用實驗法探究牛頓第一定律的教學設計

〔關鍵詞〕 初中物理;牛頓第一定律;

實驗法;教學設計

〔中圖分類號〕 G633.7

〔文獻標識碼〕C

〔文章編號〕 1004—0463(2010)

07(A)—0050—01

牛頓第一定律不是實驗定律，而是用科學推理的方法概括出來的，定律是否正確要通過實踐來檢驗。在教學中，不僅要注重科學知識教學(定律本身)，還要特別強調得出定律所運用的科學方法。

教師講解的重點是揭示物體不受力時的運動規律，即牛頓第一運動定律。學生學習牛頓第一定律的困難在于從生活經驗中得到的一種被現象掩蓋了本質的錯誤觀念，認為物體的運動是力作用的結果。如用力推一個物體則運動，不用力推它時便靜止。為使學生擺脫這種錯誤觀念，首先要把運動和運動的變化區別開，樹立從靜到動和從動到靜都是運動狀態的改變。

牛頓第一定律的實驗教學設計

1. 提出探究問題

要求學生利用課桌上的木塊、小車做實驗體驗:推木塊，木塊就運動，撤去推力，木塊停止運動;推小車，小車運動，撤去外力，小車逐漸停下來。啟發學生比較上述事例的共同特征:物體的運動需要力的作用，撤去物體受的力，物體就不會動或停止運動。從而得出結論:在小車運動的方向上受到的阻力越小，小車運動的距離越遠。

向學生說明這正是亞里士多德的觀點:要維持物體作勻速運動，就必須給物體施加一恒定的力，不受力而一直運動的現象是沒有的。在幾百年前，著名科學家伽利略卻曾通過假想實驗，運用邏輯推理，對亞里士多德的觀點提出了質疑。

2. 演示伽利略的推理過程

教師可以投影出伽利略的理想實驗示意圖，并對照示意圖復述伽利略的推理過程和結論。向學生說明伽利略的推理，也是建立在分析大量事實基礎上的，而且后來又經過了法國科學家笛卡爾等的進一步論證，要求學生自己動腦、動手探究論證孰對孰錯?

3. 實驗探究

要求學生先完整地看一遍實驗內容，并提出問題:此實驗過程中，哪些條件保持不變?哪些條件在發生變化?小車進入水平面時的速度大小和方向保持不變，小車在水平面上受到的摩擦力大小在變。教師緊接著提出問題:實驗時，毛巾、棉布與車輪作用會產生移動;毛巾一端線結較粗;小車從斜面進入平面出現卡輪等。要求同學們仔細觀察實驗用具，看是否可以選對實驗物品，盡可能地減小可能出現的負面影響?

4. 探究點撥

本實驗分析與論證過程，著重于比較數據，找出現象中變化的共同規律。學生分實驗小組進行實驗探究，教師要巡視實驗情況，并要求學生匯報分析與論證的想法。同時教師在屏幕投影出具有代表性的各種想法，啟發學生間交流與探討，逐步由學生完善自己的表述，保留公認的較成熟的表述。

5. 總結歸納

(1)教師點明:上述表述其實就是牛頓第一定律所反映的內容。投影伽利略理想實驗與學生表述對照，征詢學生對牛頓第一定律中“一切”、“不受外力”和“總保持”的含義的理解意見，將成熟的意見投影到屏幕上。

(2)綜合述評:牛頓第一定律是研究物體運動規律的三大定律之一，該定律的建立具有兩方面重大意義:一是說明了物體的運動不需要力來維持;二是牛頓第一定律的建立過程說明，不能直接用實驗驗證的規律，可以在實驗基礎上，以合乎邏輯的方式推理出來。

通過這些使學生了解定律的得出是建立在許多人研究的基礎上的。正如牛頓所說:“如果說我所看得更遠一點，那是因為站在巨人肩上的緣故。”最后指出牛頓第一定律不是實驗定律，而是用科學推理的方法概括出來的，定律是否正確要通過實踐來檢驗。