关于牛顿第一定律的教学体会

牛顿第一定律的内容是：“一切物体在不受外力作用时，总保持静止或匀速直线运动状态。”该定律是初中物理力学教学中的一个重要内容，在初中物理学中占有重要地位。笔者结合20多年的教学经验，现谈谈牛顿第一定律教学的一些研究心得。
认知心理学的理论告诉我们，学生学习物理概念、规律时所形成的错误，常常是由于其头脑中存在的前科学概念影响所致。
所谓前科学概念，是指儿童在学习物理课程以前的生活实际中，对各种物理现象和过程在头脑中反复建构所形成的系统的但并非科学的观念。比如牛顿第一定律就是如此。在物理教学中，那种认为只需要“正面”传授知识，学生就能接受，如果他们仍不理解，可以多讲几遍就能达到目的的想法，实践证明是过于天真了。因为在有些学生的经验中，早已有了与亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论类似的观念。这样，当他们学习了牛顿第一定律之后，就可能把定律纳入到自己原有的认知结构中，牛顿第一定律实际上成了“力是维持物体运动原因”的代名词。让他们解释用手抛钥匙、飞机扔炸弹的例子时，他们却又运用亚里士多德的理论去解释，其错误观念暴露无遗。这正是牛顿第一定律教学效果不佳的症结之所在。
研究和改进牛顿第一定律的教学，应当了解学生头脑中前科学概念的特点。
（1）学生头脑中的前科学概念是自发形成的
过去，我们在教学中，常常误认为学生在学习物理之前其头脑如同一张“白纸”，教师可以在上面任意涂画，事实并非如此。学生在长期的生活实践当中，逐渐形成了自己对客观世界物质运动规律的看法。他们几乎每天都会看到物体在力的作用下运动，而在力停止作用时物体静止，于是主观地断言：有力，则物体运动；无力，则物体静止。这正是亚里士多德“力是维持物体运动原因”的理论。
（2）学生头脑中的前科学概念具有顽固性
由于前科学概念是儿童头脑中业已形成的概念，且长期的日常生活经验与观察又加强了这些概念。因此，学生头脑中的前科学慨念是非常顽固的。
国内外物理教育界近年来的一些研究表明：一旦学生对某些物理现象形成了前科学概念，要想加以转变是极其困难的。
在上述研究基础上，我对牛顿第一定律的教学提出如下教学建议。
1. 破除学生头脑中的前科学概念
由于学生头脑中存在着前科学概念，教师必须促使学生头脑中前科学概念的转变，在他们的头脑中引发认知冲突和危机，使他们头脑中原有的观念与当前面临的现实产生无法调和的矛盾，促使原结构的解体和新结构的建构。这种过程可以说是在学生头脑中引发了一场科学革命。 免费论文下载中心 2. 教育学生建立理想模型，培养探究方法
建立理想化的物理模型是物理学研究的重要方法之一，也是一种经常应用的科学研究方法。在牛顿第一定律中涉及到的“光滑平面”就是伽俐略、牛顿研究力和运动关系时建立的一种理想模型，正因为建立了理想模型，才揭示了力和运动关系的本质，进而总结出了经典力学中一条重要的物理规律。理想模型是一种抽象的理想客体，实际上并不存在，但对我们研究问题却非常重要。
3. 注重定律中条件的内涵
牛顿第一定律的条件是“物体不受外力”；结论是“保持静止或匀速直线运动状态”。在教学中，很多学生不能真正理解条件的涵义，认为只有物体绝对不受外力时，才能保持静止或匀速直线运动状态；受了外力则不会有此结论。
其实“物体不受外力”包含两种情况：①物体绝对不受外力；②物体可受外力，但所受外力的合力为零，等效于不受外力。例如，人在匀速直线行驶的汽车车箱里腾空跳起，人在水平方向上没有受外力作用(忽略空气阻力)，因此，人在水平方向将保持原来的运动状态，继续向前作匀速直线运动，由于汽车也在向前作匀速直线运动，且二者速度相同，故人将落到原来起跳处的位置。又如，马拉车在水平路面上直线行走，车在水平方向受到了马的拉力和地面的摩擦力，若这两个力始终大小相等，方向相反，则水平方向合力为零，即车在水平方向一定保持匀速直线运动状态。
总之，教师在物理教学过程中，必须充分体现出以教师为主导，学生为主体。结合学生实际，因材施教，努力改进教学方法，才能达到提高教学效果的目的。 免费论文下载中心