(一)教材的地位與作用本節(jié)描述地球所處的宇宙環(huán)境包括兩部分內容,一是能在天體系統(tǒng)中確定地球所在位置,二是結合太陽燃燒的穩(wěn)定狀態(tài)和大行星運軌道特征,說明地球存在生命的宇宙環(huán)境特征。這里需要補充太陽大小長期穩(wěn)定的燃燒保證地球表面長期保持適宜的溫度,有利生命進化;大小行星公轉各行其道,保證地球宇宙環(huán)境的安全。這兩點宜在討論地球是特殊的行星時補充。說明地球是太陽系中一顆既普通又特殊的行星要通過 3引導學生從圖文資料中找出地球與其他行星在運動特征和結構特征上的共性以及軌道位置和自身條件上的特性。運動特征共性包括同向性、共面性和近圓性;結構特征主要是通過與類地行星比較得出地球在質量和體積方面不具特殊性。地球上存在生命主要是因為日地距離適中,所以有適合的溫度;因為地球質量和體積適中,所以能吸引住大氣形成厚度、壓力適合的大氣層;因為地球存在巖漿活動,所以有地球內部氫氧分異化合的水汽溢出形成海洋。
問:為什么會出現(xiàn)這樣的情況,男女生之間的拉力存在著怎樣的大小關系?進一步求證這兩個力的大小關系經過共同討論,得方案:把兩個彈簧秤勾在一起,重現(xiàn)拔河比賽,分三種情況進行。(通過攝像頭把彈簧秤的讀數(shù)放大)兩彈簧稱勾在一起拉,處于靜止不動時(即拔河比賽,雙方處于僵持狀態(tài))兩彈簧稱勾在一起拉,并向一方運動(即比賽繩子被拉向一方時的狀態(tài))3、兩彈簧稱勾在一起拉,一方方向慢慢改變(兩力方向始終在一條直線上)實驗結論:兩彈簧稱的讀數(shù)的變化總是相同的,大小相等,方向相反。得到牛頓第三定律:追問:既然兩個力大小相等,那么拔河比賽為什么還存在勝負之分?講清作用力與反作用力作用的受力物體不同,并和學生討論如何做才會獲勝?;貞n前問題:“以卵擊石”為什么雞蛋碎?
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?
(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
進一步引導學生思考利用數(shù)學知識可寫成等式F=kma學生很自然就會思考比列系數(shù)K應該是多少?通過教師引導學生舉例各國長度單位不同(如英國:英里、碼、英尺、英寸;中國:市里、市丈、市尺、市寸、市分 )導致交流不便。為了適應各國交流需要國際計量局規(guī)定了一套統(tǒng)一的單位,稱為國際單位制 。取不同的單位制K是不同的,為了簡潔方便,在選取了質量和加速度的國際單位(Kg, m/s2)時規(guī)定K=1。那么就有;F=ma為了紀念牛頓,就把能使1kg物體獲得1m/s2加速度的力稱做一牛頓,用符號N表示問題:實際物體受力往往不止一個,多個力情況應該怎么辦呢?平行四邊形法則進一步引導學生得出牛頓第二定律更一般的表達式: F合=ma思考.討論我們用力提一個很重的箱子,卻提不動它。這個力產生了加速度嗎?要是產生了,箱子的運動狀態(tài)卻并沒有改變。為什么?
