時間：2022-12-20 09:16:37
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇牛頓第一定律教學，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
牛頓第一定律的教學與思考一直是高中物理的熱門話題，不同的老師從不同的角度闡述過自己的觀點：有的從學生科學素養(yǎng)的培養(yǎng)角度來討論，有的從強化勻速直線運動的角度來思考，有的從物理學史的角度來分析，有的從探究的角度來設計，…….本文試圖從健康課堂的角度來探討“牛頓第一定律”的課堂教學.1健康課堂理念
1.1什么是健康課堂
健康課堂是根據(jù)教育方針和素質教育的要求，遵循人的身心發(fā)展和教育教學規(guī)律，通過優(yōu)化課堂教學環(huán)境，變革課堂教學活動，改進課堂教學管理來促進學生身心健康、全面發(fā)展、快樂成長的課堂教學形態(tài).美國學者布瑞林斯基和霍德勒指出：“健康課堂不僅僅指課堂上沒有難以控制、不守紀律的學生，健康的課堂應該是一個循序漸進的過程，在這個過程中學生有充分的機會實現(xiàn)他們在生理、社會、精神、情緒、智力和環(huán)境等層面的安康.”
1健康課堂的特征
健康課堂不僅是知識的生發(fā)地，更是生命氣息的散發(fā)地，它的生命氣息就體現(xiàn)在它的真誠、深刻、豐富、實惠、科學、創(chuàng)新和特色上.健康課堂是蘊含生命活力的課堂，有著明顯的三大特征.
1.1以生為本
健康課堂注重學生的全面發(fā)展，維護學生的尊嚴，提升學生的價值，增進學生的幸福.以學生為主體，充分發(fā)揮學生的主動性，讓課堂煥發(fā)出生命的活力.學生生命的獨特性構成了健康課堂生命力的基礎.健康課堂承認并且尊重學生個體之間的差異性和不平衡性，認為每一個學生都“很棒”.運用多元智能理論對學生進行過程性和動態(tài)性的多元評價，多一把評價的尺子就會多一批“健康”的學生.
1.2平等、互動
在平等親和、尊重信任的氛圍中，師生互動、生生互動是健康課堂生命活力的體現(xiàn).在這種民主開放的課堂中，學生可以暢所欲言，可以充分地說出他們的所思、所想、所感、所悟、所疑，并可與教師、同學和諧對話，從而呈現(xiàn)最佳的生存狀態(tài)和生命質量，充分享受學習生活的快樂.師生在開放、平等的健康課堂中相互促進，共同發(fā)展.
關鍵詞：初中物理；牛頓第一定律；學生錯誤
初中物理“牛頓第一定律”的教學已經(jīng)有很多老師進行過探討。他們對于這一定律的如何教學都有著自己的見解，并且大多都取得了滿意的教學效果。
經(jīng)過學習他們的這些方式方法，并在實踐中應用，也確實達到了預想的教學效果，可是在當學生應用這些知識去解決生活中的實際問題時，卻讓我們感覺到：為什么我們的孩子對于牛頓第一定律的掌握不是很理想，別人運用這一教學方式方法能取得比較好的效果，而為什么我們這樣做，所得到的結果卻相差很遠呢？是我們的問題，還是學生的問題呢？
一、教學“牛頓第一定律”要聯(lián)系學生的生活實際
在實驗中讓學生從中得出結論，并應用該理論反過來去解決生活中的問題。為了了解學生對定律的掌握和應用情況，我出了這樣的一道題：小明坐在勻速直線行駛的火車上，把蘋果豎直向上拋起來，當蘋果落下來時會掉落在小明的手里還是掉落在地上？班級上大多數(shù)學生都說會掉落在地上，我問為什么，學生說火車在飛快的運動，而蘋果不在空中不會再向前運動了。
二、用事實糾正學生錯誤的感知
學生對事物的認識和了解都有自己的一套規(guī)律，但有些是錯誤的，是不科學的。那么如何打破學生的這種印象認識或者感性認識呢？在實際的教學中有時學生不能夠理解，這時，我們應該多講幾次學生就會了，其實這是一個誤區(qū)。因為學生的頭腦中已經(jīng)有了先入為主的固有想法，很難改變。所以必須用事實和實驗來說話，讓學生在實驗中得到正確的答案，這樣學生才能信服，才會有“啊，原來竟然是這樣呀！”的感嘆。
三、糾正學生的印象認識
首先，印象認識或者說感性認識是學生在實際生活中逐步形成的。人們常說學生的頭腦就像白紙一樣，我們老師在上面畫什么就是什么，那是對小學生說的；而對于中學生特別是初二初三的學生則不然，因為他們在生活實際中已經(jīng)有了自己對客觀事物的認識和初步的判斷，如：對牛頓第一定律的不解之處就是因為每天都會看到物體在力的作用下才會運動的，沒有了外力則物體就會停下來。
其次，印象認識或感性認識在學生的頭腦中具有潛在性，不易被人察覺。印象認識或感性認識在學生的頭腦中是在生活實際中潛移默化建立起來的，它是以較隱蔽狀態(tài)存在的。學生在生活實際中有意識或無意識地形成了亞里士多德的觀點“力是維持物體運動的原因”的感性認識。這些觀點在平時生活中雖然沒有體現(xiàn)，但在物理學里碰到力與運動時，往往會表現(xiàn)出來。
四、教師要培養(yǎng)學生樹立嚴謹?shù)目茖W態(tài)度
“牛頓第一定律”在物理學上非常重要，對學生后來的學習和在物理學科領域的發(fā)展起著決定性的作用。所以在“牛頓第一定律”的教學中，我們不但要注重定律本身的知識傳授，還要特別強調學生運用定律來解決現(xiàn)實生活中實際問題的能力。在這一點上很多物理教師做得還不夠，他們只為教知識而教，不能理論聯(lián)系實際，不強調提高學生運用物理知識來解決實際問題的能力。特別是物理的學習，更應該是遵循理論來源于實踐運用于實踐的原則，才能體會物理的真諦。在物理的學習中學生要做到凡事較真，凡事親為，慢慢地養(yǎng)成求真務實的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。如果真正做到了這一點，對于“牛頓第一定律”教學的正確理解和運用，我想一定會有很大的作用。
參考文獻：
摘 要：《牛頓第一定律》揭示的規(guī)律比較抽象，與學生的日常體驗相悖。教學時，我發(fā)現(xiàn)多數(shù)學生只能了解其大概，不能真正理解其含義。這就促使我進行理性思考，試圖從厘清理論區(qū)別和理解運用兩個方面，幫助學生學好牛頓第一定律。
關鍵詞：厘清區(qū)別；理解運用；牛頓第一定律
一、厘清牛頓第一定律和亞里士多德“力是維持物體運動原因”理論的聯(lián)系和區(qū)別
研究表明，一旦學生對某些物理現(xiàn)象形成了前科學概念，要想加以轉變是極其困難的。學生往往會按照自己已有的認知圖式（思維模式）吸收和排斥信息，在有錯誤認識存在的情形下，有時會形成和正確信息不相同的認識和行動。教學牛頓第一定律，通常是按教材編排順序，先進行演示實驗引出課題，然后通過講解伽利略與亞里士多德的爭論，消除“力是維持物體運動原因”的錯誤觀念，進一步通過做斜面小車實驗證明牛頓第一定律的正確性，最后讓學生運用牛頓第一定律去解釋日常生活中的現(xiàn)象，從而完成整個教學過程。教學中，我讓學生解釋用手推車、用腳踢球等生活實例，然后讓他們解釋用手拋鑰匙、飛機扔炸彈的例子，幫助他們厘清牛頓第一定律和亞里士多德理論的區(qū)別。
二、幫助學生理解、運用牛頓第一定律
教學中，我避免貶低亞里士多德的理論，幫助學生正確理解伽利略理想實驗的推論和笛卡兒對慣性定律的貢獻，并幫助學生正確理解牛頓第一定律的意義。牛頓繼承了伽利略重視實驗和邏輯推理的研究方法，也繼承了笛卡兒的研究成果。經(jīng)過深入研究，澄清了力的概念，確立了經(jīng)典力學的基礎――牛頓運動定律。牛頓在1687年出版的《自然哲學的數(shù)學原理》一書中對第一定律的表述為：“一切物體總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。”牛頓第一定律真正揭示了力與運動的關系：力是物體運動狀態(tài)變化的原因，而不是維持物體運動狀態(tài)的原因。這是伽利略和笛卡兒都沒能解決的。從此慣性定律才真正成為力學理論的基礎。所以說，牛頓第一定律才是真正意義上的慣性定律。期中、期末考試時，我用新的情境問題考查學生對于牛頓第一定律的掌握程度：勻速向前行駛的汽車前后玻璃窗上各有一只蜜蜂。兩只蜜蜂同時以相同的速度向前后窗飛去，問前窗蜜蜂先飛到后窗，還是后窗蜜蜂先飛到前窗？通過考查，使牛頓第一定律植根于學生的頭腦中。
參考文獻：
陳耀邦，貝時璋，季羨林，等.中國大百科全書?物理學[M].中國大百科全書出版社，1992.
