牛頓第一定律（第1課時）教學片段分析與評價

孫玉杰 鄧曉瓊

（本課選自人教版義務教育教科書《物理》九年級第十二章第五節。）

一、教學認識與理解

此課之前學生已經學習了簡單的運動，建立了力的概念，對力的作用效果有了初步的認識，為進一步研究力和運動的關系奠定了基礎。牛頓第一定律正是在此基礎上將運動和力聯系起來的一條紐帶，是進一步分析和處理力學問題的基礎，起到承上啟下的作用，是全章的重點，也是難點。要讓學生成功地完成對它的認識，最重要的環節就是揭示建立牛頓第一定律的思維過程，引導學生進入牛頓第一定律的思維活動中，幫助學生突破思維障礙。本節課既是對力和運動關系的深刻描述，又為二力平衡的探究作了理論鋪墊。

“探究阻力對物體運動的影響”是“牛頓第一定律”實驗基礎部分的教學，也是本節課的核心。在基本的實驗基礎上調動學生學習的積極性，引導學生拓展思維，進一步概括、推理得出結論。在設計“維持運動需要力嗎”的教學時，要使學生了解歷史上對于“維持運動需要力嗎”這一問題的爭論，并且不要使學生對亞里士多德產生片面認識。

本節課可以從前一節學過的“力的作用效果之一是改變物體的運動狀態”入手提出問題：如果物體不受力將會怎樣運動？通過探究阻力對物體運動的影響，使學生直觀地看到“物體所受的阻力越小，運動得就越遠”，然后通過推理得出定律。再設置一些有趣的實驗，使學生感知“無論物體是靜止的還是運動的都有慣性，慣性是物體的屬性”。聯系生活實際，使學生認識到慣性既可以被人們利用，也會給人們帶來一些危害。這種教學方式可以增大教學容量，也可為學生認識更多的慣性現象創造條件。但是，由于課堂上的探究時間有限，分析推理的過程更需要學生轉變思維方式。強化矛盾沖突，激發學生探究興趣，讓學生充分思考、交流，為最終解決矛盾做好鋪墊。而只有學生真正理解了牛頓第一定律，才能更好地理解慣性和慣性的應用。因此，本節課的教學應用2課時來完成。

二、教學片段分析

教學過程1：

師：同學們已經看到了，每組同學的桌面上都放著一個帶有氣球的光盤。那么，請同學們仔細閱讀“導學案”，看一看“活動一”的內容，之后咱們一起體驗，看看哪組合作得既快又好。開始吧！

生：體驗“活動一”的內容，有的小組在桌面上體驗，有的按照導學案上的提示在寬敞的地面上體驗。

分析：為了突破這個教學難點，設計了“活動一：移動光盤”這個教學環節，創設情境，讓學生親身體驗，感受運動和力的關系，引導學生在觀察、實驗的基礎上分析、質疑。

師：看來地面的空間更大一點兒，是吧？大家可以離開自己的座位到地面上充分體驗！

分析：課堂就是學生學習和探究的主要場所，局限在座位的范圍內活動，既束縛了學生的手腳，也束縛了學生想象和思維發展的空間。教師提示在地面上進行體驗活動，就是為了使學生真正放飛思維，最大限度地開發學生探究的潛能。

學生繼續體驗“活動一”的內容。所有的小組都已經離開自己的座位，在課桌旁邊的地面上完全投入到活動中，學生的臉上充滿興奮。

教師不時給予學生指導、表揚和鼓勵，師生共同沉浸在充滿樂趣的體驗活動中。

師：操作后每位同學都有了收獲，誰來說說看？

學生：根據導學案中“活動一”的操作，交流兩次操作體驗后的想法（學生交流的過程中，教師適時追問并給予鼓勵）。

分析：同樣的問題情景，教材中多以文字或運動過程某瞬間的情景照片呈現，許多教師都用舉例的方法引導學生提出問題。相比而言，親身體驗和觀察更具有強烈的感觸和思維沖擊力，對學生在頭腦中形成運動過程的表象十分重要。

教學過程2：

分析：教材中介紹了亞里士多德的觀點和伽利略的觀點，從而提出需要思考的問題。學生雖然已經知道“力的作用效果之一就是改變物體的運動狀態”，但由于定式，頭腦中根深蒂固的錯誤觀念還是會頻頻出現，如“有力才會運動”“物體不受力就要停下來”……要讓剛剛邁入物理學科大門的初中生判斷“運動要靠力來維持”還是“運動不需要力來維持”是極其困難的。這時就需要教師給學生的思維以支撐，通過實驗研究某個具體物體的運動過程，在此基礎上加以分析、概括和總結。

