動畫展示三個宇宙速度(四) 讓學生具有振興中華的使命感與責任感本節(jié)課的最后,播放了一段美國登月的視頻,讓學生發(fā)現(xiàn)一些奇妙的物理現(xiàn)象,引導學生發(fā)現(xiàn)月球的背景是什么顏色,宇航員行走的模樣等等,預計不久的將來,哪個國家也將登上月球,同學們高呼“中國”,那么我們現(xiàn)在能做些什么呢,讓同學感想到:我們是祖國的未來的希望,現(xiàn)在需要努力學習科學文化知識,將來為祖國的航天事業(yè)做貢獻。要培養(yǎng)學生堅韌不撥、勇于探索、協(xié)力合作的科學精神以及嚴謹求實、謙虛謹慎、勇于質(zhì)疑科學態(tài)度;也要培養(yǎng)學習者熱愛科學、熱愛祖國的情感;努力學習、振興中華的責任感。這些策略在本案例中得到了體現(xiàn)。(五)練習反饋,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?!?/p>
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。
【學習內(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過程。如果說上一節(jié)內(nèi)容是從運動學角度描述行星運動的話,那么,本節(jié)內(nèi)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。
“做功的過程就是能量轉(zhuǎn)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(guān)系得出彈簧的彈力做功和彈簧的彈性勢能的關(guān)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(guān)。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(gòu)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(guān)系得出彈簧彈性勢能與彈簧彈力做功的關(guān)系。
一、學習任務分析1.教材的地位和作用在物理學中,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,從中學開始加強學生對守恒關(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,為能量學習奠定了基礎并把這種物理思想滲透在能量學習的全過程。2.學習的主要任務“追尋守恒量”一節(jié),主要是使學生了解守恒思想的重要性。學生在學習本節(jié)課前已經(jīng)學習了能量的有關(guān)知識,在過去的教學中,是先學習能量的概念,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”這個詞學生并不陌生,但是讓學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)律的科學方法.2.感悟科學是人類進步不竭的動力.教學重點理解和掌握開普勒行星運動定律,認識行星的運動.學好本節(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)律的科學方法,并有利于對人造衛(wèi)星的學習.
《勻速圓周運動》為高中物理必修2第五章第4節(jié).它是學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,為后繼的學習打下一個良好的基礎。人教版教材有一個的特點就是以實驗事實為基礎,讓學生得出感性認識,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、教學目標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。
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)濟因素在起主導作用,與古代的人口遷移截然不同。
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”。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.澳大利亞混合農(nóng)業(yè)地域在生產(chǎn)結(jié)構(gòu)、經(jīng)營方式、科技應用、農(nóng)業(yè)專業(yè)化和地域化等方面有哪些特點?2.在澳大利亞混合農(nóng)業(yè)地 域形成的過程中,有哪些區(qū)位因素在起作用?學生發(fā)言,教師適當引導、評點并作講解。[教師提問]:那么,澳大利亞的墨累—達令盆地的區(qū)位因素有什么不足之處?知識拓展:課件展示澳大利亞大分水嶺的雨影效應的形成原理及東水西調(diào)示意圖。[教師講解]:澳大利亞東南部受大分水嶺的影響,降水集中于大分水嶺的東側(cè),在其西側(cè)形成山地的雨影效應,降水豐富地區(qū)與農(nóng)業(yè)生產(chǎn)地區(qū)分布不一致,灌溉成為澳大利亞農(nóng)牧業(yè)發(fā)展的限制性條件。因此,澳大利亞對水利工程建設很 重視,東水西調(diào)促進了墨累—達令盆地農(nóng)牧業(yè)的發(fā)展。[課堂小結(jié)]:這節(jié)課我們學習了農(nóng)業(yè)區(qū)位選擇的基本原理。 通過學習我們了解到,農(nóng)業(yè)的區(qū)位選擇實質(zhì)上就是對農(nóng)業(yè)土地的合理利用。
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,望同學們好好學習,為科學事業(yè)奉獻自己的聰明和才智.
(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(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(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。
教學重點1.自由落體運動的概念及探究自由落體運動的過程。2.掌握自由落體運動規(guī)律,并能運用其解決實際問題。教學難點演示實驗和探究實驗的技巧及自由落體運動規(guī)律的得出.教學過程設計思想:1、 先用游戲激發(fā)學生學習興趣,順理成章地研究落體運動;2、 通過演示實驗讓學生自己總結(jié)出物體下落快慢不同的主要原因是空氣阻力,從而猜想若沒有空氣阻力會怎樣;3、 用牛頓管實驗驗證猜想,引入了新的理想運動模型:自由落體運動。講述1971年宇航員做的實驗,加深印象;4、 了解地球表面物體下落運動近似成自由落體運動的條件;5、 著手研究自由落體運動的規(guī)律,利用打點計時器進行研究,得到結(jié)論;6、 總結(jié)自由落體運動特點及重力加速度;7、 應用訓練
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.他設想,最簡單的變速運動的速度應該是均勻變化的.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.