研究一種物理現(xiàn)象,總是要先從現(xiàn)象的描述入手。機械運動作為自然界最簡單和最基本的運動形態(tài),它所描述的是物體空間位置隨時間變化的情況。因此,本節(jié)學習描述質點做機械運動需要時刻、時間間隔和位移等概念。相當一部分高一學生在具體過程中難以區(qū)別時刻和時間間隔。另外,由于思維的定式,在第一次接觸既要考慮大小又要考慮方向的問題時,會因不適應造成學習困難。所以,區(qū)別“路程與位移”“時刻和時間間隔”是教學的重難點所在。學習這些內容的過程與方法對學習速度和加速度可以起到奠定基礎的作用。教學的對象是高一的學生,這一時期的學生處在好奇善問、創(chuàng)新意識強烈的青少年期。對于生活中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象具有濃厚的興趣。但他們的思維還停留在簡單的代數(shù)運算階段,對于矢量和矢量運算的理性認識幾乎沒有。且對生活中出現(xiàn)的時間、時刻、時間間隔等不能做出很好的區(qū)分,對時常提及的路程、距離等形成了模糊的前概念。
(3)內陸和中西部城鎮(zhèn)主要以煤和火電為主;廣大農村和邊遠地區(qū)大多正從使用農作物秸稈等生物能源。(4)人均能源資源不足。我國是世界第三大能源生產國和第二大能源消費國,而我國能源短缺,特別是油氣資源短缺已成為制約我國經濟發(fā)展的重要因素。相關數(shù)據(jù)——煤炭、石油和天然氣的人均資源占有量只有95t,世界平均值為209t,約是世界人均值的1/2;我國人均石油可采儲量3t,世界平均值為28t,約為世界平均值的1/10。我國人均能源消費量不足1.2噸標準煤,居世界89位,不足世界人均能源消費水平的一半,僅占發(fā)達國家的1/5~1/10。其中人均消費650kg標準煤,是世界平均額的95%;人均消費石油相當145kg標準煤,為世界平均數(shù)的16.8%;人均消費天然氣相當17.7kg標準煤,為世界平均數(shù)的3.9%;人均消費電力501.5kWh,為世界平均水平的25%。(5)是能源消費結構不合理,突出存在著一低兩高:即電能消費比例低,非商品生物能源消費量高,一次性商品能源消費中原煤消費比重高。原煤消費達到75%,遠高于26.2%的世界平均水平。
設疑自探:一個壓縮或拉伸的彈簧就是一個“儲能器”,怎樣衡量形變彈簧蘊含能量的多少呢?彈簧的彈性勢能的表達式可能與那幾個物理量有關?類比:物體的重力勢能與物體所受的重力和高度有關。那么彈簧的彈性勢能可能與所受彈力的大小和在彈力方向上的位置變化有關,而由F=kl知彈簧所受彈力等于彈簧的勁度系數(shù)與形變量的乘積。預測:彈簧的彈性勢能與彈簧的勁度系數(shù)和形變量有關。學生討論如何設計實驗: ①、用同一根彈簧在幾次被壓縮量不同時釋放(勁度系數(shù)相同,改變形變量),觀察小車被彈開的情況。②、分別用兩根彈簧在被壓縮量相同時釋放(形變量相同,勁度系數(shù)不同),觀察小車被彈開的情況。交流探究結果:彈性勢能隨彈簧形變量增大而增大。隨彈簧的勁度系數(shù)的增大而增大。
一、說教材《質點 參考系和坐標系》是人教版普通高中物理必修一第一章第一課的內容。本節(jié)課主要介紹了質點、參考系、坐標系的基本概念。通過本節(jié)課的學習為進一步學習后續(xù)課程起到了鋪墊的作用。根據(jù)上述教材的結構和內容分析,又考慮到高一年級學生的認知結構及其心理特征,我制定了以下三維教學目標:1、知識與技能:知道質點的概念及條件;知道參考系的概念及作用;掌握坐標系的簡單應用。2、過程與方法:促進學生自主學習,讓學生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于思考,培養(yǎng)學生的科學探究能力。3、情感態(tài)度與價值觀:通過質點 參考系和坐標系的學習,使學生了解生活與物理的關系,讓學生學會用科學的思維去看待事物。根據(jù)普通高中物理課程標準,并在吃透教材的基礎上,我確定了以下教學重點和難點:教學重點:質點概念的建立。只有掌握了這一點才能更加準確的理解和掌握后續(xù)教材的相關內容。
