本节课从最近的新闻“天舟七号成功发射”引入本节课,以实验探究的方式,通过层层设问,不断追问,逐步深入,让学生体会伽利略经历的科学研究过程和方法,领悟理想实验在物理学发展中的重要地位和作用,逐步建立起力和运动关系的正确认识。通过2个演示实验和1个学生实验,让学生应用牛顿第一定律解释实验现象,培养学生的问题解决能力。接着,引导学生实验探究“惯性与质量的关系”。最后两个质量不同的钢球做自由落体运动时加速度相同的实验,为更深入研究“质量是物体惯性大小的量度”的定量关系做铺垫,即下节课“加速度与力、质量具有什么关系”埋下伏笔,着力培养学生的科学探究和科学思维能力。
环节一:通过“天舟七号成功发射”引入本节课
环节二:通过生活实例分析,了解亚里士多德的朴素运动观
环节三:通过实验探究经历伽利略理想斜面实验
学生实验1:让学生推动水平桌面上的物理课本,观察课本永久运动下去了吗。(伽利略提出质疑:原来运动的物体归于静止,真是因为“没有推、拉的作用”吗?伽利略提出猜想:运动的物体最后停了下来,这是有摩擦力或空气、水等流体的阻力作用的结果。)
演示实验2:伽利略针和单摆实验。(补充伽利略理想实验的思想萌芽阶段的实验研究)
演示实验3:伽利略理想斜面实验1。(如果没有摩擦,小球将达到和释放等高的位置)
演示实验4:伽利略理想斜面实验2。(在上述推理等高的基础上进一步实验,减小对接斜面的倾斜角,再次实验。推理得出:如果没有摩擦阻力、流体阻力的影响,水平面上运动的物体会一直运动下去!)
演示实验5:测量气垫导轨上滑块先后通过两个光电门的遮光时间实验。
环节四: 小组讨论,对比伽利略和笛卡尔观点
环节五:提出牛顿第一定律的内容
环节六:分析牛顿的突破和创新,理解牛顿第一定律的内容
环节七:通过实验研究,使学生应用惯性知识解释生活中的现象
演示实验6:运动的小车探究惯性上抛运动。(让学生运用牛顿第一定律的内容解释实验现象,既是实验探究,也是当堂检测。)
演示实验7:运动的小车探究惯性下落实验。(让学生运用牛顿第一定律的内容解释实验现象,既是实验探究,也是当堂检测。)
环节八:“惯性与质量的关系”实验研究
学生实验8:矿泉水瓶中的气泡在水瓶加速向左运动时,气泡相对于水瓶往哪个方向运动?(让学生运用牛顿第一定律的内容解释实验现象,既是实验探究,也是当堂检测。同时引出惯性和质量存在关系。)
学生实验9:让学生用一口气用力吹悬挂着的塑料球和钢球。(通过“如何改变物体的运动状态、如何比较两个物体运动状态改变的难易程度?”两个问题的层层深入发问,引导学生利用牛顿第一定律、具有控制变量的意识设计实验,并培养学生基于实验现象的证据,进行分析和交流。再引导学生利用已学的牛顿第三定律的知识设计实验。)
学生实验10:让学生用DIS实验系统设计实验方案,探究惯性和质量的关系。
环节九:小结本节,布置作业
演示实验11:从同一高度同时自由释放两个质量不同的钢球,观察小球的运动情况。(力是改变物体运动状态的原因,力是物体产生加速度的原因,物体具有的惯性抵抗运动状态的改变,质量是惯性的唯一量度。两个钢球质量不同、惯性不同、所受重力也不同,但都做自由落体运动时,加速度都为重力加速度g。使学生自主思考如何实验研究“加速度与力、质量具有什么关系”的物理问题。)