一、教材剖析
1、本节的地位及主要内容
牛顿运动定理是动力学的核心,牛顿第一定理阐明了运动和力的关系,是动力学理论的基础,是精典数学的基石。通过本节的学习,中学生把在第一章学习到的运动学知识和第二章学习到的热学知识有机地结合上去,同时为前面牛顿第二定理等知识的学习打下基础,起到承前启后的作用。
2、教学目标
新课标强调中学数学课程借以进一步提升中学生的科学素质,从知识与技能、过程与方式、情感心态与价值观三个方面培养中学生,为中学生终生发展、应对现代社会和未来发展的挑战奠定基础。结合本节的教学内容和中学生的实情,我确定了以下三维目标:
A、知识和技能
①知道亚里士多德对力和运动关系的观点及其存在的错误。
②领会伽利略研究力和运动关系的思想方式。
③理解牛顿第一定理(惯性定理)并能运用其解释有关的现象。
④知道哪些是惯性,能举例说明物体的质量是其惯性大小的量度,并能解释相关惯性现象。
B、过程和技巧
①在实验探究牛顿第一定理的过程中,培养中学生在实验基础上通过合理推理得到推论的方式。
②从伽利略的理想实验中遭到科学思维与技巧的教育。
③通过对生活中惯性现象的解释,树立中学生从生活迈向数学,从数学迈向社会的理念。
C、情感心态与价值观
①对中学生进行严谨的科学心态的教育,了解人类认识事物的坎坷性。
②通过介绍伽利略对力和运动关系的研究,培养中学生科学探究精神。
3、重难点剖析
本节内容的学习致力让中学生首先明晰运动与力的关系,为前面知识的学习做好铺垫,所以中学生理解并领会牛顿第一定理的含意,是本节的教学重点。为了突出重点可以结合生产生活中的实例来加深对重点知识的理解。
惯性这个概念比较具象,无法理解,因而怎么让中学生理解一切物体都具有惯性,以及质量是决定惯性大小的惟一诱因是本节课的教学难点。对于教学难点,主要通过做实验来加以突破。
二、学情剖析
我所教班级中学生知识水平在全市高生中处于中等偏下水平,对新知识有一定的接受能力。但更多的是被动接受学习,独立思索问题,解决问题的能力不是太强。本节内容中学生在中学阶段其实早已学习过,但还只是逗留在认识的层次上,在中学阶段学习中,不仅要保持新鲜感,还需加强思维硬度,对牛顿第一定理有更深的理解。
三、教学过程设计
1、课堂导出:
先播放神舟飞船发射升空的剪辑视频,让中学生晓得动力学在科学技术上的应用,这样引入课题可以迸发中学生学习数学的兴趣,提高民族自豪感。
再呈现几个常见的力和运动关系的问题,供中学生讨论如,通过讨论不少中学生会得到“运动靠力来维持”的推论,这正是古埃及学者亚里士多德得到的推论。采用这样的教学策略有利于使中学生认识到光靠直觉和思维去研究问题常常是不全面的,甚至是错误的,亚里士多德的这一观点维持了近两千年。他所犯的错误与当时的社会和科学背景有关,存在着历史的局限性。其实他在数学问题上犯了些错误,但他却被恩格斯称为是最博学的人,是西方文化的奠基人。通过对亚里士多德及其观点的介绍,目的是使中学生学会用辨证的历史的观点看待伟人的过失。
2、领会伽利略的理想实验
不少中学生还存在疑惑,为何说亚里士多德关于力和运动的观点是错误的?如何去推翻亚里士多德的观点呢?不少中学生会提出通过实验来推翻亚里士多德的观点,班主任应该充分肯定中学生的这些研究思路,这正是伽利略数学学家确立的新的研究法——实验法,伽利略之前的化学学家大都通过方式逻辑推理得出推论。这样便水到渠成地把中学生注意力集中到伽利略对力和运动的研究上。
伽利略觉得把人们引入歪路的是磨擦力,为了彰显出伽利略关于力和运动的思想,可以创设情景,把一个小球放在一定高度的斜面上,让中学生观察小球滚到另左侧与释放点几乎相等的高度的斜面上,剖析小球为何是滚到几乎相等的高度。
针对上述实验现象,让中学生构想小球不受磨擦力时结果怎样,再向中学生介绍伽利略的理想实验,这有利于使中学生对伽利略的理想实验饱含兴趣和期盼,由于是理想实验,不能直接去做,所以只能通过多媒体动漫将伽伽利略的理想实验呈现下来,这样做能使中学生加深认识。
3、对牛顿第一定理的理解
接出来班主任概括提高理想实验的意义:理想实验似乎是理想情况,并且以事实为基础,实验为根据,是一种科学思想方式。通过对伽利略的理想实验的学习,中学生能从中遭到科学思想方式的薰陶。之后介绍笛卡尔对力和运动关系的认识的补充,最后由牛顿总结得出牛顿第一定理,课本作出这样的安排符合中学生的认知规律,同时使中学生认识到人类对自然规律的认识是个逐渐建立的过程,在潜移默化中对中学生进行了勇于指责,坚持真理牛顿第一定律是什么方法,实事求是的情感心态价值观教育。
介绍完牛顿第一定理后,可让中学生观察冰球联赛的视频剪辑,可以看见,冰球所遇阻力很小,能以几乎不变的速率继续前进,直至它再一次遭到其他冰球的撞击才改变原先的状态。还可以观看航天员杨利伟在神舟飞船中吃食物的视频等,这样能使中学生获得充分的感性认识,加深对惯性定理的理解,更好地突出本节课的重点。
4、对物体运动状态改变的理解
在运动学中牛顿第一定律是什么方法,我们把物体的速率称为物体的运动状态,在牛一律中,说到力是改变物体运动状态的缘由,换言之,即是力是改变物体速率的缘由,通过第一章的学习,中学生早已晓得,物体速率改变说明有加速度存在,所以中学生才能快速理解力是形成加速度的缘由。通过这个过渡理解,才能承上启下为牛顿第二定理做铺垫。
5、惯性与质量
惯性概念比较具象难懂,为了使中学生容易理解,可以用比较形象的语言——“抵抗运动状态变化的本领”来描述惯性,也就是“维持物体运动状态的缘由”。学数学并不是闭门造车,本着从生活迈向数学,从数学迈向社会的新课程理念,中学生对化学概念的认识应该与生活实际相结合。师生可以共同列出身边的一些惯性现象,并做一些有趣的惯性实验来认识惯性。为了让中学生理解质量是决定惯性大小的惟一诱因,班主任可以引导中学生这样理解:即物体质量不同,从静止达到某一速率或从某一速率达到静止的难易程度不同。诸如空载的车辆比满载时容易启动,用球拍很容易将乒乓球挡回,面足球因质量比兵乓球大却不这么容易被球拍挡回,这种事例足以说明,质量大的物体运动状态越不易改变,其惯性越大。这样做一方面联系了生活实际,突破了教学难点,同时也可以活跃课堂氛围,提升学习的兴趣。
5、知识巩固与延展
为了让中学生加深理解,须要布置一些合适的课后作业。
六、板书设计
3.1牛顿第一定理
一、历史回顾
1、亚里士多德
2、伽利略——理想实验
3、笛卡尔
4、牛顿
二、牛顿第一定理
1、内容
2、意义
三、力是形成加速度的诱因
四、惯性
1、惯性是物体的固有属性
2、质量是惯性的位移标度