（作者單位 新疆維吾爾自治區(qū)富蘊縣鐵買克鄉(xiāng)牧業(yè)寄宿制學校）
通常牛頓第一定律的教學,一般是按教材編排順序,先進行演示實驗引出課題,然后通過講解伽利略與亞里士多德的爭論,消除“力是維持物體運動原因”的錯誤觀念,進一步通過做斜面小車實驗證明牛頓第一定律的正確性,最后讓學生運用牛頓第一定律去解釋日常生活中的現(xiàn)象,從而完成整個教學過程。
為了檢驗學生學習和掌握牛頓第一定律的情況,我們曾用這樣一道題目來檢測學生。題目如下:你坐在向前勻速直線運動的汽車里,將手中的鑰匙豎直上拋,問當鑰匙落下來時是落在手里,還是落在手后面。全班61名同學在試卷上皆答:落在手后面。問其原因,皆曰:汽車在走,而鑰匙拋出后不再向前走了。
怎樣更好地改進牛頓第一定律的教學效果,使牛頓第一定律的教學效果真正是實實在在意義上的令人滿足。我們認為,囿于一般形式上的教學方法的改進已是隔靴搔癢,而必須深入到學生的認知結構中去考查學生產(chǎn)生錯誤認識的根源。
認知心理學的理論告訴我們,學生學習物理概念、規(guī)律時所形成的錯誤,常常是由于其頭腦中的前科學概念的影響。
所謂前科學概念,是指兒童在學習物理課程以前的生活實際中,對各種物理現(xiàn)象和過程在頭腦中反復建構所形成的系統(tǒng)的但并非科學的觀念。比如牛頓第一定律就是如此。在物理教學中,那種認為只需要“正面”傳授知識,學生就能接受,如果他們?nèi)圆焕斫?可以多講幾遍就能達到目的的想法,實踐證明是過于天真了。因為在有些學生的經(jīng)驗中,早已有了與亞里士多德“力是維持物體運動原因”的理論類似的觀念。這樣,當他們學習了牛頓第一定律之后,就可能把定律納入到自己原有的認知結構中,牛頓第一定律實際上成了“力是維持物體運動原因”的代名詞。讓他們解釋用手推車、用腳踢球等一些不易暴露錯誤觀念的生活實例時,他們也能解釋得頭頭是道。但當解釋用手拋鑰匙、飛機扔炸彈的例子時,他們卻又運用亞里士多德的理論去解釋,其錯誤觀念暴露無遺。這正是牛頓第一定律教學效果不佳的癥結之所在。
研究和改進牛頓第一定律的教學,應當了解學生頭腦中前科學概念的特點。
一、學生頭腦中的前科學概念是自發(fā)
形成的
過去,我們在教學中,常常誤認為學生在學習物理之前其頭腦如同一張“白紙”,教師可以在上面任意涂畫,事實并非如此。學生在長期的生活實踐當中,逐漸形成了自己對客觀世界物質運動規(guī)律的看法。他們幾乎每天都會看到物體在力的作用下運動,而在力停止作用時物體靜止,于是主觀地斷言:有力,則物體運動;無力,則物體靜止。這正是亞里士多德“力是維持物體運動原因”的理論。
二、學生頭腦中的前科學概念具有隱
蔽性
由于學生頭腦中前科學概念都是在潛移默化中形成的,所以它以潛在的形式存在。這包含兩方面的意義。一個是學生自己并沒有意識到它的存在,因為學生并沒有有意識地思考并形成“力是維持物體運動原因”的概念。另一個是前科學概念平時并不表現(xiàn)出來,但往往在學生運用物理概念解決問題時表現(xiàn)出來。比如前述測驗表明,許多有10多年教齡的初中物理教師頭腦中也存在著牛頓第一定律的前科學概念,然而他們自己卻并不知道。
三、學生頭腦中的前科學概念具有頑
固性
由于前科學概念是兒童頭腦中業(yè)已形成的概念,且長期的日常生活經(jīng)驗與觀察又加強了這些概念。因此,學生頭腦中的前科學慨念是非常頑固的。
國內(nèi)外物理教育界近年來的一些研究表明:一旦學生對某些物理現(xiàn)象形成了前科學概念,要想加以轉變是極其困難的。尤其那些在人類科學認識史上經(jīng)歷了曲折歷程的前科學概念,更是如此。
按照皮亞杰的理論,學生認識什么和如何行動,主要決定于他們所具有的認知圖式(思維模式),而不完全取決于教師所講述的內(nèi)容。他們按照自己已有的圖式吸收和排斥信息。在有錯誤認識存在的情形下,就會在頭腦中形成和正確信息極不相同的東西。
物理這門自然科學課程比較比較難學,靠死記硬背是學不會的,一字不差地背下來,出個題目還是照樣不會做。那么,如何學好物理呢?要想學好物理,應當做到不僅把物理學好,其他課程如數(shù)學、化學、語文、歷史等都要學好,也就是說學什么,就得學好什么。實際上在學校里,學習好的學生,哪科都學得好,學習差的學生哪科都學得差,基本如此,除了概率很小的先天因素外,這里確實存在一個學習方法問題。
知識目標：
知道牛頓第一定律,常識性了解伽利略理想實驗的推理過程.
能力目標：
1.通過斜面小車實驗,培養(yǎng)學生的觀察能力.
2.通過實驗分析,初步培養(yǎng)學生科學的思維方法(分析、概括、推理).
情感目標：
1.通過科學的簡介,對學生進行嚴謹?shù)目茖W態(tài)度教育.
2.通過伽利略的理想實驗,給學生以科學方法論的教育.
教學建議
教材分析
教材首先通過回憶思考的形式提出問題：如果物體不受力，將會怎樣？通過小車在不同表面運動的演示實驗，使學生直觀的看到物體運動距離與阻力大小的關系，為講解伽利略的推理作準備。然后講述伽利略的推理方法和通過推理得出的結論，再介紹迪卡兒對伽利略結論的補充，牛頓最后總結得出的牛頓第一定律。通過這些使學生了解定律的得出是建立在許多人研究的基礎上的，正如牛頓所說：“如果說我所看的更遠一點，那是因為站在巨人肩上的緣故”。最后指出牛頓第一定律不是實驗定律，而是用科學推理的方法概括出來的，定律是否正確要通過實踐來檢驗。給學生以科學方法論的教育。
本節(jié)課的重點是揭示物體不受力時的運動規(guī)律，即牛頓第一運動定律。
教法建議
1.學生學習牛頓第一定律的困難在于從生活經(jīng)驗中得到的一種被現(xiàn)象掩蓋了本質的錯誤觀念，認為物體的運動是力作用的結果。如推一個物體，它就動，不再推它時，它便靜止。為使學生擺脫這種錯誤觀念，首先要把運動和運動的變化區(qū)別開，樹立從靜到動和從動到靜都是“運動狀態(tài)改變”的概念，這是為了揭示力和運動的關系做的重要鋪墊。其次，通過實驗確立“力是改變運動狀態(tài)的原因”的概念。再通過推理建立“不受力運動狀態(tài)不變”的概念。
2.通過圖9-1演示實驗的比較、分析、綜合、推理是本節(jié)課的核心，可對學生進行簡單的科學推理方法的教育。在此演示實驗中可通過設計不同的問題滲透研究方法。
3.本節(jié)課可按著人類對知識的認識順序組織教學，讓學生體會規(guī)律的認識過程，對學生進行學史教育。從亞里士多德的觀點——伽利略的研究——笛卡爾的補充——牛頓的總結。
教學設計示例
牛頓第一定律
教學重點:通過對小車實驗的分析比較得出牛頓第一定律。
教學難點:
1．明確“力是維持物體運動的原因”觀點是錯誤的。
2．伽利略理想實驗的推理過程
教學用具：斜面，小車，毛巾，棉布，玻璃板，微機,實物投影，大倍投電視。
教學過程
一、實驗引入：批駁亞里士多德的觀點
[演示1]在桌面上推動木塊（或板擦）從靜止開始慢慢向前運動，撤掉推力,木塊立即停止。
分析:日常生活中也有許多類似的現(xiàn)象，（如推桌子）。這些現(xiàn)象從表面上看,“必須有力作用在物體上,才能使物體繼續(xù)運動,沒有力的作用,物體就要停下來.”即：板擦的運動需要推力去維持。于是,古希臘哲學家亞里士多德就根據(jù)這些現(xiàn)象總結出“物體的運動需要力去維持”。這種觀點在歷史上曾被沿用兩千多年,但時沿用兩千年是否就一定正確呢？也可能有人曾表示過懷疑或有人認為就是錯誤的,但沒某能說服別人的理由。
[演示2]在桌面上推動木塊（或板擦）從靜止使之向前運動，用力推出,木塊向前運動一段距離后停止。
分析：推力撤掉，還要向前運動，與里士多德的觀點不符。
分析：木塊:靜止——運動——靜止。兩個過程中是否都有力存在？在這兩個過程中力的作用是維持原來的運動狀態(tài)還是改變運動狀態(tài)？
二、講授新課:
1.規(guī)律總結過程
方法1.教師引導
伽利略的貢獻：理想實驗
[演示]（通過實物投影儀把實驗過程反映在大倍投電視上）
介紹器材
實驗前提條件：每次實驗都需從斜面上的同一高度下滑，為什么？
實驗過程：讓小球從同一斜面的同一位置滾下后分別在毛巾表面、棉布表面、玻璃表面上運動，每次記下小球停下時的位置。做標記的位置是什么位置？（停下來的位置）
實驗紀錄：
實驗次數(shù)表面材料阻力大小滑行距離
1毛巾最大最短
2棉布較大較長
3玻璃較小長
推理想象光滑表面阻力為零無限長
實驗分析：
三次實驗，小車最終都靜止，為什么？
三次實驗，小車運動的距離不同，這說明什么問題？
小球運動距離的長短跟它受到的阻力有什么關系？
若使小車運動時受到的阻力進一步減小，小車運動的距離將變長還是變短？
根據(jù)上面的實驗及推理的思想，還可以推理出什么結論？
推理：小球在光滑的阻力為零的表面，將會怎樣運動？
實驗結論：通過伽利略的實驗和科學推理得出“運動的物體，如果受到的阻力為零，它的速度將不會減慢，將以恒定不變的速度永遠運動下去。”即作勻速運動。
[微機模擬實驗]:簡介伽利略理想實驗
迪卡兒的補充
如果運動物體不受任何力的作用，不僅速度大小不變，而且運動方向也不變，將沿原來的方向勻速運動下去。
牛頓的成果：補充與概括
師:物體除了運動的以外,還有靜止的。那么，靜止的物體在沒有受到外力作用時，保持什么狀態(tài)呢？（牛頓補充：將保持靜止狀態(tài)）
師（引導學生概括）:我們現(xiàn)在已經(jīng)有了伽利略的研究成果,又有了迪卡兒和牛頓的補充,把兩者進行一下概括：一切物體在沒有受到外力作用時，將如何呢？（對概括出來大致意思的同學給予鼓勵）
介紹：牛頓抓住時機,概括總結得出著名的牛頓第一運動定律
方法2：學生探究式學習
針對基礎較好的學生，可以由學生在老師的指導下自己完成斜面小車實驗，根據(jù)現(xiàn)象學生分組討論,明確亞里士多德的觀點的問題根源．由學生互相補充確定實驗結論。
2.定律分析
定律成立條件：不受外力作用
運動規(guī)律：總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)。
師（回應課題引入實驗）：回想我們最開始的實驗，有推力板擦運動,撤去推力板擦停下來，從表面現(xiàn)象上得到的結論運動需要力維持是錯誤的，但這種現(xiàn)象是千真萬確擺在我們面前的，我們?nèi)绾斡门Ｒ坏挠^點正確的解釋這個現(xiàn)象呢?
三、鞏固練習
1．一物體放在桌上靜止,假若某瞬間撤掉所有的外力,物體將怎么樣?
