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“牛顿第一定律”课堂教学
【作者】沈文炳 【来源】党办 【发布日期】2015年09月15日 【已阅读】16766次
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牛顿第一定律”课堂教学

沈文炳

“牛顿第一定律”一直是高中教学的难点,本文从健康课堂的角度来探讨“牛顿第一定律”的课堂教学。

1 健康课堂理念

健康课堂是根据教育方针和素质教育的要求,遵循人的身心发展和教育教学规律,通过优化课堂教学环境,变革课堂教学活动,改进课堂教学管理来促进学生身心健康、全面发展、快乐成长的课堂教学形态。美国学者布瑞林斯基和霍德勒指出:“健康课堂不仅仅指课堂上没有难以控制、不守纪律的学生,健康的课堂应该是一个循序渐进的过程,在这个过程中学生有充分的机会实现他们在生理、社会、精神、情绪、智力和环境等层面的安康。”健康课堂有三大特征:以生为本、平等互动、探索体验。

2 “牛顿第一定律”课堂教学

2.1 诗意情境串起灵动课堂

2.1.1转轴拨弦三两声,未成曲调先有情

如图1所示,把纸条从左边三分之一处剪成两截,但未完全剪断,写上“昨天”、“今天”、“明天”。

1 游戏纸条

师:同学们,我们每个人都有难忘的昨天。有的昨天意味着快乐、幸福和成功。但有的人昨天意味着忧伤、失败、尴尬,是我们不愿回首的。那么我们能否扔掉不堪的昨天,以愉快的心情度过今天,期待明天呢?现在我们来做一个“忘记昨天”的游戏。请大家拿起桌上的纸条,单手捏着“今天明天”部分,用力甩,看看能不能把“昨天”甩下。

师:怎样才能单手把“昨天”甩下呢?

有的同学想到了利用放置在桌面上的夹子。把夹子夹在“昨天”上,再单手一甩,就把“昨天”甩下了。

师:在我们的游戏中涉及到一个古老的话题——力和运动,运动和力之间有什么关系呢?如何解释游戏呢?我们来学习牛顿第一定律。

2.1.2桃花尽日随流水,洞在清溪何处边

在学习完惯性与质量的关系后,要求学生讨论如何解释“忘记过去”游戏,“解释悬念”。让学生体验讨论与交流的愉悦。

2.1.3留连戏蝶时时舞,自在娇莺恰恰啼

同学们,请大家拾起被我们甩下的“昨天”,和“今天明天”一起好好珍藏。在“昨天”,亚里士多德、伽利略、笛卡尔和牛顿等科学家为了科学规律不懈奋斗,一代接一代;在“今天”,大家和物理学大师们有了一个跨越时空的约会。希望大家一步一步向前行,只为“明天”的梦想,只为中华民族的伟大复兴梦!

2.2 穿越话剧揭秘定律身世

2.2.1第一幕:两位智者的较量

亚里士多德拄着拐杖,戴着络腮胡出场了,笑容可掬,一副智者的模样:“各位后辈们,今天我来给你们讲一讲我的运动观。马拉车,车子才能前进;不拉,前进的车子就要停下来。可见,运动需要力来维持。”

伽利略拿着双斜面和一个小球登场了,对着亚里士多德说:“前辈,好像您的观点不对。马不拉车时,车子逐渐停下来是因为车子受到了摩擦力。可见力是改变运动的原因。”

亚里士多德:“哦?我的观点都流行了一千多年了,有时也有人提出反对意见,但都没有成功。你用什么逻辑来反驳呢?”

伽利略谦虚地说:“实验和推理。”

亚里士多德饶有兴趣地凑过来:“实验也能推翻我的理论?你给我演示一下吧。”

伽利略边演示边说:“我让小球从斜面上一处从静止滚下,小球最后会停在毛巾水平面上;第二次取走毛巾,还让小球从同一位置静止滚下,小球在水平面上要滚得远些。这说明小球停下来是因为摩擦力,而且摩擦力越小,小球运动得越远。”

亚里士多德:“你真了不起啊!我们那个时代,劳动操作是奴隶的事情。有知识的人都热衷于推理和逻辑,所以我给你们留下了一个错误的结论。”

伽利略:“虽然您的观点是错误的,但正是您把力看做物体运动原因的思想,为后人的研究奠定了基础,指明了方向。”

2.2.2第二幕:理想实验的魅力

伽利略:“各位,我现在为大家演示小球在双斜面上运动的特点。”

伽利略:“小球从左斜面同一位置释放,请大家比较斜面上有无毛巾时小球在右斜面上升的最大高度。”

同学甲:“没有毛巾时,小球上升的高度要高。”

老师:“伽利略将要和他的小球有一场心灵的对话。小明同学扮演小球。”

伽利略:“小球,如果斜面没有摩擦,你会爬上什么高度呢?”