師：剛才同學們通過體驗得出的想法與歷史上兩位重要人物的想法非常相似 （大屏幕出示課件） 。第一位是亞里士多德，第二位是伽利略。我們一起來分析一下，為什么你們在第二次操作中光盤運動的距離比第一次要遠呢？

生：第一次松開手后光盤停下來，是因為光盤受到的摩擦力比較大；第二次氣球放出的氣使光盤與地面分離，使它們之間的摩擦力變小，因此光盤能運動更遠的距離。

（兩位學生回答問題，盡管第一位回答得不夠好，但教師仍然給予鼓勵。）

師：第二次操作中光盤最終還是會停下來，這又是為什么？

生：因為有摩擦力。

師：那么，摩擦力對物體的運動有怎樣的影響呢？根據你的體驗，結合生活中的現象說說看。

生1：影響物體的運動狀態。

生2：摩擦力可以減小物體的運動速度。

師：看來物體運動的距離和摩擦力有關系，那么，如果把摩擦力稱為阻力，這個阻力對物體的運動有怎樣的影響？你們說的到底對不對？我該怎么辦呢？

生：做實驗！

師：的確，實驗是檢驗真理的好辦法。那好，請同學們繼續參看“導學案”，咱們來合作完成“活動二”！

分析：此環節的設計是以“活動一”中學生的體驗為出發點，通過對其進行分析，引導學生質疑亞里士多德的觀點。然而，兩種說法究竟哪一個正確？學生很想通過實驗親自驗證。“活動二”的設計恰到好處。

給學生留出充足的時間完成活動二，教師指導每個小組活動，師生共同合作、交流，時間8分鐘。

分析：這是本節課的核心環節。學生根據教學目標和上一環節中的問題，緊密結合課本新內容，自主探究、自主學習。教師不但要給學生足夠的時間，還要給學生足夠的自學空間，讓學生通過自主學習，主動探究，認真總結經驗，發現規律。充分調動感覺器官和思維器官（眼、手、腦并用）。

師：實驗就進行到這兒，先請一個小組來展示一下。

生：通過小組合作探究，共同展示活動成果，并針對出現的問題以及解決方法與全班同學交流。

師：同學們都是這樣做的嗎？看來每組同學的實驗都是分三次進行的，咱們能不能將三次實驗同時進行？請1組展示毛巾表面，2組展示棉布表面，3組展示塑料板表面，每組各派一名同學拿著需要的器材到前面來做好準備。請把小車車尾與標記線對齊，我們倒計時3、2、1，聽到1的時候你們同時放車，好不好？

全體倒數3、2、1——

三輛小車同時從斜面滑下，停在不同位置，明顯地看出“在不同表面運動的距離不同”。

師：太精彩了！再請4、5、6組各選出一位同學，拿著你們的小車到前面來。

師：在第三位同學實驗的基礎上，如果塑料板足夠長，我們來推理一下：

如果塑料板表面再光滑一些，小車會停在哪個位置？請4組的同學站到小車要停的位置！

如果塑料板表面更光滑一些，小車會停在哪個位置？請5組的同學站到小車要停的位置！

如果塑料板表面絕對光滑，小車會停在哪個位置？請6組的同學站到小車要停的位置！

三位同學分別站到不同的位置，但一個比一個更遠些。但也有學生對6組同學站的位置不滿意，主動到前面站到了更遠的地方。

生：這個教室站不下了，我應該站到教室外面去。

師：通過實驗和推理，你們得出了怎樣的結論？

師：看一看我們得出的結論與誰的說法一致？（通過課件中的兩種說法，明確哪個說法更符合實際。）看來伽利略的說法更有說服力。

分析：學生通過實驗直觀地看到“物體所受阻力越小，運動得就越遠”。在此基礎上學會了結合對生活經驗的認識分析問題。例如，教材在本節最開始提出的實例：“物體在沒有動力的情況下能夠停下來是因為阻力的作用，若能將阻力減小下去，物體不就會越滑越遠嗎……”通過推理得出結論：運動的物體如果受到的阻力為0，它不就將以恒定不變的速度永遠運動下去了嗎？換言之，物體不受力作用時也能做勻速直線運動，因此物體的運動不需要力來維持，力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態的原因。這種符合邏輯的科學推理思維過程訓練在物理學習中是相當重要的，從某種意義上說，它甚至比知識的結論更重要。

師：在伽利略之后，又有許多科學家通過實驗驗證并補充了伽利略的說法，最后英國的物理學家牛頓總結了伽利略等人的研究成果，概括出了牛頓第一定律。

牛頓第一定律是通過分析事實，再進一步概括、推理得出的。我們周圍的物體都要受到這個力或那個力的作用，因此不可能用實驗來直接驗證這一定律。但是，從定律得出的一切推論都經受住了實踐的檢驗，因此，牛頓第一定律已成為大家公認的運動學基本定律之一。

