“做功的過程就是能量轉化過程”,這是本章教學中的一條主線。對于一種勢能,就一定對應于相應的力做功。類比研究重力勢能是從分析重力做功入手的,研究彈簧的彈性勢能則應從彈簧的彈力做功入手。然而彈簧的彈力是一個變力,如何研究變力做功是本節(jié)的一個難點,也是重點。首先,要引導學生通過類比重力做功和重力勢能的關系得出彈簧的彈力做功和彈簧的彈性勢能的關系。其次,通過合理的猜想與假設得出彈簧的彈力做功與哪些物理量有關。最后,類比勻變速直線運動求位移的方法,進行知識遷移,利用微元法的思想得到彈簧彈力做功的表達式,逐步把微分和積分的思想滲透到學生的思維中。本節(jié)課通過游戲引入課題,通過生活中拉弓射箭、撐桿跳高和彈跳蛙等玩具以及各種彈簧等實例來創(chuàng)設情景,提出問題。給學生感性認識,引起學生的好奇心;讓學生對彈簧彈力做功的影響因素進行猜想和假設,提出合理的推測,激發(fā)學生的探索心理,構思實驗,為定性探究打下基礎。然后,引導學生通過類比重力做功與重力勢能的關系得出彈簧彈性勢能與彈簧彈力做功的關系。
3.適用條件(1)萬有引力定律只適用于質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,不能把他們看作質點。(2)當兩物體是質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,可以把它們看作質量均勻的球體。當研究物體不能看成質點時,可以把物體假想分割成無數(shù)個質點,求出兩個物體上每個質點與另一物體上所有質點的萬有引力,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雜的現(xiàn)象,無不要歸結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。
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研究的重要方法2、理解牛頓第一定律的內容及意義;理解力和運動的關系,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系的不同認識,了解人類認識事物本質的曲折性2、感悟科學是人類進步的不竭動力[教學重點]1、理解力和運動的關系2、對牛頓第一定律和慣性的正確理解3、理想實驗[教學難點]1、力和運動的關系2、慣性和質量的關系[課時安排]1課時[教學過程][引入]
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研究的重要方法2、理解牛頓第一定律的內容及意義;理解力和運動的關系,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系的不同認識,了解人類認識事物本質的曲折性2、感悟科學是人類進步的不竭動力[教學重點]1、理解力和運動的關系2、對牛頓第一定律和慣性的正確理解3、理想實驗[教學難點]1、力和運動的關系2、慣性和質量的關系
1.這節(jié)課以實驗為依據(jù),采用控制變量的方法進行研究。這一方法今后在電學、熱學的研究中還要用到。我們根據(jù)已掌握的知識設計實驗、探索規(guī)律是物體研究的重要方法。2.定義力的單位“牛頓”使得k=1,得到牛頓第二定律的簡單形式F=ma。使用簡捷的數(shù)學語言表達物理規(guī)律是物理學的特征之一,但應知道它所對應的文字內容和意義。3.牛頓第二定律概括了運動和力的關系。物體所受合外力恒定,其加速度恒定;合外力為零,加速度為零。即合外力決定了加速度,而加速度影響著物體的運動情況。因此,牛頓第二定律是把前兩章力和物體的運動構成一個整體,其中的紐帶就是加速度。四、評價方案及說明1、對科學知識與技能的評價要注重科學內容的理解與應用,而不是單純記憶。技能的評價目標包括觀察技能、實驗技能等方面。對科學的技能的評價要盡量融合在科學探究過程的情景中。對科學知識的評價主要從兩方面,一是根據(jù)學生診斷性練習;二是通過學生作業(yè)反映學生掌握情況。