小球:“我会搭乘梦想的阶梯一步一步往上爬,直到爬上原来的高度。”

伽利略改变右斜面的倾角,边操作边说:“如果我减小右斜面的倾角,你还会爬到原来的高度吗?”

小球:“梦想有多高,我就可以爬多高,只是我要走的路程更长了。”

伽利略继续改变右斜面的倾角,边操作边说:“如果我继续减小右斜面的倾角呢?”

小球:“我心依旧,只是又多了一段山水之程。”

伽利略把右斜面放平,边操作边说:“如果我把右斜面放平,你还会为了自己的梦想而前行吗?”

小球:“路曼曼其修远兮,吾将上下而求索。既然选择了高度,留给世界的便只能是背影。”

对话完毕瞬间,教室响起周杰伦的歌曲《蜗牛》:我要一步一步往上爬,在最高点乘着叶片往前飞,小小的天,留过的泪和汗,总有一天我有属于我的天。

老师:“希望同学们像小球一样怀着梦想,沿着人生的轨道一步一步往前行!总有一天,你有属于你的天!爱因斯坦是这样评价的:伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端。”

2.2.3第三幕:笛卡尔的运动观

伽利略:“理想实验说明了运动不需要力来维持。若没有摩擦阻力,沿水平面运动的球将永远运动下去。”

笛卡尔:“伽利略先生,沿水平面运动的球将一直运动到什么地方呢?”

伽利略:“我认为小球最终绕地球表面做圆周运动。”

笛卡尔:“你说的不对。如果运动的物体没有受到力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向。这应该成为一个原理,它是人类整个自然观的基石。”

伽利略:“你明确提出了不受力时,运动的物体将做匀速直线运动。你用什么实验事实来证明呢?”

笛卡尔:“上帝告诉我的啊!”

2.2.4第四幕:照亮黑暗的牛顿

老师:“自然和自然的法则在黑暗中隐藏;上帝说,让牛顿去吧!于是一切都被照亮。”

牛顿:“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。”

同学:“牛顿先生,你站在伽利略、笛卡尔等巨人的肩膀上,比他们看得更远的是什么呢?”

牛顿:“我认为一切物体都遵从这个定律,无论是固体、液体、气体,还是地上、天上的。我还提出了惯性的概念。”

同学:“牛顿先生,你能不能设计一个实验来证明你的定律呢?”

牛顿:“很抱歉。因为所有的物体都受到力的作用。但是大家可以观看冰壶运动的过程,因为冰壶受到的阻力几乎可以忽略。”

播放冰壶比赛视频,让学生直观地感受匀速直线运动。

2.3 生活游戏理解惯性大小

2.3.1俯首拾来皆实验,探究惯性用书本

生活处处皆物理,用心思考,可以找到简单、适用、易操作的实验。用来探究惯性大小和质量关系的实验很多,而嘴吹书本实验相对效果比较好,人人都可以探究、体验,并且可以两两一组互动比赛。

嘴吹书本游戏:提起书,用最大力气吹垂下的封面;用手提起封面,用最大力气吹垂下的书。两个同学一组,比吹气的力量。

老师:你观察到了什么现象?这个现象能说明惯性和质量的关系吗?

学生:封面的运动状态易改变,书本的运动状态难改变。质量大,惯性大。

2.3.2仰望星空探未知,辨别UFO用惯性

学生对UFO事件有着强烈的好奇心,利用惯性来辨别UFO事件的真假让学生更是充满好奇。成功解释UFO事件让学生体验到了成功的喜悦。同时,学生根据预设的UFO事件能够生成对日常生活中交通安全的理解。

3 结论

本文通过创设诗意和哲理的游戏情境作为健康课堂的灵魂;通过跨越时空的穿越剧构建师生平等交流、生生互动的平台,相互合作的平台;通过游戏、生活的事例激发学生探究科学的欲望,培养学生解决实际问题的能力。


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