牛顿第一定律（第1课时）教学片段分析与评价

孙玉杰 邓晓琼

（本课选自人教版义务教育教科书《物理》九年级第十二章第五节。）

一、教学认识与理解

此课之前学生已经学习了简单的运动，建立了力的概念，对力的作用效果有了初步的认识，为进一步研究力和运动的关系奠定了基础。牛顿第一定律正是在此基础上将运动和力联系起来的一条纽带，是进一步分析和处理力学问题的基础，起到承上啟下的作用，是全章的重点，也是难点。要让学生成功地完成对它的认识，最重要的环节就是揭示建立牛顿第一定律的思维过程，引导学生进入牛顿第一定律的思维活动中，帮助学生突破思维障碍。本节课既是对力和运动关系的深刻描述，又为二力平衡的探究作了理论铺垫。

“探究阻力对物体运动的影响”是“牛顿第一定律”实验基础部分的教学，也是本节课的核心。在基本的实验基础上调动学生学习的积极性，引导学生拓展思维，进一步概括、推理得出结论。在设计“维持运动需要力吗”的教学时，要使学生了解历史上对于“维持运动需要力吗”这一问题的争论，并且不要使学生对亚里士多德产生片面认识。

本节课可以从前一节学过的“力的作用效果之一是改变物体的运动状态”入手提出问题：如果物体不受力将会怎样运动？通过探究阻力对物体运动的影响，使学生直观地看到“物体所受的阻力越小，运动得就越远”，然后通过推理得出定律。再设置一些有趣的实验，使学生感知“无论物体是静止的还是运动的都有惯性，惯性是物体的属性”。联系生活实际，使学生认识到惯性既可以被人们利用，也会给人们带来一些危害。这种教学方式可以增大教学容量，也可为学生认识更多的惯性现象创造条件。但是，由于课堂上的探究时间有限，分析推理的过程更需要学生转变思维方式。强化矛盾冲突，激发学生探究兴趣，让学生充分思考、交流，为最终解决矛盾做好铺垫。而只有学生真正理解了牛顿第一定律，才能更好地理解惯性和惯性的应用。因此，本节课的教学应用2课时来完成。

二、教学片段分析

教学过程1：

师：同学们已经看到了，每组同学的桌面上都放着一个带有气球的光盘。那么，请同学们仔细阅读“导学案”，看一看“活动一”的内容，之后咱们一起体验，看看哪组合作得既快又好。开始吧！

生：体验“活动一”的内容，有的小组在桌面上体验，有的按照导学案上的提示在宽敞的地面上体验。

分析：为了突破这个教学难点，设计了“活动一：移动光盘”这个教学环节，创设情境，让学生亲身体验，感受运动和力的关系，引导学生在观察、实验的基础上分析、质疑。

师：看来地面的空间更大一点儿，是吧？大家可以离开自己的座位到地面上充分体验！

分析：课堂就是学生学习和探究的主要场所，局限在座位的范围内活动，既束缚了学生的手脚，也束缚了学生想象和思维发展的空间。教师提示在地面上进行体验活动，就是为了使学生真正放飞思维，最大限度地开发学生探究的潜能。

学生继续体验“活动一”的内容。所有的小组都已经离开自己的座位，在课桌旁边的地面上完全投入到活动中，学生的脸上充满兴奋。

教师不时给予学生指导、表扬和鼓励，师生共同沉浸在充满乐趣的体验活动中。

师：操作后每位同学都有了收获，谁来说说看？

学生：根据导学案中“活动一”的操作，交流两次操作体验后的想法（学生交流的过程中，教师适时追问并给予鼓励）。

分析：同样的问题情景，教材中多以文字或运动过程某瞬间的情景照片呈现，许多教师都用举例的方法引导学生提出问题。相比而言，亲身体验和观察更具有强烈的感触和思维冲击力，对学生在头脑中形成运动过程的表象十分重要。

教学过程2：

分析：教材中介绍了亚里士多德的观点和伽利略的观点，从而提出需要思考的问题。学生虽然已经知道“力的作用效果之一就是改变物体的运动状态”，但由于定式，头脑中根深蒂固的错误观念还是会频频出现，如“有力才会运动”“物体不受力就要停下来”……要让刚刚迈入物理学科大门的初中生判断“运动要靠力来维持”还是“运动不需要力来维持”是极其困难的。这时就需要教师给学生的思维以支撑，通过实验研究某个具体物体的运动过程，在此基础上加以分析、概括和总结。

