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.
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。
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.
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.
(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。【教學(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)
八、物理學(xué)的基礎(chǔ)地位及物理學(xué)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(jié):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(xué)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(yīng)起電和火花放電實驗:用感應(yīng)起電機或感應(yīng)圈產(chǎn)生火花放電,讓學(xué)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(zāi)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(shè)置,是干什么用的?問題4:你聞到什么氣味了嗎?
1. 課前觀看視頻《物理學(xué)與人類文明》2. 分組討論,派代表發(fā)言,談學(xué)習(xí)感受。主要是物理的地位,物理的學(xué)習(xí)方法。3. 高中物理與初中物理在內(nèi)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(yīng)該關(guān)注研究問題的方法,學(xué)會從先想到抽象,從定性到定量研究問題,學(xué)會用數(shù)學(xué)方法解決物理問題,學(xué)會實驗探究,學(xué)會獨立分析問題解決問題的思維習(xí)慣。4. 高中物理學(xué)習(xí)的基本要求高中物理學(xué)習(xí)應(yīng)該“重視實驗,勤于思考”和“經(jīng)歷過程,體驗方法”。高中物理學(xué)習(xí)與初中物理學(xué)習(xí)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(xué)習(xí)中積累的學(xué)習(xí)方法和體會,重視從正反兩個方面加以總結(jié)和提煉,做到:(1) 認真閱讀,學(xué)會自學(xué)要學(xué)好物理,就要認真閱讀課本。閱讀課本是要抓住關(guān)鍵詞語,弄清語句間的邏輯順序和因果關(guān)系,領(lǐng)會文章段落所表達的物理內(nèi)容,掌握課本敘述物理問題的表達方法。
(一)、復(fù)習(xí)提問1、請說出功的計算公式及功的單位2、我們用哪個物理量表示物體運動的快慢?(二)、創(chuàng)設(shè)情景,引入新課1、播放多媒體素材,用起重機和一個工人搬運幾百塊磚比較哪一種方法好?圖中的情景說明了什么問題?(教師通過所設(shè)計的情景,將學(xué)生引入怎樣比較做功快慢,讓學(xué)生發(fā)表自己的看法,初步知道物體做功是有快慢之分的。)(三)、進行新課1、比較做功快慢的方法播放多媒體素材并提出問題:怎樣比較兩個人誰做功快誰做功慢?教師啟發(fā):以前學(xué)習(xí)過要比較兩物體運動的快慢,可以先確定路程再比較時間,也可以先確定時間再比較路程。在路程和時間都不同時,通過計算速度比較兩物體運動的快慢。同理,要比較物體做功的快慢可采用什么方法?
探究一:高中階段功的含義是什么?投影:初中九年級《物理》105頁學(xué)生思考:①圖中物體的勢能、動能分別如何變化?②物體能量的變化和做功是否存在關(guān)系?學(xué)生:分組討論,得出結(jié)論:如果物體的能量發(fā)生變化時,說明有力對物體做了功。教師:進行點評和小結(jié)(設(shè)計意圖:對初中知識深化理論認識,并為以后功能關(guān)系的教學(xué)作準備)探究二:力對物體做功的兩個要素是什么?情景再現(xiàn):找體重相對懸殊的兩位同學(xué),①A同學(xué)試圖抱起B(yǎng)同學(xué),但沒成功。②B同學(xué)抱起A同學(xué)在教室內(nèi)勻速走動。學(xué)生思考:在①中,A是否對B做功?在②中,B是否對A做功?學(xué)生:分析得出做功的兩要素:物體受到力的作用,并且在力的方向上發(fā)生位移.教師:讓學(xué)生分別例舉生活中力對物體做功和不做功的例子,(設(shè)計意圖:讓學(xué)生親身參與課堂實驗,烘托課堂氣氛,相互協(xié)作增進同學(xué)情誼)探究三:如果物體的位移不再力的方向上,那么力是否還對物體做功?
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?)
(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。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,地熱能以及其他各種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.
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、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。
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”。
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。
《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。
(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平動的物體一般可以看作質(zhì)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(guān)緊要了,可以把整個物體當質(zhì)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(zhì)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(zhì)點了。要注意的是:同一物體在不同情況下有時可看質(zhì)點,有時不可以看作質(zhì)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(zhì)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(zhì)點。②有轉(zhuǎn)動但轉(zhuǎn)動為次要因素例如:研究地球公轉(zhuǎn)時,可把地球看作質(zhì)點;研究地球自轉(zhuǎn)時,不能把地球看作質(zhì)點。③物體的形狀、大小可忽略再如:乒乓球旋轉(zhuǎn)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(zhì)點。