牛顿第一定律的引入及反思

牛顿第一定律教学的引入及其反思

固镇县连站中学刘焱 lzzxlaoliu98@https://www.360docs.net/doc/9511314830.html,

案例：

提问：物体能够运动的原因是什么？

演示：用手推小车，小车前进；停止用力，小车就停止。

生思考：生活中还有哪些类似的现象？

学生答：在骑自行车的时候，用力登脚踏车就走，不用力车就会停下来。在荡秋千的时候，用力就可以荡起来，不用力的时候它就会慢慢地停下来。

让学生阅读课前准备的相关历史资料并找出四位物理学家关于物体运动的观点：1．亚里士多德的观点：力是维持物体运动的原因。

现象：在平直的路上推车，车才能运动；停止用力，车子就要停下来。

设问：你认为这个观点有什么问题？

学生也许会有不同的观点，由于学生已经看过课本及相关资料，所以学生马上会得出这个观点是错误的结论，但是不少学生的心中的还是存在着疑问的。

在学生提出自己的观点后教师指出：亚里士多德的观点一直统治人们的思想将近两千年，直到三百年前才由伽俐略指出：力不是维持物体运动的原因，物体的运动不需要力。

亚里士多德是古希腊著名的哲学家、教育家、文学评论家、物理学家、生物学家、教育家、伦理学家和教师。

黑格尔：“亚里士多德乃是历史上最多才、最渊博、最深刻的科学天才之一，他是一个在历史上无与伦比的人……柏拉图的著作被广泛地阅读，亚里士多德则直到最近还未被认识，所流行的乃是关于他的一些最错误的偏见”。他的讲课被认为是古希腊思想的百科全书，所以说亚里士多德毫无疑问是伟大的。

爱因斯坦曾把一代代科学家探索自然奥秘的努力，比作福尔摩斯侦探小说中破案过程，有时候明显可见的线索却常常把人们引向错误的判断。也就是说，光凭经验来做判断往往是靠不住的，在探索“运动原因”的这个问题上，亚里士多德正是由于凭借生活中明显的线索从而得出了错误的判断。

结论：引起亚里士多德错误观点的根本原因是：摩擦力

2．伽俐略的观点：物体运动不需要力来维持。

现象：水平地面上运动的物体之所以会停下来，是因为受到摩擦的作用，如果没有摩擦，水平地面上物体只要具有某一速度，那么该物体将保持这一速度一直运动下去。

向学生介绍伽俐略创造的实验方法：理想斜面

伽俐略在实验时注意到，当一个小球沿斜面下滚时速度会增加，而小球沿斜面上升时速度会减小，他由此猜想：当小球沿水平面滚动时，它的速度应该不增不减，实际上

他发现，球越来越慢，最后停下来。伽俐略认为：这是由于受到摩擦阻力的缘故。他推理：若没有摩擦阻力，小球将永远滚动下去。摩擦力越小，小球运动的时间越长，在没有摩擦理想情况下，小球将以恒定的速度持续的运动下去。伽利略这种理想化的运动，是一种科学的抽象，它更深刻地反映了事物的本质。

由于现实生活中不可能有绝对光滑的斜面，所以该实验是个“理想实验”。尽管现实生活中没有绝对光滑的平面。但是可以创造出相对比较光滑的平面去证明伽俐略的想法。

设问：现在假设你是伽俐略，你又会寻找怎样的方法去推翻亚里斯多德维持两千年的错误论点？

给学生充分展示自己思维过程的机会，让他们自己去探求物理规律的真伪，让每一个学生都能够深刻体会物体运动的原因。

教师：伽俐略实验对科学研究的启示：正确实验+合理假设推理。在我们今天看来是非常简单的一个道理，但是在发现它的最初往往是非常艰难的，如果没有坚强的意志和信念，没有足够的事实和理论依据去支持，许多人可能会选择放弃，但伽俐略没有放弃，否则就不能成功。

3．笛卡儿的观点：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一直运动下去。

笛卡儿是一位与伽俐略同时代的法国科学家，他进一步完善了伽俐略的观点，他认为：如果没有其它原因，运动的物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向。他支持伽利略“力不是物体的运动”的观点，并且还强调没有力作用时物体的运动情况。他还认为，这应该作为一个原理加以确立，并且是人类整个自然界的基础。

