牛顿第一定律教学范文

时间:2023-04-02 21:46:36

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牛顿第一定律教学

篇1

【中图分类号】 G633.7

【文献标识码】 A

【文章编号】 1004―0463(2016)06―0122―01

一、 情境导入,明确任务

引导学生看两张来自生活的图片(多媒体投影):冬奥会冰壶比赛中为什么要先要助滑一段距离?为什么立定跳远不如急行跳远跳得远?要解决这两个问题,我们首先来研究有关“牛顿第一定律”的知识。

投影:学习目标

1.知道牛顿第一定律的内容,了解它的探究历程。

2.通过活动体验任何物体都具有惯性。

二、 自主探究,合作交流

师:同学们,前面我们知道力可以使静止的物体运动,也可以使运动的物体静止,可见力和物体的运动有密切的关系。

1. 观察课本第71页图3―1-1,想想在生活中还有哪些类似的现象?从这些现象中你能得到什么启示吗?

2. 结合生活体验回答下列问题:①怎样能够使静止的足球运动起来?②足球离开运动员的脚以后,在草地上滚动的过程中速度有何变化?③骑自行车时,如果停止蹬车,自行车运动情况会有什么变化?你认为物体的运动是不是一定需要力来维持?物体的运动和物体受力之间可能有什么关系?

3. 亚里士多德和伽利略都对物体的运动和受力关系进行了研究,你同意谁的观点?

三、展示交流合作学习成果

师:你是同意亚里士多德的观点,还是同意伽利略的观点?说出你的理由。

生:静止在课桌上的书,用力一推由静止变为运动,不推,重新变为静止。可见,物体的运动需要力来维持。

四、牛顿第一定律

1.设计实验方案

师:下面请以小组为单位,根据屏幕上的提示设计出实验方案。

2.结合课本,分析图2所示的实验方案。

思考:(1)为充分显示阻力对物体运动情况的影响,每次实验时应该控制哪些因素相同?如何改变物体受到的阻力?

(2)为什么让小车从斜面的同一高度滑下?

(3)小车在不同材料的平面上最终停下来的原因是什么?

(4)设计一个记录实验数据的表格。

(5)设想一下,如果水平面足够光滑(没有任何阻力),小车的运动情况会怎样?

(6)展示交流合作学习成果

五、阅读理解

师:运动的物体不受力将一直运动下去,那静止的物体如果不受力,会永远保持静止。牛顿在前人的基础上,进一步概括总结得出著名的牛顿第一定律。下面请同学们阅读理解牛顿第一定律的内容。

(学生阅读)

师:关于牛顿第一定律,大家还有补充或疑问吗?

生1:我补充一下,牛顿第一定律是在实验的基础上经过进一步的推理得出的,这种方法叫理想实验法。

生2:牛顿第一定律适用于一切物体。

六、惯性

师:牛顿第一定律还指出一切物体都具有的一种性质,我们把这种性质叫惯性。

1.思考、讨论问题:冬奥会冰壶比赛中为什么要先先助滑一段距离?

2.演示实验:将小木块放在小车上,小木块随小车一起运动,小车突然停止,木块飞出。并让学生讨论分析。

3.试一试:请你在地面上用力竖直向上跳起,观察一下,落地点将落在起跳点的前边、后边还是起跳点上?

4.精彩展示:课前选出6个学习物理困难的学生,两人一组,提前练习下面3个实验中的一个,课上让他们精彩展示。

(1)将纸条压在玻璃板下,猛然抽出玻璃杯下的纸条。

(2)将6个象棋子叠起来,让两个学生展示迅速击打最下面一枚棋子。

(3)在装有水的杯子上放一硬纸片,纸板上放一鸡蛋,迅速击打鸡蛋下的硬纸板。

学生讨论分析。

师:大量事实表明,一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质。我们把物体保持运动状态不变的性质叫做惯性。

篇2

一、牛顿第一定律教学编排顺序

先进行演示实验引出课题,然后通过讲解伽利略与亚里士多德的争论,消除“力是维持物体运动原因”的错误观念,进一步通过做斜面小车实验证明牛顿第一定律的正确性,最后让学生运用牛顿第一定律去解释日常生活中的现象,从而完成整个教学过程。

为了检验学生学习和掌握牛顿第一定律的情况,笔者曾用这样一道题目来检测:你坐在向前匀速直线运动的汽车里,将手中的钥匙竖直上抛,问当钥匙落下来时是落在你手里,还是落在手后面。全班56名同学在试卷上皆答落在手后面。问其原因,皆曰:汽车在走,而钥匙抛出后不再向前走了。

二、怎样更好地改进牛顿第一定律的教学效果

认知心理学的理论告诉我们,学生学习物理概念、规律时所形成的错误,常常是由于其头脑中的前科学概念的影响。所谓前科学概念,是指儿童在学习物理课程以前的生活实际中,对各种物理现象和过程在头脑中反复建构所形成的系统的但并非科学的观念。在物理教学中,那种认为只需要正面传授知识学生就能接受,如果学生仍不理解,可以多讲几遍就能达到目的的想法,实践证明是过于天真了。因为在有些学生的经验中,早已有了与亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论类似的观念。这样,当他们学习了牛顿第一定律之后,就可能把定律纳入到自己原有的认知结构中,牛顿第一定律实际上成了“力是维持物体运动原因”的代名词。让他们解释用手推车、用脚踢球等一些不易暴露错误观念的生活实例时,他们也能解释得头头是道。但当解释用手抛钥匙、飞机扔炸弹的例子时,他们是运用亚里士多德的理论去解释,其错误观念暴露无遗。这正是牛顿第一定律教学效果不佳的症结所在。

三、研究和改进牛顿第一定律的教学,应当了解学生头脑中前科学概念的特点

第一,学生头脑中的前科学概念是自发形成的。在教学中,教师常误认为学生在学习物理之前其头脑如同一张白纸,教师可以在上面任意涂画,事实并非如此。学生在长期的生活实践当中,逐渐形成了自己对客观世界物质运动规律的看法。他们几乎每天都会看到物体在力的作用下运动,而在力停止作用时物体静止,于是主观地断言:有力,则物体运动;无力,则物体静止。这正是亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论。

