《牛顿第一定律和惯性》教学实录及反思

齐占波

（本课选自人教版义务教育课程标准实验教科书《物理》九年级第十二章《运动和力》。）

一、教学实录

1.引入新课

师：（演示）用力推木块，木块运动；停止用力，木块停止。通过刚才的观察你有什么发现？

生：木块在水平桌面上不推不运动。

师：古希腊学者亚里士多德认为如果要使一个物体持续运动，就必须对它施加力的作用；如果这个力被撤销，物体就会停止运动，也就是“力是维持物体运动状态的原因”。

师：（演示）用力推小车，小车运动；停止用力，小车仍运动，最后停下来。通过刚才的观察你又有什么发现？

生：小车在水平桌面上不推也向前运动。

师：意大利物理学家伽利略认为“运动不需要力来维持”， 亚里士多德和伽利略的观点看似都成立啊，到底谁的说法是正确的呢？（学生观察、思考，初步判断谁的说法正确。）

[设计意图：使学生对两种说法产生争议，激起探究的欲望。]

2.新知探究

师：我们分析一下小车停下来的原因是什么？

生：是因为受到摩擦阻力，速度越来越慢，最后停下来。

师：力能使物体的运动状态发生改变，如果物体不受力，将会怎样呢？下面我们通过实验来探究。大家想想我们应该怎么设计这一实验呢？

生：我们要让物体不受力，观察它的运动状态，可是我们怎么让物体不受力呢？

师：回忆下“真空不能传声”这一结论是通过怎样的一个实验得出的，采用了什么方法。

生：将一个正在发声的闹铃放在一个密封的容器中，用抽气机不断往外抽气，边抽气边听容器中闹铃发出声音的变化，会发现铃声越来越小，最后几乎听不到声音，推理出如果是真空状态就没有声音传出来了。“真空不能传声”这一结论是在实验的基础上经过推理得到的。

师：通过刚才这位同学的回答，对大家有什么启发？

[设计意图：教师起到主导的作用，让学生回忆“真空不能传声”这一结论得出所做的实验，为此实验设计做方法上的铺垫。]

生：我们可以让运动的小车受到的阻力越来越小，观察其运动状态的变化，最后推理得出物体不受力时的运动。

师：要研究阻力对运动小车的影响，我们要控制小车在受到不同阻力前具有相同的速度，那么怎样使运动的小车在受到不同阻力时具有相同的速度？怎样给运动的小车施加由大到小的阻力呢？（学生讨论、设计实验方案。）

生：让小车每次都从斜面的同一高度滑下。

生：让小车受到的阻力这一因素发生变化，就需让小车在粗糙程度不同的平面上运动。

[设计意图：一步步引导，帮助学生找到实验设计的突破口，让学生自己设计出实验方案，充分发挥学生的潜能。]

师：（演示实验过程）大家注意观察小车运动的距离及速度减小的快慢情况。（边实验边讲解。）

师：同学们，通过你所观察到的现象你能得到什么结论？

生：平面越光滑，小车运动时受到的阻力越小，通过的距离越大，运动时间越长，速度减少得越慢。

师：请大家设想，如果小车从斜面上滑下来，滑到一个非常光滑、阻力无限小的光滑平面上，小车的运动将如何？

生：（讨论并回答）将永远运动下去。

师：这种无限光滑的平面虽然没有，但是我们也有充分的理由认为小车将永远运动下去。这就是历史上伽利略所做过的实验和通过实验得到的结论。伽利略认为在理想情况下，如果水平面绝对光滑，物体将以恒定不变的速度永远运动下去。法国的科学家笛卡儿进一步补充了伽利略得出的结论，使人们的认识又深化了一步。笛卡儿认为，物体不受外力时，除了速度的大小不会改变，永远运动下去，也不会改变运动的方向。最后，英国的著名物理学家牛顿总结了前人研究的成果，建立了力和运动的关系的第一条规律——牛顿第一定律。（板书。）

[设计意图：学生得到的结论和物理学家得到一样的结论，使学生体验成功的喜悦，并通过介绍物理学史，使学生意识到科学发展的艰辛。]

师：大家注意，“一切”表明这条规律的普遍适用性，没有例外，不符合这条规律的物体是不存在的；“没有受到力的作用”是定律成立的条件；“总保持”指物体在没有受到力的作用时，只有保持静止或匀速直线运动两种可能，要改变这种状态，物体必须受力的作用。

师：现在大家能知道亚里士多德和伽利略谁的说法正确了吧？对此给你什么启示？

生：通过上面的实验及牛顿第一定律我们可以看出，没有力的时候，物体可以做匀速直线运动，所以，力不是维持运动的原因，而是改变物体运动状态的原因。

生：给我的启示是：生活经验不一定可靠。

师：刚才我们经历了类似物理学家对“物体不受力，将会怎样” 这一问题的探究过程，现在来放松一下，做一个游戏，比赛用乒乓球拍快速运球。要求：（1）快速从起点跑到终点，并且球不掉落；（2）跑到终点后立即停下；（3）活动过程中手不能接触乒乓球。（两学生到前面进行比赛，其他学生观看。）