师：刚才同学们通过体验得出的想法与历史上两位重要人物的想法非常相似 （大屏幕出示课件） 。第一位是亚里士多德，第二位是伽利略。我们一起来分析一下，为什么你们在第二次操作中光盘运动的距离比第一次要远呢？

生：第一次松开手后光盘停下来，是因为光盘受到的摩擦力比较大；第二次气球放出的气使光盘与地面分离，使它们之间的摩擦力变小，因此光盘能运动更远的距离。

（两位学生回答问题，尽管第一位回答得不够好，但教师仍然给予鼓励。）

师：第二次操作中光盘最终还是会停下来，这又是为什么？

生：因为有摩擦力。

师：那么，摩擦力对物体的运动有怎样的影响呢？根据你的体验，结合生活中的现象说说看。

生1：影响物体的运动状态。

生2：摩擦力可以减小物体的运动速度。

师：看来物体运动的距离和摩擦力有关系，那么，如果把摩擦力称为阻力，这个阻力对物体的运动有怎样的影响？你们说的到底对不对？我该怎么办呢？

生：做实验！

师：的确，实验是检验真理的好办法。那好，请同学们继续参看“导学案”，咱们来合作完成“活动二”！

分析：此环节的设计是以“活动一”中学生的体验为出发点，通过对其进行分析，引导学生质疑亚里士多德的观点。然而，两种说法究竟哪一个正确？学生很想通过实验亲自验证。“活动二”的设计恰到好处。

给学生留出充足的时间完成活动二，教师指导每个小组活动，师生共同合作、交流，时间8分钟。

分析：这是本节课的核心环节。学生根据教学目标和上一环节中的问题，紧密结合课本新内容，自主探究、自主学习。教师不但要给学生足够的时间，还要给学生足够的自学空间，让学生通过自主学习，主动探究，认真总结经验，发现规律。充分调动感觉器官和思维器官（眼、手、脑并用）。

师：实验就进行到这儿，先请一个小组来展示一下。

生：通过小组合作探究，共同展示活动成果，并针对出现的问题以及解决方法与全班同学交流。

师：同学们都是这样做的吗？看来每组同学的实验都是分三次进行的，咱们能不能将三次实验同时进行？请1组展示毛巾表面，2组展示棉布表面，3组展示塑料板表面，每组各派一名同学拿着需要的器材到前面来做好准备。请把小车车尾与标记线对齐，我们倒计时3、2、1，听到1的时候你们同时放车，好不好？

全体倒数3、2、1——

三辆小车同时从斜面滑下，停在不同位置，明显地看出“在不同表面运动的距离不同”。

师：太精彩了！再请4、5、6组各选出一位同学，拿着你们的小车到前面来。

师：在第三位同学实验的基础上，如果塑料板足够长，我们来推理一下：

如果塑料板表面再光滑一些，小车会停在哪个位置？请4组的同学站到小车要停的位置！

如果塑料板表面更光滑一些，小车会停在哪个位置？请5组的同学站到小车要停的位置！

如果塑料板表面绝对光滑，小车会停在哪个位置？请6组的同学站到小车要停的位置！

三位同学分别站到不同的位置，但一个比一个更远些。但也有学生对6组同学站的位置不满意，主动到前面站到了更远的地方。

生：这个教室站不下了，我应该站到教室外面去。

师：通过实验和推理，你们得出了怎样的结论？

师：看一看我们得出的结论与谁的说法一致？（通过课件中的两种说法，明确哪个说法更符合实际。）看来伽利略的说法更有说服力。

分析：学生通过实验直观地看到“物体所受阻力越小，运动得就越远”。在此基础上学会了结合对生活经验的认识分析问题。例如，教材在本节最开始提出的实例：“物体在没有动力的情况下能够停下来是因为阻力的作用，若能将阻力减小下去，物体不就会越滑越远吗……”通过推理得出结论：运动的物体如果受到的阻力为0，它不就将以恒定不变的速度永远运动下去了吗？换言之，物体不受力作用时也能做匀速直线运动，因此物体的运动不需要力来维持，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。这种符合逻辑的科学推理思维过程训练在物理学习中是相当重要的，从某种意义上说，它甚至比知识的结论更重要。

师：在伽利略之后，又有许多科学家通过实验验证并补充了伽利略的说法，最后英国的物理学家牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出了牛顿第一定律。

牛顿第一定律是通过分析事实，再进一步概括、推理得出的。我们周围的物体都要受到这个力或那个力的作用，因此不可能用实验来直接验证这一定律。但是，从定律得出的一切推论都经受住了实践的检验，因此，牛顿第一定律已成为大家公认的运动学基本定律之一。

