(創(chuàng)設(shè)實例:多媒體播放視頻劉翔的110m欄。)1.提出問題:怎樣定量(準確)人描述車或劉翔所在的位置?2.提示:你的描述必須能反映物體(或人)的運動特點(直線)、運動方向、各點之間的距離等因素。3.總結(jié):①為了定量地描述物體的位置及位置的變化,需要在參考系上建立適當?shù)淖鴺讼?。坐標系是在參考系的基礎(chǔ)上抽象出來的概念,是抽象化的參考系。為了定量地描述物體的位置及位置的變化需要在參考系上建立適當?shù)淖鴺讼?,如果物體在一維空間運動,即沿一條直線運動,只需建立直線坐標系,就能準確表達物體的位置;如果物體在二維空間運動,即在同一平面運動,就需要建立平面直角坐標系來描述物體的位置;當物體在三維空間運動時,則需要建立三維坐標系。①一維坐標:描述物體在一條直線上運動,即物體做一維運動時,可以以這條直線為x軸,在直線上規(guī)定原點、正方向和單位長度,建立直線坐標系。如圖1-1-1所示,若某一物體運動到A點,此時它的位置坐標XA=3m,若它運動到B點,則此時它的坐標XB=-2m(“-”表示沿X軸負方向)。
生:環(huán)境承載力是指環(huán)境能持續(xù)供養(yǎng)的人口數(shù)量。師:對了。但是有同學(xué)仍然會感到這是一個很抽象的概念。下面我們具體來了解什么是環(huán)境承載力。我們可以從兩個部分去理解:一、環(huán)境,它主要是指環(huán)境的單個要素(如:土地、水、氣候、植被等。)及其組合方式。二、是承載力,它指在特定的條件下,具體某事物能承受的某種活動的最大值。那環(huán)境承載力的科學(xué)定義是怎樣表達的呢?生:環(huán)境承載力是指某一時期,某種狀態(tài)條件下,某地區(qū)環(huán)境所能承受的人類活動作用的閾值。師:很對。 我們可以用一個生動的例子來說明。一只木桶里面的水的多少在底面積固定不變的情況下是由哪塊木板來決定?生:最短的那塊。師:確實如此。這就是我們平常所講的 “木桶效應(yīng)”。那影響環(huán)境承載力的大小也是由環(huán)境個要素里面最緊缺的那個要素來決定的。下面我們用一個例子來印證一下。
1.促使美國成為一個移民國家的因素是:①美洲屬于未開發(fā)的新大陸,需要大量的勞動力;②歐洲失業(yè)工人和破產(chǎn)農(nóng)民增加,人們?yōu)榱俗非蟾玫慕?jīng)濟待遇遷往美洲;③新航線的開辟為人們順利遷移掃除了障礙;④殖民擴張是人口遷移的促進因素,加快了人口遷移的過程。導(dǎo)致美國人口在本土范圍內(nèi)頻繁遷移的原因,歸納起來有:第一次人口遷移是戰(zhàn)爭因素,第二次是城市化;第三次是自然環(huán)境、經(jīng)濟環(huán)境的變化;第四次是經(jīng)濟格局的變化,即西部和南部新資源的發(fā)現(xiàn)和新興工業(yè)的發(fā)展。2.我國古代的人口遷移,深受統(tǒng)治者及其行政力量的束縛。封建帝王為了加強本國的經(jīng)濟和軍事實力,對人口遷移嚴加控制。只有當戰(zhàn)亂發(fā)生的時候,這種控制才得到削弱,人們?yōu)榱硕惚軕?zhàn)亂,尋找安定的生活環(huán)境,不得不進行大規(guī)模的遷移。我國近幾十年的人口遷移主要是由生產(chǎn)資料和勞動力數(shù)量上的地區(qū)分布不平衡造成的,是經(jīng)濟因素在起主導(dǎo)作用,與古代的人口遷移截然不同。
一、知識與技能1、知道伽利略的理想實驗及其主要推理過程和推論,知道理想實驗是科學(xué)研究的重要方法2、理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義;理解力和運動的關(guān)系,知道物體的運動不需要力來維持。3、理解慣性的概念,知道質(zhì)量是慣性大小的量度;會用慣性解釋一些現(xiàn)象。二、過程與方法1、觀察生活中的慣性現(xiàn)象,了解力和運動的關(guān)系2、通過實驗加深對牛頓第一定律的理解3、理解理想實驗是科學(xué)研究的重要方法三、情感態(tài)度與價值觀1、通過伽利略和亞里士多德對力和運動關(guān)系的不同認識,了解人類認識事物本質(zhì)的曲折性2、感悟科學(xué)是人類進步的不竭動力[教學(xué)重點]1、理解力和運動的關(guān)系2、對牛頓第一定律和慣性的正確理解3、理想實驗[教學(xué)難點]1、力和運動的關(guān)系2、慣性和質(zhì)量的關(guān)系
