自制教具在《牛顿第一定理》教学中的应用摘要：中学生学习《牛顿第一定理》的困难在于从生活经验中得到的一种被现象掩藏了本质的错误观念，怎么解决这个问题，在教学中突破该难点，伽里略的斜面实验的成功演示是解决该问题的关键。为了充分发挥演示实验在教学中的作用，讲课时结合实验室资源自制便捷使用、易于操作、效果显著的斜面实验的教具是突破教学重、难点的关键。关键词：牛顿第一定理；自制教具；斜面实验《牛顿第一定理》是小学数学选修一第四章第一节的内容，牛顿第一定理阐明了运动和力的关系，是牛顿数学学的基石，热学的第一原理，它破不仅历时两千年以来亚里士多德的错误，改变了人类的自然观和世界观，本身还包含着重、惯性和参考系的科学概念，是数学学理论的支柱和基石。在教学中，不能把它看作牛顿第二定理的特殊情况，它意在引导中学生了解科学的发觉和发展。作为一节规律课的教学，教学有一定的难度，如何把这样一节规律课上好？怎么充分调动中学生的积极性？本人在悉心打算并上了该课后，关于自制教具在本节课的应用有一些思索。中学生学习牛顿第一定理的困难在于从生活经验中得到的一种被现象掩藏了本质的错误观念，常年以来，在研究物体运动缘由的过程中，人们的经验是：要使一个物体运动，必须推它或拉它。
因而，人们直觉地觉得，物体的运动是与推或拉等行为相联系的，当不再推、拉的时侯，原先运动便停止出来。按照这类经验，亚里士多德得出推论：必须有力作用在物体上，物体能够运动；没有力的作用，物体便要停止在某个地方。我想除了亚里士多德这样想，就是在现今，好多人还是这样想的，由于它与我们的现实生活经验是这么的一致。虽然有了中学学习的基础，中学生会背了牛顿第一定理的内容，但在心理上真正接受并理解的中学生少之又少，怎么解决这个问题，在教学中突破该难点，伽里略的斜面实验的成功演示是解决该问题的关键。伽里略的斜面实验：两斜面平滑对接，还可以调节斜面的夹角。在本节课的教学中，该实验的成功演示有着重要的作用，而一般实验室又没有相关的教具，为了充分发挥演示实验在教学中的作用，让中学生对力是改变运动状态的缘由，运动不须要力来维持，有一个深刻的理解，本人在院长该课时结合实验室资源自制了方便使用、易于操作、效果显著的斜面实验的教具。按照本实验所须要达到的疗效，选择了以下材料来制做本教具：一、所需材料1.宽约6分米，长约1.5米的铁皮一条，在其中间压下一凹槽。（注：铁皮加工处可做，有专门的工具压槽，就像做水桶时，其边沿的凹槽）2.实验室中的一端带定滑轮的长木板一块。
3.夹子（电火花计时器内自带的）两个。4.灵敏电压计的包装盒的泡沫上盖两个。5.麻布一条（长度与铁皮相当）。6.典范三个（可自制）7.小刚球一个。二、组合步骤1.用两个夹子将铁皮固定在木板合适的位置（注：固定斜面一端所留铁皮的宽度约占总宽度的四分之一，以便捷改变另一斜面的夹角。）2.将其中一个泡沫盖作为支架垫在有定滑轮的一端，产生一个固定夹角的斜面。（泡沫支架很稳定）3.再将另一个泡沫支架垫在固定点的另左侧，产生另一个斜面，因为铁皮的性能，铁皮较长，调节该泡沫支架的位置，可调节该斜面的夹角。三、实验步骤1.将麻布铺在铁皮上，将小球从固定斜面的固定位置滚下牛顿第一定律教学理念，当小球滚到另一斜面的最高处时，用右手遮住。（为了让中学生认清楚，重复一次）。将典范置于该球的前方来标记该位置。2.取下麻布，将小球从固定斜面同一高度释放，同样重复做两次，用典范标记其位置。此时比较1、2两次的位置有何不同，中学生观察得到第二次比第一次滚得位置高了，缘由是哪些？中学生思索后回答：是因为阻力小了，这么老师进一步引导假定：假如阻力再小些，会有哪些不同，生：会滚得再高些。阻力再小以至于阻力为零牛顿第一定律教学理念，这么，小球滚得再高些，以至于达到与小球落点等高的位置，一步一步，以可靠的实验为基础进行合理的思维，得到推理：假如没有磨擦力及空气阻力，这么，小球将会抵达与落点等高的位置。
由实际的实验到理想实验，充分发挥理想思维的逻辑力量。3.将斜面的夹角增大，再度将小球从固定斜面的同一高度落下，（同样重复两次），用典范标记其位置。比较第一次、第二次、第三次典范的位置，不同在于一次比一次的位置远了，为何？由于想要达到等高的位置，角度越小，小球走过的路程越多，更远了。若夹角再小些，会如何？夹角再小些以至于夹角为零，则释放的小球会如何？中学生思索，想像……4.将泡沫支架向后移，再向后移直到拆掉，将小球从固定斜面同一高度释放小球，释放前要求中学生注意观察，注意想像……小球会坠落平面（老师不去管它），继续发问：假如水平轨道足够长，水平轨道足够光滑，小球会如何？中学生很自然得到：小球会仍然运动下去。师：在水平面上，若阻力为零，水平方向还受其它的力吗？生：没有。师：并且小球仍在运动，自然而然得到：运动不须要力来维持，进一步：力恰恰是改变运动状态的缘由。做该实验时，平缓的节奏及精练的引导，可使该斜面演示实验的作用发挥到极致。至此，该演示实验完成了它的重要使命。本节课是根据人类对知识的认识次序组织教学，让中学生感受规律的认识过程，对中学生进行化学学史教育，首先提出问题“运动背后的缘由是哪些”？引出亚里士多德的运动观，到伽里略的指责，以“理想斜面实验”来支持自己的观点，到笛卡儿的加以补充，到牛顿的总结建立。“运动背后的缘由是哪些？”这个看似简单的问题，以前困惑了人们数千年，并由此引起了科学史上一场意义深远、影响广泛的思想革命，改变了人们对世界的想法。引起这场革命的三个代表人物分别生活在不同的时代。将她们对力与运动问题的观点置于一起进行比较，就好似倾听三位智者之间一场跨越时空的对话。