回归物理的生活本质，提升学生的物理素养
2015-05-30杨银海
杨银海
摘 要：牛顿第一定律是力学的第一原理，涉及到力和惯性两个重要而基本的物理概念，同时揭示了运动和力的关系。笔者经过多方思考，从学生的生活场景入手，化概念抽象为生活形象，进行课堂教学设计，回归物理的生活本质，提升学生的物理素养。
关键词：牛顿第一定律；学生
【中图分类号】G633.7
一、教材分析：
牛顿运动定律是前面三章内容的基础上进一步研究运动和力的关系，这是质点动力学的核心内容。根据牛顿运动定律可以确定物体的位置，速度变化的规律。牛顿第一定律是牛顿物理学的基石，力学的第一原理，涉及两个重要而基本的物理概念：力和惯性，同时揭示了运动和力的关系：力不是维持物体运动的原因。为了便于学生理解，本章只限于物体的直线运动。
二、学生和学情分析
牛顿第一定律对学生来说是不陌生的，在初中阶段的学习中，学生除了“惯性和质量”这一问题没有专门学习外，本节的其他知识都有了大致的了解，而且在前三章学习了简单的运动，又知道力学一些简单知识，牛顿第一定律正是基于此基础上将运动和力联系起来的一条纽带，一座桥梁，是进一步分析和处理直线运动和力学问题的基础，起到承上启下的作用。
高中阶段，当学生再次面对牛顿第一定律的学习，首先应该在已有认识的基础上，纠正一些片面、不恰当的认识，加大思维强度，进一步深化和提高对相关问题的认识。据新课程的“四基”要求（基本知识，基本技能，基本经历，基本思想），由此确定本节课的三维教学目标和教学重难点。
三、教学目标和重难点分析：
知识与技能：
1、知道牛顿第一定律的内容。
2、知道什么是惯性，认识一切物体都有惯性。
3、会用物体的惯性解释惯性现象，培养学生的语言表达能力。
过程与方法：
1、通过活动体验力对物体运动的影响。
2、通过活动体验任何物体都有惯性。
3、学会观察生活中各种跟惯性有关的现象。
情感态度与价值观：
1、通过活动和阅读感受科学就在身边，对学生进行科学态度和科学方法的教育。
2、培养学生观察能力、逻辑思维能力和科学想象能力。
3、通过惯性现象，向学生进行交通安全教育。
教学重难点：
1、认识伽利略研究运动和力关系的思想方法，理解理想实验。（难点：使学生了解物理史，提高学生的物理素养）
2、理解牛顿第一定律的含义，并知道适用于惯性参考系。（重点：揭示力和运动的关系）
3、理解惯性的概念，知道质量是描述惯性的唯一量度。（重点：惯性是一个非常抽象的概念）
四、实验器材：
单摆球、演示惯性的小车、水杯、木球、伽利略理想实验模拟器材、视频
五、教学思路分析
牛顿第一定律的教学，没有计算方面的要求，主要是一些理性知识点的展现来进行规律教学。本着教学的主体是学生，对于抽象化的知识，能让学生主动地“品尝”，而不是被动地“填塞”。如何使无法触摸的“理”通过学生容易感觉到的“形”，展现在课堂上，实施有效教学，化抽象为形象，让学生在逐步渐进的实验现象面前，不断升华自己的思维感觉，去感受其中蕴藏的物理知识点，使学生疑有所释，问有所答，理有所解，学有所成。
基于上述的教学思路，笔者采用“生活情景展现（感受）——实验展示（感知）——总结提炼（认知）——回归生活（素养）”的教学安排进行课堂教学。
六、教学过程（以45分钟一节课为例）
1、引入新课，认识伽利略研究运动和力关系的思想方法，理解理想实验。（难点）
通过一对母女推拉车时的对话，引出两位伟大的科学家对“运动和力的关系”的截然不同的思维碰撞。让学生思考并回答：为什么亚里士多德的观点能统治人类思维两千多年？结合生活情景，让学生再次思考：生活现象背后隐藏的本质是什么？通过生活情景和实验演示，直至理想推测，得到伽利略的正确观点：“物体的运动不需要力来维持”。由此引出人类思想史上最伟大的成就之一——一种科学研究的方法——理想实验。（10分钟）
（设计理由：学习牛顿第一定律不仅要知道定律本身的内容，还要了解人类进行探究的历史过程，可以帮助学生理解相关知识的本质和内涵，并得到物理思想上的升华。）
2、理解牛顿第一定律的含义，得到惯性定律。（重点）
在笛卡尔补充伽利略观点的基础上，牛顿进行了总结，得到牛顿第一定律，提出了力的概念。此定律是利用逻辑思维对事物进行分析的产物，使学生领略理想实验带来的科学魅力。（5分钟）
（设计理由：介绍理想实验和真实实验的不同点，了解理想实验的意义及对科学进步的贡献。）
点拨牛顿第一定律的内容，利用两个小实验，学生参与活动，引出惯性的概念，牛顿第一定律也称为惯性定律。布置学生自学“惯性定律是牛顿物理学的基石”。 （7分钟）
（设计理由：使学生认识到没有牛顿第一定律揭示的“力是改变物体运动状态的原因”，就不会有牛顿第二定律的产生，由定性到定量，是一个质的飞跃。）
3、理解惯性的概念，知道质量是描述惯性的唯一量度。（重点）
通过视频播放，图片展示，生活情景再现来体现生活中的“惯性”。如老师发口令，让学生在座位上模拟汽车前进，刹车时的身体倾向。如视频狗跳远至水池中，爬上岸后甩掉身上的水。如体育竞技中的跳远，保龄球，冰壶等，再如汽车的碰撞实验视频。见课后“问题与练习”1和2。（10分钟）
（设计理由：使学生知道生活中对惯性的利用和防止，让学生感受到科学就在身边，同时化知识为力量，充分利用惯性来解决某些问题，以及受到交通安全教育。）
通过体育比赛中的相扑运动员的体型硕大，体操运动员的身轻如燕，引出衡量惯性大小的量度是质量。然后通过以不同速度运动的物体刹车时间长短，在太空中的物体仍具有惯性，说明质量是衡量惯性大小的唯一量度。通过撕纸游戏，让学生在玩乐中得到知识的巩固。（8分钟）
（设计理由：使学生明确惯性大小是由质量唯一确定的。）
4、发展要求（知道）
结合课后“问题与练习”，学生自主阅读课本中的“科学漫步”，在老师点拨引导后归纳总结：牛顿第一定律适用于惯性参考系。（5分钟）
（设计理由：在浙江省普通高中学科指导意见中，属于发展要求，要求学生会识别惯性参考系和非惯性参考系。）
七、教学效果预测
通过上述课堂教学，使学生在轻松的情景中学到知识，在视听感受中理解知识，在课堂教学的参与中巩固知识，从生活中感受物理，在理解中感知物理，在物理中重新品味生活中的种种物理现象，让学生能透过现象看到其中的本质，提高学生的综合理性素养。
八、教学板书