猜想:既然物體下落過程中的運動情況與物體質(zhì)量無關(guān),那么為什么在現(xiàn)實生活中,不同物體的落體運動,下落快慢不同呢?我們能否猜想是由于空氣阻力的作用造成的呢?如果沒有空氣阻力將會怎樣呢?學(xué)生討論后回答.三、猜想與假說伽利略認為,自由落體是一種最簡單的變速運動.他設(shè)想,最簡單的變速運動的速度應(yīng)該是均勻變化的.但是,速度的變化怎樣才算均勻呢?他考慮了兩種可能:一種是速度的變化對時間來說是均勻的,即經(jīng)過相等的時間,速度的變化相等;另一種是速度的變化對位移來說是均勻的,即經(jīng)過相等的位移,速度的變化相等.伽利略假設(shè)第一種方式最簡單,并把這種運動叫做勻變速運動.四、實驗驗證實驗驗證是檢驗理論正確與否的唯一標準.任何結(jié)論和猜想都必須經(jīng)過實驗驗證,否則不成理論.猜想或假說只有通過驗證才會成為理論.所謂實驗驗證就是任何人,在理論條件下去操作都能到得實驗結(jié)果,它具有任意性,但不是無條件的,實驗是在一定條件下的驗證,而與實際有區(qū)別.
一、教學(xué)目標1、知識與技能(1)知道時間和時刻的含義以及它們的區(qū)別。知道在實驗室測量時間的方法。(2)知道位移的概念,知道它是表示質(zhì)點位置變動的物理量,知道它是矢量,可以用有向線段來表示。(3)知道位移和路程的區(qū)別。2、過程與方法(1)聯(lián)系生活實際,通過師生共同討論的方法來確定時刻與時間、位置、位移及其路程的關(guān)系。(2)通過類比的數(shù)學(xué)方法用數(shù)學(xué)上的點、線段來突破時刻與時間的關(guān)系,直線運動的位置和位移。(3)嘗試運用所學(xué)的概念判斷一些與生活相關(guān)的實際問題。3.情感態(tài)度與價值觀(1)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),使學(xué)生體會到物理現(xiàn)象和規(guī)律所蘊含的自然美。(2)通過對問題的討論,培養(yǎng)學(xué)生勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題。(3)培養(yǎng)學(xué)生有主動與他人合作的團隊精神,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。二、教學(xué)重點、難點重點:1、時間、時刻、位置、位移的概念。2、矢量與標量的概念。
具體過程:先用懸掛法確定重心之后,在板上固定一條細線ab,讓ab穿過重心c點,再在其重心c處拴上細繩提拉,驗證薄板可以水平平衡.如圖3-1-6、3-1-7所示.歸納:物體的重心可在物體之上,也可在物體之外.結(jié)論:規(guī)則均勻的物體重心在其幾何中心;不規(guī)則不均勻的物體重心用懸掛法.例3一個被吊著的均勻的球殼,其內(nèi)部注滿了水,在球的底部有一帶閥門的細出水口.在打開閥門讓水慢慢流出的過程中,球殼與其中的水的共同重心將會()A.一直下降B.一直不變C.先下降后上升D.先上升后下降先讓學(xué)生自己回答,估計很多學(xué)生會選擇A;教師提示開始和最終重心的位置,學(xué)生很快就能得出正確答案.借機引導(dǎo)學(xué)生思考問題要全面.參考答案:在注滿水時,球殼和水的共同重心在球心,隨著水的流出,球殼的重心不變,但是水的重心下降,二者共同的重心在下降.當水流完時,重心又回到球心,故選項C正確.