2．對于牛頓第一定律的看法，下列觀點正確的是()
A．驗證牛頓第一定律的實驗可以做出來，所以慣性定律是正確的
B．驗證牛頓第一定律的實驗做不出來，所以慣性定律不能肯定是正確的
C．驗證牛頓第一定律的實驗做不出來，但可以經(jīng)過在事實基礎上，進一步科學推理得出慣性定律
D．驗證牛頓第一定律的實驗雖然現(xiàn)在做不出來，但總有一天可以用實驗來驗證。
四、小結
人們對物體的運動規(guī)律的認識是經(jīng)歷了漫長的時間的。物體在不受力時的運動規(guī)律，它是經(jīng)過亞里士多德對人們近兩千年的思想束縛，伽利略的科學推理，才最終由牛頓總結出來的。牛一的重要貢獻是：1）力不是維持物體運動的原因，2）力是改變物體運動狀態(tài)的原因。
五、作業(yè):閱讀本節(jié)教材
探究活動
牛頓力學的建立
【組織形式】個人或自由結組
【活動目的】
牛頓力學的建立不是牛頓一個人的功勞，而是許多科學家努力研究的最終結果，查閱資料了解牛頓力學的建立過程，及牛頓力學的體系。
【活動流程】
制訂查閱和查找方式；收集相關的材料；分析材料并得出一些結論；寫出論文；與其他組交流。
【備注】
1、網(wǎng)上查找的資料要有學習的過程記錄。
2、和其他成員交流。
斜面小車實驗的再研究
【組織形式】個人或自由結組
【活動目的】
運用不同的物體表面，通過實驗探究，加深對伽利略推理思維的理解。
【活動流程】
制訂實驗方案；準備器材；實驗并記錄現(xiàn)象，分析材料并得出一些結論；與老師所做實驗比較優(yōu)缺點；與其他組交流。
[關鍵詞]牛頓運動定律值得注意的幾點
[中圖分類號]G633.7
[文獻標識碼]A
[文章編號]1674-6058（2016）32-0065
牛頓運動定律不僅是動力學的核心內(nèi)容，而且是經(jīng)典力學的重要基石之一，還是學生進一步學習功和能、沖量和動量等后續(xù)物理知識不可或缺的認知儲備。牛頓運動定律建立的過程蘊藏了豐富的科學思想、科學方法、科學品質和人文底蘊，能夠培養(yǎng)和提升學生核心素養(yǎng)中的創(chuàng)新意識、創(chuàng)新能力和自主學習能力等綜合實踐能力。因此，牛頓運動定律在高中物理教學中具有重要地位和作用。引導學生深刻理解、熟練運用牛頓運動定律是高中物理教學的重中之重。
一、“牛頓第一定律”教學中值得注意的幾點
1.對“牛頓第一定律”的深入挖掘
牛頓第一定律破除了長達一千多年的亞里士多德的錯誤觀念：必須有力作用在物體上，物體才能運動；沒有力的作用，物體就要靜止在一個地方。改變了人類的自然觀和世界觀，深刻揭示了力和運動的關系：保持靜止或原來運動狀態(tài)是物體的固有屬性――慣性；力不是維持物體速度（運動狀態(tài)）的原因，而是改變物體速度（運動狀態(tài)）的原因。這是力的作用效果的表現(xiàn)形式之一，隱含了力概念的定性含義――力是物體對物體的作用，為牛頓第二定律和牛頓第三定律的產(chǎn)生埋下了伏筆。因此，牛頓第一定律是牛頓第二定律和牛頓第三定律的基礎。
2.客觀、公正地評價前輩科學家
雖然伽利略和牛頓等科學家糾正了亞里士多德關于力和運動關系的錯誤觀念，但今人不應苛求和輕視古人，因為，人類在一定的歷史條件下對某種自然現(xiàn)象或事物的認識具有相對性，形成的理論是相對真理，隨著時代的變遷，人類越來越聰慧，科學方法不斷優(yōu)化和創(chuàng)新，技術手段也與時俱進，人類對自然和世界的認識不斷深入，逐步修正和完善相對真理。所以，我們絕不能否認亞里士多德對人類文明的貢獻，亞里士多德是古希臘著名的哲學家、科學家、教育家和思想家，他的研究成果十分豐富，涉及天文、氣象、生物、哲學、數(shù)學和物理等方面，他是西方文化的奠基人，是現(xiàn)實主義的鼻祖。他追求以世界的本來面目來說明各種自然現(xiàn)象，倡導從直覺和思維兩個方面J知和研究事物。正是因為欠缺思辨和實驗，才得出上述關于力和運動關系的錯誤結論。
3.明白牛頓雖然站在巨人的肩膀上，但牛頓的創(chuàng)新令人敬佩。
牛頓第一定律也稱慣性定律，最初由伽利略提出。伽利略通過對接斜面的實驗，發(fā)現(xiàn)小球沿對面斜面向上運動幾乎達到原來的高度，如果不斷減小對面斜面的傾角，小球沿該斜面運動的長度將不斷增加，進而他創(chuàng)造性地提出了“理想實驗”并得出結論：如果將對面的斜面改為水平面，則小球將永遠運動下去而不需要外力來維持。于是伽利略提出：“任何速度一旦施加給一個物體，只要除去加速或減速的外因，此速度就可保持不變，不過這是只能在水平面上發(fā)生的一種情形。”這就是慣性定律的雛形；但是，伽利略認為的“水平面”是“各部分和地心等距離的球面”，顯然，這是不妥當?shù)摹：髞恚芽柾ㄟ^進一步的深入研究，完善了伽利略提出的慣性定律，表述為：如果物體處在運動之中，那么如無其他原因作用的話，它將繼續(xù)以同一速度在同一直線上運動，既不停下，也不偏離原來的方向。
牛頓繼承并豐富、發(fā)展了伽利略和笛卡爾等科學家的觀念，提出了慣性概念，明確了力的定義，給出了參考系的意義，鋪墊了慣性系和非慣性系，認為靜止和運動并沒有區(qū)別，都是平衡狀態(tài)，進而把慣性定律表述為牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
4.清楚牛頓第一定律雖然有實驗支撐，但不能用實驗直接驗證
顯然，牛頓第一定律是從大量自然和實驗現(xiàn)象中抽象、概括出來的。由于外界對物體的作用力只可能盡量減小而不能完全消除，所以牛頓第一定律不能用實驗直接嚴格驗證。牛頓第一定律的正確性是靠它得出的推論在現(xiàn)實實際和無數(shù)實驗中無一例外地被證實而得到證明的，進而成為牛頓物理學的基石。
二、“牛頓第二定律”教學中值得注意的幾點
1.運用經(jīng)典方法――“控制變量法”探究加速度與力、質量關系時的注意事項
（1）平衡摩擦力的時候，一定要認真、仔細，長板的傾角既不能小，又不能大，要恰好使小車的重力沿斜面向下的分力平衡摩擦力及其他阻力，確保無牽引的小車在長板上做勻速直線運動。
（2）安裝器材時，要調整滑輪的高度，使細繩與斜面平行，但是在平衡摩擦力的時候，一定要取下細線、砝碼盤和其中的砝碼。
（3）實驗過程中一定要注意使砝碼盤和盤中砝碼的總質量遠小于小車和車上砝碼的總質量。一般來說，砝碼盤和盤內(nèi)砝碼的總質量不超過小車和車上砝碼總質量的10%。
（4）改變拉力或小車質量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器，并應先接通電源，再釋放小車，且應在小車到達滑輪前及時按停小車。
2.對“探究加速度與力、質量關系”的思考和創(chuàng)新
隨著現(xiàn)代教育技術的快速發(fā)展和教學理念的優(yōu)化，物理實驗的方法和技術也在不斷地推陳出新，我們可借助DIS實驗（數(shù)字化信息系統(tǒng)實驗）從以下兩個方面優(yōu)化“探究加速度與力、質量關系”的實驗。
（1）由于手工根據(jù)打點計時器打出的紙帶上的點計算小車運動的加速度比較繁雜且耗時較長，有機械重復、浪費時間之嫌，故可用傳感器測量小車的加速度a，在小車做勻加速運動的過程中，與位移傳感器相連的計算機屏幕上可呈現(xiàn)出小車運動的V-t圖像，在V-t圖像上選取合適的區(qū)域，借助DIS的功能鍵可方便、快捷地獲得小車加速度a的大小。
另外，在小車上安裝細窄（0，5cm左右）的遮光片，利用兩個光電門（同種規(guī)格）和數(shù)字毫秒計，也可很便捷地測出小車加速度a的大小。
（2）在“探究加速度與力、質量關系”的實驗中，為了將砝碼盤及砝碼的總重力大小mg視為細繩對小車的拉力大小F，要求滿足條件“砝碼盤和盤中砝碼的總質量遠小于小和車中砝碼的總質量”。但是，隨著砝碼盤中砝碼的不斷增加，越來越不能滿足上述實驗條件。最終導致根據(jù)數(shù)據(jù)描繪相關圖像時，圖線的末端發(fā)生了彎曲，干擾實驗結論的順利得出。
為了突破上述難點，摒棄條件“砝碼盤和盤中砝碼的總質量遠小于小車和車中砝碼的總質量”，可借助力傳感器直接測量細繩中拉力F的大小：將力傳感器固定在小車的前端，牽引小車的細繩直接與力傳感器相連，在小車加速運動的過程中，計算機屏幕上同步呈現(xiàn)拉力F隨時間t變化的圖像。采集實驗數(shù)據(jù)時，只要在F-t圖像上選擇合適的區(qū)域，即可得到該區(qū)域內(nèi)細繩拉力的平均值。
但是，這種實驗方法要求力傳感器的數(shù)據(jù)必須以無線方式傳輸，以免在小車運動的過程中傳輸線的移動影響小車的運動。另外，在用這種方式呈現(xiàn)細繩拉力的過程中，由于細繩有彈性且要繞過定滑輪快速運動，計算機屏幕上呈現(xiàn)的細繩中拉力F的大小會出現(xiàn)一些波動，為克服這一缺陷，可在圖像上選取較大的區(qū)域，獲得拉力F大小的平均值。
（4）牛頓第二定律定量給出了力的單位“牛頓”的物理意義。眾所周知，力的單位是“牛頓”，1牛頓到底是多大？其物理意義是什么？總不能讓學生一直停留在初中階段定性的層面：1牛頓大約是兩只普通雞蛋的重量。
事實上，牛頓第二定律的一般表達式是F=kma，但常用的表達式是F=ma，k取1的意義是在國際單位制中定義1牛頓力的大小是使質量為1kg的物體獲得1m/s2的加速度，即1N=1kg?m/s2。
三、“牛頓第三定律”教學中值得注意的幾點
1.“牛頓第三定律”的內(nèi)涵解讀
2.“牛頓第三定律”的教學建議