1. 課前觀看視頻《物理學與人類文明》2. 分組討論,派代表發(fā)言,談學習感受。主要是物理的地位,物理的學習方法。3. 高中物理與初中物理在內容和方法上的區(qū)別高中物理除了現(xiàn)象、概念和規(guī)律之外還應該關注研究問題的方法,學會從先想到抽象,從定性到定量研究問題,學會用數(shù)學方法解決物理問題,學會實驗探究,學會獨立分析問題解決問題的思維習慣。4. 高中物理學習的基本要求高中物理學習應該“重視實驗,勤于思考”和“經(jīng)歷過程,體驗方法”。高中物理學習與初中物理學習雖然有一定區(qū)別,但也不是孤立的,要繼續(xù)堅持初中物理學習中積累的學習方法和體會,重視從正反兩個方面加以總結和提煉,做到:(1) 認真閱讀,學會自學要學好物理,就要認真閱讀課本。閱讀課本是要抓住關鍵詞語,弄清語句間的邏輯順序和因果關系,領會文章段落所表達的物理內容,掌握課本敘述物理問題的表達方法。
八、物理學的基礎地位及物理學對人類文明、社會進步的影響。(1) 情景一:磁懸浮實驗:找兩個空心的圓柱片磁鐵,同名磁極相對,穿在同一根竹筷上,用手壓下上面的磁鐵,松手觀察它的運動情況。問題1:上面的磁鐵為什么會跳起來,為什么會懸浮在下面的磁鐵上方?問題2:根據(jù)這個實驗,你會想到那一種交通工具?總結:人們就是從磁懸浮現(xiàn)象中得到啟發(fā),進行磁懸浮列車的研究和制造的,這說明物理學在推動社會進步、人類文明方面起到推動作用。(2) 情景二:感應起電和火花放電實驗:用感應起電機或感應圈產(chǎn)生火花放電,讓學生觀察現(xiàn)象,聞氣味,然后聯(lián)想生活實例。還可以用一張紙試著擋住放電的弧光,最好能引燃紙張,說明雷擊引起火災的現(xiàn)象。問題1:你看、聽到了什么現(xiàn)象?問題2:根據(jù)這個實驗,你會想到那一種自然現(xiàn)象?問題3:放電發(fā)生在什么地方?為什么建筑物上方都有尖尖的設置,是干什么用的?問題4:你聞到什么氣味了嗎?
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,但學生在此前的物理學習中可能未曾遇到類似例子,因此引導學生通過交流,領會“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應研究小車在哪個時刻的速度:在橡皮筋剛恢復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定點(即用一條橡皮筋拉小車,橡皮筋剛好恢復原長時紙帶上的點)處。
【學習內容分析】在行星運動規(guī)律與萬有引力定律兩節(jié)內容之間安排本節(jié)內容,是為了更突出發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的這個科學過程。如果說上一節(jié)內容是從運動學角度描述行星運動的話,那么,本節(jié)內容是從動力學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,讓學生以自己現(xiàn)有的知識基礎身于歷史的背景下,經(jīng)歷一次“發(fā)現(xiàn)”萬有引力的過程,因此體驗物理學研究問題的方法就成為主要的教學目標。【學情分析】在學太陽對行星的引力之前,學生已經(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問題。已經(jīng)完全具備深入探究和學習萬有引力定律的起點能力。所以在推導太陽與行星運動規(guī)律時,教師可以要求學生自主地運用原有的知識進行推導,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。
d.某物體沿直線向東運動,原來的速度是5m/s,2s后速度減小到3m/s,求2s內物體速度變化。④如何探究物體作勻速圓周運動時,在Δt時間內的速度變化?分析:有了同一直線上速度變化的鋪墊后,討論物體做勻速圓周運動速度的變化就比較自然了,為了給向心加速度方向的學習打好基礎,可以通過小組協(xié)作,進一步完成下列思考題,使同學們認識到:時間間隔起短,速度變化的方向起接近半徑方向。(多媒體屏幕投影)a.物體沿半徑為1m的軌道做勻速圓周運動,線速度大小為,求1s內物體速度變化并畫出1s內速度變化的示意圖。b.分別求出上題中物體在0.5s、0.25s內速度變化并畫出相應的示意圖。由于沒有辦法直接利用實驗來驗證速度變化的方向,所以,我們采用提供思考題的方法,引導同學在合作學習、自主探究中完成。有了速度變化的研究為鋪墊,加速度的方向問題就迎刃而解了。
