《牛顿第一定律》是经典物理学中力和运动的问题的基石,它来源于理想实验,是一种理想情况下的运动,学生理解起来有一定的困难。如何根据学生已有的知识带领学生重新建构力和运动的知识体系,是本节课的重点和难点。
通过提问的方式复习前三章所学的内容,前两章学习了运动的知识,第三章学习了力的知识,运动和力之间有什么样的关系?第四章牛顿运动定律就讲述了力与运动之间的关系,今天主要探究牛顿第一定律。
1、力与运动的关系
提出问题:力与运动到底存在什么样的关系呢?
历史回顾
师:早在17世纪前以亚力士多德的观点为核心,并简单地介绍了亚里士多德,请学生仔细阅读课本P68页,并找出了亚力士多德地观点:必须有力作用在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物体就要静止在一个地方;即力是维持物体运动的原因,并用推车的实验进行了验证,这个错误的结论维持了近两千年。直到17世纪,出现了一位伟大的人物,谁?
生: 伽利略。
师:亚伽互掐已经不是第一次了,之前也有过一次,同学们还记得吗?
生:自由落体运动。
师:谁赢了?
生:伽利略。
师:那么这一次呢?我们来看看谁赢了。首先简单地介绍一下伽利略。爱因斯坦曾这样评价:“伽利略的发现,以及他所用的科学推理方法,是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正的开端。”
师:今天我们就情景再现一下。(重现伽利略斜面实验)
做了三次实验,第一次左端固定;第二次减小左倾角;第三次放平左倾角。让学生自己分析总结实验结果。每次实验也进行了逻辑推理。
师:伽利略用到的方法:理想实验+科学推理,伽利略做的这个实验叫理想斜面实验。
师:伽利略的斜面实验告诉我们物体的运动并不需要力来维持,运动之所以会停下来,是因为受到了摩擦阻力。即力不是维持物体运动的原因。
师:与伽利略同时期的法国科学家笛卡尔,对伽利略的观点进行了补充,(并简单介绍了笛卡尔)。他认为:如果运动中的物体没有受到力(包括阻力和动力)的作用,它将继续以同一速度沿直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向。这里的力就比伽利略的观点范围更大了,不仅包括阻力还包括动力。这里也指出了速度的大小和方向都不发生改变。
师:牛顿总结了伽利略等人的研究成果,并结合自己的研究,概括出了一条重要的物理规律。牛顿第一定律(力学基本定律之一)
师:如果一个物体运动状态很容易改变,就说明它的惯性小;反之,如果一个物体运动状态很难改变,就说明它的惯性大。所以物体的运动状态未发生改变时,它的惯性是不容易体现出来的。
师:既然惯性是有大小的,那么惯性的大小跟什么因素有关呢?
生:质量
师:观看视频,得出结果。
师:惯性只与物体的质量有关,质量大,惯性大,运动状态越难改变;质量小,惯性小,运动状态越容易改变。
师:举个例子,一个乒乓球和一个5公斤的铅球以5m/s的速度向我飞来,乒乓球我敢接,而铅球我不敢接,为什么?
生:因为铅球重。
师:对,因为铅球重,惯性大,它的运动状态我很难改变;而乒乓球轻,惯性小,运动状态很容易改变,所以我选择接乒乓球。
师:那么惯性大小与速度有关吗?
生:没有。
师:对,惯性与物体的运动状态、速度大小、受力情况等无关。
师:能否举出生活中有关惯性的例子。
生:跳远、助跑、刹车。。。
师:惯性有利有弊,下面我们来看一段视频。
整堂课的内容设计合理,从复习前三章所学的内容开始,到这三章的之间有什么样的联系,引出第四章牛顿运动定律。整堂课分为三部分,第一部分讲述力与运动之间的关系,从物理学史的角度开始讲解,从亚里士多德到伽利略,再到笛卡尔,再到牛顿。让学生体会人们认识牛顿第一定律的过程,体会科学形成的过程,是一代人甚至几代人的过程,体会科学家们的智慧。第二部分讲解了牛顿第一定律的相关知识。第三部分讲解了惯性与质量。整堂课也有不足的地方,没有更深一步地进行讲解,包括在用语上有时不是很严谨。