《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。
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(biāo)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?)
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”。
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。
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。
3.作者為什么不直接描寫人們看見東西呢?請同學(xué)們找出其中的細節(jié)描寫,并說明有什么表達效果。答:側(cè)面烘托,正是作者高明之處,這也是許多佳作常用之法。細節(jié)描寫往往會成為事情的切入點和突破口,一篇佳作往往離不開一些細節(jié)描寫,本文也不例外,有些細節(jié)描寫耐人尋味,如:“德國人撤退時炸毀的布熱金卡毒氣室和焚尸爐廢墟上,雛菊花在怒放?!薄斑@是一個二十多歲的姑娘,長得豐滿,可愛,皮膚細白,金發(fā)碧眼。她在溫和地微笑著,似乎是為著一個美好而又隱秘的夢想而微笑?!?.句子賞析:“對另外一些人來說,這樣一個事實使他們終生難忘:在德國人撤退時炸毀的布熱金卡毒氣室和焚尸爐廢墟上,雛菊花在怒放?!泵鞔_:一邊是戕害生命的毒氣室和焚尸爐,一邊是生機勃勃的生命,兩種反差極大的事物擺在一起。表達了作者對納粹的諷刺:納粹的殘暴終歸阻止不了生命的進程。同時也表達了作者的控訴:生命的綻放是人世間最美好的事情,對生命的戕害是最惡劣的罪行。
一、知識與技能1、知道伽利略的理想實驗及其主要推理過程和推論,知道理想實驗是科學(xué)研究的重要方法2、理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義;理解力和運動的關(guān)系,知道物體的運動不需要力來維持。3、理解慣性的概念,知道質(zhì)量是慣性大小的量度;會用慣性解釋一些現(xiàn)象。二、過程與方法1、觀察生活中的慣性現(xiàn)象,了解力和運動的關(guān)系2、通過實驗加深對牛頓第一定律的理解3、理解理想實驗是科學(xué)研究的重要方法三、情感態(tài)度與價值觀1、通過伽利略和亞里士多德對力和運動關(guān)系的不同認識,了解人類認識事物本質(zhì)的曲折性2、感悟科學(xué)是人類進步的不竭動力[教學(xué)重點]1、理解力和運動的關(guān)系2、對牛頓第一定律和慣性的正確理解3、理想實驗[教學(xué)難點]1、力和運動的關(guān)系2、慣性和質(zhì)量的關(guān)系[課時安排]1課時[教學(xué)過程][引入]
一、知識與技能1、知道伽利略的理想實驗及其主要推理過程和推論,知道理想實驗是科學(xué)研究的重要方法2、理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義;理解力和運動的關(guān)系,知道物體的運動不需要力來維持。3、理解慣性的概念,知道質(zhì)量是慣性大小的量度;會用慣性解釋一些現(xiàn)象。二、過程與方法1、觀察生活中的慣性現(xiàn)象,了解力和運動的關(guān)系2、通過實驗加深對牛頓第一定律的理解3、理解理想實驗是科學(xué)研究的重要方法三、情感態(tài)度與價值觀1、通過伽利略和亞里士多德對力和運動關(guān)系的不同認識,了解人類認識事物本質(zhì)的曲折性2、感悟科學(xué)是人類進步的不竭動力[教學(xué)重點]1、理解力和運動的關(guān)系2、對牛頓第一定律和慣性的正確理解3、理想實驗[教學(xué)難點]1、力和運動的關(guān)系2、慣性和質(zhì)量的關(guān)系
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(zhǔn)。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(zhǔn)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?
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(zhǔn)。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(zhǔn)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。
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(yīng)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(yīng)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(xué)目標(biāo)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(xué)方法用數(shù)學(xué)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(xué)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(xué)習(xí),使學(xué)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(xué)生勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題。(3)培養(yǎng)學(xué)生有主動與他人合作的團隊精神,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。二、教學(xué)重點、難點重點:1、時間、時刻、位置、位移的概念。2、矢量與標(biāo)量的概念。
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(xué)、熱學(xué)的研究中還要用到。我們根據(jù)已掌握的知識設(shè)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(xué)語言表達物理規(guī)律是物理學(xué)的特征之一,但應(yīng)知道它所對應(yīng)的文字內(nèi)容和意義。3.牛頓第二定律概括了運動和力的關(guān)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(gòu)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(xué)知識與技能的評價要注重科學(xué)內(nèi)容的理解與應(yīng)用,而不是單純記憶。技能的評價目標(biāo)包括觀察技能、實驗技能等方面。對科學(xué)的技能的評價要盡量融合在科學(xué)探究過程的情景中。對科學(xué)知識的評價主要從兩方面,一是根據(jù)學(xué)生診斷性練習(xí);二是通過學(xué)生作業(yè)反映學(xué)生掌握情況。
一、教材分析在初中階段,物理量單位的學(xué)習(xí)是學(xué)生較為困惑的問題之一。前面關(guān)于1N的規(guī)定給學(xué)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(xué)生感動物理太復(fù)雜。事實上,只有把單位制放在整個物理學(xué)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(xué)習(xí)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(xué)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(xué)研究中計算和運用的一種規(guī)范約束。中學(xué)生應(yīng)該注意學(xué)習(xí),逐步習(xí)慣,在記錄、表達和計算中規(guī)范使用。二、教學(xué)目標(biāo)(一)知識與技能1.了解什么是單位制,知道力學(xué)中的三個基本單位;2.認識單位制在物理計算中的作用
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(dāng)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(dāng)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(dāng)作質(zhì)點。當(dāng)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。
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(xué)方法用數(shù)學(xué)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(xué)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(xué)習(xí),使學(xué)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(xué)生勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題。(3)培養(yǎng)學(xué)生有主動與他人合作的團隊精神,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。二、教學(xué)重點、難點重點:1、時間、時刻、位置、位移的概念。2、矢量與標(biāo)量的概念。難點:1、時刻與時間、路程和位移的區(qū)別。2、用坐標(biāo)表示時刻、時間、位移的方法。3、矢量與標(biāo)量的區(qū)別。
(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(zhǔn)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(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。坐標(biāo)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(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,如果物體在一維空間運動,即沿一條直線運動,只需建立直線坐標(biāo)系,就能準(zhǔn)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(biāo)系來描述物體的位置;當(dāng)物體在三維空間運動時,則需要建立三維坐標(biāo)系。①一維坐標(biāo):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(biāo)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(biāo)XA=3m,若它運動到B點,則此時它的坐標(biāo)XB=-2m(“-”表示沿X軸負方向)。
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.
教學(xué)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(xué)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(xué)過程設(shè)計思想:1、 先用游戲激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,順理成章地研究落體運動;2、 通過演示實驗讓學(xué)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(yīng)用訓(xùn)練
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(dāng)水流完時,重心又回到球心,故選項C正確.