?根据实验目的可知:实验应观察运动的物体在不受(阻)力时运动情况,你打算怎样创造“不受(阻)力”实验条件?
2、回忆以前做过的“真空不能传声”的实验:如图1所示,把玻璃罩中的空气抽出,我们听到的铃声越来越小,这说明真空不能传声。思考以下问题:
(1)在这个实验中,我们能使玻璃罩内达到“绝对真空”吗?
(2)既然做不到“绝对真空”,你是根据什么现象推断出真空不能传声的?当玻璃罩中的空气越来越少时,我们听到的铃声越来越小。由此推测:假如玻璃罩内没有空气,我们就会听不到声音,这说明真空不能传声。
(3)受这种方法的启示,你能否设计实验,探究运动物体“没有阻力作用”时怎样运动?
3、结合课本,分析图2所示的实验方案。
思考:(1)为充分“显示”阻力对物体运动情况的影响,每次实验时应该控制哪些因素相同?如何改变物体受到的阻力?
(2)为什么让小车从斜面的同一高度滑下?
(3)小车在不同材料的平面上最终停下来的原因是什么? (4)设计一个记录实验数据的表格。
(5)设想一下,如果水平面足够光滑(没有任何阻力),小车的运动情况会怎样? (2)展示交流合作学习成果
师:下面请**组来展示实验计划与实验方案。
生:我们知道地球上完全不受力的物体是不存在的,我们可以使物体受力逐渐减小,观察物体运动情况,进一步推理物体不受力时怎样运动,这种方法叫理想实验法。实验时我们让同一小车从同一斜面的同一高度滑下,观察小车分别在毛巾、棉布、木板表面滑行的距离,进一步推理物体不受力时的运动情况。我们设计的实验表格:
师:我想问一下,实验中为什么让小车从斜面的同一高度滑下? 生:为了让小车的起始运动情况一样,也就是小车的起始运动速度相同。
师:很好,同学们的方法很精彩。通过观察小车在毛巾、棉布、木板上滑行的距离,并推理得出小车不受力时的运动情况。下面请同学们按照设计的方案进行实验,实验中有不明白的地方可以和同学交流或请教老师。
2、进行实验
师:同学们注意了,老师发现有几个组的小车不是沿直线下滑。 那几个组的学生都在频频点头。
师:请同学们以小组为单位交流讨论一下原因是什么,怎样解决? 学生交流讨论。 生1:可能是小车的前后轮不在一条直线上。 生2:可能木板表面不平。 生3:小车的前轮在滑行时运动。
师:同学们思考得很全面,那该怎样解决呢? 生1:换小车。
生2:用光滑平整的木板。 生3:让斜面的坡度小一些。
师:很好,那我们按照改进的方案重新做实验,并把实验的结果填在表格中。 学生继续实验。
3、展示探究结果
师:同学们都做完了实验,下面我们请同学们展示实验的结果和结论。 投影实验结果:
生:根据以上结果,我们得到的结论是:水平面越光滑,小车受的摩擦力越小,小车的速度减小的越慢,小车运动的距离就越远。假如水平面对小车完全没有摩擦,小车将一直运动下去。
视频观看:目前的一项体育项目——冰壶球运动,由于球运动过程阻力很小,能以几乎不变的速度前进。
师:在我们今天看来是非常简单的道理。在它发现的最初往往是非常艰难的,如果没有坚强的意志和信念,没有足够的事实和理论依据去支持你,许多人可能会放弃,但伽俐略没有放弃。
4、阅读理解 师:运动的物体不受力将一直运动下去,那静止的物体如果不受力,会怎样呢? 生:永远保持静止。
师:牛顿在前人的基础上,进一步概括总结得出著名的牛顿第一定律。下面请同学们阅读理解牛顿第一定律的内容。
师:定律的内容是,一切物体在没有受到力的作用时,总保持静止状态或匀速直线运动状态。适用范围为一切物体,条件为不受力。
师:关于牛顿第一定律,同学们还有补充或疑问吗?
生:我补充一下,牛顿第一定律是在实验的基础上经过进一步的推理得出的,这种方法叫理想实验法。
师:你补充的很好!
生:牛顿第一定律是在任何情况下都成立吗? 师:是的,牛顿第一定律适用于一切物体。
四、惯性
师:牛顿第一定律还指出一切物体都具有一种性质,我们把这种性质叫惯性。
1、思考、讨论下面两个问题:
(1)为什么立定跳远不如急行跳远跳得远?
(2)参加百米比赛的运动员到达终点为什么很难立即停下来?
2、演示实验:将小木块放在小车上,小木块随小车一起运动,小车突然停止,木块飞出。
学生讨论分析。
3、试一试:请你在地面上用力竖直向上跳起,观察一下,落地点将落在起跳点的前边、后边还是起跳点上?
想一想:(1)当你在匀速直线运动的火车车厢内竖直向上跳起、落下后将落在起跳点的前方、后方还是起跳点上? (2)当你在火车车厢内竖直向上跳起后,火车突然加速,你落下后将落在起跳点的前方、后方还是起跳点上?
4、精彩展示
课前选出6个学习物理困难的学生,两人一组,提前练习下面3个实验中的一个,课上让他们精彩展示。
(1)将纸条压在玻璃板下,猛然抽出玻璃杯下的纸条。
(2)将6个象棋子叠起来,让两个学生展示迅速击打最下面一枚棋子。
(3)在装有水的杯子上放一硬纸片,纸板上放一鸡蛋,迅速击打鸡蛋下的硬纸板。 学生讨论分析。
师:大量事实表明,一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。我们把物体保持运动状态不变的性质叫做惯性。
5、观看视频,小组讨论。
让学生观看拍打灰尘、锅炉工人填碳、足球的“香蕉球”在空中的运动轨迹、奥运会男子百米决赛冲刺终点,驾驶员系安全带等方面的视频片段。
学生以小组为单位,讨论分析上述生活中的惯性现象。
师:惯性的应用十分广泛,对人类有利的一面我们要加以充分利用,例如,斧头松了,利用惯性可将斧头牢牢地套在斧柄上;跳远运动员助跑后,利用惯性能跳的远些;柯受良利用惯性飞越黄河等。
师:当然,也有对人类不利的一面,如开车不可超速,驾驶员系上安全带等。
课堂小结
1、师:请同学们想一想:本节课的学习内容有哪些?它们之间有什么内在的联系?请用你喜欢的图示方法表示出来。
学生思考交流并尝试画图。
2、各小组推出代表进行展示、交流。学生在互评、自评中取长补短,知识框架得到修正、完善。
3、引导学生寻找知识的脉络和内在联系。
板书
第1节 牛顿第一定律
1.阻力对物体运动的影响:条件、注意事项、结论、推论 2.牛顿第一定律:解读 3.惯性:实例