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初中慣性教案
初中牛頓慣性教案
知識目標(biāo):
知道牛頓第一定律,常識性了解伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過程.
能力目標(biāo):
1.通過斜面小車實(shí)驗(yàn),培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力.
2.通過實(shí)驗(yàn)分析,初步培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的思維方法(分析、概括、推理).
情感目標(biāo):
1.通過科學(xué)史的簡介,對學(xué)生進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度教育.
2.通過伽利略的理想實(shí)驗(yàn),給學(xué)生以科學(xué)方法論的教育.
教材分析
教材首先通過回憶思考的形式提出問題:如果物體不受力,將會怎樣?通過小車在不同表面運(yùn)動的演示實(shí)驗(yàn),使學(xué)生直觀的看到物體運(yùn)動距離與阻力大小的關(guān)系,為講解伽利略的推理作準(zhǔn)備。然后講述伽利略的推理方法和通過推理得出的結(jié)論,再介紹迪卡兒對伽利略結(jié)論的補(bǔ)充,牛頓最后總結(jié)得出的牛頓第一定律。通過這些使學(xué)生了解定律的得出是建立在許多人研究的基礎(chǔ)上的,正如牛頓所說:“如果說我所看的更遠(yuǎn)一點(diǎn),那是因?yàn)檎驹诰奕思缟系木壒省。最后指出牛頓第一定律不是實(shí)驗(yàn)定律,而是用科學(xué)推理的方法概括出來的,定律是否正確要通過實(shí)踐來檢驗(yàn)。給學(xué)生以科學(xué)方法論的教育。
本節(jié)課的重點(diǎn)是揭示物體不受力時的運(yùn)動規(guī)律,即牛頓第一運(yùn)動定律。
教法建議
1.學(xué)生學(xué)習(xí)牛頓第一定律的困難在于從生活經(jīng)驗(yàn)中得到的一種被現(xiàn)象掩蓋了本質(zhì)的錯誤觀念,認(rèn)為物體的運(yùn)動是力作用的結(jié)果。如推一個物體,它就動,不再推它時,它便靜止。為使學(xué)生擺脫這種錯誤觀念,首先要把運(yùn)動和運(yùn)動的變化區(qū)別開,樹立從靜到動和從動到靜都是“運(yùn)動狀態(tài)改變”的概念,這是為了揭示力和運(yùn)動的關(guān)系做的重要鋪墊。其次,通過實(shí)驗(yàn)確立“力是改變運(yùn)動狀態(tài)的原因”的概念。再通過推理建立“不受力運(yùn)動狀態(tài)不變”的概念。
2.通過圖9-1演示實(shí)驗(yàn)的比較、分析、綜合、推理是本節(jié)課的核心,可對學(xué)生進(jìn)行簡單的科學(xué)推理方法的教育。在此演示實(shí)驗(yàn)中可通過設(shè)計不同的問題滲透研究方法。
3.本節(jié)課可按著人類對知識的認(rèn)識順序組織教學(xué),讓學(xué)生體會規(guī)律的認(rèn)識過程,對學(xué)生進(jìn)行學(xué)史教育。從亞里士多德的觀點(diǎn)——伽利略的研究——笛卡爾的補(bǔ)充——牛頓的總結(jié)。
教學(xué)設(shè)計示例
教學(xué)重點(diǎn):通過對小車實(shí)驗(yàn)的分析比較得出牛頓第一定律。
教學(xué)難點(diǎn) :
1.明確“力是維持物體運(yùn)動的原因”觀點(diǎn)是錯誤的。
2.伽利略理想實(shí)驗(yàn)的推理過程
教學(xué)用具:斜面,小車,毛巾,棉布,玻璃板,微機(jī),實(shí)物投影,大倍投電視。
教學(xué)過程
一、實(shí)驗(yàn)引入:批駁亞里士多德的觀點(diǎn)
[演示1]在桌面上推動木塊(或板擦)從靜止開始慢慢向前運(yùn)動,撤掉推力,木塊立即停止。
分析:日常生活中也有許多類似的現(xiàn)象,(如推桌子)。這些現(xiàn)象從表面上看,“必須有力作用在物體上,才能使物體繼續(xù)運(yùn)動,沒有力的作用,物體就要停下來.”即:板擦的運(yùn)動需要推力去維持。于是,古希臘哲學(xué)家亞里士多德就根據(jù)這些現(xiàn)象總結(jié)出“物體的運(yùn)動需要力去維持”。這種觀點(diǎn)在歷史上曾被沿用兩千多年,但時沿用兩千年是否就一定正確呢?也可能有人曾表示過懷疑或有人認(rèn)為就是錯誤的,但沒某能說服別人的理由。
[演示2] 在桌面上推動木塊(或板擦)從靜止使之向前運(yùn)動,用力推出,木塊向前運(yùn)動一段距離后停止。
分析:推力撤掉,還要向前運(yùn)動,與亞里士多德的觀點(diǎn)不符。
分析:木塊:靜止——運(yùn)動——靜止。兩個過程中是否都有力存在?在這兩個過程中力的作用是維持原來的運(yùn)動狀態(tài)還是改變運(yùn)動狀態(tài)?