鑒于高一學生在初中階段已初步接觸過物體間力的相互作用，基本知曉牛頓第三定律的內(nèi)容。但為了幫助學生深刻體會相互作用力的特點，加深對牛頓第三定律的理解，課前布置學生先預習“牛頓第三定律”，然后分組自主設計實驗驗證：①作用力和反作用力反向、共線；②作用力和反作用力大小相等；③用實例分析、比較、歸納一對相互作用力與一對平衡力，并收集、整理凸顯牛頓第三定律的趣味視頻資料。上課時，教師先帶領學生做一兩個典型實驗：①兩個同規(guī)格的彈簧秤水平互拉；②用傳感器探究作用力與反作用力的關系。然后學生們分組展示、交流自主設計的實驗，教師做好組織和調控。課后布置學生并自制“水火箭”，探究影響“水火箭”上升高度的因素。
友情提醒：牛頓運動定律適用于低速、宏觀的慣性系。
3.例題賞析
有人做過這樣一個實驗：如圖所示，把雞蛋A快速向另一個完全一樣的靜止的雞蛋B撞去（用同一部分撞擊），結果幾乎每次都是被撞擊的雞蛋B被撞破。則下面說法正確的是（ ）。
A.雞蛋A對B的作用力的大小等于雞蛋B對A的作用力的大小
B，雞蛋A對B的作用力的大小大于雞蛋B對A的作用力的大小
C.雞蛋A在碰撞的瞬間，其內(nèi)蛋黃和蛋白由于慣性會對A蛋殼產(chǎn)生向前的作用力
D.雞蛋A的碰撞部位除受到雞蛋B對它的作用力外，還受到雞蛋A中蛋黃和蛋白對它的作用力，所以其受力部位所受的合力較小
分析：本題考查了慣性、牛頓第三定律及物體運動狀態(tài)改變等知識。為了正確解答此題，應注意以下幾點：
（1）慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性。質量是物體慣性大小的唯一量度，質量大的物體慣性大，物體的運動狀態(tài)較難改變。反之，質量小的物體慣性小，物體的運動狀態(tài)容易改變。
（2）慣性并不是一種力，物體的慣性總是以保持“原來狀態(tài)”或反抗“狀態(tài)改變”兩種形式表現(xiàn)出來。
（3）慣性與物體是否受力、怎樣受力無關；與物體是否運動、怎樣運動無關；與物體所處的地理位置無關。
（4）外力作用于物體使物體的運動狀態(tài)發(fā)生了改變，不能認為改變了物體的慣性。
（5）作用力與反作用力的關系可總結為“四同、三異、三無關”。
（6）區(qū)別一對作用力、反作用力與一對平衡力，最直觀的方法是看作用點的位置和作用效果：一對平衡力作用在同一個物體上，使物體處于平衡狀態(tài)；一對作用力與反作用力分別作用在兩個物體上，這兩個物體的狀態(tài)（運動）不一定相同。
解析：雞蛋A和雞蛋B相互碰撞時，雞蛋A對雞蛋B的作用力和雞蛋B對雞蛋A的作用力是一對作用力與反作用力，一定大小相等，方向相反。所以選項A正確，選項B錯誤。在撞擊的短暫過程中，雞蛋A內(nèi)的蛋黃和蛋白由于慣性，在速度減小的過程中，會對雞蛋A的蛋殼內(nèi)壁產(chǎn)生向前的作用力，從而使雞蛋A的蛋殼與雞蛋B蛋殼的接觸處所受的合力比雞蛋B的蛋殼與雞蛋A蛋殼的接觸處所受的合力小，因此雞蛋B的蛋殼易被撞破，所以選項C、D正確。綜上所述，本題的正確選項為ACD。
反思：應用牛頓第三定律分析問題時應注意以下兩點。
上課前將印好的材料（牛頓第一定律得出歷程、相關案例等）分發(fā)給學生。
（一）新課導入
回顧有關知識，利用多媒體展示“火車進站”、“自由擺動的秋千”、“地面上滾動的足球”視頻，思考：這些運動的物體為什么會停止運動呢？為學生埋下質疑伏筆，并告知學習本節(jié)課后能夠解釋。引出主題：力對物體運動的影響。
（二）案例分析與討論
首先閱讀教師事先準備好的發(fā)現(xiàn)牛頓第一定律歷史資料，為方便分析，利用多媒體將案例材料展現(xiàn)出來，教師和學生一起研讀，并對亞里士多德簡單介紹，說明其是偉大的哲學家，教育家，讓學生對亞里士多德有正面認識。然后提出問題：關于力與運動的關系，亞里士多德的觀點是什么？舉例說明。學生做出概括性的總結，即物體受了力才能運動，不受力，運動的物體就會停下來。這時有學生表示這種觀點是不正確的，教師不急于評價，而是讓學生舉例說明亞里士多德觀點的“正確性”。許多學生都舉出用手推粉筆盒，粉筆盒運動，手不推就停止運動諸如此類的例子，說明學生已經(jīng)掌握亞里士多德的觀點。接下來提出質疑，這種觀點是正確的嗎？學生紛紛表示不正確，那為什么你們還舉出相應例子說明呢？這時，有的學生說那是摩擦力在作祟，順利引出伽利略關于力與運動關系的研究材料。教師向學生展示伽利略進行試驗研究的模型圖，請學生討論后簡單描述這個模型的理念及實驗過程，學生在作答時，強調從同一高度無初速度釋放小球，經(jīng)過下降和上升的過程，將圖中右側的兩個傾斜面的運動情況進行對比分析。這些學生比較清楚，但是對于平面上的情況不太理解，這時教師闡明這就是理想實驗的魅力，伽利略認為將斜面放平后球將永遠滾動下去，用一句話描述就是：力不是維持物體運動的原因。從這個理想實驗的模型中學生還沒有真切地體會到摩擦力所起的作用，這時讓學生根據(jù)提供的儀器材料設計實驗，明確摩擦力在運動中所起的作用，各小組都對組員進行分工，設計并記錄小車從同一材質同一高度靜止釋放后在毛巾、棉布及光滑的木板上的運動情況，最終得出摩擦力確實影響著物體的運動情況。然后引導學生關注笛卡爾總結的觀點（事先已發(fā)放材料），方便與后面的牛頓第一定律進行對比研究。緊接著對事先發(fā)放的案例材料進行討論分析，其內(nèi)容是：高速公路上勻速直線運動的汽車突然剎車，未系安全帶的小女孩被甩出去，而坐在旁邊的胖叔叔則沒有。很多學生就此有類似體驗，加上初中就已經(jīng)對慣性有所了解，在看過材料后討論分析時，學生就已經(jīng)說出都是慣性惹的禍，教師進而引導學生總結出慣性的概念，并根據(jù)小女孩和胖叔叔的狀態(tài)歸納出：慣性與質量有關，質量越大，慣性越大，運動狀態(tài)越難改變。
（三）規(guī)律習得
在上述通過自主學習對案例進行分析和討論的基礎上，引導學生總結牛頓第一定律。學生的總結都是圍繞物體保持勻速運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)展開，但是在具體表述上還是存在許多弊病，教師就此進行引導修正，最終給出牛頓第一定律的精確表述：一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。
（四）總結鞏固
為加深學生對牛頓第一定律的理解，教師引導學生回答定律表述中“逗號”前表述什么含義，“逗號”后又表述什么含義。學生因為充分體驗探究過程，所以回答很貼切，此時教師進行總結歸納，并要求學生運用牛頓第一定律解釋在“新課導入”環(huán)節(jié)中提出的物理現(xiàn)象。
二、結語
復習是引導學生對學過的知識進行重構、整合,實現(xiàn)知識與能力的再提高過程,是提高課堂教學質量的重要措施.在實際教學中,多數(shù)老師往往采用灌輸式方式對知識體系進行回顧,之后讓他們盲目地陷入機械式的題海戰(zhàn).這種被動的復習課堂缺乏生機和活力,學生的參與熱情和思維的積極性難以喚醒,如此很難讓學生真正達到對所學知識加深鞏固、理解,更談不上學習成績和能力的提高.近幾年在建構主義新課改理念的召喚下,筆者認為問題驅動式教學不失為一種行之有效的復習策略.它可以擯棄傳統(tǒng)復習的“題海戰(zhàn)”,還能激活學生內(nèi)在的學習動力,深化對知識的理解,建構科學的知識體系,進而培養(yǎng)學生的思維能力和自主學習能力.
2問題驅動式教學
問題驅動式教學是一種以問題的探索、解決以及知識的應用為主的教學,它強調把學習設置到復雜的、有意義的問題情境中,通過讓學生合作解決真實性問題, 來學習隱含于問題背后的科學知識,形成解決問題的技能,并形成自主學習的能力.與其它教法相比,其實質是在教學過程中要緊緊圍繞問題,以問題為主線貫穿課堂教學的過程,引導學生開展合作解決問題,并在鞏固遷移、拓展延伸中再生問題,有效地培養(yǎng)學生的問題解決能力和學習能力.由此可見,問題驅動式教學充分體現(xiàn)了學生的主體地位,有效激發(fā)了自主學習的主動性和積極性,發(fā)展有效的問題解決技能、自主學習和終生學習的技能,進而提高課堂教學效率.那么,作為問題驅動式的復習課教學,主要將概念、規(guī)律滲透到問題中,以問題解決的方式開展教學.這樣的復習教學不是簡單知識點的重復,而是對知識點重新組織和運用,讓學生在問題的解決中辨析疑難知識點,建構完整的知識結構體系,進而發(fā)展智力、培養(yǎng)技能,提高思維能力和問題解決能力.因此,結合教學實踐,筆者以牛頓第二定律復習課教學為例,談談問題教學在復習課中的運用.
3問題驅動式教學的課例
牛頓運動定律是整個力學知識的重點內(nèi)容之一,內(nèi)容較多.而解決動力學的兩類基本問題是本章的核心知識,也是考試的重點和難點.為了有效復習牛頓第二定律的應用問題如圖1,先將學生置于一般化的問題情景中,引導他們自主解決問題.在解決問題過程中,注重引導他們從解決變式問題中歸納出解決問題的基本方法.然后在此基礎上,從生活場景中提煉出物理問題,讓學生學會建構物理模型,并運用基本方法、技能加以解決,讓他們在解決問題的過程中得到思維的培養(yǎng)和能力的提升.
例1質量為m的物體在外力F作用下沿水平面做加速運動如圖2所示.
問題1若水平面光滑,求物體在以上三種情況,其加速度分別為多大?
問題2若水平面粗糙,動摩擦因數(shù)為μ,則物體的加速度分別為多大?
問題3在以上三種情況中,若其作用在物體上的外力F大小相等,則哪種情況下的加速度大呢?
問題4在我們實際生活中,有哪些情景跟上面的實例相似?能否結合上面的結論,談談生活中拉購物車與推購物車有何體會?
變式如圖3,設拖把頭的質量為m,拖桿質量可忽略;拖把頭與地板之間的動摩擦因數(shù)為常數(shù)μ,重力加速度為g,某同學用該拖把在水平地板上拖地時,沿拖桿方向推拖把,拖桿與豎直方向的夾角為θ.若拖把頭在地板上以加速度a向前移動,則推拖把力的大小?