分析：要糾正學生頭腦中已有的“沒有力的作用物體就不會運動”“力是維持物體運動的原因”等錯誤的前概念是很困難的，只有讓學生充分探究，并嘗試在實驗的基礎上推理得出牛頓第一定律，才能有效轉變學生的觀念。在教學中采用質疑、對比等方法，盡量讓學生展示他們的生活經驗，然后提出亞里士多德和伽利略的觀點，引導學生在充分進行探究性實驗的基礎上用推理的方法去感受，從而產生疑問“為什么會出現這兩種截然不同的觀點”。在定律得出的過程中運用了理想實驗法，這種方法是物理學中研究問題的重要方法，在今后的學習過程中還會接觸到。

教學過程3：

師：在我們的生活中，不受力的物體是不存在的，物體受到力的作用時運動狀態會怎樣？請同學們看“導學案”中的“活動三”，咱們一起來玩個小游戲。

生：游戲競賽，完整認識運動與力的關系。充分感受乒乓球在球拍上的運動情況（活動時間近5min），在體驗性活動中感悟、回味，快樂學習。

師：咱們來比一比，每組派一位選手參加比賽，再選一位裁判和一位計時員，看哪組能成為游戲的獲勝者。

師：我們為獲勝組鼓掌，請獲勝同學自由選擇一個老師自制的器材。活動結束，請同學談談“獲獎感言”，你認為力和物體的運動狀態之間有怎樣的關系？

生：通過體驗性活動，在親身體驗的基礎上得出“力可以使物體由靜止到運動，也可以使物體由運動到靜止”的結論。

師：完善板書“物體受力時運動狀態可以改變”。

分析：通過游戲競賽使學生完整認識運動和力的關系，從而充分理解牛頓第一定律的內涵與外延，為慣性的學習奠定基礎。

三、教學評價

授課教師自始至終都以學生的思維基礎為前提，精心設計每一個環節，努力為學生的體驗、思維的發展掃清障礙，將物理規律的獲得、探究方法的體驗和科學素養的培養巧妙合為一體，真正體現了物理教學的真諦。

這是一堂充滿了創造意味的探究課。本節課設計的三個體驗性活動有效地突破了重點和難點。“活動一”利用自制的實驗器材，通過兩次不同方法的試驗，增強了學生的感性認識，激發起學生對“運動和力”之間關系的探究欲望，起到預設與鋪墊的作用。這樣設計可以有效地激發學生的學習熱情，有效地震撼學生的思維。“活動二”通過科學探究得出阻力對物體運動的影響，最后通過分析推理概括出伽利略的說法。這樣設計不僅可以突出本節課教學的重點，還能為下面的教學埋下伏筆。“活動三”建立在學生通過實驗親歷了科學探究的過程之上，并在探究的基礎上進行合理的推理，最終得出牛頓第一定律的內容。這樣設計可以使學生既理解了牛頓第一定律的內容，又認識到理想實驗法的重要性；既能主動學習知識，又能充分體驗并感受科學結論得出的艱難歷程，從而感悟科學之美。

注重對學生科學素養的培養是本節課的一大亮點。整節課圍繞“牛頓第一定律”這一教學重點，引導學生利用“實驗+推理”的科學方法建立牛頓第一定律并加深對該定律的理解。教學中采用的“實驗探究”與“科學推理”方法，即通過對實驗現象的觀察、分析，加以科學的想象和推理，引導學生去發現知識、總結規律，以此培養學生觀察、實驗、分析概括能力，為學生的自主探究打基礎，同時實現了對學生科學素養的培養。

關注生活與物理、快樂與學習是本節課一大特色。利用“導學案”組織學生自主學習、合作探究，并將實驗法、觀察法、分析推理法、理想化模型法、對比法等方法靈活應用于教學中，課堂氣氛輕松、愉快，學生的臉上常常露出滿足的笑容，充分體現了生活物理、快樂物理的課程理念。

在每次實驗前建議教師要向學生交代清楚實驗的關鍵條件，如：①木板要水平放置；②采用粗糙程度不同的接觸表面，以改變小車所受阻力的大小；③使同一小車、從斜面的同一高度，由靜止開始自由下滑，以保證小車進入水平面時的運動速度相同。使學生明確實驗中哪些條件應保持不變，變化的是什么條件，從而滲透研究問題的方法——控制變量法。

在實驗過程中要明確操作要領，以保證演示的實驗效果。如：①斜面的傾角和木板的長度要匹配，以使小車在木板上的運動距離適當；②保持小車平滑進入水平面，防止小車剛滑到水平面時卡住。也可以用干電池等圓柱體代替小車。實驗時，教師應注意提醒學生觀察小車在粗糙程度不同的表面上運動距離的變化情況，分析引起變化的原因。