[设计意图：激发兴趣，前后衔接，为惯性概念的引入做准备，并使学生充分理解牛顿第一定律的内涵与外延。]

师：（对第一名）恭喜你获得冠军！（对第二名）你的精神可嘉！谈下你的体会。

生：刚起跑时，乒乓球从容易从球拍上掉了下来，而到终点时乒乓球又容易从球拍上掉下来。不知为什么？

师：我先不告诉你原因，大家一起来做两个小实验。

生：实验一：将一个钢笔帽放在纸条上靠近桌子边沿，用铅笔猛击纸条，观察钢笔帽的运动情况。实验二：取一块橡皮竖直放在书上，当书突然运动或突然停止运动时，观察橡皮的运动状态。

师：笔帽原来是静止的，当纸条受力运动后，笔帽还在保持原来的静止状态；当书停止运动时，橡皮要保持原来的运动状态，会向前倾倒。可见物体有保持自身原来运动状态不变的性质，我们把物体的这种性质叫做惯性。（板书。）

师：现在来想一想，在刚才的比赛中，为什么刚起跑时乒乓球从容易从球拍上掉了下来，而到终点时乒乓球又容易从球拍上掉下来。我们把机会让给亚军获得者。

生：起跑前乒乓球是静止的，起跑时，球拍向前运动，乒乓球由于惯性，还要保持原来的静止状态，所以容易从球拍上掉了下来；起跑的过程中，乒乓球和球拍一起向前运动，当到终点球拍停止运动后，乒乓球由于惯性，还要保持原来的运动状态，所以容易从球拍上掉下来。

[设计意图：解答前面留下的悬念，激励学生，使学生获得情感上的满足，获得学习的动力。]

师：牛顿第一定律说明了一切物体都有保持原有运动状态不变的性质，因此牛顿第一定律也称惯性定律。惯性是一切物体固有的属性。生活中惯性的现象是常见的，下面谁来列举一些生活中的惯性现象？

生：跳动运动员利用助跑，使自己跳得更远。

生：拍打身上的尘土、抖落伞上的雨滴，是利用物体的惯性。

生：公路上对汽车之间的车距有限制。

…………

[设计意图：惯性概念是学生新学的，但惯性现象生活中是常见的，教学中鼓励学生用所学的知识去解释惯性现象，从而突破难点。从生活走向物理，从物理走向社会。]

师：从这些生活中事例我们可以看出，有些做法利用了惯性，而有些做法则是为预防惯性造成的危害的。刚才的比赛以及书运橡皮实验，都相当于车的起动和刹车，这时人容易倾倒，因此我们坐车时一定要把好扶手。

师：下面请同学们谈下本节课的收获和体会。

生：我们经历了“物体不受力，将会怎样”这一问题的探究过程，知道了牛顿第一定律。知道了什么叫惯性，并会用惯性来解释自然界和生活中的有关现象。

师：亚里士多德认为“力是维持物体运动的原因”，这一根据生活经验和事物表象得出的错误观点被人们沿用了上千年，直到伽利略通过理想实验，正确地指出“运动不需要力来维持”，可见我们应学习伽利略的这种质疑的精神。

[设计意图：前后呼应，总结知识，并渗透德育。]

二、教学反思

本节课的内容比较抽象，因此我在教学中紧扣物理学科的特点，突出实验教学，让学生充分动手、动口、动脑，激发他们的学习兴趣，培养他们观察、分析、归纳的能力。

1.充分采用直观的教学方法，激发学生的学习兴趣

本节课我共设计了三个实验：推断物体不受力时的运动；钢笔帽实验；书运橡皮（起动和刹车）。一个比赛活动：比赛快速运球。通过在课堂上演示和学生亲自的实验，化抽象为具体，由静到动，由易到难，使学生更易理解所学知识，充分调动学生学习的积极性，整个课堂十分轻松活跃。

2.充分发挥学生的主体作用，培养学生的实践能力

通过让学生动手的形式来探求知识。让学生通过自己的亲身体验，从实验中发现规律，探求知识，从而培养了学生科学的探索精神和实践能力。

3.充分利用知识特点，积极渗透安全教育

物理是一门以实验为基础的学科，它与生活密切相联系，它的许多知识点有利于培养学生的思想品德。根据惯性知识的特点，在讲解书运橡皮实验，即车的起动和刹车时，提示学生坐车时要把好扶手。小型客车驾驶员和前排乘客必须使用安全带等，从而增强安全意识，提高严格遵守交通秩序的自觉性。

4.适时地对学生进行物理学史的教育

从引入新课中的亚里士多德和伽利略两种对立观点，到伽利略理想斜面实验的推理，到牛顿第一定律的得出，展现了相关的物理学史，消除了学生对此部分物理学史的神秘感，并且在最后利用物理学史很好地对学生渗透了德育。