二、 講授新課:
1.規(guī)律總結(jié)過程
方法1.教師引導(dǎo)
伽利略的貢獻(xiàn):理想實(shí)驗(yàn)
[演示](通過實(shí)物投影儀把實(shí)驗(yàn)過程反映在大倍投電視上)
介紹器材
實(shí)驗(yàn)前提條件:每次實(shí)驗(yàn)都需從斜面上的同一高度下滑,為什么?
實(shí)驗(yàn)過程:讓小球從同一斜面的同一位置滾下后分別在毛巾表面、棉布表面、玻璃表面上運(yùn)動,每次記下小球停下時的位置。做標(biāo)記的位置是什么位置?(停下來的位置)
實(shí)驗(yàn)紀(jì)錄:
實(shí)驗(yàn)次數(shù) 表面材料 阻力大小 滑行距離
1 毛巾 最大 最短
2 棉布 較大 較長
3 玻璃 較小 長
推理想象 光滑表面 阻力為零 無限長
實(shí)驗(yàn)分析:
三次實(shí)驗(yàn),小車最終都靜止,為什么?
三次實(shí)驗(yàn),小車運(yùn)動的距離不同,這說明什么問題?
小球運(yùn)動距離的長短跟它受到的阻力有什么關(guān)系?
若使小車運(yùn)動時受到的阻力進(jìn)一步減小,小車運(yùn)動的距離將變長還是變短?
根據(jù)上面的實(shí)驗(yàn)及推理的思想,還可以推理出什么結(jié)論?
推理:小球在光滑的阻力為零的表面,將會怎樣運(yùn)動?
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:通過伽利略的實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理得出“運(yùn)動的物體,如果受到的阻力為零,它的速度將不會減慢,將以恒定不變的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動下去!奔醋鲃蛩龠\(yùn)動。
[微機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)]:簡介伽利略理想實(shí)驗(yàn)
迪卡兒的補(bǔ)充
如果運(yùn)動物體不受任何力的作用,不僅速度大小不變,而且運(yùn)動方向也不變,將沿原來的方向勻速運(yùn)動下去。
牛頓的成果:補(bǔ)充與概括
師:物體除了運(yùn)動的以外,還有靜止的。那么,靜止的物體在沒有受到外力作用時,保持什么狀態(tài)呢?(牛頓補(bǔ)充:將保持靜止?fàn)顟B(tài))
師(引導(dǎo)學(xué)生概括):我們現(xiàn)在已經(jīng)有了伽利略的研究成果,又有了迪卡兒和牛頓的補(bǔ)充,把兩者進(jìn)行一下概括:一切物體在沒有受到外力作用時,將如何呢?(對概括出來大致意思的同學(xué)給予鼓勵)
介紹:牛頓抓住時機(jī),概括總結(jié)得出著名的牛頓第一運(yùn)動定律
方法2:學(xué)生探究式學(xué)習(xí)
針對基礎(chǔ)較好的學(xué)生,可以由學(xué)生在老師的指導(dǎo)下自己完成斜面小車實(shí)驗(yàn),根據(jù)現(xiàn)象學(xué)生分組討論,明確亞里士多德的觀點(diǎn)的問題根源.由學(xué)生互相補(bǔ)充確定實(shí)驗(yàn)結(jié)論。
2.定律分析
定律成立條件:不受外力作用
運(yùn)動規(guī)律:總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)。
師(回應(yīng)課題引入實(shí)驗(yàn)): 回想我們最開始的實(shí)驗(yàn),有推力板擦運(yùn)動,撤去推力板擦停下來,從表面現(xiàn)象上得到的結(jié)論運(yùn)動需要力維持是錯誤的,但這種現(xiàn)象是千真萬確擺在我們面前的,我們?nèi)绾斡门R坏挠^點(diǎn)正確的解釋這個現(xiàn)象呢?
