蔣煒波

《牛頓第一定律》是連接運(yùn)動學(xué)與力學(xué)的紐帶，是運(yùn)動與力的物理觀念的基礎(chǔ)，在中學(xué)物理中有著極為重要的地位。首先，要學(xué)習(xí)力和運(yùn)動的關(guān)系，初步培養(yǎng)學(xué)生從力和運(yùn)動的關(guān)系角度去認(rèn)識客觀世界;其次，要掌握“可靠的實(shí)驗(yàn)+合理的推理”的科學(xué)推理法，完成現(xiàn)實(shí)中無法完成的理想實(shí)驗(yàn);再次，要通過實(shí)驗(yàn)探究力與運(yùn)動的關(guān)系，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究意識。最后，要聯(lián)系社會實(shí)際，體會牛頓第一定律在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用。

基于此，我在本節(jié)課的設(shè)計中將牛頓第一定律的探究問題一分為二，通過兩個問題著重突出實(shí)驗(yàn)探究環(huán)節(jié)，并結(jié)合具體問題的分析，啟發(fā)學(xué)生思考探討，為將來學(xué)習(xí)牛頓第二定律留下伏筆。

教學(xué)分析

本節(jié)內(nèi)容選用教材為北師大版八年級物理（下冊）第七章《運(yùn)動和力》中的第7節(jié)。教材的情景素材豐富，注重科學(xué)探究和聯(lián)系生活實(shí)際，符合學(xué)生的思維能力水平和已有的認(rèn)知基礎(chǔ)。

教學(xué)以學(xué)生為主體，引導(dǎo)學(xué)生利用科學(xué)探究的方法解決實(shí)際問題，注重對學(xué)生的激勵和啟發(fā)。為了保證課堂的連續(xù)性和高效性，本節(jié)課只針對牛頓第一定律進(jìn)行教學(xué)，用實(shí)驗(yàn)探究的方法充分地突破學(xué)習(xí)難點(diǎn)。教學(xué)中充分運(yùn)用實(shí)驗(yàn)創(chuàng)設(shè)情境，通過學(xué)生參與體驗(yàn)的方式，讓學(xué)生親身感受牛頓第一定律的建立過程。最后通過案例分析討論，幫助學(xué)生體會牛頓第一定律的局限性。

在知識與技能上，期望學(xué)生學(xué)習(xí)牛頓第一定律，并能利用牛頓第一定律去解釋生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象。在過程與方法上，期望學(xué)生完整經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，學(xué)習(xí)科學(xué)推理的方法。在情感態(tài)度價值觀上，期望學(xué)生感受牛頓第一定律在實(shí)踐中的應(yīng)用，認(rèn)識到物理規(guī)律都有一定的適用范圍。

這節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是力與運(yùn)動的關(guān)系的認(rèn)識及科學(xué)推理法的應(yīng)用，教學(xué)難點(diǎn)是讓學(xué)生親身體驗(yàn)力與運(yùn)動的關(guān)系，從而培養(yǎng)基本的動力觀。

教學(xué)過程

環(huán)節(jié)1：創(chuàng)設(shè)情境—初識運(yùn)動和力

以生活中的常見現(xiàn)象為素材創(chuàng)設(shè)情境，通過設(shè)問引起學(xué)生的關(guān)注和思考。同時，明確本節(jié)課的探究主題，學(xué)生對于探究問題的猜想將直接為后續(xù)的探究學(xué)習(xí)作好鋪墊。

教學(xué)中，教師先設(shè)問，如果用手推動小車，你會看到什么現(xiàn)象，手松開后又會看到什么現(xiàn)象？然后教師演示實(shí)驗(yàn)——推動靜止在地面上的輪椅小車。學(xué)生發(fā)現(xiàn)用力推動小車，小車運(yùn)動了起來;手松開后，小車?yán)^續(xù)運(yùn)動一段距離后停了下來。此時引導(dǎo)學(xué)生猜想小車從靜止到運(yùn)動、從運(yùn)動到靜止的原因，引入對運(yùn)動與力的關(guān)系研究。通過分析將研究問題拆分成兩部分：一是運(yùn)動的物體為什么會停下來;二是靜止的物體為什么會運(yùn)動起來。

