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。分別將實驗內容和實驗結果板書在黑板上。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。
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,得到結論;6、 總結自由落體運動特點及重力加速度;7、 應用訓練
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。
猜想:既然物體下落過程中的運動情況與物體質量無關,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.
一、教材分析在初中階段,物理量單位的學習是學生較為困惑的問題之一。前面關于1N的規(guī)定給學生的印象總好像是有些隨意。尤其是牛頓、帕斯卡、安培、伏特、焦耳、瓦特等單位的規(guī)定。使得學生感動物理太復雜。事實上,只有把單位制放在整個物理學框架中加以認識,并且知識有了一定的積累。經(jīng)歷了充分的學習過程后才能體會物理量單位的命名和使用規(guī)則。體會到其中對一些單位進行規(guī)定的合理性和方便特征。物理學單位中,有很少幾個基本物理量,它們的單位就是基本單位。在進行了這種選定之后,其它物理量的單位就是根據(jù)它的定義式,有所選擇的其他物理量的單位共同確定的。國際單位制的建立和使用,不僅方便了國際間的交流,也逐漸成為科學研究中計算和運用的一種規(guī)范約束。中學生應該注意學習,逐步習慣,在記錄、表達和計算中規(guī)范使用。二、教學目標(一)知識與技能1.了解什么是單位制,知道力學中的三個基本單位;2.認識單位制在物理計算中的作用
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.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?
閱讀教材后總結: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】質子帶正電,但質子(與中子一起)卻能聚集在一起構成原子核.你能推測是什么力的作用結果嗎?攻略一:閱讀教材53頁,師生共同討論、總結.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.結論:決定物質的結構和變化過程的基本的相互作用.近代物理確認各種物質之間的基本的相互作用可歸結為四種: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.
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?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:這不是我們初中學過的速度嗎?
(一)、復習提問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?(教師通過所設計的情景,將學生引入怎樣比較做功快慢,讓學生發(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):以前學習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系?學生:分組討論,得出結論: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(設計意圖:對初中知識深化理論認識,并為以后功能關系的教學作準備)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,①A同學試圖抱起B(yǎng)同學,但沒成功。②B同學抱起A同學在教室內勻速走動。學生思考:在①中,A是否對B做功?在②中,B是否對A做功?學生: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:讓學生分別例舉生活中力對物體做功和不做功的例子,(設計意圖:讓學生親身參與課堂實驗,烘托課堂氣氛,相互協(xié)作增進同學情誼)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?
基于以上分析,為使本堂課圍繞重點、突破難點,同時讓學生在課堂教學中能力得到提高,我設計如下教學過程。(一)創(chuàng)設情景認識形變由同學們已有的形變知識入手,引入新課。教師演示:①彈簧的壓縮形變;②彈簧的拉伸形變③視頻播放:竹竿形變、鋼絲的扭轉形變。得出形變的概念及各類形變。[設計意圖:我從生活情景中引入新課,是為了激發(fā)學生的好奇心,為學生學習重點和難點內容作鋪墊。]設問:摩天大樓在風的吹拂下會不會擺動,發(fā)生形變嗎?演示微小形變放大實驗:由于這種形變不容易觀察,會使學生產(chǎn)生疑問:到底有沒有發(fā)生形變?解決的辦法是微小形變的演示實驗。為什么光點會往下移?讓學生帶著問題思考后得出結論:是由于桌面發(fā)生了形變,但是形變不明顯。為后面解決壓力和支持力都是彈力做好鋪墊。[設計意圖:使學生知道“放大”是一種科學探究的方法。]
通過這個示例呢,我們可以得到解決向心力問題的一般的步驟,確定對象,找出軌跡,找出圓心,然后進行受力分析,讓同學們參考這樣的步驟,逐步的解決圓周運動的問題,對于變速圓周運動,我通過鏈球運動進行引入,這里是一個鏈球運動的視頻,在同學們觀看視頻之前,我給同學們提出問題,鏈球收到繩子的拉力,做的是勻速圓周運動嗎? 然后再課堂上我們再做一個小實驗, 我們可以通過改變拉線的方式來調節(jié)小球的速度大小嗎? 那么對小球,做加速圓周運動,進行受力分析,我們可以看到,小球做加速運動時,他所受到的力,并不是嚴格通過軌跡的圓心,在進行分析的時候,特別強調,小桶所受力的切線方向分力,和法線方向分力,切線方向分力,改變小球運動速度大小,法線方向分力,改變了小球運動的方向,法線方向的分力,在這里就是向心力,產(chǎn)生了向心加速度,通過這樣一個例子進行分析,同學們是比較容易理解的,
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、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”。
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。守恒關系是自然中十分重要的關系,從中學開始加強學生對守恒關系的認識是有益的,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。“機械能守恒”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。
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分安全降落在內蒙古主著陸場?!?/p>
(二)進行新課1、動能與勢能的相互轉化演示實驗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。
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??梢赃@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。
“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。