設置以上問題讓學生思考,先回答前兩問題,在回答中引導他們從求解過程中提煉出求解加速度的基本步驟:第一步,先確定研究對象;第二步,對研究對象進行受力分析畫出物體受力圖;第三步,建立坐標系,根據(jù)牛頓第二定律列方程并求解;上述的一題多問是拓寬思路的先導,使設問逐漸加深,引導思維逐漸深化,有效地培養(yǎng)學生思維的深刻性.再通過問題3、4的引導,讓學生學習知識并達到了由此及彼、舉一反三的目的,對牛頓第二定律運用的掌握變得更加容易.最后通過設置“拖把拖地”物理問題情境,將學生引入生活情境的探究中,激發(fā)學生學習的興趣,培養(yǎng)學生把生活情境轉化為物理模型的意識和能力,從而提高將物理知識應用到實際生活中的能力.
例2如圖4所示,在一輛無限長的小車上,有質量分別為m1和m2的兩個小物塊(m1>m2)隨車一起向右勻速運動.設兩滑塊與小車間的動摩擦因數(shù)均為μ,其它阻力不計,當車突然停止, 問:兩滑塊一定會相碰嗎?
問題1若μ=0,兩滑塊一定會相碰嗎?為什么?
問題2若μ≠0,則兩滑塊在接觸面上的加速度分別為多少?
問題3結合問2,思考質量不同的物體沿同一粗糙水平面自由滑行,則其加速度有何特點呢?
問題4若μ≠0,那么題中的兩滑塊一定會相碰嗎?為什么?
問題5結合本題,你能否說說牛頓第一定律的內(nèi)容是什么?牛頓第二定律的內(nèi)容是什么?牛頓第一定律是不是牛頓第二定律的特例呢?
當接觸面光滑時,則物體不受力,是用牛頓第一定律來解釋;若有摩擦情況下,需用第二定律來求解,因此這兩種情況的分析角度完全不同.本題的訓練有助于學生深刻理解牛頓第一定律與牛頓第二定律的內(nèi)涵即牛頓第一定律指出改變物體運動狀態(tài)才需要力即定性定義了力的概念,而第二定律是在此基礎上進一步指出在力的作用下物體的運動是如何改變的.另外,牛頓第二定律是關于個別物體因果性的規(guī)律,而牛頓第一定律卻與個別物體的因果性無關,它是存在之狀態(tài)的表述,與特定的時間無關、無瞬時性的.所以第一定律不是第二定律的特例,它和第二定律從互相獨立又互相補充,從不同的角度共同揭示著物體運動的規(guī)律.通過解決以上這些問題,加深對物理規(guī)律和過程的理解,提高應變能力,達到舉一反三、觸類旁通的效果.
問題6若質量不同的物體沿同一粗糙斜面自由滑行,則其加速度又有何特點呢?
變式小孩從滑梯上滑下的運動可看作勻加速直線運動.質量為M的小孩單獨從滑梯上滑下,加速度為a1;該小孩抱著一只質量為m的小狗再從滑梯上滑下,加速度為a2,則加速度為a1和a2的關系如何?
通過追問進行變式訓練,避免了學生在解題過程中機械套用公式的弊端,對學生分析問題、解決問題的能力提出了更高的要求.尤其是以實際生活為背景材料設計一系列能體現(xiàn)物理規(guī)律的實踐活動,能使學生從親身感知中體會物理規(guī)律的具體內(nèi)容,有利于學生深化理解物理規(guī)律的本質,掌握物理思維方法,更為重要的是能激發(fā)學生的問題意識,培養(yǎng)學生的知識遷移能力和發(fā)散思維能力.
例3如圖5,把一個質量是2 kg的物塊放在水平面上,用12 N的水平拉力使物體從靜止開始運動,物塊與水平面的動摩擦因數(shù)μ為0.5,物塊運動5 s末撤去拉力,g取10 m/s2.求: (1)拉力撤去之前和撤去拉力后物體加速度分別為多少? (2) 5秒末的速度為多少? (3)物體運動的總位移為多大?
問題1物體在整個過程中做什么運動呢?
問題2可將物體的運動過程分幾個過程分析?
在問題1、2的啟發(fā)下,學生基本能用公式法順利解答出本題 (解答過程略),但在解題過程中書寫公式凌亂,缺乏連貫性.
問題3學生2解題的結果是正確的,但在解題書寫過程有沒有需要完善的地方呢?
大家一起討論交流,得出本題規(guī)范解題的書寫格式并將之板書在黑板上.從解題過程中提煉出一般規(guī)范解題的內(nèi)容為畫出必要的示意圖,寫出必要的文字說明、重要的方程式及演算步驟,并對解題結果要作適當?shù)恼f明和討論.同時強調今后解題必須要規(guī)范,規(guī)范解題有助于養(yǎng)成良好的學習習慣,提高思維能力.
問題4結合上述解題過程,能否說出解答這類問題的一般思路是什么?
在上述解題過程中總結歸納出解決動力學的解題步驟:第一步,先確定研究對象;第二步,對研究對象進行受力分析畫出物體受力圖或運動情況分析畫出運動過程圖;第三步,利用牛頓第二定律或運動學公式求加速度;第四步,利用運動學公式或牛頓第二定律列方程求解并討論.
問題5本題除用公式法外,還有其他求解方法嗎?比如能否利用v-t圖象來求解呢?
問題6對于這兩種解題方法,你們有何啟發(fā)呢?
解法二圖象法解題相對直觀簡單;解法一公式法比較復雜,所涉及的公式比較多.比較這兩種解法,圖象法能避免復雜的運算過程,直觀描述物理過程,鮮明的揭示出物理量之間的關系,從而能準確而快捷地得出正確結論.解題中靈活運用圖象法能使復雜的問題轉化為簡單的問題,起到化繁為簡、化難為易的功效,不僅為快捷解題提供便利,更為培養(yǎng)思維品質開辟了途徑.另外,處理多過程問題時,求解加速度改變時的瞬時速度為前后過程的聯(lián)系量是解決問題的突破口.
通過例3的一題多解,讓學生體會從多層次,多角度思考問題,活躍解題思路,開闊視野,鍛煉思維的敏捷性,提高思維能力和靈活運用各種知識解決問題的能力.這種訓練是培養(yǎng)學生思維品質的靈活性的好方法,使學生熟練而靈活地運用物理知識、方法去解決實際問題.
關鍵詞： “牛頓第一定律” 設置問題 科學探究
《新課程標準》要求科學應突出科學探究，同時強調科學探究是一種讓學生理解科學知識的重要學習方式，新教材中將以往的驗證性實驗變?yōu)樘骄啃詫嶒灒康木褪亲寣W生在動手動腦的探索過程中理解、掌握新知識。像科學八年級上冊有關力的知識，以及運動過程分析中所涉及到的力與運動的知識，等等，就是極具抽象而又強烈受到學生生活經(jīng)驗束縛的內(nèi)容，這大大增加了學生對此類知識的理解難度，甚至會產(chǎn)生誤解。為了幫助學生擺脫困境，教師應該巧妙設置問題，引導學生進行科學探究，讓學生自己在探究過程中尋找規(guī)律、總結規(guī)律、運用規(guī)律，并逐步形成科學思維和概念，以達到提高學習的效率的目的。下面以科學八年級上冊第二章《運動和力》中的“牛頓第一定律”為例，談談教師應如何通過設置問題，來引導學生進行科學探究。
1.激發(fā)求知欲望――問題設置的起點
在傳統(tǒng)的教學方式中，老師講，學生聽，體現(xiàn)了教師的“主講”性，而忽略了學生的主動參與性。新課程標準強調學生自主學習，也就是“我要學”，將學生從“被動”地學轉為“主動”地學。我發(fā)現(xiàn)，激發(fā)學生的求知欲望，不僅可以大大提高學生的學習興趣，而且可以提高學習效率。
例如：在“牛頓第一定律”教學中，我首先讓學生做一個簡單實驗：每人都用手輕輕推課本，課本就會運動，將手移開課本時，課本會處于靜止。結合例子思考，學生產(chǎn)生了這樣一種觀點：有力作用在物體上，物體就會運動起來；沒有力作用在物體上，物體就會停下來。學生根據(jù)自己親眼所見，覺得這樣概括與生活經(jīng)驗非常吻合，而不對其持懷疑態(tài)度。這正是由于學生生活經(jīng)驗所帶來的負面影響，也是學生學習這一節(jié)內(nèi)容困難所在。馬克穆托夫說：“在具體的教學中，學生的創(chuàng)新意識和能力總是首先體現(xiàn)在對各種問題的質疑上。”于是我設置問題：“有力作用在物體上，物體一定會運動起來嗎？沒有力作用在物體上，物體一定會靜止嗎？”讓學生帶著對問題的質疑，去思索、去尋找證據(jù)。
在日常生活中無法找到“沒有力，物體一定會靜止”的例子，學生迫切希望知道這一現(xiàn)象能否發(fā)生。學生有好奇心，也就有了學習的興趣，從而調動了求知欲望，也激發(fā)了求知熱情。從心理學的角度來看，學生對所學內(nèi)容產(chǎn)生了興趣，就會通過積極的觀察、主動的認識引起大腦皮層的興奮，從而迅速、牢固地掌握知識。
2.注重實驗探究――問題設置的關鍵
在學生有了對學習新知識的熱情后，教師應該使得學生在學習過程中領會“怎么學”，如果學生從“想學”這一學習動機轉變?yōu)椤皶W”這一行為，可以使學習收到事半功倍的效果。當前中國基礎教育課程改革的一個重要方面就是提倡探究性學習，因此探究性教學就成為適應當前我國基礎教育課程改革的一種十分重要的教學類型，也成為問題教學中的主要類型之一。因此在課堂的教學過程中，教師應時常注意使用探究性教學，使學生在教師的探究性教學過程中學會探究性學習這一學習方式。在《運動和力》這一章的教學中，學生較多地還是依靠抽象思維，而抽象思維的進行大多是建立在對問題的思考上，所以在“牛頓第一定律”教學中應采用問題教學的方式。［1］所謂問題教學，是指以問題為中心的教學，它是把教學內(nèi)容化作問題，引導學生通過解決問題掌握知識、形成能力，養(yǎng)成良好心理品質的過程。
例如：在“牛頓第一定律”的學習中，“沒有力，物體一定會靜止嗎？”正是我們所要探究而提出的問題，學生的猜想假設最有力的依據(jù)就是靠實驗探究來證明其是否正確。
2.1科學實驗中的問題設置