演示實驗1、將一張紙和一張金屬片在同一高度同時釋放,結(jié)果金屬片先著地。教師不發(fā)表意見,繼續(xù)做實驗。分別將實驗內(nèi)容和實驗結(jié)果板書在黑板上。2、將剛才的紙片緊緊捏成一團,再次與硬幣同時釋放,結(jié)果兩者幾乎同時落地。3、將兩個完全一樣的紙片,一個捏成團,一個平展,則紙團下落快。師:物體下落快慢是由質(zhì)量決定嗎?生:不是的!師:為什么這樣說?生:第2個實驗和第三實驗都說明了這個問題,特別是第3個問題,質(zhì)量一樣卻下落有快慢之分。師:那你現(xiàn)在覺得物體下落快慢由什么因素決定呢?生:我想應該是空氣阻力。猜想師:如果影響物體下落快慢的因素是空氣阻力,那么在沒有空氣阻力,物體的下落快慢應該是一樣的,這種猜想是不是正確呢?我們來做一個實驗驗證一下。
一、教學目標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)學方法用數(shù)學上的點、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)課的學習,使學生體會到物理現(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)學生勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學問題。(3)培養(yǎng)學生有主動與他人合作的團隊精神,提高學生的科學素養(yǎng)。二、教學重點、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。
三、制定實驗方案的兩個問題:1.怎樣測量(或比較)物體的加速度:引導學生思考、討論并交流。學生可能會提出下面的一些方案:方法一:測出初速度為零的勻加速直線運動的物體在 時間內(nèi)的位移 ,則 ;方法二:在運動的物體上安裝一條打點計時器的紙帶,根據(jù)紙帶上打出的點來測量加速度;方法三:測出兩個初速度為零的勻加速運動的物體在相同的時間內(nèi)發(fā)生的位移 、 ,則 ;方法四:測出兩個初速度為零的勻加速運動的物體在相同的位移內(nèi)所用的時間 、 ,則 ;2.怎樣提供并測量物體所受的恒力:教師提出:現(xiàn)實中,除了在真空中拋出或落下的物體(僅受重力)外,僅受一個力的物體幾乎是不存在的。然而,一個單獨的力作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的,因此,實驗中力 的含義指物體所受的合力。以在水平軌道上用繩牽引小車加速運動為例,小車受到四個力的作用,即重力、支持力、繩的拉力和軌道對小車的摩擦力(當物體運動的速度比較小時,我們可以忽略空氣的阻力)。
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生自己回答,估計很多學生會選擇A;教師提示開始和最終重心的位置,學生很快就能得出正確答案.借機引導學生思考問題要全面.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.
四、速度和速率學生閱讀教材第18頁相應部分的知識點,讓學生總結(jié).生:速度既有大小,又有方向,是矢量,速度的大小叫速率,教師引導學生看教材第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?
1.加速度與力的關(guān)系:實驗的基本思路是保持物體的質(zhì)量不變,測量物體在不同的力的作用下的加速度,分析加速度與力的關(guān)系。有了實驗的基本思路,接下去我們就要準備實驗器材,以及為記錄實驗數(shù)據(jù)而設計一個表格。為了更直觀地判斷加速度與力的數(shù)量關(guān)系,我們以 為縱坐標、 為橫坐標建立坐標系,根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標系中描點。如果這些點在一條過原點的直線上,說明 與 成正比,如果不是這樣,則需進一步分析。2.加速度與質(zhì)量的關(guān)系:實驗的基本思路是保持物體所受力不變,測量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度,分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。有了實驗的基本思路,接下去我們就要準備實驗器材,以及為記錄實驗數(shù)據(jù)而設計一個表格。為了更直觀地判斷加速度與質(zhì)量的數(shù)量關(guān)系,我們以 為縱坐標、 為橫坐標建立坐標系,根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標系中描點,根據(jù)擬合的曲線形狀,初步判斷 與 的關(guān)系是反比例函數(shù)。再把 圖像改畫為 圖像,如果是一條過原點的斜直線,說明自己的猜測是否正確。