第二,学生头脑中的前科学概念具有隐蔽性。由于学生头脑中前科学概念都在潜移默化中形成的,所以它以潜在的形式存在。这包含两方面的意义。其一是学生自己并没有意识到它的存在,因为学生并没有有意识地思考并形成“力是维持物体运动原因”的概念。其二是前科学概念平时并不表现出来,但往往在学生运用物理概念解决问题时表现出来,比如上述测验。

第三,学生头脑中的前科学概念具有顽固性,且长期的生活经验与观察又加强了这些概念。因此,学生头脑中的前科学慨念是非常顽固的。按照皮亚杰的理论,学生认识什么和如何行动,主要决定于他们所具有的认知图式(思维模式),而不完全取决于教师所讲述的内容。他们按照自己已有的图式吸收和排斥信息。在有错误认识存在的情形下,就会在头脑中形成和正确信息极不相同的东西。

四、对牛顿第一定律的教学建议

1.注重科学知识、科学方法与科学精神教育。牛顿第一定律不仅在物理学本身占有重要地位,而且在物理教学中也具有很好的教育价值。在教学中,不仅应当注重科学知识教学(定律本身),而且要特别强调定律得出所运用的科学方法,包括理论实验的方法和科学推理方法,这一点常常是许多物理教师容易忽略的方面。而且,还要结合定律的教学,对学生潜移默化地进行科学精神教育。

2.破除教师头脑中的前科学概念。由于不少初中物理教师头脑中还具有牛顿第一定律的前科学概念,因此,很难想象这些教师所教的学生头脑中的前科学概念能够彻底破除。所以,破除教师自己头脑中前科学概念是牛顿第一定律教学的前提。

篇3

关键词:牛顿第一定律;物体运动状态;惯性;物理思想;障碍;对策

中图分类号:G427文献标识码:A 文章编号:1992-7711(2014)23-039-2

一、强化牛顿第一定律教学的障碍

障碍之一:“力是维持物体运动的原因”这一观点符合人们的日常经验。如停着的车不推它,它就不会动,停止推它它就会停下来;踢出去的球,踢一下滚一下,再踢一下再滚一下,不踢它就会停下来等等。公元前四世纪的希腊哲学家亚里士多德认为:必须不断地给一个物体以外力,才能使它产生不断地运动。失去了力的作用,它就会立刻停止。这种观点统治了人们两千年,直到十七世纪的伽利略理想斜面实验被人们广泛认识。“力是维持物体运动的原因”观点符合人们的日常经验,而人们对物理的认识和学习又是从日常生活的观察和思索开始的,不可能从婴儿睁开眼睛就告诉它力和运动的正确关系。如此说来,“力是维持物体运动的原因”的思想根深蒂固就可以理解了。

障碍之二:教师观点错误导致牛顿第一定律的教与学不到位。顾建中教授的《力学教程》中的一道思考题,大意是“有人说:牛顿第二定律中如果合外力为零,则加速度为零,此时第二定律回归到第一定律,所以第二定律包含了第一定律,第一定律没有存在的必要。这种说法对吗?为什么”。有些教师认为是对的,也有些教师认为是错的,但对错误的原因认识不清,即使学生有了这样的想法无法去帮助纠正。既然牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例,那么学好牛顿第二定律就够了。有了这种想法,牛顿第一定律的教与学就不可能到位了。

障碍之三:应试教育的结果。在高中物理试题中牛顿第二定律的应用频率要远远高于牛顿第一定律。牛顿第二定律是一个实验规律,新授的讲解和学生的接受的难度都远远低于牛顿第一定律,牛顿第二定律的应用过程中也能给学生提供操作性很强的步骤。而牛顿第一定律的教学就困难多了,而且高中物理习题中出现的几率也较低。即使出现,学生往往可以通过记住有关结论来得到正确的答案。

二、强化牛顿第一定律教学的对策

对策之一:充分认识不重视牛顿第一定律教学的危害。

轻视牛顿第一定律教学与新课改的目标相违背。高中物理新课改明确提出了高中物理教育的三维目标:知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观。学习不仅是学习知识的过程,更重要的是生命情感的体验过程。传统教育把知识被放在至高无上的地位,任何人都只能去接受它,不能对它有任何的怀疑,这就使得教育是一种被动的接受知识,并被动的规则的去运用知识来解决实际生活当中的问题。在牛顿第一定律教学中,不去引导学生实践、思考、体验,让学生在探索中认识理解定律的内涵,而是让学生被动地接受定律的内容,甚至为了解题而记住相关结论。这不仅违背新课改的三维目标,即使是传统教育也是不允许的。

不重视牛顿第一定律教学未必能达到应试所需要的效果。前面提到一些学生通过记住牛顿第一定律的相关结论而得到了正确答案,但学生正确的物理思想并没有形成,“力是维持物体运动的原因”的观念肯定会影响他的判断。而且随着时间的推移,问题的复杂,这种影响的负面效应将更加明显。

因此,无论是新课改的要求,还是应试的目的,轻视牛顿第一定律教学都是不可取的。

对策之二:认真学习相关知识,教师自己成为牛顿第一定律的接受者和捍卫者。

首先,要了解建立牛顿第一定律的相关历史知识。让学生了解亚里士多德、伽利略、牛顿等物理学家在牛顿第一定律建立过程所担任的角色和作出的贡献。

其次,要充分理解相关概念,为解释教学过程中可能出现的问题做好充分准备。

先来回顾一下牛顿第一定律的内容:一切物体总保持静止或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。

“一切物体”:有不少教师将“一切物体”解释成是气态、液态、固态等情形,这种说法是不对的。一切物体是指地下与天上物体,天上物体和地下物体遵守着同样的规律,它们之间没有任何质的区别。牛顿第一定律中所包含的这几个字是对哥白尼所阐述的新天文学理论的绝对支持,我们也看到这一结果的得来花了多大的代价――布鲁诺为此被烧死在火刑柱上。

