“牛顿第一定律”课堂教学探究

来源 :中学物理·初中 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sharpsmile
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  物理学是一门与自然、生活、技术进步和社会发展有着最为广泛联系的科学.按照“从生活到物理,从物理到社会”的新课程理念,物理课已经不应当是简简单单的教师讲台讲课,学生台下记笔记,课后做习题的结合,而应当是在教师的指导和帮助下不断探究物理现象的本质与内在联系的过程,将科学探究作为物理教学改革的指导思想,这是体现物理学的本质与促进学生科学素养发展相统一的要求,是物理教育发展的趋势.
  在实际的教学过程中,教学重点应定位在充分展示科学家的原发现过程及揭示科学家的研究问题的思想方法上,在教育和教学的层面进行适当的剪辑和编制,让学生追根溯源,使教学过程真正成为学生内心体验和主动参与的“再发现过程”或“亚研究过程”,使学生真实体会到真理的发现过程是一个螺旋式上升过程,同时实验演示也是中学物理课堂教学所必须的,下面以“牛顿第一定律”教学为例,探究如何提高初中物理课堂教学质量.
  “牛顿第一定律”作为牛顿力学大厦的重要组成部分,也是学生学习力学以来接触到的最重要的一条定律,加上初中学生相对高中学生认知问题的不足.想要让学生能够真正理解并熟练掌握本定律,作者认为教师在课堂教学中讲授“牛顿第一定律”历史争论回顾和课堂实验分析这两点是必须的.通过学习科学家不同观点和生动的实验引发学生好奇心和求知欲,相信通过上述途径可以使课堂教学达到事半功倍的效果.
  讲解本堂课可以从人类认识“运动和力”的关系开始,依次介绍了四位科学家研究运动和力的关系的思想方法及卓越贡献.然后讲述“牛顿第一定律”的内容并给出物体惯性的概念.学生对力学的基本概念已经了解,所以在课堂讲解中要以人类对“力是物体运动的原因还是改变物体运动的原因”这一问题为线索,亚里士多德认为力是维持物体运动的原因.
  在平路上人推车,车才能运动,人停止用力,车子就要停下来.伽利略认为水平面上物体之所以会停下来,是因为摩擦的作用,如果没有摩擦,水平面上物体一旦具有某一速度,物体将保持这一速度运动下去;笛卡儿认为如果没有其它原因,运动物体将继续以同一速度沿着一条直线运动,即不会停下来,也不会偏离原来的方向.牛顿认为一切物体总保持原来的匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止.以上四位科学家每一位都把人类的认识向前推进了一步,此时可以让学生课堂现场讨论上述科学家推进的一步具体体现在哪里以及自己认为谁的贡献最大?
  经过10分钟左右的激烈讨论后,教师可以进行归纳,亚里士多德的贡献在于通过直觉的观察提出问题,为科学家的研究确立了课题;伽利略发现了不易直觉的摩擦力,改变了亚里士多德根据直接经验得出的直觉结论提出运动不需力维持;笛卡儿明确匀速直线运动,指出速度改变是有原因的;牛顿的将此种物理现象推广到一切物体,提出物体静止以及明确了力的作用.
  关于谁的贡献大,学生众说纷纭,没有一个确切的定论,教师也无需给出一个正确的结论.但是通过对物理学历史发展过程的考察,对四位科学家贡献的探究,将有助于学生了解物理学家认识和发现物理定理、定律的基本方法.从而“以史为鉴”,培养他们以物理学家认识世界本来面目的方式去认识世界.在一定意义上,通过对规律认识的历史的还原,对学生进行科学思想和科学方法论的教育是培养学生科学素养的有效途径.这也是设计此教学方法的原因之一.
  在该块内容的课堂教学中,实验验证定理也是非常必要的,这样将有助于学生进一步理解本定理.具体可如下操作:设置一个向下的斜面,再圆滑地连一个向上的斜面.然后拿一个小球放在斜面某点上,由静止运动下来,它将冲上另一斜面.此时教师可以设疑,小球能“冲”到哪里,它能回到原来高度吗?如果光滑,结果怎样?教师通过一系列问题引发学生的思考.通过实验发现,它升不到原来的那个水平高度,这是因为摩擦较大.若换一个摩擦较小的斜面,可以看出,它就较接近那个水平高度.若摩擦越小,就越接近.这是实验事实,然后引导学生进行科学推理,依据这可靠的实验事实为基础,然后沿着摩擦力越来越小的发展趋势,去科学推理─假如摩擦非常非常的小、以至于没有摩擦,那小球将非常非常接近──以至于达到原来水平高度.这是一种理想的实验情景,即小球沿着光滑的斜面总能上升到原来的高度.教师指出“假设”两个字用得很好,它对物理结论进行合理的外推,其结论的得出符合逻辑.减小第二个斜面的倾角,倾角越小,小球为达到原来的高度所通过的路程就越长;倾角越小,通过的路程就越长.然后,我们再去科学推理,假如它最终成为水平面,那小球所通过的路程也就无限长,只能沿着水平面继续运动下去.
  在伽俐略和笛卡儿的正确结论隔了一代人后,由牛顿总结成整个牛顿力学的一条基本定律. 此时可以引出牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静上状态,直到有力迫使它改变这种状态.结合上述科学家的争论及实验分析可以对定律做出如下理解:物体运动不需要力(不受力时,运动会一直运动下来,静止的一直静止);力是改变物体运动状态的原因.最后让学生课后讨论,从“牛顿第一定律”我们得知,物体都要保持它们原来的匀速直线运动或静止的状态,或者说,它们都具有抵抗运动状态变化的“本领”且这种“本领”的大小是不一样的,这种本领叫“惯性”.
  初中物理有很多类似“牛顿第一定律”的重要定律,此类定律对初中学生来说相对比较抽象,理解起来有一定难度.采用定律历史争论回顾和实验演示的方法,教师在整个教学过程中是导演是顾问,同时要求每个学生都参与其中,使学生处于最大限度的处于主动激活状态,使学习成为其自主活动.通过以上两种途径,对学生理解和掌握相关知识点起到很好的促进作用.
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