初中惯性教案

2021-07-12 教案

　　初中牛顿惯性教案

　　知识目标：

　　知道牛顿第一定律,常识性了解伽利略理想实验的推理过程.

　　能力目标：

　　1.通过斜面小车实验,培养学生的观察能力.

　　2.通过实验分析,初步培养学生科学的思维方法(分析、概括、推理).

　　情感目标：

　　1.通过科学史的简介,对学生进行严谨的科学态度教育.

　　2.通过伽利略的理想实验,给学生以科学方法论的教育.

　　教材分析

　　教材首先通过回忆思考的形式提出问题：如果物体不受力，将会怎样？通过小车在不同表面运动的演示实验，使学生直观的看到物体运动距离与阻力大小的关系，为讲解伽利略的推理作准备。然后讲述伽利略的推理方法和通过推理得出的结论，再介绍迪卡儿对伽利略结论的补充，牛顿最后总结得出的牛顿第一定律。通过这些使学生了解定律的得出是建立在许多人研究的基础上的，正如牛顿所说：“如果说我所看的更远一点，那是因为站在巨人肩上的缘故”。最后指出牛顿第一定律不是实验定律，而是用科学推理的方法概括出来的，定律是否正确要通过实践来检验。给学生以科学方法论的教育。

　　本节课的重点是揭示物体不受力时的运动规律，即牛顿第一运动定律。

　　教法建议

　　1.学生学习牛顿第一定律的困难在于从生活经验中得到的一种被现象掩盖了本质的错误观念，认为物体的运动是力作用的结果。如推一个物体，它就动，不再推它时，它便静止。为使学生摆脱这种错误观念，首先要把运动和运动的变化区别开，树立从静到动和从动到静都是“运动状态改变”的概念，这是为了揭示力和运动的关系做的重要铺垫。其次，通过实验确立“力是改变运动状态的原因”的概念。再通过推理建立“不受力运动状态不变”的概念。

　　2.通过图9-1演示实验的比较、分析、综合、推理是本节课的核心，可对学生进行简单的科学推理方法的教育。在此演示实验中可通过设计不同的问题渗透研究方法。

　　3.本节课可按着人类对知识的认识顺序组织教学，让学生体会规律的认识过程，对学生进行学史教育。从亚里士多德的观点——伽利略的研究——笛卡尔的补充——牛顿的总结。

　　教学设计示例

　　教学重点:通过对小车实验的分析比较得出牛顿第一定律。

　　教学难点 :

　　1．明确“力是维持物体运动的原因”观点是错误的。

　　2．伽利略理想实验的推理过程

　　教学用具：斜面，小车，毛巾，棉布，玻璃板，微机,实物投影，大倍投电视。

　　教学过程

　　一、实验引入：批驳亚里士多德的观点

　　[演示1]在桌面上推动木块（或板擦）从静止开始慢慢向前运动，撤掉推力,木块立即停止。

　　分析:日常生活中也有许多类似的现象，（如推桌子）。这些现象从表面上看,“必须有力作用在物体上,才能使物体继续运动,没有力的作用,物体就要停下来.”即：板擦的运动需要推力去维持。于是,古希腊哲学家亚里士多德就根据这些现象总结出“物体的运动需要力去维持”。这种观点在历史上曾被沿用两千多年,但时沿用两千年是否就一定正确呢？也可能有人曾表示过怀疑或有人认为就是错误的,但没某能说服别人的理由。

　　[演示2] 在桌面上推动木块（或板擦）从静止使之向前运动，用力推出,木块向前运动一段距离后停止。

　　分析：推力撤掉，还要向前运动，与亚里士多德的观点不符。

　　分析：木块:静止——运动——静止。两个过程中是否都有力存在？在这两个过程中力的作用是维持原来的运动状态还是改变运动状态？

　　二、讲授新课:

　　1.规律总结过程

　　方法1.教师引导

　　伽利略的贡献：理想实验

　　[演示]（通过实物投影仪把实验过程反映在大倍投电视上）

　　介绍器材

　　实验前提条件：每次实验都需从斜面上的同一高度下滑，为什么？

　　实验过程：让小球从同一斜面的同一位置滚下后分别在毛巾表面、棉布表面、玻璃表面上运动，每次记下小球停下时的位置。做标记的位置是什么位置？（停下来的位置）

　　实验纪录：

　　实验次数表面材料阻力大小滑行距离

　　1 毛巾最大最短

　　2 棉布较大较长

　　3 玻璃较小长

　　推理想象光滑表面阻力为零无限长

　　实验分析：

　　三次实验，小车最终都静止，为什么？

　　三次实验，小车运动的距离不同，这说明什么问题？

　　小球运动距离的长短跟它受到的阻力有什么关系？

　　若使小车运动时受到的阻力进一步减小，小车运动的距离将变长还是变短？

　　根据上面的实验及推理的思想，还可以推理出什么结论？

　　推理：小球在光滑的阻力为零的表面，将会怎样运动？

　　实验结论：通过伽利略的实验和科学推理得出“运动的物体，如果受到的阻力为零，它的速度将不会减慢，将以恒定不变的速度永远运动下去。”即作匀速运动。

　　[微机模拟实验]:简介伽利略理想实验

　　迪卡儿的补充

　　如果运动物体不受任何力的作用，不仅速度大小不变，而且运动方向也不变，将沿原来的方向匀速运动下去。

　　牛顿的成果：补充与概括

　　师:物体除了运动的以外,还有静止的。那么，静止的物体在没有受到外力作用时，保持什么状态呢？（牛顿补充：将保持静止状态）

　　师（引导学生概括）:我们现在已经有了伽利略的研究成果,又有了迪卡儿和牛顿的补充,把两者进行一下概括：一切物体在没有受到外力作用时，将如何呢？（对概括出来大致意思的同学给予鼓励）

　　介绍：牛顿抓住时机,概括总结得出著名的牛顿第一运动定律

　　方法2：学生探究式学习

　　针对基础较好的学生，可以由学生在老师的指导下自己完成斜面小车实验，根据现象学生分组讨论,明确亚里士多德的观点的问题根源．由学生互相补充确定实验结论。

　　2.定律分析

　　定律成立条件：不受外力作用

　　运动规律：总保持匀速直线运动状态或静止状态。

　　师（回应课题引入实验）：回想我们最开始的实验，有推力板擦运动,撤去推力板擦停下来，从表面现象上得到的结论运动需要力维持是错误的，但这种现象是千真万确摆在我们面前的，我们如何用牛一的观点正确的解释这个现象呢?

　　三、巩固练习

　　1．一物体放在桌上静止,假若某瞬间撤掉所有的外力,物体将怎么样?

　　2．对于牛顿第一定律的看法，下列观点正确的是( )

　　A．验证牛顿第一定律的实验可以做出来，所以惯性定律是正确的

　　B．验证牛顿第一定律的实验做不出来，所以惯性定律不能肯定是正确的

　　C．验证牛顿第一定律的实验做不出来，但可以经过在事实基础上，进一步科学推理得出惯性定律

　　D．验证牛顿第一定律的实验虽然现在做不出来，但总有一天可以用实验来验证。

　　四、小结

　　人们对物体的运动规律的认识是经历了漫长的时间的。物体在不受力时的运动规律，它是经过亚里士多德对人们近两千年的思想束缚，伽利略的科学推理，才最终由牛顿总结出来的。牛一的重要贡献是：1）力不是维持物体运动的原因，2）力是改变物体运动状态的原因。