一、教材分析行星的運動選自人教版普通高中物理必修2第六章第1節(jié)。本節(jié)教學既是前面《運動的描述》和《曲線運動》內容的進一步的延伸和拓展,又能為后面學習萬有引力定律做鋪墊。在本章中占有較為重要的地位,具有承前啟后的作用。同時該節(jié)內容也涉及大量物理史實、貼近學生生活和聯(lián)系社會實際的事實,可進一步培育學生的科學情感、精神和發(fā)展觀。(一)教學目標 1.知識與技能(1)知道地心說和日心說的基本內容。(2.)掌握理解開普勒三大定律的內容,并能應用。(3)理解人們對行星運動的認識過程是漫長復雜的,真理是來之不易的。2.過程與方法通過托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開普勒等幾位科學家對行星運動的不同認識,了解人類認識事物本質的曲折性并加深對行星運動的理解。3.情感、態(tài)度與價值觀(1)澄清對天體運動神秘、模糊的認識,掌握人類認識自然規(guī)律的科學方法。(2)感悟科學是人類進步不竭的動力。
(給出儀器后先讓學生思考如何設計實驗、安裝儀器、設計實驗步驟,而后教師總結)實驗步驟如下:①安裝調整斜槽 :用圖釘把白紙釘在豎直板上,在木板的左上角固定斜槽。②調整木板 :用懸掛在槽口的重錘線把木板調整到豎直方向,并使木板平面與小球下落的豎直面平行,然后把重錘線方向記錄到釘在木板上的白紙上,固定木板,使在重復實驗的過程中,木板與斜槽的相對位置保持不變。③確定坐標原點:把小球放在槽口處,用鉛筆記下小球在槽口時球心在木板上的水平投影點O,O即為坐標原點。④描繪運動軌跡 :用鉛筆的筆尖輕輕地靠在木板的平面上,不斷調整筆尖的位置,使從斜槽上滾下的小球正好碰到筆尖,然后就用鉛筆在該處白紙上點上一個黑點,這就記下了小球球心所對應的位置。保證小球每次從槽上開始滾下的位置都相同,用同樣的方法可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙,描繪小球做平拋運動的軌跡。
(三)反饋練習(5分鐘)1、伽利略研究速度與時間的關系時遇到那些困難?他是怎樣巧妙解決的?2、給出5分鐘讓學生閱讀課后的閱讀材料,體會伽利略一生中對科學和社會的重大貢獻。(四)課堂小結:教師將本節(jié)的學習目標投影到大屏幕上,和學生一起簡單的總結。(五)課后作業(yè)1、利用現(xiàn)代的測量儀器設計出一個研究自由落體運動規(guī)律的實驗,寫出需要的器材和實驗過程。2、請學生再總結出一些科學研究中常用的思路和方法。通過這兩個作業(yè),進一步提高學生的科學研究的意識和素質。本設計所涉及到的科學研究方法:1、歸繆法——伽利略用亞里士多德的觀點推翻了翻亞里士多德的觀點。2、轉換法——伽利略用數(shù)學推理和斜面實驗間接證明他的假設。3、邏輯推理法——用數(shù)學方法推理出速度正比于時間則位移與時間二次方成正比。4、外推法——由斜面實驗外推至自由落體運動運動規(guī)律
在同一個直角坐標,做出兩個不同彈簧的F—X圖象,然后進行比較。圖象法處理數(shù)據(jù)更為直觀,更容易得出物理變化規(guī)律,且該種方法處理數(shù)據(jù)能更好地減小實驗的偶然誤差。最后老師歸納總結:得出胡克定律:F=KX(K為彈簧的頸度系數(shù))[設計意圖:在探究彈力的大小與形變的定量關系時,由學生進行猜想、實驗和得出規(guī)律,并利用信息技術計算機繪制F—X圖象,充分利用信息技術資源和物理學科的整合。能較好地體現(xiàn)以學生為主的新的教學理念。對探究實驗過程教師加以指導,使學生學會團結合作、學會探究物理規(guī)律;再加上熟練信息技術,更有效地提高學習效率。](五)彈力的應用(圖片,視頻播放:射箭)[設計意圖:讓學生知道產(chǎn)品設計離不開物理理論,做到從實踐到理論,再從理論到實踐的學習過程。](六)開放式問題(視頻播放:撐桿跳高、跳水);提出問題:通過本節(jié)內容的學習,請同學們開放式地討論①從形變與彈力知識去思考,撐桿跳高運動員跳得這么高的主要原因是什么?②跳水運動員在空中滯空時間主要由哪方面決定?