“惯性”:牛顿在自然哲学著作中关于惯性定义还作了这样的叙述:惯性是每个物体按其一定的量而存在于其中的一种抵抗能力,所以物体的惯性总是以保持“原状”和“反抗”改变两种形式表现出来。(1)当物体不受外力或合外力为零时,惯性表现为保持原来运动状态不变,即静止或匀速直线运动状态。(2)当物体受到外力作用时,惯性表现为反抗运动状态改变,企图保持原来的运动状态不变。物体的质量越大这种反抗作用越明显。同样拉动一个小孩比拉动一个大人要容易的多,是因为大人质量大,惯性大,反抗改变他的运动状态效果更明显。

通过上述两方面去认识物体的惯性,显然物体的惯性与物体是否受力,是否运动,以及做怎样的运动无关。惯性是一切物体的固有属性,不能克服,也不会消失。也就是说一切物体都有惯性,惯性是物体固有的,只要这干物体存在,它就有惯性,它的大小与物体的质量有关。

“物体运动状态的改变”:既包括物体速度的大小的改变,又包括物体速度的方向的改变,还包括速度的大小和方向同时发生改变。要把“改变物体的运动状态”与“使物体停下来”区别开来,“使物体停下来”是“改变物体运动状态”的一种情况。认识到这一点,本文开始一道选择题的C选项“汽车的速度越大,越难停下,则物体的速度越大惯性越大”的判断就不成问题了。

另外,还要弄懂牛顿第一定律和牛顿第二定律的关系。

牛顿第一定律描述了物体不受外力作用,或者所受的合外力为零时,物体将保持原来的运动状态―匀速直线运动状态或静止状态。应该指出的是,从力学发展历史看,从理论的完备性看,第一定律是一个独立的定律,它不仅说明了物体不受外力(或合外力为零)时的运动规律,还给出了力和惯性的涵义。因此,不能把牛顿第一定律看成是第二定律的一个特例,更不能用第二定律代替或概括。我们可以这样来描述两者之间的关系,牛顿第一定律指出:一切物体总保持静止或匀速直线运动状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。那么外力和物体运动状态改变之间到底有着怎样的关系呢?这个问题可以由牛顿第二定律来回答。由此可见,牛顿第一定律是牛顿第二定律产生的前提,牛顿第二定律是牛顿第一定律研究的延伸。

对策之三:认真设计教学,促进学生物理思想形成。

设计要点一:重视科学方法与科学精神教育。牛顿第一定律不仅在物理学上占有重要地位,而且在物理教学中也具有很好的教育价值。在教学中,不仅应当注重定律本身内容的教学,而且要强调定律得出所运用的科学方法(包括理论实验的方法和科学推理方法),还要结合定律的教学,潜移默化地对学生进行科学精神教育。“力是维持物体运动的原因”的观点所以能延续两千多年,正是由于人们过分相信了“直觉”而没拿起“实验”这一科学研究的武器。爱因斯坦对伽利略的工作给予很高的评价:“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思思史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端”。引导学生树立起科学的怀疑精神,树立实践是检验真理的唯一标准的信念。这样融知识、方法和精神于一体的教学,才能体现牛顿第一定律教学的全部内涵。

设计要点二:方法多样,时间充足。无论是破除“力是维持物体运动的原因”的错误思想,建立“力是改变物体运动状态的原因”的正确思想,还是理解牛顿第一定律的内容,尤其是惯性的概念,都不是一件容易的事。在教学过程中可运用讨论法、实验探究法、理论推导法、情境教学法等方法,让学生在充分参与、观察、思考和体验中,促使认知结构的解体和新认知结构的建构。

设计要点三:不断强化,持之以恒。破除一个统治人们思想两千多年而又符合人们日常经验的观点,建立一个新的观点是很困难的,这个过程是相当缓慢。这需要在教学过程中不断强化,持之以恒,包括习题的命制和讲评。另外,在考试中也可经常用新的情境问题考查学生对于牛顿第一定律的掌握程度。

美国心理学教授加德纳的多元智能理论认为人的智能是多元的,数学逻辑智能是其中之一。物理这门科目,不仅是一系列公式和一系列计算的叠加,物理概念间的逻辑关系也是非常丰富,牛顿第一定律更是如此。忽视了牛顿第一定律的教学,也就放弃了运用牛顿第一定律的教学培养学生数学逻辑智能的机会,对学生们的物理学习不能不说是个巨大的损失。在物理教学中每一位教师都有责任排除障碍,想方设法,强化牛顿第一定律的教学。

[参考文献]

篇4

牛顿第一定律的教学研究,在中学物理教学研究中早已不是一个新问题了。许多物理教育工作者对于这一定律的教学发表了自己颇有见地的教学见解,并且得到了满意的教学效果。

当我们在教学实践中运用这些教学策略时,我们发现,确实可以取得如同一些文献中所述的预期效果。然而,当我们设计一些新的情境让学生运用牛顿第一定律去解决问题时,令我们十分吃惊的是:学生对于牛顿第一定律的掌握程度却又非常之差。这使得我们困惑不解。为何对同一教学策略教学的结果的评价出现如此之大的偏差?是教师教的原因,还是学生学的原因,抑或两者兼而有之。这促使我们对牛顿第一定律的教学进行深层次的理性思考,进一步,我们从学生的认知心理上,对这一规律的教学进行了深入的研究。

一、通常牛顿第一定律的教学,一般是按教材编排顺序

先进行演示实验引出课题,然后通过讲解伽利略与亚里士多德的争论,消除“力是维持物体运动原因”的错误观念,进一步通过做斜面小车实验证明牛顿第一定律的正确性,最后让学生运用牛顿第一定律去解释日常生活中的现象,从而完成整个教学过程。