三、鞏固練習(xí)
1. 一物體放在桌上靜止,假若某瞬間撤掉所有的'外力,物體將怎么樣?
2. 對于牛頓第一定律的看法,下列觀點(diǎn)正確的是( )
A.驗(yàn)證牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)可以做出來,所以慣性定律是正確的
B.驗(yàn)證牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)做不出來,所以慣性定律不能肯定是正確的
C.驗(yàn)證牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)做不出來,但可以經(jīng)過在事實(shí)基礎(chǔ)上,進(jìn)一步科學(xué)推理得出慣性定律
D.驗(yàn)證牛頓第一定律的實(shí)驗(yàn)雖然現(xiàn)在做不出來,但總有一天可以用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證。
四、小結(jié)
人們對物體的運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)識是經(jīng)歷了漫長的時間的。物體在不受力時的運(yùn)動規(guī)律,它是經(jīng)過亞里士多德對人們近兩千年的思想束縛,伽利略的科學(xué)推理,才最終由牛頓總結(jié)出來的。牛一的重要貢獻(xiàn)是:1)力不是維持物體運(yùn)動的原因,2)力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因。
五、作業(yè) :閱讀本節(jié)教材
探究活動
牛頓力學(xué)的建立
【組織形式】個人或自由結(jié)組
【活動目的】
牛頓力學(xué)的建立不是牛頓一個人的功勞,而是許多科學(xué)家努力研究的最終結(jié)果,查閱資料了解牛頓力學(xué)的建立過程,及牛頓力學(xué)的體系。
【活動流程】
制訂查閱和查找方式;收集相關(guān)的材料;分析材料并得出一些結(jié)論;寫出論文;與其他組交流。
【備注】
1、網(wǎng)上查找的資料要有學(xué)習(xí)的過程記錄。
2、和其他成員交流。
斜面小車實(shí)驗(yàn)的再研究
【組織形式】個人或自由結(jié)組
【活動目的】
運(yùn)用不同的物體表面,通過實(shí)驗(yàn)探究,加深對伽利略推理思維的理解。
【活動流程】
制訂實(shí)驗(yàn)方案;準(zhǔn)備器材;實(shí)驗(yàn)并記錄現(xiàn)象,分析材料并得出一些結(jié)論;與老師所做實(shí)驗(yàn)比較優(yōu)缺點(diǎn);與其他組交流。
【備注】
1、要有完整的過程記錄。
2、和其他成員交流。
初中物理慣性教案
一、教材分析
1.教材地位
慣性是運(yùn)動和力的關(guān)系知識中的一個重要概念,又與實(shí)踐知識緊密相聯(lián).明確慣性概念,理解慣性現(xiàn)象,既是學(xué)習(xí)運(yùn)動和力的關(guān)系乃至整個力學(xué)的基礎(chǔ),又是培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的重要途徑.慣性是一個抽象的科學(xué)概念,在教學(xué)中還應(yīng)重視發(fā)展學(xué)生的思維能力,開發(fā)學(xué)生的智力.
2.教學(xué)目的
1)知道慣性現(xiàn)象,知道任何物體在任何狀態(tài)下都有慣性.
2)會解釋簡單的慣性現(xiàn)象
3)知道慣性和牛頓第一定律的區(qū)別
3.重點(diǎn)、難點(diǎn)
慣性是物體固有屬性的理解,用慣性解釋生活和生產(chǎn)中的有關(guān)現(xiàn)象.