2、過程與方法(1)聯(lián)系生活實際,通過師生共同討論的方法來確定時刻與時間、位置、位移及其路程的關(guān)系。(2)通過類比的數(shù)學(xué)方法用數(shù)學(xué)上的點、線段來突破時刻與時間的關(guān)系,直線運動的位置和位移。(3)嘗試運用所學(xué)的概念判斷一些與生活相關(guān)的實際問題。3.情感態(tài)度與價值觀(1)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),使學(xué)生體會到物理現(xiàn)象和規(guī)律所蘊含的自然美。(2)通過對問題的討論,培養(yǎng)學(xué)生勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題。(3)培養(yǎng)學(xué)生有主動與他人合作的團隊精神,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。二、教學(xué)重點、難點重點:1、時間、時刻、位置、位移的概念。2、矢量與標量的概念。難點:1、時刻與時間、路程和位移的區(qū)別。2、用坐標表示時刻、時間、位移的方法。3、矢量與標量的區(qū)別。
閱讀教材后總結(jié):是萬有引力的作用把宇宙中的恒星和行星聚集在一起,組成了太陽系、銀河系和其他星系.力的相互作用遍布我們周圍的一切物體.除此之外還有電荷間的相互作用、磁體間的相互作用,我們把這種力稱為電磁相互作用.【思考與討論】質(zhì)子帶正電,但質(zhì)子(與中子一起)卻能聚集在一起構(gòu)成原子核.你能推測是什么力的作用結(jié)果嗎?攻略一:閱讀教材53頁,師生共同討論、總結(jié).攻略二:網(wǎng)絡(luò)搜索或工具書查閱“四種基本相互作用”,進一步了解概念.結(jié)論:決定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和變化過程的基本的相互作用.近代物理確認各種物質(zhì)之間的基本的相互作用可歸結(jié)為四種:引力相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和強相互作用.近代物理的觀點傾向于認為:四種基本相互作用是統(tǒng)一的,物理學(xué)家們正在為建立大統(tǒng)一理論而努力.但至今也沒有公認的結(jié)論,望同學(xué)們好好學(xué)習(xí),為科學(xué)事業(yè)奉獻自己的聰明和才智.
生:還可以從表盤上直接讀出公里里程.師:日常生活中的“速度”有時指速度,也有時指速率,要看實際的物理情景。[討論與交流]甲、乙兩位同學(xué)用不同的時間圍繞操場跑了一圈,都回到了出發(fā)點,他們的平均速度相同嗎?怎樣比較他們運動的快慢?學(xué)生討論,體驗平均速度的缺陷,引入平均速率。生1:位移都是零,平均速度等于位移跟發(fā)生這段位移所用時間的比值,所以他們的平均速度都是零。生2:即使一位同學(xué)站在原地不跑,他的平均速度也是零啊,可我們運動會上不是這樣比快慢的,如果這樣,那多不公平啊?師:平均速度v=Δx/Δt,甲、乙的位移都為零,所以他們的平均速度也都等于零.在這里平均速度無法顯示他們運動快慢的不同,要用到另一物理量:平均速率.平均速率等于物體運動通過的路程跟所用時間的比值.他們兩人通過的路程相同且都不為零,但所用時間不同.顯然用時短的運動得快,也就是平均速率大.生:這不是我們初中學(xué)過的速度嗎?
