《牛頓第一定律》創新性教學設計

曲應濤

摘要：直到300多年前，伽利略通過自己的觀察和思考對“力是維持物體運動的原因”這一結論進行了質疑，并指出此結論錯誤的根源在于研究力和運動關系的時候，忽視了摩擦這一客觀存在的事實，從而使人們對力和運動關系的認識誤入歧途。

關鍵詞：物理；牛頓；創新；教學

中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1992-7711（2017）03-0081

一、教學目標

1. 體會伽利略和亞里士多德對運動和力的關系的不同觀點和依據；2. 認識伽利略理想實驗的方法是科學研究的重要方法，它對物理學發展的重要意義；3. 理解牛頓第一定律的內容和含義，能夠運用牛頓第一定律解釋有關現象；4. 知道慣性是物體的固有屬性，知道質量是物體慣性大小的量度，會用慣性概念解釋有關實際問題。

二、教學重點

探究“力與運動的關系”的過程，理解牛頓第一定律的意義。

三、教學難點

體會伽利略的科學思維方法。

四、教學方法

啟發式、合作探究。

五、教學過程

1. 創設情景，引入新課

展示一些小的和大的（火箭發射）運動視頻。

2. 新課教學

（1）提出問題

師：展示陀螺，讓學生轉動，并想方設法轉得更持久一些。請學生談體會及方法。

師：其實，要使陀螺旋轉得更久些，這是比較復雜的問題，同學們也提出了許多具有建設性的方案，在本節課結束后，大家還可以繼續探討這個問題。在這里，其中有一種方案值得大家關注——陀螺在更光滑一些的地方會轉得更持久一些。

（2）理論分析

師：同學們請想，陀螺原來是靜止的，是什么原因讓它轉動起來的？力！有力物體才會動起來。基于日常生活中的經驗，同學們還觀察到哪些此類現象？

生：舉例。

師：可陀螺最后仍然停下來了，為什么？

生：回答。

師：對，陀螺受到了桌面和空氣的（教師可以補充上這點，學生一般會認為只有桌面）摩擦力，這個摩擦力對陀螺來說是阻力。如果沒有阻力，陀螺會怎樣呢？

生：思考，回答。

師：同學們提出了很好的猜想，怎樣來驗證我們的想法是正確的呢？對陀螺來說，怎樣讓它不受阻力呢？

生：思考，回答。

師：評價（可能有極端的想法，比如到真空中，到太空中）。同學們的意見很有建設性，到太空中對我們學生來說還有點困難，能不能結合我們目前的實際情況來做一些工作呢？

師：請同學們再想一下陀螺，剛才轉動的時候，怎么樣才會更長久一些？對，減小阻力。

（3）自主探究

師：請同學們利用桌面上的器材，來對比驗證一下我們的想法。

生：做實驗。

師：提問。

生：說結論。

師：總結，并提問，我們畢竟還沒有完全忽略阻力的影響，那么根據我們的實驗，能否得出沒有阻力存在的結果呢？請同學們結合剛才的結果設想一下，阻力越小，會越來越……小到零，會……

師：很好，同學們用的這個方法叫“外推”。利用外推，我們得到了運動不需要力來維持。

師：板書：運動不需要力來維持。

師：提問，那么力在運動中扮演了什么角色呢？再回想一下我們的陀螺，不用力不會轉動起來，若沒有力也會一直轉下去，力的存在讓它……

生：回答。

（4）得出結論

師：總結：力是改變物體運動狀態的原因。

師：讓我們把目光投向2千年前。

（5）回顧歷史

古希臘學者亞里士多德根據日常生活的經驗，得出“力是維持物體運動的原因”這一結論。當時卻統治人類思想將近2000年！直到300多年前，伽利略通過自己的觀察和思考對這個觀點進行了質疑，并指出此結論錯誤的根源在于研究力和運動關系的時候，忽視了摩擦這一客觀存在的事實，從而使人們對力和運動關系的認識誤入歧途。同時，他通過仔細的觀察，設計出著名的“理想斜面實驗”來反駁亞里士多德的觀點。

（6）理想斜面實驗

師：演示斜面實驗

師：我們也可以通過剛才的設想，利用氣墊導軌來驗證一下伽利略的猜想。

師：介紹氣墊導軌，操作驗證。

3. 牛頓第一定律

（1）內容

（2）含義

①力是改變物體運動狀態的原因；②一切物體都有保持原來靜止或勻速直線運動狀態不變的性質。

（3）慣性

4. 知識總結

（1）對牛頓第一定律的認識

（2）對慣性的理解

（作者單位：山東省東營市廣饒縣第一中學 257300）