二、教學(xué)思路
本課題按照"展示現(xiàn)象→分析思考→整理擴(kuò)展→鞏固應(yīng)用"的模式展開教學(xué).通過教學(xué)程序的設(shè)計,充分發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用,利用慣性實(shí)驗(yàn)的新奇,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,通過慣性概念的建立和應(yīng)用,發(fā)展學(xué)生抽象思維的能力,分析問題和解決問題的能力。
三、教學(xué)過程
1.觀察抽象 建立概念
概念是從具體事例、實(shí)驗(yàn)事實(shí)中抽象出來的,只有首先為學(xué)生提供豐富典型的感性材料,才能從中抽象出本質(zhì)特征,形成概念.
為此,在引出慣性概念之前,先演示慣性球、抽紙條等實(shí)驗(yàn),學(xué)生看到:當(dāng)突然抽去底下物體的時候,上面的物體能保持原位不動,這個結(jié)果出乎學(xué)生的意料,激起學(xué)生的探究欲望.由此得出:靜止的物體有保持靜止的性質(zhì).既然靜止的物體有保持靜止的性質(zhì),那么運(yùn)動的物體又有什么性質(zhì)呢?
舉例:離開槍口的子彈失去了推力,還能繼續(xù)前進(jìn).演示:運(yùn)動的小車突然停止,車上的木塊繼續(xù)前滑.兩個事例表明:運(yùn)動的物體有保持原來運(yùn)動速度和運(yùn)動方向的性質(zhì).
小結(jié):靜止的物體有保持靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì),運(yùn)動的物體有保持勻速直線運(yùn)動的性質(zhì).進(jìn)一步歸納得出:任何物體都有保持原來運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì),這種性質(zhì)叫做慣性.接著讓學(xué)生舉出生活和生產(chǎn)中的慣性例子.初步建立起慣性的概念.
2.虛擬想象 強(qiáng)化概念
虛設(shè)一個與真實(shí)情況相反的物理條件,并以此推出一系列想象性的荒謬結(jié)果,用反面的荒謬啟迪人們對正面真實(shí)的認(rèn)識,這就是虛擬情景.
對于慣性,學(xué)生常有疑問:物體真的有慣性嗎?對此,教師引導(dǎo)發(fā)問:"假如某一時間地球上的物體突然失去了慣性,這對我們生活的世界將有什么樣的影響呢?"引起學(xué)生的想象和討論.
正在進(jìn)行比賽的運(yùn)動場上,所有的球離開球拍后,因沒有慣性而無法前行,掉落地上.足球、籃球、排球、羽毛球、乒乓球,甚至跳遠(yuǎn)、跳高等運(yùn)動項目都將無法進(jìn)行.
離開槍口的子彈,因沒有慣性無法向前射出,至多掉落在開槍者自己的眼前.美國霸權(quán)主義者最先進(jìn)的核彈,如果正用來打擊別國,也只能落在自己的跟前爆炸而自取滅亡.
地球以360米/秒的速度不停地自西向東自轉(zhuǎn),離開地面的人因沒有慣性而不會隨地球一起運(yùn)動,當(dāng)他重新落回地面時,將落在原位置的西邊.假如一個中國人離開地面數(shù)小時,當(dāng)他降落到地面時,或許已經(jīng)站在加拿大的國土上.
許多物理現(xiàn)象自然形成,永久存在,人們司空見慣,習(xí)以為常,對其中隱藏著的科學(xué)真理難有深刻的理解.虛擬情景以其"虛"、"謬"、"奇"的特點(diǎn),與真實(shí)世界形成強(qiáng)烈的反差,使人虛中見實(shí),無中見有,從反面看到真實(shí)的直觀,從而加深了對客觀世界真理性的認(rèn)識.