思考:洗衣機脫水時轉(zhuǎn)速高時容易甩干衣物,還是轉(zhuǎn)速低時容易甩干衣物?(2) 制作棉花糖的原理內(nèi)筒與洗衣機的脫水筒相似,里面加入白砂糖,加熱使糖熔化成糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn),黏稠的糖汁就做離心運動,從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去,成為絲狀到達溫度較低的外筒,并迅速冷卻凝固,變得纖細雪白,像一團團棉花。5.離心現(xiàn)象的防止在水平公路上行駛的汽車,轉(zhuǎn)彎時所需的向心力是由車輪與路面的靜摩擦力提供的。如果轉(zhuǎn)彎時速度過大,所需向心力F大于最大靜摩擦力Fmax,汽車將做離心運動而造成交通事故。因此,在公路彎道處,車輛行駛不允許超過規(guī)定的速度。當高速轉(zhuǎn)動的砂輪或者飛輪內(nèi)部分子間相互作用力不足以提供所需向心力時,離心運動就會使他們破裂,甚至釀成事故。
(二)進行新課1、動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化演示實驗1:如右圖,用細線、小球、帶有標尺的鐵架臺等做實驗。把一個小球用細線懸掛起來,把小球拉到一定高度的A點,然后放開,小球在擺動過程中,重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化。我們看到,小球可以擺到跟A點等高的C點,如圖甲。如果用尺子在某一點擋住細線,小球雖然不能擺到C點,但擺到另一側(cè)時,也能達到跟A點相同的高度,如圖乙。問題:這個小實驗中,小球的受力情況如何?各個力的做功情況如何?這個小實驗說明了什么?學(xué)生觀察演示實驗,思考問題,選出代表發(fā)表見解。小球在擺動過程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直,對小球不做功;只有重力對小球能做功。實驗證明,小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動過程中,小球總能回到原來的高度??梢?,重力勢能和動能的總和保持不變。即機械能保持不變。
3.適用條件(1)萬有引力定律只適用于質(zhì)點間引力大小的計算。當兩物體間的距離遠遠大于每個物體的尺寸時,物體可以看成質(zhì)點,直接使用萬有引力定律計算。(模型)研究相互接觸的兩個人之間的萬有引力時,不能把他們看作質(zhì)點。(2)當兩物體是質(zhì)量均勻分布的球體時,它們間的引力也可直接用公式計算,但式中的r是指兩球心間距離。研究太陽和地球之間的萬有引力,可以把它們看作質(zhì)量均勻的球體。當研究物體不能看成質(zhì)點時,可以把物體假想分割成無數(shù)個質(zhì)點,求出兩個物體上每個質(zhì)點與另一物體上所有質(zhì)點的萬有引力,然后求合力,這是微積分的思想。萬有引力定律產(chǎn)生于對太陽系行星運動的研究,但它對物質(zhì)運動的適用性卻要廣泛得多。可以這樣說,宇宙中凡有引力參與的一切復(fù)雜的現(xiàn)象,無不要歸結(jié)到這樣一條十分簡潔的定律之中,這不能不使人驚嘆宇宙萬物超乎尋常的和諧及人類理性思考所具有的統(tǒng)攝力。
二、課堂教學(xué)(課前由科代表發(fā)回預(yù)習(xí)學(xué)案)1、教師根據(jù)預(yù)習(xí)學(xué)案檢查結(jié)果提出問題(用多媒體展示),引導(dǎo)全班討論(重點討論:①、為什么動能的表達式一定是 mV2 ?你如何得出這個結(jié)論?②、力在一個過程中對物體所做的功,和物體在這個過程中動能的變化量有什么關(guān)系?你如何得出這個結(jié)論?這個做功的力和F=ma中的力F有什么關(guān)系)。有困難的小組應(yīng)及時問老師。老師在這個過程中巡視指導(dǎo)。2、學(xué)生自主閱讀課文“7 動能和動能定理”中的“動能的表達式”,然后完成如下練習(xí)(教師在此過程中巡視指導(dǎo)):2.1嘗試推出動能的表達式(鼓勵會推導(dǎo)的同學(xué)積極上臺板演,老師引導(dǎo)討論)。2.2寫出動能的小結(jié)(認真閱讀教材p66倒數(shù)第二段、第三段,結(jié)合你推導(dǎo)動能表達式的過程,認真思考后四人一組討論:①、動能是矢量還是標量?②、動能的單位是什么?③、你認為應(yīng)從哪幾方面來理解動能?)