在實驗中小車運動的距離遠近情況很明顯，為充分讓學生參與到實驗觀察中，讓其帶著一個問題去觀察實驗，于是設置問題①：“你觀察到了什么？”這樣給學生較大的自由的空間來表達自己的觀點，同時傾聽他人的意見，綜合他人觀點，然后不斷地進行自我完善。現(xiàn)象的描述達到了目的后，就應著手通過現(xiàn)象看本質，去研究它的內(nèi)在原因了。順理成章地提出問題②：“你認為是什么原因導致這一現(xiàn)象的產(chǎn)生？”大部分學生根據(jù)眼睛觀察到三種物體表面粗糙程度不一樣而認為是物體表面的粗糙程度不同導致的。這一因素是客觀存在的，是不容置疑的，學生合作交流后便會得出這樣一條規(guī)律：水平表面越光滑，小車運動越遠。似乎是我們要得到的規(guī)律。但這一規(guī)律只是描述了車子運動距離遠近與表面粗糙程度的關系，還不是學生帶著問題“沒有力，物體一定會靜止嗎？”所要研究的“力與運動的關系”，這就是偏題。
為了將學生對表面粗糙程度的注意力轉向為阻力大小的影響因素，我設置了問題③：“表面越光滑，小車受到的阻力越大還是越小？運動距離是越遠還是越近？運動時間是越長還是越短？”對這一問題的提出還有另一種形式：表面越粗糙，小車受到阻力越大還是越小？同樣也能將影響因素從表面粗糙程度轉變?yōu)樽枇Υ笮∮绊懸蛩兀抑圆贿@樣提出，原因是在后面要從木板表面到理想的光滑表面進行假設需要一個表面越來越光滑的情景。可以說問題③的提出起到了承前啟后的作用。同時在問題中增加了“運動時間是越長還是越短”，目的是為了將小車運動距離遠近轉化為速度變化快慢。在我精心指導下，學生通過綜合分析，得出了這樣一條規(guī)律：小車受到的阻力越小，運動距離越遠，小車的速度變化越小。這正是我們所要得到的“力與運動的關系”。
在這一實驗中還要求學生掌握為什么將小車都放在同一高度上，為了弄清這一問題，再設置問題④：“若將小車放在不同高度上沿斜面滑下進入到同一木板表面，又會出現(xiàn)什么結果？”經(jīng)過觀察實驗，結果是放的高度越高的小車進入到木板表面后，運動距離越遠，而我們的實驗目的是為了研究“力與運動的關系”，也就是說，我們只研究力對運動情況的影響，根據(jù)控制變量法進行實驗的思想，就必須使得小車放在同一高度上，防止小車放的高度不同對此實驗帶來影響。通過這一問題的教學，學生學習到實驗探究一般采用控制變量法的思想，同時掌握了控制變量法。
蘇霍姆林斯基說：“如果你只指望靠表面的看得見的刺激激發(fā)學生對學習、對課的興趣，那就永遠也培養(yǎng)不出學生對腦力勞動的真正熱愛。沒有積極的腦力勞動，學生的任何興趣、任何注意力都是不可思議的。”所以說讓學生通過對問題的思考不斷地進行動腦探究，促進學習興趣增長，可起到事半功倍的效果。
2.2科學猜想中的問題設置
至此，學生已經(jīng)形成了這個概念：小車受到的阻力越小，運動距離越遠，運動時間越長，速度變化越小。順著這一思路發(fā)展下去的最終結果是，在一種不受阻力的光滑表面上小車運動情境。要成功假設這一情境，對于初中生，他們的抽象思維已經(jīng)有了較大的發(fā)展，但仍然經(jīng)常需要以具體的感性經(jīng)驗作支持，才能理解理性認識。因此為了讓學生容易且順利地進入到理想光滑表面進行假設，我又設置了問題⑤：“假設還有第4個、第5個表面，一個比一個表面光滑，你猜想會發(fā)生什么現(xiàn)象？”順著已有的思路，學生不難得出結論：一個表面比一個表面光滑，小車受到的阻力一個比一個小，小車運動距離一個比一個遠，小車的速度變化一個比一個要小。如果小車受到的阻力小到為零呢？又會怎樣呢？順勢提出問題⑥：“若表面是一種理想的光滑表面，不受阻力，小車如何運動呢？”這樣通過問題⑤的提出，再過渡到理想光滑表面就是順理成章的事了。沿著問題⑤的情境發(fā)展下去，如果小車受到阻力為零，小車運動距離將是無限遠，小車的速度變化小到為零，即速度不變化。這樣一種狀態(tài)就是勻速直線運動狀態(tài)。同學們通過動腦探究，互相合作，互相交流可以總結出：運動物體不受外力作用時，物體一直運動下去，即做勻速直線運動。“牛頓第一定律”還只是得出了一個方面，為了“牛頓第一定律”的完整性再提出問題⑦：“若將一個靜止的物體放在光滑的水平面上，不受其它力的作用時，物體如何運動？”這一問題與我們?nèi)粘Ｉ畋容^接近，我們也經(jīng)常看到物體放在水平面上，沒有人推動它時，一直都靜止在原來的地方，同學們異口同聲地說：“物體將處于靜止狀態(tài)。”綜合上面兩點，運動的物體不受外力作用時，將做勻速直線運動，即速度大小不變，方向也不改變，也就是運動狀態(tài)不變；而對于靜止物體在沒受到外力作用時將保持靜止，速度大小不變，方向也沒變，即運動狀態(tài)也不變。則可以得出：一切物體在不受到外力作用時，它們的運動狀態(tài)保持不變，包括速度始終等于零的靜止狀態(tài)和勻速直線運動狀態(tài)，這就是牛頓第一定律。通過對知識先拆分，使學生逐一消化，后又將知識綜合，訓練學生分析歸納的能力、語言表達的能力及綜合處理能力。
教育學家蘇霍姆林斯基說：“教師如果不想方設法使學生產(chǎn)生情緒高昂和智力振奮的內(nèi)心狀態(tài)，而只是不動感情的腦力勞動，就會帶來疲倦。”因此，為了讓學生自我感覺良好，不失興趣，教師應有目的地搭建橋梁、使學習容易，消除他們過于緊張的焦慮情緒，提高學習效率。
3.強化學以致用――問題設置的歸宿
人類發(fā)展到今天，是從認識科學、了解科學發(fā)展到利用科學去服務于生活，換句話說，人類認識科學的最終的目的就是應用，學習也是如此，最關鍵的還是會從科學中走向生活，也就是“會用”，只有會用，才能真正理解我們?yōu)槭裁炊鴮W。從教育學角度來講，將知識應用于日常生活中具體情景，有助于更深刻地理解知識。
例如：學了牛頓第一定律后，為了進一步了解物體的運動或靜止到底和力有什么聯(lián)系，我設置了四個問題：①有力作用在物體上，物體可以運動嗎？②有力作用在物體上，物體可以不運動嗎？③沒有力作用在物體上，物體可以運動嗎？④沒有力作用在物體上，物體可以不運動嗎？這四個問題的設置將力與運動或靜止的四種可能全部對應起來，答案也都是“可以”，學生通過這四個問題的討論交流，可以更深層次地了解到物體運動或靜止不在于是否有力作用在物體上，即力不是物體運動或靜止的原因。同時對問題③和④的回答需要用“牛頓第一定律”知識才能解決，也算是一次對“牛頓第一定律”的較好運用，使學生進一步加深印象。
已經(jīng)有了物體的運動或靜止不在于有力，那么什么需要有力呢？逐步把學生向“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”這一方向引導，物體運動狀態(tài)改變了需要用力，而物體的運動狀態(tài)的改變也只有這么三種情況，一是物體速度大小的變化，如由靜止到運動、運動到靜止等；二是只是方向發(fā)生變化，如勻速轉彎問題；三是速度大小變化且方向也變化。所以問題的設置就朝這幾個方向去設置，同時還要讓學生能夠知道，這些運動狀態(tài)的變化一定需要有力，這是問題的關鍵所在，于是就有了問題⑤：“若原來是靜止的，如果不受到外力的作用，物體將是怎樣的狀態(tài)？若要使該物體變?yōu)檫\動的，需要什么？”問題⑥：“若原來是運動的，在沒有受到外力作用時，物體將怎樣運動下去？若要使物體停下來，或是改變方向又需要什么？”對問題⑤⑥分析整合，可以得出結論：運動狀態(tài)的改變需要力，或是說，力是改變物體運動狀態(tài)的原因。力的大小對運動狀態(tài)影響怎樣，可以介紹給學生，比如，合力越大，物體運動狀態(tài)改變就越快。若要深入了解它們的關系，需等到高年級去學習“牛頓第二定律”。此時對引入部分問題就可以用科學的理論去解決了。
在“牛頓第一定律”這一節(jié)問題設置過程中，以問題為載體，循序漸進，深入淺出，讓問題貫穿整個教學過程，讓學生圍繞問題積極地進行動手和動腦探究、交流、討論，最終獲得知識。
總之，我們在問題設置過程中應注意以學生為主體而設計，充分考慮學生各方面因素，逐步引導學生學習新知識，應用新知識，在學的過程中注意應用，在應用的過程中注意對新知識的鞏固。通過問題的設置，讓學生從問題中“想學”逐漸發(fā)展到通過問題“會學”，最終能解決問題達到“會用”，讓學生在學習的同時愛問問題，愛思考問題，愛探究新問題，讓問題成為學生不斷學習、提高學習效率的一種有效途徑。
參考文獻：
物理規(guī)律（包括定律、定理、原理和定則等）是物理現(xiàn)象、過程在一定條件下發(fā)生、發(fā)展和變化的必然趨勢及其本質聯(lián)系的反映。它是中專物理基礎知識最重要的內(nèi)容，是物理知識結構體系的樞紐。因此，規(guī)律教學是中專物理教學的中心任務。怎樣才能搞好規(guī)律教學呢？本人經(jīng)過多年的物理教學，總結出了有關規(guī)律教學的一些見解。
1物理規(guī)律的類型
中專物理規(guī)律主要分為以下三種類型
1.1實驗規(guī)律物理學中的絕大多數(shù)規(guī)律，都是在觀察和實驗的基礎上，通過分析歸納總結出來的，我們把它們叫做實驗規(guī)律。如牛頓第二定律、歐姆定律、法拉第電磁感應定律、氣體實驗三定律等。
1.2理想規(guī)律有些物理規(guī)律不能直接用實驗來證明，但是具有足夠數(shù)量的經(jīng)驗事實。如果把這些經(jīng)驗事實進行整理分析，去掉非主要因素，抓住主要因素，推理到理想的情況下，總結出來的規(guī)律，我們把它叫做理想規(guī)律。如牛頓第一定律。
1.3理論規(guī)律有些物理規(guī)律是以已知的事實為根據(jù)，通過推理總結出來的，我們把它叫做理論規(guī)律。如動能定理是根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式推導出來的。又如萬有引力定律是牛頓經(jīng)過科學推理而發(fā)現(xiàn)的。
2物理規(guī)律教學的基本方法