一、 教材分析與學情分析教材分析人民教育出版社普通高中課程標準實驗教科書必修2第七章第九節(jié)。本節(jié)內容安排在學習機械能守恒定律之后的目的,是為了使學生在理論上對機械能守恒定律有所了解的基礎上,通過實驗測量及對實驗數(shù)據(jù)的分析處理,對機械能守恒定律及條件有深刻的認識。學情分析知識層面:學生已經掌握了動能、重力勢能等概念以及動能定理、機械能守恒定律等定理、定律;知道功是能量轉換的量度以及機械能守恒的條件。能力層面:學生已具備一定的實驗操作技能,會用打點計時器以及直尺等實驗儀器。具備一定的數(shù)據(jù)處理能力。二、教學目標與重點、難點教學目標知識與技能:1、會用打點計時器打下的紙帶計算物體運動的速度。2、掌握驗證機械能守恒定律的實驗原理。
2、教學目標根據(jù)我對教材的理解、結合學生的實際情況、滲透新課程的教學理念,為提高全體學生的科學素養(yǎng),按課程標準,以促進全體學生發(fā)展為目的。從知識與技能、過程與方法,情感態(tài)度與價值觀三個方向培養(yǎng)學生,擬定三個教學目標:知識與技能:(1)知道什么是動能。(2)正確理解和運用動能公式分析、解答有關問題。(3)掌握外力對物體所做的總功的計算,理解“代數(shù)和”的含義。(4)理解和運用動能定理。過程與方法:通過演繹推理過程,培養(yǎng)科學研究興趣,領略物理學中所蘊含的嚴謹?shù)倪壿嬯P系。情感、態(tài)度、價值觀:通過運用動能定理分析解決問題,感受成功的喜悅,培養(yǎng)學生對科學研究的興趣。3、教學的重點和難點重點:理解動能定理、應用動能定理解決力學問題。難點:應用動能定理解決多個過程的力學問題,以及變力做功或曲線運動中的動能定理運用。
(5)高度不同,對平拋運動距離有何影響,是否因為高度減小后下落時間減小,所以要增大速度才能達到相同的距離?(教學實踐證明,這種想法在學生比較多見。已經不自覺的沿用了自由落體運動的規(guī)律,又隱隱有運動等時性的痕跡。應引導學生這一結果還需實驗驗證。)教師的引導:其實,我們所提出的看法都跟平拋運動的規(guī)律有關系。那么平拋運動究竟有怎樣的規(guī)律呢?以前學過的直線運動知識還能用于今天的內容嗎?由此逐步使學生意識到分析平拋運動須采用運動合成與分解這一方法。三、實驗驗證自主探究(15分鐘) 物理是實驗科學,多媒體教學不能代替實驗。本教學設計的第三個環(huán)節(jié)是實驗驗證,鼓勵學生自主探究。引導學生根據(jù)自己的猜想(實驗目的)設計實驗進行驗證。(1)介紹手持式平拋豎落儀,引導并小結實驗要領:聽兩小球下落聲音判斷其下落時間。體會合運動和分運動是等時的。
1、舉例:2、結論:(1)物體的運動軌跡是曲線的運動叫曲線運動。(2)曲線運動中速度方向是時刻改變的。(二)、曲線運動方向:1、質點在某一點(或某一時刻)的速度的方向是在曲線的這一點的切線方向。2、曲線運動中速度方向是時刻改變的,因此曲線運動是變速運動。(三)、曲線運動條件:1、演示實驗:2、結論:當物體所受的合力的方向跟它的速度方向不在同一直線時,物體就做曲線運動。七、課堂小結:1、運動軌跡是曲線的運動叫曲線運動。2、曲線運動中速度的方向是時刻改變的,質點在某一點的瞬時速度的方向在曲線的這一點的切線上。3、當合外力F的方向與它的速度方向有一夾角a時,物體做曲線運動。八、鞏固訓練:1、關于曲線運動,下列說法正確的是()。A:曲線運動一定是變速運動;B:曲線運動速度的方向不斷的變化,但速度的大小可以不變;
學生中存在這樣的問題:既然宇宙間的一切物體都是相互吸引的,那么為什么沒有吸引到一起?為了解決這個問題,安排了例題2例2、兩物體質量都是1kg,相距1m,它們間的萬有引力是多少?通過本題,讓學生認識到一般物體間的引力極小,不用考慮。那么,質量很大的天體為什么沒被吸引到一塊?從而引出下節(jié)課題。4.課堂小結:本節(jié)課,從天體運動出發(fā),通過推理證明,形成理性認識,再結合例題習題使學生的理性認識再反饋到具體事實。形成實踐-理論-實踐的認知循環(huán),順應了認知規(guī)律.。本共設計了很多問,能讓學生想的盡量讓學生想、能學生說的盡量讓學生說、能讓學生做的盡量讓學生做,全面發(fā)展學生的各方面能力。再通過作業(yè)和探究性課題使學生的思維活動在時空上得以延續(xù)。5.布置作業(yè):布置作業(yè)時刻意安排引入:萬有引力、重力、向心力、三者的聯(lián)系,通過引導學生對比結果,從中發(fā)現(xiàn)問題:萬有引力與重力向心力的關系與區(qū)別,為下節(jié)知識的難點突破作好了鋪墊。