【學(xué)習(xí)內(nèi)容分析】在行星運動規(guī)律與萬有引力定律兩節(jié)內(nèi)容之間安排本節(jié)內(nèi)容,是為了更突出發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的這個科學(xué)過程。如果說上一節(jié)內(nèi)容是從運動學(xué)角度描述行星運動的話,那么,本節(jié)內(nèi)容是從動力學(xué)角度來研究行星運動的,研究過程是依據(jù)已有規(guī)律進行的演繹推理過程。教科書在尊重歷史事實的前提下,通過一些邏輯思維的鋪墊,讓學(xué)生以自己現(xiàn)有的知識基礎(chǔ)身于歷史的背景下,經(jīng)歷一次“發(fā)現(xiàn)”萬有引力的過程,因此體驗物理學(xué)研究問題的方法就成為主要的教學(xué)目標。【學(xué)情分析】在學(xué)太陽對行星的引力之前,學(xué)生已經(jīng)對力、重力、向心力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了較好的理解,并且掌握自由落體運動和圓周運動等運動規(guī)律,能熟練運用牛頓運動定律解決動力學(xué)問題。已經(jīng)完全具備深入探究和學(xué)習(xí)萬有引力定律的起點能力。所以在推導(dǎo)太陽與行星運動規(guī)律時,教師可以要求學(xué)生自主地運用原有的知識進行推導(dǎo),并要求說明每一步推理的理論依據(jù)是什么,教師僅在難點問題上做適當?shù)狞c撥。
1、教師先演示投影:把小鋼珠放在黑墨水瓶蓋里轉(zhuǎn)一下(內(nèi)有一點點墨水),再放在半圓形有機玻璃軌道上運動并飛出,讓鋼珠在白紙上留下痕跡,同樣在3/5半圓周,4/5半圓周上運動飛出,讓學(xué)生猜測飛出方向由什么特點?(有機玻璃板說明:厚約5毫米,略小于小鋼珠直徑,圓弧半徑15厘米,MN邊稍長些,以便過MN做直線,根據(jù)半徑大小確定圓心O位置。)學(xué)生猜想:切線方向師:已知圓弧半徑為15厘米。如何驗證?請用幾何方法作圖驗證。生:標出飛出點和圓心,做圓心和飛出點的連線,用量角尺量出該連線和飛出軌跡直線的夾角,是否90度。2、再分組實驗,提醒同桌配合,小心鋼珠滾跑。實驗完畢,要求作圖驗證,并互相討論交流。3、交流和結(jié)論:師:要引導(dǎo)學(xué)生得出正確的科學(xué)結(jié)論:“圓周運動的物體的速度方向為該點的切線方向”,而不能直接得出“曲線運動的的物體速度方向為該點的切線方向”。
說明:“倍增法”是一種重要的物理方法,歷史上庫侖在研究電荷間的相互作用力時曾用過此法,但學(xué)生在此前的物理學(xué)習(xí)中可能未曾遇到類似例子,因此引導(dǎo)學(xué)生通過交流,領(lǐng)會“倍增法”的妙處,這是本節(jié)課的一個要點.可用體育鍛煉中的“拉力器”來類比。(2)該方案消除摩擦力影響的方法:所用的消除方法與實驗方案2一樣。也可使用氣墊導(dǎo)軌代替木板,以更好地消除摩擦影響。(3)小車速度的確定方法:①確定打出來的點大致呈現(xiàn)什么規(guī)律:先密后疏(變加速),再均勻分布(勻速);②應(yīng)研究小車在哪個時刻的速度:在橡皮筋剛恢復(fù)原長時小車的瞬時速度,即紙帶上的點剛開始呈現(xiàn)均勻分布時的速度;③應(yīng)如何取紙帶上的點距以確定速度:由于實驗器材和每次操作的分散性,尤其是橡皮筋不可能長度、粗細完全一致,使得每次改變橡皮筋的條數(shù)后,紙帶上反映小車勻速運動的點數(shù)和點的位置,不一定都在事先的設(shè)定點(即用一條橡皮筋拉小車,橡皮筋剛好恢復(fù)原長時紙帶上的點)處。