为了检验学生学习和掌握牛顿第一定律的情况,我们曾用这样一道题目来检测学生。题目如下。你坐在向前匀速直线运动的汽车里,将手中的钥匙竖直上抛,问当钥匙落下来时是落在手里,还是落在手后面。全班56名同学在试卷上皆答:落在手后面。问其原因,皆曰:汽车在走,而钥匙抛出后不再向前走了。

二、怎样更好地改进牛顿第一定律的教学效果,使牛顿第一定律的教学效果真正是实实在在意义上的令人满足

我们认为,囿于一般形式上的教学方法的改进已是隔靴搔痒,而必须深入到学生的认知结构中去考察学生产生错误认识的根源。

认知心理学的理论告诉我们,学生学习物理概念、规律时所形成的错误,常常是由于其头脑中的前科学概念的影响。

所谓前科学概念,是指儿童在学习物理课程以前的生活实际中,对各种物理现象和过程在头脑中反复建构所形成的系统的但并非科学的观念。比如牛顿第一定律就是如此。在物理教学中,那种认为只需要“正面”传授知识,学生就能接受,如果他们仍不理解,可以多讲几遍就能达到目的的想法,实践证明是过于天真了。因为在有些学生的经验中,早已有了与亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论类似的观念。这样,当他们学习了牛顿第一定律之后,就可能把定律纳入到自己原有的认知结构中,牛顿第一定律实际上成了“力是维持物体运动原因”的代名词。让他们解释用手推车、用脚踢球等一些不易暴露错误观念的生活实例时,他们也能解释得头头是道。但当解释用手抛钥匙、飞机扔炸弹的例子时,他们却又运用亚里士多德的理论去解释,其错误观念暴露无遗。这正是牛顿第一定律教学效果不佳的症结之所在。

三、研究和改进牛顿第一定律的教学,应当了解学生头脑中前科学概念的特点

第一,学生头脑中的前科学概念是自发形成的。

过去,我们在教学中,常常误认为学生在学习物理之前其头脑如同一张“白纸”,教师可以在上面任意涂画,事实并非如此。学生在长期的生活实践当中,逐渐形成了自己对客观世界物质运动规律的看法。他们几乎每天都会看到物体在力的作用下运动,而在力停止作用时物体静止,于是主观地断言:有力,则物体运动;无力,则物体静止。这正是亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论。

第二,学生头脑中的前科学概念具有隐蔽性。

由于学生头脑中前科学概念都在潜移默化中形成的,所以它以潜在的形式存在。这包含两方面的意义。其一是学生自己并没有意识到它的存在,因为学生并没有有意识地思考并形成“力是维持物体运动原因”的概念。其二是前科学概念平时并不表现出来,但往往在学生运用物理概念解决问题时表现出来。比如前述测验表明,许多有10多年教龄的初中物理教师头脑中也存在着牛顿第一定律的前科学概念,然而他们自己却并不知道。

第三,学生头脑中的前科学概念具有顽固性。

由于前科学概念是儿童头脑中业已形成的概念,且长期的日常生活经验与观察又加强了这些概念。因此,学生头脑中的前科学慨念是非常顽固的。

国内外物理教育界近年来的一些研究表明:一旦学生对某些物理现象形成了前科学概念,要想加以转变是极其困难的。尤其那些在人类科学认识史上经历了曲折历程的前科学概念,更是如此。

按照皮亚杰的理论,学生认识什么和如何行动,主要决定于他们所具有的认知图式(思维模式),而不完全取决于教师所讲述的内容。他们按照自己已有的图式吸收和排斥信息。在有错误认识存在的情形下,就会在头脑中形成和正确信息极不相同的东西。

四、在上述研究的基础上,我们对牛顿第一定律的教学提出如下教学建议

1、注重科学知识、科学方法与科学精神教育。

牛顿第一定律不仅在物理学本身上占有重要地位,而且在物理教学中也具有很好的教育价值。在教学中,不仅应当注重科学知识教学(定律本身),而且要特别强调定律得出所运用的科学方法。包括理论实验的方法和科学推理方法,这一点常常是许多物理教师容易忽略的方面。而且,还要结合定律的教学,潜移默化地对学生进行科学精神教育。为什么只有伽利略能够大胆地怀疑亚里士多德延续2000多年的错误结论?引导学生树立起科学的怀疑精神,树立实践是检验真理的唯一标准的信念。这样融知识、方法和精神于一体的教学,才真正体现了牛顿第一定律教学的全部内涵。

2、必须破除教师头脑中的前科学概念。

由于不少初中物理教师头脑中还具有牛顿第一定律的前科学概念,因此,很难想象出这些教师所教授出的学生头脑中的前科学概念能够加以破除。所以,破除教师自己头脑中前科学概念是牛顿第一定律教学的前提。

3、破除学生头脑中的前科学概念。

由于在牛顿第一定律教学中学生头脑中存在着前科学概念,教师必须促使学生头脑中前科学概念的转变,在他们的头脑中引发认知冲突和危机,使他们头脑中原有的观念与当前面临的现实产生无法调和的矛盾,促使原结构的解体和新结构的建构。这种过程可以说是在学生头脑中引发了一场科学革命。

比如,除以上两个例子外,还可向学生布置如下一个问题。匀速向前行驶的汽车前后玻璃窗上各有一只蜜蜂。两只蜜蜂同时以相同的速度向前后窗飞去,问前窗蜜蜂先飞到后窗,还是后窗蜜蜂先飞到前窗?如果学生正确回答了这个问题,说明学生头脑中该问题上的前科学概念已经破除。否则,则认为仍然没有破除。

4、坚持纠正前科学概念。

篇5

【关键词】牛顿定律,高考,重视

一、高考动向

牛顿运动定律是经典力学的核心内容,也是高考考查的重点和热点.涉及牛顿运动定律的考题信息给予方式灵活,解题信息除了以文字叙述和示意图的形式给予外,近年高考及模拟题中还以图表、图象、照片等多种形式给予.解题信息的多种方式给予,可综合考查学生的理解能力、分析能力、推理能力、综合运用知识的能力等。牛顿运动定律是力学中重中之重的部分,对比近年来的高考考查内容,有几个特点:

(一)进一步加强对牛顿运动定律尤其是牛顿第二定律的理解和应用。如平抛运动的应用、直线运动、曲线运动(特别是圆周运动)的特点。超重、失重、牛顿定律在天体问题中的应用,弹力的求解等。其命题方式是从基本的概念定义入手去引领题目内容,出发点也是人们相对熟悉的问题。其解题的关键是明确是明确题目是想呈现什么样的知识点,才能恰当的构建物理情景,再结合牛顿运动定律给予解决。

(二)旧题、常规题推出新意。这类题的整体框架落脚点相应比较低,主要是起点有新意。审题时必须通过题目的表述找出常规知识点,作为突破口,化难为易,同时也必须注意近几年这类题前面的描述相应的少了,这有利于找准核心的知识点。

(三)牛顿运动定律与天体运动的结合仍是热点。因为它符合科技发展的认识需要,万有引力定律的涉及并用于讨论天体运动的知识点是高考的重点内容,近几年高考中出现率达100%,山东高考一般是一道选择题,全国卷可能是一道选择题,也可能是一道中等难度的计算题。总体来说,牛顿定律是力学的基础理论,应用非常广泛,涉及本章的试题综合性比较强,涉及的知识点比较多,考核的能力也比较全面,应当引起足够的重视。

二、教学困惑

1687年,牛顿在他的《自然哲学的数学原理》(以下简称《原理》)一书中,提出了三条运动定律,它们构成了动力学的基础。因此,牛顿运动定律在高中物理教学中具有重要地位和作用。但是,在高中物理教学中讲授牛顿运动定律,尤其是讲授牛顿第二定律时,并没有按照牛顿第二定律确立的历史过程和线索进行讲授,而是在首先给出力和质量的单位及它们的量度方法后,通过学生对加速度与力,加速度与质量关系的实验探究得出了牛顿第二定律。对此,有一种意见认为,这样的教学结构有违史实,尤其是掩盖了正是在牛顿第二定律建立的过程中,才确立了力和质量如何量度的科学内涵,是不可取的。于是,建议按照第二定律确立过程的历史发展线索,重新设计牛顿运动定律的教学结构和线索。这就出现了两个问题。第一,现行的牛顿第二定律的教学结构和线索是否真的是不可取的;第二,如何设计一种新的教学结构和线索,既符合牛顿第二定律确立的历史过程,特别是这一过程中前辈科学家的思维方式,以便取其精髓,有所教益,又能与学生的已有基础和认知水平相衔接。我认为,对牛顿运动定律的确立过程进行必要的历史追向,是可取的,但是如何进行教学才能达到最大的效益。

三、教材分析

(一)牛顿第一定律。牛顿第一定律是牛顿定律的基石,正是因为它破除了长达近两千年的亚里士多德的错误,改变了人类的自然观和世界观,才导致牛顿第二定律得出。与此同时,它本身还包含着力、惯性、和参考系这些极富成果的科学概念,成为物理学理论的支柱和基石。另外,伽利略的研究过程蕴涵了重要的科学方法,教学中要引导学生领会牛顿第一定律的含义,充分说明伽利略“理想实验”的实验基础和推理过程,展示了伽利略斜面理想实验的猜想依据、推断结果这一思维过程,通过教学让学生明确运动和力的关系,提升对力、惯性、质量等基本概念的理解。惯性是学生学习运动和力的基础,因其抽象难懂而成为难点。新课标中本节内容对学生有以下基本要求:1、了解亚里士多德对力和运动关系的论述及存在的错误。2.认识伽利略研究运动和力关系的思想方法,了解理想实验的作用。3.知道速度是描述物体运动状态的物理量。4.理解牛顿第一定律的内容,能够运用牛顿第一定律解释有关现象。5.知道惯性是物体的固有属性,知道质量是物体惯性大小的量度。6.运用惯性概念,解释有关实际问题。在发展要求中:1.了解运动学和动力学研究角度的差异。2.会识别惯性系与非惯性系。

(二)牛顿第二定律。对于实验的探究根据斜面小车,打点计时器实验来探究即可。对于牛顿第二定律的由来通过控制变量法来探究出来,关于实验的基本思路,由于初中阶段的学习,学生应该很清楚,但让学生结合自身的生活经验和一些常识,对加速度与力、加速度与力、加速度与质量间的定量关系进行合理的猜想还是必要的,因为这与实验数据的处理直接相关。因为正比、反比关系用图像进行数据处理比较直观,而且有利于减少误差的影响和进行误差分析,所以实验用图像方法处理数据。但a-m间的双曲线关系却不是能准确、直观看出的,这时用1/m的数据作为横坐标,就能够使问题变得简单。这一处理方法将会对学生的思维和心理产生深刻的影响。从而探究出三者之间的关系。

篇6

1.物理规律的类型

1.1 实验规律。物理学中的绝大多数规律,都是在观察和实验的基础上,通过分析归纳总结出来的,我们把它们叫做实验规律。如牛顿第二定律、欧姆定律、法拉第电磁感应定律、气体实验三定律等。

1.2 理想规律。有些物理规律不能直接用实验来证明,但是具有足够数量的经验事实,如果把这些经验事实进行整理分析,去掉非主要因素,抓住主要因素,推理到理想的情况下,总结出来的规律,我们把它叫做理想规律,如牛顿第一定律。

1.3 理论规律。有些物理规律是以已知的事实为根据,通过推理总结出来的,我们把它叫做理论规律。如动能定理是根据牛顿第二定律和运动学公式推导出来的,又如万有引力定律是牛顿经过科学推理而发现的。

2.物理规律教学的基本方法

在物理规律的教学过程中,不仅要让学生掌握规律本身,还要对规律的建立过程、研究问题的科学方法进行深入了解,更重要的是如何应用规律来解决具体问题。为此,对不同的物理规律应采用不同的教学方法。