在中專物理規(guī)律的教學過程中，不僅要讓學生理解掌握規(guī)律本身，更重要的是如何應用規(guī)律來解決具體問題。為此，對不同的物理規(guī)律應采用不同的教學方法。
2.1實驗規(guī)律的教學方法
2.1.1探索實驗法。探索實驗法就是根據(jù)某些物理規(guī)律的特點，設計實驗，讓學生通過自己做實驗，總結出有關的物理規(guī)律。
例如在牛頓第二定律的教學中，讓學生通過實驗探索加速度與力的關系以及加速度與質量的關系使學生得出：在質量一定的條件下，加速度與外力成正比；在外力一定的條件下，加速度與質量成反比的結論。在此基礎上，教師指導學生總結加速度、外力和質量間的關系，得出牛頓第二定律。
采用探索實驗法，不但能使學生將實驗總結出來的規(guī)律，深刻理解、牢固記憶，而且還能充分調動學生學習的主動性，增強學習興趣，更重要是通過這種方法使學生掌握了研究物理問題的基本方法。
2.1.2驗證實驗法。驗證實驗法是采用證明規(guī)律的方法進行教學，從而使學生理解和掌握物理規(guī)律。具體實施時先由教師和學生一起提出問題，將物理規(guī)律直接告訴學生，然后教師指導學生并和學生一起通過觀察分析有關現(xiàn)象、實驗結論，驗證物理規(guī)律。
在“力的合成方法”的教學中，采用如下的方法和步驟：①復習舊知識引入新課題，提出問題．以天花板上的吊燈受力分析為例，可用一根繩子吊住燈，使它不向下掉；也可用兩根繩子吊住它。用一根繩子吊燈時，燈受一個拉力作用；用兩根繩子吊時，燈受兩個拉力作用。可以看出兩個拉力作用的總效果跟一個拉力產(chǎn)生的效果相同。
提出問題：“合力與分力二者間有何關系？”
②將平行四邊形定則明確告訴學生。
③讓學生通過實驗驗證平行四邊形定則，再在此基礎上，進行理論探討，得出合力大小與方向的表達式。驗證實驗法的最大特點是學生學習十分主動。這是因為在驗證規(guī)律時，學生已知問題的答案，對于下一步的學習目的及方法已經(jīng)清楚，所以更加有的放矢。
2.1.3演示實驗法。演示實驗法就是教師通過精心設計的演示實驗，引導學生觀察，根據(jù)實驗現(xiàn)象，師生共同分析、歸納，總結出有關的物理規(guī)律。
如在“焦耳定律”的教學中，可采用如下的方法：
①根據(jù)日常生活和生產(chǎn)實際經(jīng)驗，分析出電熱I與電流強度Q、電阻R和通電時間t有關。
②研究方法：控制變量法。當電流I、時間t相同時，研究電熱Q與電阻R的關系。當電阻R、時間t相同時，研究電熱Q與通電時間t的關系。
③通過演示實驗找出Q與I、R和t的關系。這個演示實驗的關鍵是如何提高實驗的可見度。我們采用先進的教學設備——實物投影儀將溫度計液柱的升降情況直接投影到大屏幕上，讓全體學生都能看到溫度計液柱的變化。由實驗得出結論：當I與t一定時，R越大，Q越大；當R與t一定時，I越大，Q越大；當I與R一定時，t越大，Q越大。
④根據(jù)演示實驗結論，分析得出焦耳定律。這種方法要充分發(fā)揮演示實驗的作用，增強演示實驗的效果。
2.2理想規(guī)律的教學方法理想規(guī)律是在物理事實的基礎上，通過合理推理至理想情況而總結出的物理規(guī)律。因此在教學中應用“合理推理法”。如在牛頓第一定律的教學中，要引導學生通過在不同表面上做小車沿斜面下滑的實驗，發(fā)現(xiàn)平面越光滑，摩擦阻力越小，小車滑得越遠。如果推理到平面光滑、沒有摩擦阻力的情況下，小車則將永遠運動下去，且速度不變，做勻速直線運動，從而總結出牛頓第一定律。又如理想氣體狀態(tài)方程也是在理想條件下得出的。
2.3理論規(guī)律的教學方法理論規(guī)律是由已知的物理規(guī)律經(jīng)過推導，得出的新的物理規(guī)律。因此，在理論規(guī)律教學中應采用“理論推導法”。如在“動能定理”的教學中，教師提出問題：質量為m的物體在外力f的作用下，由速度v1，經(jīng)過位移s，達到速度v2。請學生運用所學的知識，找出外力所做的功跟物體動能變化的關系。學生在老師的指導下，根據(jù)牛頓第二定律和運動學規(guī)律，都能運用“理論推導法”推導出動能定理的數(shù)學表達式。
3物理規(guī)律教學中應注意的問題
3.1要深刻理解規(guī)律的物理意義
3.1.1從理論上解釋實驗規(guī)律，做到從理論和實驗兩個方面來充分認識物理規(guī)律。如玻意爾定律是實驗定律，也可以從分子動理論來解釋它，做到理論與實驗相統(tǒng)一。
3.1.2要從物理意義上去理解物理規(guī)律的數(shù)學表達式。如ρ＝m/v，對同一物質而言，不能說密度跟質量成正比，跟體積成反比。因為同一物質的密度是不變的。
3.1.3要引導學生總結物理規(guī)律間的相互聯(lián)系，以便更深入的理解物理規(guī)律。如動量守恒定律與牛頓第三定律的關系；動能定理、動量定理跟牛頓第二定律的關系等。
3.1.4要充分認識物理規(guī)律中各個物理量的物理意義。如F=ma中的F指的是物體所受的合外力；在E=ΔΦ/Δt中，要區(qū)別Φ、ΔΦ、ΔΦ/Δt的物理意義；又如在a=Δv/Δt中，要區(qū)別v、Δv、Δv/Δt的物理意義。
3.2注意物理規(guī)律的適用范圍物理規(guī)律往往都是在一定的條件下建立或推導出來的，只能在一定的范圍內(nèi)使用。超越這個范圍，物理規(guī)律則不成立，有時甚至會得出錯誤結論。這一點往往易被學生忽視，他們一遇到具體問題，就亂套亂用物理規(guī)律，或者盲目外推，得出錯誤結論。因此，在物理規(guī)律教學中，要引導學生注意物理規(guī)律的適用范圍，使他們能夠正確使用物理規(guī)律解決實際問題。
3.3注意物理規(guī)律之間的聯(lián)系有些物理規(guī)律之間是存在著相互關系的。以牛頓第一定律與牛頓第二定律為例，兩個定律是從不同的角度回答了力與運動的關系。第一定律是說物體不受外力時做什么運動，第二定律是說物體受力作用時做什么運動。第一定律是第二定律的基礎，沒有第一定律，就不會有第二定律。雖然第一定律可以看成是第二定律的特例，但不能去掉第一定律。
4運用物理規(guī)律解決實際問題
在規(guī)律教學中，要指導學生運用物理規(guī)律去分析和解決具體的物理問題，在使用中進一步加深對物理規(guī)律及其物理意義的理解。
4.1培養(yǎng)學生運用物理規(guī)律解決實際問題的能力
例題的作用就是示范性，通過對例題的分析，總結出解決問題的思路、方法與步驟，引導學生應用物理規(guī)律解決實際問題。如牛頓第二定律的應用可分為3個方面：
（1）由力F求加速度a；
（2）由加速度F求力a；
（3）由m=F/a來解釋慣性與質量的關系。
針對上述3種情況，可以各設計一個典型例題，指導學生運用牛頓第二定律解決實際問題，從而達到培養(yǎng)學生運用物理規(guī)律解決實際問題的能力。
4.2強化訓練學生運用物理規(guī)律解決具體問題的能力
關鍵詞：科學素養(yǎng)教育；牛頓第二定律；物理知識
目前，如何培養(yǎng)學生的科學素養(yǎng)問題是我國教育界探討的熱點問題之一。普遍觀點認為學生的科學素養(yǎng)教育主要應包括以下內(nèi)容：理解和應用科學知識與技能；理解科學方法；形成科學的情感態(tài)度與價值觀；認識科學、技術與社會的關系。物理科學知識是構成人類自然科學知識體系的一個重要組成部分，是人類認識自然和改造自然的基礎，同時物理知識在形成和運用過程中有著豐富的科學思想、科學方法和科學教育的內(nèi)容，對提高學生的科學素養(yǎng)起著積極的促進作用。課堂教學作為物理知識獲得的主渠道，就是要讓學生理解物理知識和操作技能，學習探究自然規(guī)律的過程和方法，了解科學家的發(fā)現(xiàn)及思維過程，擁有積極的科學態(tài)度和科學精神，以及理解物理知識對社會發(fā)展的影響，最終提高學生的科學素養(yǎng)為教學的目的。
下面我們就以"牛頓第二定律"的教學為例，探討在物理知識學習的過程中所蘊含的有關科學素養(yǎng)教育方面的內(nèi)容。
一、學生對牛頓第二定律真實表達式的學習，從中認識到了物理定律的本質
中學物理教材通過驗證性的實驗，歸納出了牛頓第二定律的表達式 ，并給出了定律的適用范圍是宏觀低速運動的物體。而在牛頓第二定律得出的歷史過程中，其真實的表達形式是 ，即物體所受合外力等于其動量對時間的變化率，并由此推出動量守恒定律。當時牛頓清楚地知道物體的質量 是個變量，意識到物體的質量和速度存在某種聯(lián)系，因此他沒有將 從微分號中拿出來。牛頓意識到的動質量 和速度 之間存在一定的關系，這是牛頓力學中辯證法的體現(xiàn)，牛頓力學中蘊涵了相對論的因素。
奧地利科學家、哲學家恩斯特馬赫認為，牛頓第二定律應該理解為力是物體的質量與其加速度的乘積，即 ，這個表達形式就是我們現(xiàn)在中學教學中提到的。而馬赫當年的目的是為了牛頓力學的普及、推廣和應用。為了牛頓力學的通俗化和實用化，馬赫把質量 從微分號內(nèi)提了出來，由變量改為常量，免去了微分運算，使得具有初等數(shù)學水平的人也可以掌握和運用該定律，但是此時的牛頓第二定律對高速運動的物體就不適用了。馬赫對定律的思考方式，使牛頓力學得到了極大的普及，但同時我們也會意識到馬赫的思想歪曲了牛頓第二定律的本質。
教師在知識的教學中，向學生展示牛頓第二定律表達形式的發(fā)生、發(fā)展過程，學生既能體會到科學家的思維過程，又能認識到科學知識內(nèi)在的本質，同時又讓學生感受到物理知識背后隱含著人類認識世界的豐富智慧和科學思想。
二、學生通過實驗探究得出了牛頓第二定律，加深了對物理學方法的理解