　　五、作业 :阅读本节教材

　　探究活动

　　牛顿力学的建立

　　【组织形式】个人或自由结组

　　【活动目的】

　　牛顿力学的建立不是牛顿一个人的功劳，而是许多科学家努力研究的最终结果，查阅资料了解牛顿力学的建立过程，及牛顿力学的体系。

　　【活动流程】

　　制订查阅和查找方式；收集相关的材料；分析材料并得出一些结论；写出论文；与其他组交流。

　　【备注】

　　1、网上查找的资料要有学习的过程记录。

　　2、和其他成员交流。

　　斜面小车实验的再研究

　　【组织形式】个人或自由结组

　　【活动目的】

　　运用不同的物体表面，通过实验探究，加深对伽利略推理思维的理解。

　　【活动流程】

　　制订实验方案；准备器材；实验并记录现象，分析材料并得出一些结论；与老师所做实验比较优缺点；与其他组交流。

　　【备注】

　　1、要有完整的过程记录。

　　2、和其他成员交流。

　　初中物理惯性教案

　　一、教材分析

　　1.教材地位

　　惯性是运动和力的关系知识中的一个重要概念，又与实践知识紧密相联．明确惯性概念，理解惯性现象，既是学习运动和力的关系乃至整个力学的基础，又是培养学生理论联系实际的重要途径．惯性是一个抽象的科学概念，在教学中还应重视发展学生的思维能力，开发学生的智力．

　　2.教学目的

　　1)知道惯性现象，知道任何物体在任何状态下都有惯性．

　　2)会解释简单的惯性现象

　　3)知道惯性和牛顿第一定律的区别

　　3.重点、难点

　　惯性是物体固有属性的理解，用惯性解释生活和生产中的有关现象．

　　二、教学思路

　　本课题按照"展示现象→分析思考→整理扩展→巩固应用"的模式展开教学．通过教学程序的设计，充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，利用惯性实验的新奇，激发学生的学习兴趣，通过惯性概念的建立和应用，发展学生抽象思维的能力，分析问题和解决问题的能力。

　　三、教学过程

　　1.观察抽象建立概念

　　概念是从具体事例、实验事实中抽象出来的，只有首先为学生提供丰富典型的感性材料，才能从中抽象出本质特征，形成概念．

　　为此，在引出惯性概念之前，先演示惯性球、抽纸条等实验，学生看到：当突然抽去底下物体的时候，上面的物体能保持原位不动，这个结果出乎学生的意料，激起学生的探究欲望．由此得出：静止的物体有保持静止的性质．既然静止的物体有保持静止的性质，那么运动的物体又有什么性质呢?

　　举例：离开枪口的子弹失去了推力，还能继续前进．演示：运动的小车突然停止，车上的木块继续前滑．两个事例表明：运动的物体有保持原来运动速度和运动方向的性质．

　　小结：静止的物体有保持静止状态的性质，运动的物体有保持匀速直线运动的性质．进一步归纳得出：任何物体都有保持原来运动状态的性质，这种性质叫做惯性．接着让学生举出生活和生产中的惯性例子．初步建立起惯性的概念．

　　2.虚拟想象强化概念

　　虚设一个与真实情况相反的物理条件，并以此推出一系列想象性的荒谬结果，用反面的荒谬启迪人们对正面真实的认识，这就是虚拟情景．

　　对于惯性，学生常有疑问：物体真的有惯性吗?对此，教师引导发问："假如某一时间地球上的物体突然失去了惯性，这对我们生活的世界将有什么样的影响呢?"引起学生的想象和讨论．

　　正在进行比赛的运动场上，所有的球离开球拍后，因没有惯性而无法前行，掉落地上．足球、篮球、排球、羽毛球、乒乓球，甚至跳远、跳高等运动项目都将无法进行．

　　离开枪口的子弹，因没有惯性无法向前射出，至多掉落在开枪者自己的眼前．美国霸权主义者最先进的核弹，如果正用来打击别国，也只能落在自己的跟前爆炸而自取灭亡．

　　地球以360米／秒的速度不停地自西向东自转，离开地面的人因没有惯性而不会随地球一起运动，当他重新落回地面时，将落在原位置的西边．假如一个中国人离开地面数小时，当他降落到地面时，或许已经站在加拿大的`国土上．