2.1 实验规律的教学方法

2.1.1 探索实验法

探索实验法就是根据某些物理规律的特点,设计实验,让学生通过自己做实验,总结出有关的物理规律。

2.1.2 验证实验法

验证实验法是采用证明规律的方法进行教学,从而使学生理解和掌握物理规律。具体实施时先由教师和学生一起提出问题,将物理规律直接告诉学生,然后教师指导学生并和学生一起通过观察分析有关现象、实验结论、验证物理规律。

2.1.3 演示实验法

演示实验法就是教师通过精心设计的演示实验,引导学生观察,根据实验现象,师生共同分析、归纳,总结出有关的物理规律。

2.2 理想规律的教学方法

理想规律是在物理事实的基础上,通过合理推理至理想情况而总结出的物理规律,因此在教学中应用“合理推理法”。如在牛顿第一定律的教学中,要引导学生通过在不同表面上做小车沿斜面下滑的实验,发现平面越光滑,摩擦阻力越小,小车滑得越远。如果推理到平面光滑、没有摩擦阻力的情况下,小车将永远运动下去,且速度不变,做匀速直线运动,从而总结出牛顿第一定律。又如理想气体状态方程也是在理想条件下得出的。

2.3 理论规律的教学方法

理论规律是由已知的物理规律经过推导,得出的新的物理规律。因此,在理论规律教学中应采用“理论推导法”。如在“动能定理”的教学中,教师提出问题:质量为m的物体在外力f的作用下,由速度v1经过位移s,达到速度v2。请学生运用所学的知识,找出外力所做的功跟物体动能变化的关系。学生在老师的指导下,根据牛顿第二定律和运动学规律,都能运用“理论推导法”推导出动能定律的数学表达式。

3.物理规律教学中应注意的问题

3.1 弄清物理规律的发现过程

物理规律的发现,大致分为3种情况:

3.1.1 实验规律都是经过多次观察和实验,进行归纳推理得到的。如牛顿第二定律、气体实验三定律等。

3.1.2 理想规律都是由物理事实,经过合理推理而发现的。如牛顿第一定律,理想气体状态方程。

3.1.3 理论规律是由已知规律经过理论推导而得到的新规律。如万有引力定律是由牛顿第二定律推导出来的。

3.2 注意物理规律之间的联系

有些物理规律之间是存在着相互关系的。以牛顿第一定律与牛顿第二定律为例,两个定律是从不同的角度回答了力与运动的关系。第一定律是说物体不受外力时做什么运动,第二定律是说物体受力作用时做什么运动。第一定律是第二定律的基础,没有第一定律,就不会有第二定律。虽然第一定律可以看成是第二定律的特例,但不能去掉第一定律。

3.3 要深刻理解规律的物理意义

在规律教学过程中,要引导学生深刻理解规律的物理意义,防止死记硬套。为此应做好以下几点:

3.3.1 从理论上解释实验规律,做到从理论和实验两个方面来充分认识物理规律。如玻意尔定律是实验定律,也可以从分子动理论来解释它,做到理论与实验相统一。

3.3.2 要从物理意义上去理解物理规律的数学表达式。如ρ=m/v。对同一物质而言,不能说密度跟质量成正比,跟体积成反比。因为同一物质的密度是不变的。

篇7

关键词:学科哲学;物理;牛顿运动定律

中图分类号:G634.7 文献标识码:A

导入新课

一个简单而又复杂的问题:

在讲台上放一辆小车,使它处于静止状态提出问题:怎样才能让小车运动起来呢?

(学生答:要用力去推它)

师:这个问题困扰了人们数千年,远在两千多年以前,人们已经提出了力和运动的关系。

重现这场跨时空的对话:

正方论点:力是维持物体运动的原因。

代表人物:亚里士多德(公元前384――前322)

(哲学思想渗透)亚里士多德及其观点

亚里士多德――2000年以前古希腊最杰出的哲学家

恩格斯对亚里士多德的评价:最博学的人。

哈佛大学校训:让柏拉图与你为友,让亚里士多德与你为友,更重要的,让真理与你为友。

亚里士多德观点:要维持物体做匀速运动,就必须给物体施加一桓定的力。不受力而一直运动的物体是不存在的。(力是维持物体运动状态的原因)

结论:物体在水平面上的运动,需要借助外力才能维持,如果外力停止作用,物体就要静止下来。故:有力才有运动,力是维持物体运动的原因!

反方论点:力不是维持物体运动的原因。

代表人物:伽利略(1564――1642)!

(哲学思想渗透)伽利略――意大利著名的科学家。1632年,伽利略发表了《两种世界观的对话》;1638年,伽利略完成了《两种新科学的对话》。 伽利略,开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。被称为“近代科学之父”。

伽利略的理想实验:

让小球从一个斜面从静止滚下来,小球将滚上另一个斜面,如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度。

结论:力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因。

投影:自然界和自然界的规律隐藏在黑暗中,上帝说“让牛顿降生吧”,于是一切就有了光明。------英国诗人亚历山大。波普。

(哲学思想渗透)科学教育必须反映和体现学科的本质。只有这样,才能正确地解释和呈现科学规律,帮助学生正确地认识科学的价值,真正实现个体科学素养的发展。

教师活动:用电脑模拟理想实验的过程及结果。你们赞成谁的观点呢?你会嘲笑亚氏观点吗?这个观点持续了相当长的时间:两千多年。(教师给出中国时间表)(投影)

战国(前475-前221)…….明朝(1368-1644)

转自铁血一个好汉三个帮,当时还有另一位著名的法国哲学家、科学家和数学家笛卡尔(公元1596~公元1650)他把伽得略的观点进一步修改,认为:如果没有其他原因,运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会改变原来的方向。这已经和牛顿的观点非常接近了,只是他没有进一步说明是原因是什么。牛顿在前人研究的基础上,结合自己的研究,系统地总结了力学知识,提出了三条运动定律:

(哲学思想渗透):牛顿第一定律不是实验定律,是在大量经验事实的基础上,通过进一步的推理而概括出来的。那么,这个总结的过程,好比总结一件事情的所给予的教训,只有最全,最准,最简洁,最核心,最能指导实践、用之实践才是最终的、一致的认同。这个认同得到肯定后,那么总结该结论的人自然是最有功劳者,其他人员是有辅助功劳。因为牛顿第一定律本身就要经历一个实践的验证的推理,最终发现牛顿所提出的观点最准,最全,最简洁,最有核心,最能用于实践,经受住了实践的检验,因此,逐渐公认“牛顿第一定律的内容”是牛顿所得出,并最终成为大家公认的力学基本定律之一。

当然,除此之外,还有一个原因:就是惯性定律与牛顿定律的关系问题。因为前人所发现的是建立在惯性基础上,而牛顿所将引到力学中。这也正如牛顿所说的:“我所取的成功都是站在前人肩负上”除了伽利略、笛卡儿以外,开普勒、伽桑狄都对惯性做过研究,这些对牛顿后来的思想产生过影响.