3.比喻聯(lián)想 深化概念
慣性是一切物體的固有屬性,在任何情況下,物體的慣性都始終存在.學(xué)生卻提出這樣的問題:"慣性是物體保持原來運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì),那么,當(dāng)物體的運(yùn)動狀態(tài)改變(即做變速運(yùn)動或曲線運(yùn)動)時,它的慣性豈不消失了嗎?"要消除這樣的疑問,無論用理論的推導(dǎo)或?qū)嶒?yàn)的證明都是困難的.然而我們卻可以用下面的比喻來解除疑問.每個學(xué)生都有閱讀的本領(lǐng),但并不是每時每刻都在閱讀,即使在勞動,閱讀的本領(lǐng)照樣存在;每個人都有睡覺的習(xí)性,但并不是每時每刻都在睡覺,即使在學(xué)習(xí),睡覺的習(xí)性仍舊存在.同樣的道理,物體有慣性,即有保持原來運(yùn)動狀態(tài)的性質(zhì),即使它的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化(做變速運(yùn)動或曲線運(yùn)動),它的慣性也同樣存在,只不過沒有直接表現(xiàn)出來罷了.慣性是物體的固有屬性,不管這個物體在做什么運(yùn)動,是否受到力的作用,物體的慣性始終存在.
4.對照比較 辨別概念(慣性 慣性定律區(qū)別)
比較是物理教學(xué)中較為常用的一種思維方法,對既有聯(lián)系又有區(qū)別的不同知識進(jìn)行比較,可以區(qū)別它們的相同點(diǎn)和不同點(diǎn),使知識系統(tǒng)化,加深理解和記憶的效果.學(xué)生容易把慣性和慣性定律混淆起來,兩者的區(qū)別和聯(lián)系可列表對比如下:
區(qū)別:1.前者是物體的固有屬性,后者是物體的運(yùn)動規(guī)律
2.前者在任何情況下都存在,后者只有當(dāng)物體不受外力作用時才遵守
聯(lián)系:慣性定律是物體在不受外力作用時,物體慣性的直接表現(xiàn)
5.實(shí)例分析 應(yīng)用概念
從具體事例中抽象出慣性概念,這只是實(shí)現(xiàn)了從感性認(rèn)識上升到理性認(rèn)識的第一次飛躍.學(xué)習(xí)的目的在于應(yīng)用,教學(xué)中應(yīng)指導(dǎo)學(xué)生從理性認(rèn)識回到實(shí)踐,實(shí)現(xiàn)認(rèn)識上的第二次飛躍.應(yīng)用慣性知識解釋實(shí)際問題的例子是很多的.如:
1)汽車突然開動、剎車、轉(zhuǎn)彎時,車內(nèi)乘客的倒向如何?
2)勻速向前行駛的汽車?yán)锏某丝,向外跳車時,向哪個方向跳不容易摔倒?
3)在勻速向前行駛的車廂里的乘客,分別向前跳遠(yuǎn)和向后跳遠(yuǎn),哪一次跳得更遠(yuǎn)?
4)在勻速向前行駛的車廂里的乘客向外擲石子,以相等的速度分別向前和向后擲出,哪一次擲得更遠(yuǎn)?
5)在勻速、加速、減速向前行駛的車廂里的乘客,豎直上跳,當(dāng)他落下時,分別落在原位置的哪一側(cè)?
上述各例,從慣性知識的單一應(yīng)用,到慣性與速度知識的綜合應(yīng)用,從簡單的勻速問題到較復(fù)雜的變速問題,層層深入,步步提高.在分析講解中,引導(dǎo)學(xué)生掌握解答慣性問題的思路與方法,不但加深了學(xué)生對慣性知識的透徹理解,而且大大提高了學(xué)生分析問題和解決問題的能力.
小結(jié)
1.慣性的概念,一切物體在任何情況下都有慣性。
2.慣性與牛頓第一定律的區(qū)別
慣性是自然界中的物體所具有的一種性質(zhì),這種性質(zhì)表現(xiàn)為物體總要保持原來的運(yùn)動狀態(tài),即靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài);而慣性定律是一條客觀規(guī)律,這一規(guī)律說明了正是由于物體具有慣性這種性質(zhì),所以當(dāng)沒有外力改變物體運(yùn)動狀態(tài)時,物體將保持原來的運(yùn)動狀態(tài),即靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。因此,慣性和慣性定律是完全不同的兩回事,前者是物體具有的一種性質(zhì),后者是物體在不受力時遵循的一條客觀規(guī)律。
四、作業(yè)
準(zhǔn)備錘頭和錘把,通過實(shí)踐分析:
。1)把錘頭固定在錘把上,有幾種方法?
。2)把錘頭從錘把上卸下來,有幾種方法?并加以解釋。
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