分析：要纠正学生头脑中已有的“没有力的作用物体就不会运动”“力是维持物体运动的原因”等错误的前概念是很困难的，只有让学生充分探究，并尝试在实验的基礎上推理得出牛顿第一定律，才能有效转变学生的观念。在教学中采用质疑、对比等方法，尽量让学生展示他们的生活经验，然后提出亚里士多德和伽利略的观点，引导学生在充分进行探究性实验的基础上用推理的方法去感受，从而产生疑问“为什么会出现这两种截然不同的观点”。在定律得出的过程中运用了理想实验法，这种方法是物理学中研究问题的重要方法，在今后的学习过程中还会接触到。

教学过程3：

师：在我们的生活中，不受力的物体是不存在的，物体受到力的作用时运动状态会怎样？请同学们看“导学案”中的“活动三”，咱们一起来玩个小游戏。

生：游戏竞赛，完整认识运动与力的关系。充分感受乒乓球在球拍上的运动情况（活动时间近5min），在体验性活动中感悟、回味，快乐学习。

师：咱们来比一比，每组派一位选手参加比赛，再选一位裁判和一位计时员，看哪组能成为游戏的获胜者。

师：我们为获胜组鼓掌，请获胜同学自由选择一个老师自制的器材。活动结束，请同学谈谈“获奖感言”，你认为力和物体的运动状态之间有怎样的关系？

生：通过体验性活动，在亲身体验的基础上得出“力可以使物体由静止到运动，也可以使物体由运动到静止”的结论。

师：完善板书“物体受力时运动状态可以改变”。

分析：通过游戏竞赛使学生完整认识运动和力的关系，从而充分理解牛顿第一定律的内涵与外延，为惯性的学习奠定基础。

三、教学评价

授课教师自始至终都以学生的思维基础为前提，精心设计每一个环节，努力为学生的体验、思维的发展扫清障碍，将物理规律的获得、探究方法的体验和科学素养的培养巧妙合为一体，真正体现了物理教学的真谛。

这是一堂充满了创造意味的探究课。本节课设计的三个体验性活动有效地突破了重点和难点。“活动一”利用自制的实验器材，通过两次不同方法的试验，增强了学生的感性认识，激发起学生对“运动和力”之间关系的探究欲望，起到预设与铺垫的作用。这样设计可以有效地激发学生的学习热情，有效地震撼学生的思维。“活动二”通过科学探究得出阻力对物体运动的影响，最后通过分析推理概括出伽利略的说法。这样设计不仅可以突出本节课教学的重点，还能为下面的教学埋下伏笔。“活动三”建立在学生通过实验亲历了科学探究的过程之上，并在探究的基础上进行合理的推理，最终得出牛顿第一定律的内容。这样设计可以使学生既理解了牛顿第一定律的内容，又认识到理想实验法的重要性；既能主动学习知识，又能充分体验并感受科学结论得出的艰难历程，从而感悟科学之美。

注重对学生科学素养的培养是本节课的一大亮点。整节课围绕“牛顿第一定律”这一教学重点，引导学生利用“实验+推理”的科学方法建立牛顿第一定律并加深对该定律的理解。教学中采用的“实验探究”与“科学推理”方法，即通过对实验现象的观察、分析，加以科学的想象和推理，引导学生去发现知识、总结规律，以此培养学生观察、实验、分析概括能力，为学生的自主探究打基础，同时实现了对学生科学素养的培养。

关注生活与物理、快乐与学习是本节课一大特色。利用“导学案”组织学生自主学习、合作探究，并将实验法、观察法、分析推理法、理想化模型法、对比法等方法灵活应用于教学中，课堂气氛轻松、愉快，学生的脸上常常露出满足的笑容，充分体现了生活物理、快乐物理的课程理念。

在每次实验前建议教师要向学生交代清楚实验的关键条件，如：①木板要水平放置；②采用粗糙程度不同的接触表面，以改变小车所受阻力的大小；③使同一小车、从斜面的同一高度，由静止开始自由下滑，以保证小车进入水平面时的运动速度相同。使学生明确实验中哪些条件应保持不变，变化的是什么条件，从而渗透研究问题的方法——控制变量法。

在实验过程中要明确操作要领，以保证演示的实验效果。如：①斜面的倾角和木板的长度要匹配，以使小车在木板上的运动距离适当；②保持小车平滑进入水平面，防止小车刚滑到水平面时卡住。也可以用干电池等圆柱体代替小车。实验时，教师应注意提醒学生观察小车在粗糙程度不同的表面上运动距离的变化情况，分析引起变化的原因。