一、牛顿第一定律:

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。

二、牛顿第一定律的含义:

1、说明力不是维持物体运动状态的原因。

2、说明力是迫使物体改变运动状态的原因。

3、说明一切物体都有保持匀速直线运动状或静止状态的特性。---惯性

教师详细讲解牛顿第一定律的含义,引出惯性。

三、惯性:

教师提出问题,让学生自主学习五分钟:

思1:惯性是一种力吗?

思2:惯性是什么?

思3:惯性的大小与什么因素有关?

思4:能否说速度大的物体,惯性也比较大?

五分钟后,教师与学生共同解决以上问题。

提高拓展:

例1、如右图,力F作用在物体B上使两个物体一起向右做匀速直线运动,AB两个物体之间存在摩擦力吗?说说为什么?

例2、迷你实验室:

学生分组实验:上端还是下端的细绳先断?

教师与学生一起分析原因。

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在人民教育出版社出版的普通高中《物理课程标准(高中)》一书中,关于课程性质的解读:增强创新意识和实践能力,发展探索自然、理解自然的兴趣与热情;认识物理学对科技进步以及文化、经济和社会发展的影响;为终身发展,形成科学世界观和科学价值打下基础.物理教育的核心在于培养人的科学[JP3]精神.可见正确理解并实现“情感态度与价值观”目标的重要性.

下面结合教学实例,谈谈 “情感态度与价值观”目标的实现.[JP]

案例 《牛顿第一定律》教学

(1)在引入部分,教师大胆地为学生用英语朗读教材上的一句话:Nature and nature′s law lay hid in night. God said, let Newton be! And all was light. 然后请同学翻译这句话:自然和自然的法则在黑夜中隐藏;上帝说,让牛顿去吧!于是一切都被照亮.

这种创新可以一改物理教师在同学们心目中的印象,提起学生学习的兴趣.重点并不在于教师读的好坏,也不在于学生翻译的正确与否,而是在于这句话可以给学生创造了一个平台,激发学生学习的热情.

(2)学生阅读课前通过查找相关资料整理的对牛顿的介绍,进入新课教学――牛顿物理学的基石――牛顿第一定律;以及在重温伽利略的实验之前,学生阅读对伽利略的介绍.

通过两次阅读,使学生经历曾经的历史过程,体味当时科学家们敢于挑战传统观念,挑战权威,执着的追求真理的科学精神.

虽然这跟只用10分钟,甚至更短的时间便将牛顿第一定律呈现在学生面前相比会多花费一些时间,但这种时间的花费是必要的,也是有效的.因为这些鲜活的素材向学生展示出了定律背后众多物理学家探索的足迹,唯其如此,学生们掌握的物理知识才可能是生动的、鲜活的,也唯其如此,物理知识的生命力才能真正被挖掘出来.这也体现了“情感态度与价值观”目标的“敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神”.

(3)在重温“伽利略实验”中,将同学们分成小组,协同合作完成实验,并通过交流体会理想实验与真实实验的区别.这体现了“情感态度与价值观”目标的“有主动与他人合作的精神,有将自己的见解与他人交流的愿望,敢于坚持正确观点,勇于修正错误,具有团队精神”.

(4)最后,用爱因斯坦的一句话结束本节课的学习:伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法,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开端.

既指明了伽利略“理想实验”思想的重要性,又为整节课的学习画上了圆满的句号.

学生眼中的牛顿第一定律不再是简单的文字,而成为了鲜活的历史.这正是“情感态度与价值观”目标的体现.

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一、 在教学的全过程中渗透新课标的教学理念,使学生得到全面发展

新课标从课程目标来设计教学过程。传统教学只注重知识与技能,轻视教学的过程、方法、情感。而新课标中,物理教学应以物理知识为基础、以科学方法为媒介,获得真正的理解和应用物理知识的能力,并产生乐于学习的情感,激发想象,启发思维,形成良好的学习态度。因此教学设计要从学生的学情出发,研究如何指导学生、组织学生自主地学习,给学生营造一个愉快的学习环境。如在“牛顿第三定律”教学的引入新课中,先请班上个子最大(体重最重)和个子最小(体重最轻)的两个同学在台上表演一场特殊的拔河比赛,结果大个子同学赢小个子同学,而后又让大个子同学站在滑板车上再与小个子同学拔河,结果小个子同学赢大个子同学,以此来激发学生的思考,为什么会这样?这是为什么?是两位同学的拉力变了吗?这样激发了学生的思维、发生惊奇、产生疑问的课堂气氛,把学生的思路很自然的引向要学的知识点上来。

二、 在教学中转变旧的教学观念,使学生在学习中动起来

物理教材遵循新课标的基本理念、教材课本色彩丰富、图画很多,引人入胜,教材内容趣味性强,新增加许多与实际生活以及高科技相联系的知识,汲引学生的注意力,同时还增加了许多简便好玩的小实验,加深学生对物理知识的理解,也提升了学生的动手能力及创新能力。改变了过去“难、繁、偏、旧”和过去只重视书本知识的现象。在物理1中(必修)学生实验4个,课堂演示实验39个,习题中可在课堂做的实验13个,教师还可以开设许多小实验。如用一根细线,一支铅笔,一个砝码,可以感受力的作用效果。此实验还可以通过改变细线与铅笔的夹角,感受铅笔对于手掌及细线对手指力的变化,从而获得力的分解规律。这样可以使每个学生动起手来做实验,动起脑来分析这个物理现象,动起口来讨论物理规律。在一些内容不能做实验,不让学生动手也要让学生动脑、动口。如在“牛顿第一定律”的教学中可设问:日常生活中我们常见到将力作用在一个物体上,物体就运动,是不是有力才有运动?力和运动是怎样的关系?