牛頓第二定律揭示了物體的加速度跟力和質量的定量關系，是在實驗基礎上，歸納總結建立起來的重要規(guī)律。實驗歸納總結物理規(guī)律、控制變量的方法、減小誤差的方法都是重要的物理學方法。學生在探究規(guī)律的過程中，親身操作、記錄數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)、畫出圖像、由圖像得出結論，學生經(jīng)歷著發(fā)現(xiàn)規(guī)律的過程。在探究的過程中，學生們會思考小車與木板之間有摩擦力，怎樣才能平衡摩擦力對實驗的影響？為什么小車質量要遠大于小桶和砝碼的質量？ 處理數(shù)據(jù)時需要做出 圖像，圖像如果是一條過原點的傾斜直線，那么就能證明，當小車質量不變時，加速度與合外力成正比。但學生們卻發(fā)現(xiàn)實際做出的圖像有些彎曲，為什么會彎曲？學生們還對實驗提出了改進建議，有的學生提出可以用計算機來處理數(shù)據(jù)、做出圖像，還有的學生提出用氣墊導軌來代替木板做實驗等多種實驗方法。在探究過程中，學生認識到實驗的關鍵是如何根據(jù)實際情況，選擇誤差盡可能小的方法或途徑來解決問題。
教師在學生探究的基礎上，還指出目前人們還可以用傳感器開展實驗的設計與研究，實驗結果與理論結果非常接近，讓學生們課后查閱資料。此時的教學過程已經(jīng)不僅僅是驗證實驗了，而是一種探究與創(chuàng)新相結合的探究過程了。在這個過程中，學生們對科學知識充滿了興趣，像科學家一樣積極地設計實驗，學會提出問題，學會獨立地思考問題，更好地理解了物理學的研究方法，探究的同時也培養(yǎng)了學生良好的科學素養(yǎng)。
三、學生對牛頓第二定律意義的理解，反映了學生的質疑精神
學生在探究實驗的基礎上，得出了 的表達式。對于其中的 ，教師通常是引導學生分析物理學具有簡潔美，研究物理就是發(fā)現(xiàn)最簡單的規(guī)律，因此當 時，就能得出最簡單的牛頓第二定律的表達形式。對于這種解釋學生會產(chǎn)生質疑，認知上有困難。教師另一種講授方法， ，則 ，規(guī)定在國際單位制中，質量為1kg的物體產(chǎn)生 的加速度時，所用的力是1N，于是 ，所以 ，學生這時真正地理解了 的物理意義，困惑也就解決了。學生對教師教授知識方式的困惑，體現(xiàn)了學生敢于質疑的精神。還有牛頓第二定律的表達式中，學生認為 如果 ，則 ，那么牛頓第二定律就成了牛頓第一定律，牛頓第一定律不就是第二定律的特例了嗎，牛頓第一定律還有意義了嗎？學生經(jīng)過思維推理，產(chǎn)生了疑問，表達出自己的觀點。可見，學生的學習過程不僅是一個接受知識的過程，更需要學生具有一定的質疑能力，表達自己的觀點，通過解釋、推理的思維過程，逐步形成科學素養(yǎng)。質疑精神的培養(yǎng)在科學素養(yǎng)的養(yǎng)成中非常重要。
四、學生對牛頓第二定律應用的了解，體現(xiàn)了物理知識的有效性和價值性
牛頓第二定律的應用比較廣泛，它與交通運輸、與競技體育、與科技生活都有著密切的聯(lián)系。教師教學過程中，讓學生認識到知識在社會、技術中的應用，體會物理學對經(jīng)濟、社會發(fā)展的貢獻，關注并思考與物理學相關的熱點問題，如技術與人類未來、科學技術與環(huán)境、核能利用與科學道德等。學生就會意識到物理學知識不僅能科學地解釋各種自然界的物理現(xiàn)象，物理學知識還與許多社會問題有關。同時，學生還會認識到科學技術給人類文明幸福帶來了巨大的作用，又警惕由于人類對科學技術的亂用和濫用給人類未來可能帶來的弊端。此時的物理知識教學，在學生的情感、態(tài)度及價值觀方面發(fā)揮著重要的教育功能。而未來社會的發(fā)展需要公民具有對科學本質和價值觀認識的科學素養(yǎng)。
牛頓第二定律的數(shù)學表達式看上去簡單完美，然而學生在學習該定律得出的過程、定律中物理量的意義、定律本身的物理意義，以及其廣泛的應用前景這些知識時，就能認識到的科學知識的本質，理解科學研究的過程與方法，對科學充滿興趣，有探索科學的欲望，知識學習的過程中蘊含了對學生豐富的科學素養(yǎng)教育。為此，科學素養(yǎng)的培養(yǎng)需要滲透在每一堂課的教學中，需要每一位物理教師的親身參與，更需要教師們努力地發(fā)現(xiàn)蘊含在知識教學中的科學素養(yǎng)教育。
參考文獻：
關鍵詞：初中物理教學；問題；對策
物理學主要是研究基本的、普遍的規(guī)律，因此它的一些基本定律和概念就成為了研究很多自然科學的基礎。初中物理學作為一門初中時期的必修課是學生真正接觸物理學的開始，這對學生高中物理乃至更深層的物理學習奠定了一個堅實的基礎。物理學科相較于其他學科具有很強的空間性和實驗性，對于培養(yǎng)學生的空間想象力和動手能力具有重要意義。
一、初中物理教學存在的問題
1.內(nèi)容過于抽象
物理的學習方法有別于語文或者數(shù)學的學習方法，不是像語文那樣進行記憶，也不是像數(shù)學那樣來源于公式的推導，物理是以現(xiàn)實生活中某些現(xiàn)象為研究對象，通過數(shù)學工具來研究某些現(xiàn)象的變化規(guī)律。但是由于初中物理的學習比較簡單，往往是現(xiàn)實生活中某些現(xiàn)象的理想化模型的研究。例如，牛頓第一定律告訴我們，力不是維持物體運動的原因，而是改變物體運動狀態(tài)的原因。這對于剛剛學習物理的初中生來說是很難理解的。對于牛頓第一定律的教學既不可以采用語文學習的方法來進行死記，同時更無法采用數(shù)學的公式推導得到牛頓第一定律，因此必須采用物理學習的方法來進行學習。如，對于歐姆定律理解，通過學習僅僅知道歐姆定律描述的是電流、電壓、以及電阻之間的關系，而根據(jù)歐姆定律推導得到的R=U／I，從數(shù)學角度分析就會得出電阻隨著電壓和電流的變化而變化，但是這樣的理解是完全錯誤的。因為電阻是導體特有的屬性，不會隨著電壓和電流的改變而改變。因此筆者認為初中物理教學存在的主要問題之一就是教學內(nèi)容過于抽象，學生對于物理的學習缺乏興趣。
2.實驗教學過少
物理教學中一個非常重要的環(huán)節(jié)就是實驗教學。實驗教學對于初中生理解基本的物理概念和規(guī)律具有重要的意義，同時對于提高初中生的創(chuàng)新能力和動手能力也具有非常重要的意義。初中物理體現(xiàn)了理論與實踐的結合，但是現(xiàn)實是初中物理教學更多的只是注重基本概念的教學，而忽略了實驗教學的重要性。例如，對于歐姆定律的學習，課本上直接給出了電流、電壓、以及電阻之間的關系，但是對于剛剛接觸電學知識的初中生來說是很難理解的，同時也很難理解電阻是電器元件的固有屬性這樣的一個結論。采用實驗教學可以提高初中生學習物理的興趣，同時通過實驗，測量出電阻兩端電流和電壓的多組數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析得到歐姆定律也比較合理，這樣的結論也容易被初中生所接受。許多的學校對于初中物理的教學忽略了實驗教學的重要作用，要么采用語文式的教學模式，讓學生死記這些結論，要么采用數(shù)學式的教學模式，通過大量的題海去理解公式。其實這些對于初中生真正的理解公式的物理意義，提高初中生的創(chuàng)新能力均是不利的，所以實驗教學過少是初中物理教學存在的重要問題。
二、初中物理教學存在問題的對策
1.抽象概念具體化
初中物理中的許多概念規(guī)律對于初中生來說都比較抽象，例如電阻的概念，密度的概念等。許多物理概念規(guī)律來源于現(xiàn)實生活，因此將抽象的概念規(guī)律具體化對于初中生學習物理是非常重要的。例如，對于平面鏡成像特點，可以用這樣的方法進行講解，“學生拿一面鏡子來自己看看自己，你們發(fā)現(xiàn)鏡中的自己和現(xiàn)實中的自己有什么關系呢?”例如，對于密度的學習，教師可以采用這樣的方式進行講解。“學生，你們說一杯水和一桶水誰的質量大?”，“同樣體積的水和油，誰的質量大?”對于這樣的問題，初中生都可以回答：對于同樣的物質，體積越大，質量越大；對于同樣體積的水和油，水的質量大于油的質量。那么接下來學生就會很容易接受質量、密度以及體積之間的關系，并且對于理解密度是物質固有的屬性這樣一個概念也是容易接受的。
2.完善實驗設施，強化實驗教學
物理是以實驗為基礎的科學，因此對于初中物理的教學必須完善實驗設施，強化實驗教學。實驗作為教學方法的一種基本構成因素，是學習物理的基本方法，通過實驗培養(yǎng)學生的觀察能力、綜合分析能力、抽象概括能力、歸納演變能力、邏輯思維能力等，培養(yǎng)學生進行學習和研究的科學素質；同時實驗又具有直觀性，通過各種形式的感知，豐富學生的直接經(jīng)驗和感性認識，使學生獲得生動的表象，從而比較全面、客觀地掌握知識，提高認識能力。隨著新課程的改革，物理實驗考查已作為一項不可缺少的內(nèi)容，使物理實驗教學又具有重要的現(xiàn)實意義。特別是初中階段有些問題的結論不能通過數(shù)學推導直接得到，這時實驗推理就顯得更為重要。例如，牛頓第一定律它的條件是物體在不受外力時的運動情況，這在現(xiàn)實生活中是不可能做到的，但是教師如果能在做這個實驗過程中將小車運動的表面多換幾個，如粗糙毛巾、棉布、木板、玻璃等，通過觀察記錄和比較小車從斜面同一高度下滑時在不同表面上運動的距離遠近，并通過合理的推理就不難概括得出牛頓第一定律，這使得學生更加深刻的理解某些物理概念和定律，同時也學到科學的學習方法。
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