實驗?zāi)繕?biāo):1、知道打點計時器的構(gòu)造和原理,學(xué)會使用打點計時器,能根據(jù)打出的紙帶計算打幾個點所用的時間,會計算紙帶的平均速度,能根據(jù)紙帶粗略測量紙帶的瞬時速度,認識v-t圖象,并能根據(jù)v-t圖象判斷物體的運動情況。2、通過速度測量過程的體驗,領(lǐng)悟兩個方法:一是用圖象處理物理數(shù)據(jù)的方法;二是極限法或說無限趨近法,加強一個認識,實驗是檢驗理論的標(biāo)準。實驗器材:電源(220v電源或?qū)W生電源),打點計時器,紙帶,刻度尺(最好是塑料透明的),導(dǎo)線實驗準備:1、仔細觀察電磁打點計時器和電火花計時器,對照課本,比較它們的異同。2、兩類打點計時器的打點時間間隔是多少?3、分析紙帶時,如何計算紙帶的平均速度。4、嚴格地說,瞬時速度我們引進測量出來的,你知道用什么方法求出的速度可以代替某點的瞬時速度嗎?5、從器材上讀取的數(shù)據(jù)是原始數(shù)據(jù),原始數(shù)據(jù)是寶貴的實驗資料,要嚴肅對待,要整齊的記錄,妥善保存。
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?
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(biāo)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.
實驗?zāi)繕?biāo):1、知道打點計時器的構(gòu)造和原理,學(xué)會使用打點計時器,能根據(jù)打出的紙帶計算打幾個點所用的時間,會計算紙帶的平均速度,能根據(jù)紙帶粗略測量紙帶的瞬時速度,認識v-t圖象,并能根據(jù)v-t圖象判斷物體的運動情況。2、通過速度測量過程的體驗,領(lǐng)悟兩個方法:一是用圖象處理物理數(shù)據(jù)的方法;二是極限法或說無限趨近法,加強一個認識,實驗是檢驗理論的標(biāo)準。實驗器材:電源(220v電源或?qū)W生電源),打點計時器,紙帶,刻度尺(最好是塑料透明的),導(dǎo)線實驗準備:1、仔細觀察電磁打點計時器和電火花計時器,對照課本,比較它們的異同。2、兩類打點計時器的打點時間間隔是多少?3、分析紙帶時,如何計算紙帶的平均速度。4、嚴格地說,瞬時速度我們引進測量出來的,你知道用什么方法求出的速度可以代替某點的瞬時速度嗎?
四、速度和速率學(xué)生閱讀教材第18頁相應(yīng)部分的知識點,讓學(xué)生總結(jié).生:速度既有大小,又有方向,是矢量,速度的大小叫速率,教師引導(dǎo)學(xué)生看教材第18頁圖1.3—2.觀察汽車的速度計,討論后說出你從表盤上獲取的有用信息。生:汽車的速率.指針指在相應(yīng)數(shù)字的瞬間,就表示汽車在那一瞬時的速率是那個值.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?
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(dāng)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(biāo)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。可見,重力勢能和動能的總和保持不變。即機械能保持不變。
世界能源問題的解決途徑是什么?能源,是人類敕以生存和進行生產(chǎn)的不可缺少的資源.近年來,隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和能源消費的增長.能源問題已被列為世界上研究的重大問題之一.解決世界能源問題的根本途徑,主要有兩個方面:其一是廣泛開源,其二是認真節(jié)流.所謂開源,就是積極開發(fā)和利用各種能源.在繼續(xù)加緊石油勘探和尋找新的石油產(chǎn)地的同時,積極開發(fā)豐富的煤炭資源,還要大力開發(fā)水能,生物能等常規(guī)能源,加強核能、太陽能,風(fēng)能、沼氣,海洋能,地?zé)崮芤约捌渌鞣N新能源的研究和利用,從而不斷擴大人類的能源資源的種類和來源.所謂節(jié)流,就是要大力提倡節(jié)約能源.節(jié)能是世界上許多國家關(guān)心和研究的重要課題,甚至有人把節(jié)能稱為世界的“第五大能源”,與煤、石油和天然氣、水能、核能等并列.在節(jié)能方面,在有計劃地控制人口增長的同時,重點要發(fā)揮先進科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢,提高各國的能源利用效率.