师生一起做“伽利略斜面实验”

“伽利略斜面实验”说明力和运动是怎样的关系?

在师生共同讨论中,总结出“牛顿第一定律”的正确表述。

同时让学生认识到:(1)牛顿第一定律阐明了力和运动的关系,为后面进一步研究奠定了基础。(2)牛顿第一定律提出用惯性来描述“物体具有保持运动状态不变的内在属性”。(3)牛顿第一定律虽然不能通过实验严格证明,伽利略斜面实验只是一个理想实验,但是由它得出的结论,被无一例外地得到了证实,从而被认可,更重要的是它的得出,体现了具有的经验事实和抽象思维结合起来的一种科学的思维方法,成为后来科学发展中重要的科学研究方法。

在探索教学、开拓新的课堂教学模式中,也要注意课堂教学的效率。教学中可以看到课堂“热热闹闹”“嘻嘻哈哈”“惊险不断”,在笑声中、在惊奇中,教学目标却没有得到很好的完成。

三、在教学中不断的反思,推进教学改革,使学生学习方式多样化

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一、还学生一双“自由”、“明亮”的眼睛

新课程标准强调探究式教学,但教学中有些教师却往往忽略了学生的课后生活。初中物理知识是最基础、也是与现实生活最接近的,只有使学生更多地接触自然、了解自然,从中发现问题、思考问题并体验成功解决问题带来的喜悦,才能使学生对物理学习有较高的兴趣。

从另一方面讲,解决物理习题的过程是学生还原出题人构造物理模型的过程,一般说来,出题人是根据自己头脑中理想化的物理模型,结合某些物理关系编写的物理习题,学生在解题时能否正确的还原这个物理模型是解题的关键。因此,我们要引导学生学会观察,注重物理知识在实际生活中的应用。

二、详尽讲解课本中重要的定理、定律

课本部分重要的定理或定律的叙述“过于精简”,造成了学生对定理和定律理解的片面性及模糊性。物理学中的概念和定律是几代物理学家经过反复推敲才建立起来的,是以最精简的方式展现在教科书中的。正是由于这种简洁造成了学生的“消化不良”。做为一名物理教师,应当给学生详尽地讲解定律中隐含的或不易注意的内容。学生只有在深刻理解物理概念和物理定律的条件下,才能更顺畅地解决物理习题。

为了能使学生正确理解物理定律以便更好地解决物理习题,教师很有必要对定律进行“咬文嚼字”,扣住其中的关键字词。例如,关于牛顿第一定律的叙述,课本中是这样的:一切物体在没有受外力作用的时候,总保持匀速直线运动或静止状态。定律本身的简洁性使学生不能清楚地理解物体最终的运动状态。问及很多的学生,他们的答案是有可能静止也有可能做匀速直线运动。这种不定性的答案是不符合物理思维的。我们首先应当对学生起引导作用,物体在不受外力的情况下到底是做匀速直线运动还是静止状态,是什么决定了物体最终的运动状态,引起学生的深思与讨论之后再讲解定律。首先教师应讲清楚“保持”的意思。“保持”就是不改变原来的运动状态。让学生选择一个固定的参考系,如果物体相对于这个参考系是做匀速直线运动,当外力消失后,物体仍然相对于这个参考系保持做匀速直线运动。如果物体相对于这个参考系是静止的,那么当外力消失后,物体仍然会保持静止状态;直到有外力作用迫使它改变这种运动状态为止。最后我们可以把内容做适当的扩展,讲解这个物理定律的来源,为什么是伽利略做的思想实验结果,却冠名为“牛顿第一定律”?这时我们就应当给学生讲解物理学史,讲解物理学家们发现物理定律的过程和有关的趣事。 转贴于

三、使学生的物理思维逐渐顺应课本本身所隐含的要求

初中学生的物理思维还没有达到相应课本本身所隐含要求的程度,而日常的生活习惯也会误导学生学习物理的思维。还是以牛顿第一定律为例,在讲解牛顿第一定律的时候,教师应当瞻前顾后,有时要把课本后面的东西拿到前面来讲会起到很好的教学效果。例如,沪科版的初二物理教材把牛顿第一定律拿到质量的前面来讲,老师在讲解的时候又给学生说明了“牛顿第一定律也称为惯性定律”,尽管惯性的概念在前面已经学过,但学生对这一抽象的概念还是感觉很陌生,决定惯性大小的唯一因素就是质量,在学习重力的计算时,也用到了质量,课本中是以加油站的形式给出的。

总之,“质量”的概念在学习之前反复用到,而课本上的“质量”和我们现实生活中常说的“质量”完全不同,学生对现实生活中很熟悉的“质量”的理解必然会影响到对有关物理概念的理解。因此,我们教师可以根据实际情况对课本的一些章节的安排顺序加以适当的调整。

此外,我们还应当把课本上严密的科学语言以通俗化的形式表现出来,这样可以使学生更深层次的理解物理学中的重要定律和概念。把中学物理中的概念尽可能集合成各种组合。使学生把这些组合变成自己的概念,并且应当懂得这些概念此时此地在他实际生活环境中的应用。使学生通过实际的应用而由衷地感受到学习物理的快乐,并且对学生的实际观察操作能力也有很大的提高。使学生克服物理的思维和现实生活所逐渐养成的思维的矛盾冲突,才能更好地理解物理的抽象概念。

四、以唯物辩证法贯穿物理教育