1.教材在學(xué)生的原有加速度概念的基礎(chǔ)上來討論“勻速圓周運動速度變化快慢”的問題,讓學(xué)生知道向心加速度能夠表示勻速圓周運動物體速度變化的快慢究竟是怎么一回事。2.教材把向心加速度安排在線速度和角速度知識之后,使學(xué)生對描述勻速圓周運動的幾個物理量有一個大致的了解。3.教材從了解運動的規(guī)律過渡到了解力跟運動關(guān)系的規(guī)律;把向心加速度放在向心力之前,從運動學(xué)的角度來學(xué)習(xí)向心加速度。4.教材為了培養(yǎng)學(xué)生“用事實說話”的“態(tài)度”,讓一切論述都合乎邏輯,改變了過去從向心力推導(dǎo)向心加速度的教學(xué)方式。1.采用理論、實驗、體驗相結(jié)合的教學(xué)安排。2.教師啟發(fā)引導(dǎo),學(xué)生自主閱讀、思考,討論、交流。知識與技能1.會作矢量圖表示速度的變化量與速度之間的關(guān)系。2.加深理解加速度與速度、速度變化量的區(qū)別。3.體會勻速圓周運動向心加速度方向的分析方法。4.知道向心加速度的公式也適用于變速圓周運動;知道變速圓周運動的向心加速度的方向。
教學(xué)目標㈠知識與技能1.要弄清實驗?zāi)康?,本實驗為驗證性實驗,目的是利用重物的自由下落驗證機械能守恒定律。2.要明確實驗原理,掌握實驗的操作方法與技巧、學(xué)會實驗數(shù)據(jù)的采集與處理,能夠進行實驗誤差的分析,從而使我們對機械能守恒定律的認識,不止停留在理論的推導(dǎo)上,而且還能夠通過親自操作和實際觀測,從感性上增加認識,深化對機械能守恒定律的理解。3.要明確織帶選取及測量瞬時速度簡單而準確的方法。㈡過程與方法1.通過學(xué)生自主學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗、采集數(shù)據(jù),處理數(shù)據(jù)及實驗誤差分析的能力。2.通過同學(xué)們的親自操作和實際觀測掌握實驗的方法與技巧。3.通過對紙帶的處理過程培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力,體會處理問題的方法,領(lǐng)悟如何間接測一些不能直接測量的物理量的方法。
(一)知識與技能1.理解重力勢能的概念,會用重力勢能的定義進行計算。2.理解重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系,知道重力做功與路徑無關(guān)。3.知道重力勢能的相對性,知道重力勢能是物體和地球系統(tǒng)共有的(二)過程與方法:用所學(xué)功的概念推導(dǎo)重力做功與路徑的關(guān)系,親身感受知識的建立過程(三)情感、態(tài)度與價值觀1.滲透從對生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察,得到物理結(jié)論的方法,激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣.2.培養(yǎng)學(xué)生遵守社會公德,防止高空墜物。【教學(xué)重點】重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關(guān)系?!窘虒W(xué)難點】重力勢能的系統(tǒng)性和相對性?!窘虒W(xué)方法】啟發(fā)、引導(dǎo)、講練結(jié)合【教學(xué)過程】一、新課引入有句話是“搬起石頭砸自己的腳”,從物理的角度看待這一問題,搬起的石頭有了做功的本領(lǐng),它就具有了能,這種能我們稱為重力勢能。我們今天就來學(xué)習(xí)重力勢能。二、新課教學(xué)