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(biāo)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、學(xué)習(xí)任務(wù)分析1.教材的地位和作用在物理學(xué)中,能量并不是由功定義的。能量的概念是在人類追尋“運動中的守恒量是什么”的過程中發(fā)展起來的。能量概念之所以重要,就是因為它是一個守恒量。守恒關(guān)系是自然中十分重要的關(guān)系,從中學(xué)開始加強學(xué)生對守恒關(guān)系的認識是有益的,因為它是極為重要的研究方向。根據(jù)這種認識,所以本節(jié)從追尋守恒量出發(fā)引入能量概念,為能量學(xué)習(xí)奠定了基礎(chǔ)并把這種物理思想滲透在能量學(xué)習(xí)的全過程。2.學(xué)習(xí)的主要任務(wù)“追尋守恒量”一節(jié),主要是使學(xué)生了解守恒思想的重要性。學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)課前已經(jīng)學(xué)習(xí)了能量的有關(guān)知識,在過去的教學(xué)中,是先學(xué)習(xí)能量的概念,而后研究一兩個具體問題,發(fā)現(xiàn)動能與勢能之和在某些過程中不變,由此引出機械能守恒定律?!皺C械能守恒”這個詞學(xué)生并不陌生,但是讓學(xué)生說出自己對它的認識又不是一件容易的事。
知識與技能1.知道地心說和日心說的基本內(nèi)容.2.知道所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個焦點上.3.知道所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等,且這個比值與行星的質(zhì)量無關(guān),但與太陽的質(zhì)量有關(guān).4.理解人們對行星運動的認識過程是漫長復(fù)雜的,真理是來之不易的.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(xué)家對行星運動的不同認識,了解人類認識事物本質(zhì)的曲折性并加深對行星運動的理解.情感、態(tài)度與價值觀1.澄清對天體運動裨秘、模糊的認識,掌握人類認識自然規(guī)律的科學(xué)方法.2.感悟科學(xué)是人類進步不竭的動力.教學(xué)重點理解和掌握開普勒行星運動定律,認識行星的運動.學(xué)好本節(jié)有利于對宇宙中行星的運動規(guī)律的認識,掌握人類認識自然規(guī)律的科學(xué)方法,并有利于對人造衛(wèi)星的學(xué)習(xí).
(給出儀器后先讓學(xué)生思考如何設(shè)計實驗、安裝儀器、設(shè)計實驗步驟,而后教師總結(jié))實驗步驟如下:①安裝調(diào)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(diào)整木板 :用懸掛在槽口的重錘線把木板調(diào)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(fù)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(biāo)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(biāo)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(diào)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(yīng)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。
動畫展示三個宇宙速度(四) 讓學(xué)生具有振興中華的使命感與責(zé)任感本節(jié)課的最后,播放了一段美國登月的視頻,讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)一些奇妙的物理現(xiàn)象,引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)月球的背景是什么顏色,宇航員行走的模樣等等,預(yù)計不久的將來,哪個國家也將登上月球,同學(xué)們高呼“中國”,那么我們現(xiàn)在能做些什么呢,讓同學(xué)感想到:我們是祖國的未來的希望,現(xiàn)在需要努力學(xué)習(xí)科學(xué)文化知識,將來為祖國的航天事業(yè)做貢獻。要培養(yǎng)學(xué)生堅韌不撥、勇于探索、協(xié)力合作的科學(xué)精神以及嚴謹求實、謙虛謹慎、勇于質(zhì)疑科學(xué)態(tài)度;也要培養(yǎng)學(xué)習(xí)者熱愛科學(xué)、熱愛祖國的情感;努力學(xué)習(xí)、振興中華的責(zé)任感。這些策略在本案例中得到了體現(xiàn)。(五)練習(xí)反饋,拓展延伸:[例題1]“2003年10月15日9時,我國神舟五號宇宙飛船在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射,把我國第一位航天員楊利偉送入太空。飛船繞地球飛行14圈后,于10月16日6時23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場。”
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(biāo)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”。