他认为物体内部不存在运动的原因，因此若没有外来的作用，物体就不会有任何变化。所以任何运动变化都是其他物体作用的结果。个别存在的任何物质部分，将始终保持其同样状态，直到碰到其他物质部分使它改变这个状态为止。

笛卡尔儿想象力丰富，观点新颖，他的漩涡理论曾盛行一时。他的许多观点富有启发性，带有较浓厚的思辫色彩。

4.牛顿的观点：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。

牛顿对惯性定律的认识孔经历了一番曲折，直到1687年撰写《自然哲学的数学原理》之际才摆脱了旧观念的束缚，把惯性定律提炼和概括到前所未达的高度，作为运动第一定律提了出来，使之成为力学理论的基石。

成功的密诀：站在巨人的肩上，勤奋学习，积累知识。

综上所述，可以看出，牛顿第一定律经历了逐步发展、逐步完善的过程，它是几代

人持续不断、相继努力的结果。这实际上也是物理学历史的一个缩影，因为物理学就是永远不会停顿、永远不断发展、不断完善，逐步接近真理的一门科学。

同时还应让学生意识到：一个规律的发现并不是一帆风顺的，不是一开始的认识就是正确的，而是需要人类不断探索才能形成的，并明白科学研究过程的艰难和科学家为此所付出的努力和心血。

通过对物理学历史发展过程的考察，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的方式去认识世界。

反思：

物理教学不仅要教授物理知识，更要把相关的历史背景介绍给学生，让学生能够在物理学历史背景下对物理知识进行“重现”。在牛顿第一定律的教学中，由于日常生活中没有那种不受力的状态，学生难以在脑海里构建相应的物理情境，因此在认识上还存在模糊的地方。如果在教学中能呈现历史上关于这个问题上的各种不同观点，通过亚里士多德、伽利略到笛卡尔再到牛顿这根主线，让学生“重现”这段物理思想的形成过程，以正确的物理图景取代了以前模棱两可的观点，学生就自然而然地纠正了错误的认识。

1、加强物理学史教学有助于学生学习物理学家的科学思想和方法、培养学生的科学态度

掌握方法要比单纯地掌握知识本身更重要，这里的方法是指发现问题、提出问题、解决问题的方法。结合物理教学实际，运用物理学史向学生展示物理学家在物理实验中的思想方法，可以对学生进行科学思想和方法教育，以培养学生的实验创新能力。

科学态度对人的认识与实践活动有决定性的导向作用，是科学素质的核心内容。而通过物理学史中大量的物理学家勤奋学习，谦虚谨慎、重视实践、知难而进、捍卫真理的生动事例来启发、感染学生，使学生从这些科学家们热爱科学、献身科学的感人事例中得到宝贵的启示，从而达到培养学生正确的科学态度的目的。

2、加强物理学史教学有助于培养学生的科学探究能力、树立学生勇于探索的献身精神

物理学史本身作为科学探究的历史，也要突出探究过程,为学生自己进行探究开阔思路,加深对科学探究过程的理解并发展科学探究能力，以充分发挥物理学史的教育功能。让学生用发展的、动态的眼光看待物理学，养成敢于怀疑、勇于批判、善于超载的科学态度以及不怕困难、勇于挑战的探索精神，形成独立思考、独立判断的能力。

3、加强物理学史教学有助于提升学生的人文素养、培养学生辩证唯物主义的世界观

物理学史是一部人文史，其中蕴藏着丰富的人文知识、人文精神。自然界是有规律的、和谐的、优美的，能用数学方式表达的，它已成为物理学家们内在的信仰。

纵观物理学历史可以发现,物理学从它的萌芽、形成和发展,都是建立在唯物主义基础之上的。在此基础上,阐明物理概念、规律,不仅可以加深对物理知识本身的理解,还可以使学生对世界的物质性、绝对运动、相对静止、时空观、对立统一以及量变与质变等辩证唯物主义的原理有更深切的体会。教学中应注意辩证唯物主义和物理知识的有机结合，用辩证唯物主义观点指导学生学习物理知识、解决实际问题，逐步形成辩证唯物主义科学的世界观。

物理学史教育是物理教育中的一个重要环节，也是当前素质教育的需要。教学实践表明:教给学生单纯的物理知识,只是一个授人以“鱼”的过程。而教给学生科学的学习方法和发现、探究、研究问题的方法,才是授人以“渔”的根本。

1、《中学物理教学参考》2005．8