今天我說課的內容是人教版高中物理必修1第四章第四節(jié)《力學單位制》,我的說課內容將按下列程序展開。首先是本節(jié)教材的分析。一、說教材1、本節(jié)課在教材中的地位單位是學生在高考中最容易犯錯的地方之一,本節(jié)課內容貫穿整個物理學科的每部分。學好這部分內容對所有的自然學科都有幫助。2、教材簡析教材可分為:單位制等概念的來源和單位制的推廣。二、說教學目標:教學目標的設定是教師進行課堂授課的一個重要依據(jù),是教師完成教學任務的鑒定標準。根據(jù)新課標要求和學生特點我對本節(jié)制定以下教學目標(1)了解什么是單位制,知道國際單位制中力學的三個基本單位。(2)認識單位制在物理學中和國際交往中的重要作用。(3)學會用單位運算來檢查物理公式推導的正確性,從而培養(yǎng)學生解決實際問題的能力。
思考:洗衣機脫水時轉速高時容易甩干衣物,還是轉速低時容易甩干衣物?(2) 制作棉花糖的原理內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。內筒高速旋轉,黏稠的糖汁就做離心運動,從內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。當高速轉動的砂輪或者飛輪內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。
①平動的物體一般可以看作質點做平動的物體,由于物體上各點的運動情況相同,可以用一個點代表整個物體的運動,在這種情況下,物體的大小、形狀就無關緊要了,可以把整個物體當質點。例如:平直公路上行駛的汽車,車身上各部分的運動情況相同,當我們把汽車作為一個整體來研究它的運動的時候,就可以把汽車當作質點。當然,假如我們需要研究汽車輪胎的運動,由于輪胎上各部分運動情況不相同,那就不能把它看作質點了。要注意的是:同一物體在不同情況下有時可看質點,有時不可以看作質點,一列火車從北京開到上海,研究火車的運行的時間,可將火車看成質點,而火車過橋時,計算火車過橋的時間,不可以將火車看成質點。②有轉動但轉動為次要因素例如:研究地球公轉時,可把地球看作質點;研究地球自轉時,不能把地球看作質點。③物體的形狀、大小可忽略再如:乒乓球旋轉對球的運動的較大的影響,運動員在發(fā)球、擊球時都要考慮,就不能把乒乓球簡單看作質點。
(創(chuàng)設實例: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: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)淖鴺讼担绻矬w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)。
1、教師先演示投影:把小鋼珠放在黑墨水瓶蓋里轉一下(內有一點點墨水),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、交流和結論:師:要引導學生得出正確的科學結論:“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”。
1.教材在學生的原有加速度概念的基礎上來討論“勻速圓周運動速度變化快慢”的問題,讓學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系的規(guī)律;把向心加速度放在向心力之前,從運動學的角度來學習向心加速度。4.教材為了培養(yǎng)學生“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向心加速度的教學方式。1.采用理論、實驗、體驗相結合的教學安排。2.教師啟發(fā)引導,學生自主閱讀、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。