環(huán)節(jié)2：實(shí)驗(yàn)探究—運(yùn)動的物體為什么會停下來？

通過“彈射小車實(shí)驗(yàn)”驗(yàn)證學(xué)生“摩擦力讓小車停下來”的觀點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)軌道表面的粗糙程度影響小車的滑行距離，進(jìn)而思考不受力的小車將會怎樣，科學(xué)推理水到渠成。

教學(xué)中，讓學(xué)生用“彈射小車實(shí)驗(yàn)”驗(yàn)證“小車停下來是因?yàn)槭艿浇佑|表面的摩擦力”的猜想，更換不同粗糙程度的軌道表面重復(fù)試驗(yàn)，學(xué)生發(fā)現(xiàn)小車最終都能夠停下來。此時教師設(shè)問，在不同粗糙程度的軌道表面上，小車受到的摩擦力一樣嗎，滑行的距離一樣嗎，有什么規(guī)律？于是，學(xué)生開始關(guān)注和思考摩擦力的大小對小車滑行距離的影響。教師幫助學(xué)生坐在小車上體驗(yàn)“彈射小車實(shí)驗(yàn)”，并引導(dǎo)學(xué)生注意對變量的控制。學(xué)生比較后得出結(jié)論：在相同條件下，小車受到的摩擦力越大，滑行距離越小。教師引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，經(jīng)過科學(xué)推理得到結(jié)論：不受力的物體可以處于勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。

環(huán)節(jié)3：實(shí)驗(yàn)探究—靜止的物體為什么能運(yùn)動起來？

通過拉動物塊的實(shí)驗(yàn)，強(qiáng)化學(xué)生練習(xí)應(yīng)用科學(xué)推理法。此外，得到“不受力的物體可以處于靜止?fàn)顟B(tài)”的結(jié)論，與上一環(huán)節(jié)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論相呼應(yīng)，有利于學(xué)生正確得出牛頓第一定律，形成完整的動力觀。

教學(xué)中，先讓一名學(xué)生展示他拉動物塊的過程，教師設(shè)問，在拉動物塊的過程中，彈簧測力計的示數(shù)是如何變化，為什么開始有拉力的作用物塊卻沒有運(yùn)動？學(xué)生交流彼此的想法。教師設(shè)問，在不同的材料表面是否都是這樣？并讓學(xué)生在不同的材料表面用測力計將同一個物塊從靜止逐漸拉動，觀察物塊剛好要運(yùn)動時的測力計示數(shù)。學(xué)生發(fā)現(xiàn)，當(dāng)物體受到的拉力不超過某一個臨界值時，物塊都是處于靜止?fàn)顟B(tài)，而且在粗糙程度不同的表面，拉力的臨界值也不一樣，越光滑的表面臨界值越小。教師再設(shè)問，完全光滑的表面，物塊要保持靜止，拉力不能超過多少？學(xué)生自然地回答出“0?！?。

最后利用科學(xué)推理的方法引導(dǎo)學(xué)生得到結(jié)論：不受力的物體可以處于靜止?fàn)顟B(tài)。同時，教師還要結(jié)合拉動物塊的實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生分析，此處的不受力也可以理解為受合力為零。

環(huán)節(jié)4：歸納總結(jié)—牛頓第一定律

讓學(xué)生在真實(shí)情境中體驗(yàn)和經(jīng)歷牛頓第一定律的建立過程，通過歸納總結(jié)進(jìn)一步加深學(xué)生對運(yùn)動與力的關(guān)系的理解。

教學(xué)中，通過對問題“物體為什么會停下來”和“物體為什么會運(yùn)動起來”的實(shí)驗(yàn)探究，學(xué)生已經(jīng)掌握了豐富的用于得出牛頓第一定律的素材，教師引導(dǎo)學(xué)生順利得到牛頓第一定律：一切不受力的物體保持靜止?fàn)顟B(tài)或者勻速直線運(yùn)動狀態(tài)，直到有外力使它改變狀態(tài)為止。同時，教師引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到，物體不受力的情況是不存在的，因此，通常將不受力弱化為合力為零。

環(huán)節(jié)5：課堂延伸—科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)