　　许多物理现象自然形成，永久存在，人们司空见惯，习以为常，对其中隐藏着的科学真理难有深刻的理解．虚拟情景以其"虚"、"谬"、"奇"的特点，与真实世界形成强烈的反差，使人虚中见实，无中见有，从反面看到真实的直观，从而加深了对客观世界真理性的认识．

　　3.比喻联想深化概念

　　惯性是一切物体的固有属性，在任何情况下，物体的惯性都始终存在．学生却提出这样的问题："惯性是物体保持原来运动状态的性质，那么，当物体的运动状态改变（即做变速运动或曲线运动）时，它的惯性岂不消失了吗?"要消除这样的疑问，无论用理论的推导或实验的证明都是困难的．然而我们却可以用下面的比喻来解除疑问．每个学生都有阅读的本领，但并不是每时每刻都在阅读，即使在劳动，阅读的本领照样存在；每个人都有睡觉的习性，但并不是每时每刻都在睡觉，即使在学习，睡觉的习性仍旧存在．同样的道理，物体有惯性，即有保持原来运动状态的性质，即使它的运动状态发生变化（做变速运动或曲线运动），它的惯性也同样存在，只不过没有直接表现出来罢了．惯性是物体的固有属性，不管这个物体在做什么运动，是否受到力的作用，物体的惯性始终存在．

　　4.对照比较辨别概念（惯性惯性定律区别）

　　比较是物理教学中较为常用的一种思维方法，对既有联系又有区别的不同知识进行比较，可以区别它们的相同点和不同点，使知识系统化，加深理解和记忆的效果．学生容易把惯性和惯性定律混淆起来，两者的区别和联系可列表对比如下：

　　区别：1．前者是物体的固有属性，后者是物体的运动规律

　　2．前者在任何情况下都存在，后者只有当物体不受外力作用时才遵守

　　联系：惯性定律是物体在不受外力作用时，物体惯性的直接表现

　　5．实例分析应用概念

　　从具体事例中抽象出惯性概念，这只是实现了从感性认识上升到理性认识的第一次飞跃．学习的目的在于应用，教学中应指导学生从理性认识回到实践，实现认识上的第二次飞跃．应用惯性知识解释实际问题的例子是很多的．如：

　　1）汽车突然开动、刹车、转弯时，车内乘客的倒向如何?

　　2）匀速向前行驶的汽车里的乘客，向外跳车时，向哪个方向跳不容易摔倒?

　　3）在匀速向前行驶的车厢里的乘客，分别向前跳远和向后跳远，哪一次跳得更远?

　　4）在匀速向前行驶的车厢里的乘客向外掷石子，以相等的速度分别向前和向后掷出，哪一次掷得更远?

　　5）在匀速、加速、减速向前行驶的车厢里的乘客，竖直上跳，当他落下时，分别落在原位置的哪一侧?

　　上述各例，从惯性知识的单一应用，到惯性与速度知识的综合应用，从简单的匀速问题到较复杂的变速问题，层层深入，步步提高．在分析讲解中，引导学生掌握解答惯性问题的思路与方法，不但加深了学生对惯性知识的透彻理解，而且大大提高了学生分析问题和解决问题的能力．

　　小结

　　1.惯性的概念,一切物体在任何情况下都有惯性。

　　2．惯性与牛顿第一定律的区别

　　惯性是自然界中的物体所具有的一种性质，这种性质表现为物体总要保持原来的运动状态，即静止或匀速直线运动状态；而惯性定律是一条客观规律，这一规律说明了正是由于物体具有惯性这种性质，所以当没有外力改变物体运动状态时，物体将保持原来的运动状态，即静止或匀速直线运动状态。因此，惯性和惯性定律是完全不同的两回事，前者是物体具有的一种性质，后者是物体在不受力时遵循的一条客观规律。

　　四、作业

　　准备锤头和锤把，通过实践分析：

　　（1）把锤头固定在锤把上，有几种方法？

　　（2）把锤头从锤把上卸下来，有几种方法？并加以解释。

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