《勻速圓周運動》為高中物理必修2第五章第4節(jié).它是學(xué)生在充分掌握了曲線運動的規(guī)律和曲線運動問題的處理方法后,接觸到的又一個美麗的曲線運動,本節(jié)內(nèi)容作為該章節(jié)的重要部分,主要要向?qū)W生介紹描述圓周運動的幾個基本概念,為后繼的學(xué)習(xí)打下一個良好的基礎(chǔ)。人教版教材有一個的特點就是以實驗事實為基礎(chǔ),讓學(xué)生得出感性認識,再通過理論分析總結(jié)出規(guī)律,從而形成理性認識。教科書在列舉了生活中了一些圓周運動情景后,通過觀察自行車大齒輪、小齒輪、后輪的關(guān)聯(lián)轉(zhuǎn)動,提出了描述圓周運動的物體運動快慢的問題。二、教學(xué)目標(biāo)1.知識與技能①知道什么是圓周運動、什么是勻速圓周運動。理解線速度的概念;理解角速度和周期的概念,會用它們的公式進行計算。②理解線速度、角速度、周期之間的關(guān)系:v=rω=2πr/T。③理解勻速圓周運動是變速運動。④能夠用勻速圓周運動的有關(guān)公式分析和解決具體情景中的問題。
培養(yǎng)學(xué)生合作交流意識和探究問題的能力,這一部分知識層層遞進,符合學(xué)生由特殊到一般、由簡單到復(fù)雜的認知規(guī)律。4、互動探究(1)極限思想的滲透讓學(xué)生閱讀“思考與討論”小版塊.培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)和閱讀能力提出下列問題,進行分組討論:a、用課本上的方法估算位移,其結(jié)果比實際位移大還是小?為什么?b、為了提高估算的精確度,時間間隔小些好還是大些好?為什么?針對學(xué)生回答的多種可能性加以評價和進一步指導(dǎo)。讓學(xué)生從討論的結(jié)果中歸納得出:△t越小,對位移的估算就越精確。滲透極限的思想。通過小組內(nèi)分工合作,討論交流,培養(yǎng)學(xué)生交流合作的精神,以及搜集信息、處理信息的能力;通過小組間對比總結(jié),使學(xué)生學(xué)會在對比中發(fā)現(xiàn)問題,在解決問題過程中提高個人能力;
本來比較速度變化的快慢也有兩種方法:一種是比較相同時間內(nèi)速度變化量的大?。涣硪环N是比較發(fā)生相同的速度變化所需要的時間長短。但教材是將比較質(zhì)點位置移動快慢的思想直接遷移過來,通過實例分析,使學(xué)生明白不同運動物體的速度變化快慢不同,表現(xiàn)在速度的變化與發(fā)生這個變化所用時間的比值不同,從而引入加速度的定義方法a=△v/△t。加速度表示速度的變化快慢,包括速度增加的快慢和減小的快慢,不能誤認為只要有加速度的運動速度就一定是增加的。廣義地講,加速度不僅可以描述速度大小的變化快慢,而且也可以描述速度方向變化的快慢,本節(jié)教材只限定在直線運動的情景中討論。加速度的矢量性是一個難點,教材是以與速度方向相同或是相反來表述加速度的矢量性的。如果以初速度方向為正方向,那么加速度就有正負之分,加速度的正負表示加速度的方向,不表示加速度的大小。
(三)合作交流能力提升教師:剛才我們通過實驗了解了小車的速度是怎樣隨時間變化的,但實驗中有一定的誤差,請同學(xué)們討論并說出可能存在哪些誤差,造成誤差的原因是什么?(每個實驗小組的同學(xué)之間進行熱烈的討論)學(xué)生:測量出現(xiàn)誤差。因為點間距離太小,測量長度時容易產(chǎn)生誤差。教師:如何減小這個誤差呢?學(xué)生:如果測量較長的距離,誤差應(yīng)該小一些。教師:應(yīng)該采取什么辦法?學(xué)生:應(yīng)該取幾個點之間的距離作為一個測量長度。教師:好,這就是常用的取“計數(shù)點”的方法。我們應(yīng)該在紙帶上每隔幾個計時點取作一個計數(shù)點,進行編號。分別標(biāo)為:0、1、2、3……,測各計數(shù)點到“0”的距離。以減小測量誤差。教師:還有補充嗎?學(xué)生1:我在坐標(biāo)系中描點畫的圖象只集中在坐標(biāo)原定附近,兩條圖象沒有明顯的分開。學(xué)生2:描出的幾個點不嚴格的分布在一條直線上,還能畫直線嗎?
設(shè)計意圖:幾道例題及練習(xí)題,其中例1小車由靜止啟動開始行駛,以加速度 做勻加速運動,求2s后的速度大?。窟M而變式到:小車遇到紅燈剎車……,充分體現(xiàn)了“從生活到物理,從物理到社會”的物理教學(xué)理念;例題及練習(xí)題由淺入深、由易到難、各有側(cè)重,體現(xiàn)新課標(biāo)提出的讓不同的學(xué)生在物理上得到不同發(fā)展的教學(xué)理念。這一環(huán)節(jié)總的設(shè)計意圖是反饋教學(xué),內(nèi)化知識。(6) 小結(jié)歸納,拓展深化我的理解是,小結(jié)歸納不應(yīng)該僅僅是知識的簡單羅列,而應(yīng)該是優(yōu)化認知結(jié)構(gòu),完善知識體系的一種有效手段,為充分發(fā)揮學(xué)生的主題作用,從學(xué)習(xí)的知識、方法、體驗是那個方面進行歸納,我設(shè)計了這么三個問題:① 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),你學(xué)會了哪些知識;② 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),你最大的體驗是什么;③ 通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),你掌握了哪些學(xué)習(xí)物理的方法?
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