以牛頓第一定律在中國高鐵建設(shè)中的應(yīng)用為例，一方面增強(qiáng)學(xué)生對科技力量的認(rèn)識，培養(yǎng)學(xué)生對國家民族的自豪感和榮譽(yù)感，另一方面分析出牛頓第一定律的不足，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣。

教學(xué)中，通過閱讀材料向?qū)W生介紹中國高鐵建設(shè)取得的成就，引導(dǎo)學(xué)生分析，如何才能讓質(zhì)量這么大的高鐵列車達(dá)到那么快的運(yùn)動速度？學(xué)生大都能想到需要施加給列車一個很大的力。教師設(shè)問，在運(yùn)動過程中除了增大動力，還能做些什么？學(xué)生會迅速想到減小阻力，如地面摩擦、空氣阻力等。

教師再設(shè)問，時速2000km/h和4000km/h的超 級列車，其空氣阻力已經(jīng)非常大，摩擦生熱很可能 讓列車燃燒起來，怎么辦？學(xué)生交流討論后提出大膽的設(shè)計，如利用磁懸浮技術(shù)將列車懸浮起來，讓列車在真空管道中行駛等。

教師最后設(shè)問，如果高鐵列車速度達(dá)到超高速運(yùn)行，究竟需要多大的力？牛頓第一定律能告訴我們嗎？學(xué)生發(fā)現(xiàn)牛頓第一定律只是一個定性的定律，不能定量計算，教師啟發(fā)并鼓勵學(xué)生繼續(xù)深入學(xué)習(xí)。

教學(xué)反思

本節(jié)課在實(shí)驗(yàn)設(shè)計和教學(xué)設(shè)計方面著重突出物理核心素養(yǎng)的培養(yǎng)，以實(shí)驗(yàn)探究為主線，較好地達(dá)成教學(xué)目標(biāo)。不論是動力觀養(yǎng)成方面，還是科學(xué)探究、科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任方面，都落實(shí)了學(xué)生核心素養(yǎng)的培養(yǎng)。創(chuàng)新的同時不可避免會產(chǎn)生一些問題，如教材中的演示實(shí)驗(yàn)并沒有在教學(xué)中展示和使用;實(shí)驗(yàn)探究雖然充分但耗時較多，因此慣性知識只能在另一節(jié)課完成等。

專家點(diǎn)評

丁光成（清華大學(xué)附屬中學(xué)物理教師，北京市正高級教師、特級教師）

設(shè)計者在教學(xué)目標(biāo)上大膽提出了核心素養(yǎng)的落實(shí)任務(wù)，并以此調(diào)整了教學(xué)設(shè)計。設(shè)計中抓住了科學(xué)探究這一核心要素，做到了學(xué)生真正自己去進(jìn)行探究和自己去尋找答案。

為了能在有限的教學(xué)實(shí)踐中透徹地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，設(shè)計者調(diào)整了教學(xué)切入角度，從“物體為什么會停下來”和“物體為什么會運(yùn)動起來”兩個問題來展開。這種大膽創(chuàng)新的設(shè)計避免了直接研究不受力物體的運(yùn)動情形所帶來的突兀，使教學(xué)變得更加自然順暢。學(xué)生也為牛頓第一定律的得出積累了更加充分的素材，有利于學(xué)生全面深刻理解牛頓第一定律的本質(zhì)。

真人體驗(yàn)彈射小車的實(shí)驗(yàn)，既引起了學(xué)生對這節(jié)課的極大興趣與關(guān)注，又為學(xué)生創(chuàng)設(shè)了生動的、可感受的運(yùn)動與力的情景，有利于學(xué)生形成運(yùn)動與力的基本觀念。最后通過案例分析以及學(xué)生的交流討論，將科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的培養(yǎng)滲透在教學(xué)之中，讓學(xué)生感受到了祖國的日益強(qiáng)大和科技的力量，也初步認(rèn)識到牛頓第一定律的局限之處，較好地培養(yǎng)了學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。

整體上這節(jié)課的教學(xué)設(shè)計非常有創(chuàng)意，是一個符合物理核心素養(yǎng)培養(yǎng)要求的典范設(shè)計案例，其設(shè)計經(jīng)驗(yàn)值得借鑒。

編輯 _ 湯灝