2、計算天體的質量首先觀看多媒體展示天體的運動,同時解釋什么是環(huán)繞天體?什么是中心天體?接著展示相關問題:①應用萬有引力定律求解天體質量的基本思路是什么?②求解天體質量的方程依據(jù)是什么?教師點撥,學生分組,合作探究,學生代表發(fā)言設計說明通過創(chuàng)設問題情境,進行由淺至深,由易到難的問題式教學,以激發(fā)學生的積極思維活動;通過探究讓學生建立物理模型,分組討論,求解中心天體質量的三種表達式。在進行已有知識的遷移時重點重復環(huán)繞和被繞的關系,使學生準確抓住模型中的各個星體所擔任的角色。通過小組合作學習,運用類比歸納法得出正確結論,掌握求解中心天體質量的基本思路,以達到突出教學重點的目的。3、發(fā)現(xiàn)未知天體通過2個視頻進行了解設計說明這部分通過視頻主要激發(fā)學生相信科學,學習科學,讓學生感知人類探索宇宙的夢想,激發(fā)學生探索科學奧秘的熱情,培養(yǎng)熱愛科學的情感,促使學生樹立獻身科學的人生價值觀。
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。
了解了第一宇宙速度及其意義之后,繼續(xù)提出問題,讓學生思考:如果衛(wèi)星的發(fā)射速度大于第一宇宙速度7.9km/s ,會出現(xiàn)什么情況呢?先讓學生們大膽猜想,然后再向學生們介紹 衛(wèi)星發(fā)射速度大于第一宇宙速度后的幾種可能情況,引出第二宇宙速度和第三宇宙速度,讓學生對第二、第三宇宙速度及其意義做定性了解。并通過演示Flash課件,幫助學生理解、加深學生印象。在學生對人造衛(wèi)星的原理及發(fā)射衛(wèi)星的速度條件有了初步了解后,接下來引導學生對衛(wèi)星的運動規(guī)律作進一步的探索。實際上衛(wèi)星并不是沿地表水平發(fā)射的,而是用火箭多次加速送到一定的高度的軌道后,再沿以地心為圓心的圓周的切線運行的。讓學生繼續(xù)深入思考:衛(wèi)星在不同高度繞地球運行時的速度怎么求呢?將衛(wèi)星送入低軌道和高軌道所需的速度都一樣么?如果把不同軌道上的衛(wèi)星繞地球的運動都看成是勻速圓周運動,引導學生利用已學的萬有引力和圓周運動的相關知識,探究衛(wèi)星繞地球的運行規(guī)律。
(四)、彈性勢能(據(jù)課時情況,可以讓學生自學)生活中還有一些物體既沒有運動也沒有很大的高度卻同樣“儲存”著能量,哪怕它只是孩童手里的玩具(圖片:彈弓)。張緊的弓一撒手就會對箭支做功改變它的動能,松弛的弓有這樣的本領嗎?同樣是弓前者具有能量而后者沒有,那么什么情況下物體才具有這種能量呢?張緊的弓在恢復原狀的過程會對外做功,但是拉斷的弓還能有做功的本領嗎?1.定義:物體由于發(fā)生彈性形變而具有的能量叫做彈性勢能。2.彈性勢能的大小與哪些因素有關呢?3、勢能由相互作用的物體的相對位置決定的能量。重力勢能:由地球和物體間相對位置決定。彈性勢能:由發(fā)生形變的各部分的相對位置決定。(五).反饋練習1. 物體在運動過程中,克服重力做功50J, 則( )A.重力做功為50JB.物體的重力勢能一定增加50JC.物體的重力勢能一定減少50JD.重力做功為-50J
學生回答的方法多樣,讓各小組根據(jù)自己討論出來的方法對自己實驗出來的紙帶進行數(shù)據(jù)處理,并求出加速度,并且將多條紙帶都進行處理,同時提醒學生對紙帶的選擇。接著,我會用多媒體展示重物下落實驗打出來的紙帶,用表格列出一段紙帶上各點的瞬時速度,準確畫出v-t圖像,求出加速度,將結果給予學生的結果作對比,確定出正確結論。最后讓學生分析總結:自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動,而且,多條紙帶算出來的加速度的數(shù)值都接近相等,即加速度在實驗誤差允許范圍內是相等的。引出重力加速度,介紹概念、方向及大小。(強調“同一地點”,讓學生閱讀教材中一些地點的重力加速度,可以了解重力加速度的大小與緯度有關,緯度越大加速度越大)。學習了重力加速度后讓學生根據(jù)之前學習的勻變速直線運動公式推導出自由落體的運動規(guī)律。設計意圖:讓學生在學習過程中的主體地位和自主觀能動性得到充分發(fā)揮,取長補短,培養(yǎng)了學生的實驗操作能力,又使學生對自由落體運動的性質有深刻的印象,從而解決了本節(jié)課第二個難點。