7.1实验探究：牛顿第一定律（第一课时）教学设计

王雪然

教学重点与难点：

重点：

（1）科学思想的建立过程;

（2）对牛顿第一定律的正确理解。

难点：

物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。

教学目标：

1.通过实验，探究力与运动的关系;理解牛顿第一定律的内容及意义;（物理观念）

2.生活中的观察发现问题，提出问题“运动的物体不受力会一直运动下去吗？”，然后科学探究在实验的基础上假设推理得出结论，通过教师引导学生双边的教学活动，使学生树立科学的探究态度，了解科学的探究思路和方法，实验培养学生实验探究能力和推理分析归纳的能力;（科学思维）

3.体验在研究过程中成功的喜悦，学会分工与合作，提高团结协作的能力。通过亚里士多德和伽利略对力和运动关系的不同认识，通过对笛卡儿的推论和牛顿第一定律的比较分析，了解人类认识事物本质的曲折性。感悟科学是人类进步的不竭动力。（科学态度与责任）

教学过程：

一、引入新课

老师：请同学们让桌子上的物体运动起来？

（同学举手发言分享怎么使桌子上的东西运动起来的，力与运动的关系是什么？引导出“力是维持物体运动的原因”，有力物体就运动，没有力物体就不运动。）

老师：有没有同学不同意此观点的？（也许运动的物体不需要力的维持，比如当你推了一下小车，小车离开手后依旧运动，是不是就产生了矛盾，看来力是维持物体运动的原因这个结论有歧义）

二、新课教学

实验探究：

实验设计的目的：物体的运动是否需要力来维持

老师：实验探究有哪7个要素？

1.提出问题：运动的物体如果不受其他物体的作用，会一直运动下去吗？

2.猜想与假设：（让学生举手发言）

3.设计实验与制定计划：

老师：首先介绍实验器材：斜面、小车、毛巾、布、木板、刻度尺，问学生用毛巾、布、木板干什么？刻度尺是干什么的？铺垫：在探究运动的物体如果不受其他力的作用，会一直运动下去吗？那我们首先来探究小车在水平面上滑行的距离与受到的摩擦力有什么关系。引导学生思考要怎样去设计这个实验。（学生举手发言）

老师：（1）怎么让一个物体运动起来要怎么办？（可能会有答案是推他一下，那就要解释推一下无法保持他们运动的速度不变）

学生：给他一个斜面小车就运动起来了

老师：（2）那怎么做到使得他们到达水平面的初速度保持一致

学生：同一辆小车从同一斜面的同一高度由静止下滑，到达水平面的初速度相同

老师：（3）毛巾、布、木板这三个不同的材质，接触面的摩擦力大小怎么样？

学生：毛巾最粗糙，其次是布，木板最光滑

老师：那接下来我们就4人一组共同配合完成以下实验，并填写表格。

1.进行实验与收集证据：（同学们分组4人一组共同配合进行实验并填写表格收集数据，然后让同学展示并分享表中数据可得到什么）

2.分析与论证：

接下来引导提问学生：

（1）假如又把木板换成玻璃，接触面是不是变得更光滑了，那小车在水平面上的运动距离会不会更远呢？

（2）那假如水平面绝对光滑，小车受到的摩擦力减小为0，那么小车将如何运动呢？

首先，让学生回答这个假设，得出结论，然后再强调我们得到的结论实际上是在实验的基础上再加上推理得出的，因为绝对光滑的接触面没有，也没有永远，但是这个推论不是臆想的，也是在坚实的实验基础上，通过合理的推理得出结论的，这种实验探究的方法叫做实验推理法。最后，再来突出强调，水平方向上小车不受力，小车永远的运动下去，所以说明（问学生）力和运动的关系到底是什么？力还是不是维持物体运动的原因？

3.评估：

4.交流與合作：

回顾历史：

历史总是惊人的相似，我们最开始的认知也是广泛大众的认知，2000多年前亚里士多德就提出了。

1.亚里士多德提出观点：力是维持物体运动的原因（强调亚里士多德不是愚昧之人，是古希腊时期的智者，是那个时代各种因素共同造就的这个观点）

2.伽利略的观点：通过理想实验推翻了亚里士多德的观点，伽利略理想实验的灵感实际是来在于“单摆”，（演示实验），当把小球从标记线处由静止释放，仔细观察单摆左右摆动的高度，（是相等的，具有等高性）但为什么老师演示的单摆高度两边同时都在减小呢？因为受到了空气阻力，那伽利略就想到如果把单摆换成绝对光滑的斜面，小球也可以到达和静止释放相同的高度，逐渐做了大胆的尝试，如果把斜面变成变得更缓，小球为了达到这个高度，运动的距离就要变得更长，如果斜面变成水平，那么小球为了达到这个高度，就将永远的运动下去，做匀速运动，所以他就验证了力不是维持物体运动的原因，那实际上我们现在的材质还做不到绝对光滑，所以这个实验也是在实验加推理的基础上得到了的结论，所以最后小球可能运动足够远的距离最终还是会停下，因为他受到了摩擦力，所以也验证了力是改变物体运动的原因。

3.笛卡尔再来完善补充：如果没有其它原因，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，不会向左，也不会向右，偏离原来的方向。

4.牛顿归纳总结得出：牛顿第一运动定律，使得力与运动的关系得到了升华，并且说明原来有速度的物体，也就是运动的物体，会以不受力时那一瞬间的速度大小和方向做匀速直线运动，原来没有速度的物体，也就是静止的物体还是保持静止，并且是一切物体都满足这个定律。

整个科学探究的过程长达2000年，所以真理来得真不容易，充分让学生体会认知本质的曲折性，敬畏科学和科学家，提高吾辈应当自强不息，好好学习的觉悟。再次理解强调理解牛顿第一运动定律。牛顿都说他如此的成就是站在巨人的肩膀上，那我们吾辈更是站在了大巨人的肩膀上。并且让学生找到自信，得到这节课的成就感，2000多年的知识，我们这节课就学到了，充分认知肯定自己。

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