【學(xué)習(xí)內(nèi)容分析】在行星運(yùn)動(dòng)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(gè)科學(xué)過程。如果說上一節(jié)內(nèi)容是從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度描述行星運(yùn)動(dòng)的話,那么,本節(jié)內(nèi)容是從動(dòng)力學(xué)角度來研究行星運(yùn)動(dòng)的,研究過程是依據(jù)已有規(guī)律進(jìn)行的演繹推理過程。教科書在尊重歷史事實(shí)的前提下,通過一些邏輯思維的鋪墊,讓學(xué)生以自己現(xiàn)有的知識(shí)基礎(chǔ)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(yàn)物理學(xué)研究問題的方法就成為主要的教學(xué)目標(biāo)。【學(xué)情分析】在學(xué)太陽對(duì)行星的引力之前,學(xué)生已經(jīng)對(duì)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(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)規(guī)律,能熟練運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問題。已經(jīng)完全具備深入探究和學(xué)習(xí)萬有引力定律的起點(diǎn)能力。所以在推導(dǎo)太陽與行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí),教師可以要求學(xué)生自主地運(yùn)用原有的知識(shí)進(jìn)行推導(dǎo),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(diǎn)問題上做適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥。
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(jìn)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(fèi)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(gè)方面:其一是廣泛開源,其二是認(rèn)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(shí),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(qiáng)核能、太陽能,風(fēng)能、沼氣,海洋能,地?zé)崮芤约捌渌鞣N新能源的研究和利用,從而不斷擴(kuò)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(jì)劃地控制人口增長的同時(shí),重點(diǎn)要發(fā)揮先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),提高各國的能源利用效率.
說明:“倍增法”是一種重要的物理方法,歷史上庫侖在研究電荷間的相互作用力時(shí)曾用過此法,但學(xué)生在此前的物理學(xué)習(xí)中可能未曾遇到類似例子,因此引導(dǎo)學(xué)生通過交流,領(lǐng)會(huì)“倍增法”的妙處,這是本節(jié)課的一個(gè)要點(diǎn).可用體育鍛煉中的“拉力器”來類比。(2)該方案消除摩擦力影響的方法:所用的消除方法與實(shí)驗(yàn)方案2一樣。也可使用氣墊導(dǎo)軌代替木板,以更好地消除摩擦影響。(3)小車速度的確定方法:①確定打出來的點(diǎn)大致呈現(xiàn)什么規(guī)律:先密后疏(變加速),再均勻分布(勻速);②應(yīng)研究小車在哪個(gè)時(shí)刻的速度:在橡皮筋剛恢復(fù)原長時(shí)小車的瞬時(shí)速度,即紙帶上的點(diǎn)剛開始呈現(xiàn)均勻分布時(shí)的速度;③應(yīng)如何取紙帶上的點(diǎn)距以確定速度:由于實(shí)驗(yàn)器材和每次操作的分散性,尤其是橡皮筋不可能長度、粗細(xì)完全一致,使得每次改變橡皮筋的條數(shù)后,紙帶上反映小車勻速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)數(shù)和點(diǎn)的位置,不一定都在事先的設(shè)定點(diǎn)(即用一條橡皮筋拉小車,橡皮筋剛好恢復(fù)原長時(shí)紙帶上的點(diǎn))處。
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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shí)之后,使學(xué)生對(duì)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)物理量有一個(gè)大致的了解。3.教材從了解運(yùn)動(dòng)的規(guī)律過渡到了解力跟運(yùn)動(dòng)關(guān)系的規(guī)律;把向心加速度放在向心力之前,從運(yùn)動(dòng)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(shí)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(shí)驗(yàn)、體驗(yàn)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(shí)與技能1.會(huì)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(huì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng);知道變速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度的方向。
(一)知識(shí)與技能1.理解重力勢(shì)能的概念,會(huì)用重力勢(shì)能的定義進(jìn)行計(jì)算。2.理解重力勢(shì)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(shì)能的相對(duì)性,知道重力勢(shì)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(shí)的建立過程(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.滲透從對(duì)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(huì)公德,防止高空墜物。【教學(xué)重點(diǎn)】重力勢(shì)能的概念及重力做功跟物體重力勢(shì)能改變的關(guān)系?!窘虒W(xué)難點(diǎn)】重力勢(shì)能的系統(tǒng)性和相對(duì)性?!窘虒W(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(shì)能。我們今天就來學(xué)習(xí)重力勢(shì)能。二、新課教學(xué)
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(yùn)動(dòng)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?yàn)樗且粋€(gè)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(qiáng)學(xué)生對(duì)守恒關(guān)系的認(rèn)識(shí)是有益的,因?yàn)樗菢O為重要的研究方向。根據(jù)這種認(rèn)識(shí),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(shí),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(gè)具體問題,發(fā)現(xiàn)動(dòng)能與勢(shì)能之和在某些過程中不變,由此引出機(jī)械能守恒定律?!皺C(jī)械能守恒”這個(gè)詞學(xué)生并不陌生,但是讓學(xué)生說出自己對(duì)它的認(rèn)識(shí)又不是一件容易的事。
動(dòng)畫展示三個(gè)宇宙速度(四) 讓學(xué)生具有振興中華的使命感與責(zé)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(jì)不久的將來,哪個(gè)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(shí),將來為祖國的航天事業(yè)做貢獻(xiàn)。要培養(yǎng)學(xué)生堅(jiān)韌不撥、勇于探索、協(xié)力合作的科學(xué)精神以及嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)、謙虛謹(jǐn)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(zé)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(shí),我國神舟五號(hào)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(shí)23分安全降落在內(nèi)蒙古主著陸場?!?/p>
a矛盾的同一性是矛盾雙方相互吸引、相互聯(lián)結(jié)的屬性和趨勢(shì)。它有兩方面的含義:一是矛盾雙方相互依賴,一方的存在以另一方的存在為前提,雙方共處于一個(gè)統(tǒng)一體中;同一事物都有對(duì)立面和統(tǒng)一面兩個(gè)方面,一方的存在以另一方為條件,彼此誰都離不開誰(形影想隨、一個(gè)巴掌拍不響、不是冤家不聚頭)?!九e例】P67漫畫:他敢剪嗎?懸掛在山崖上的兩個(gè)人構(gòu)成一種動(dòng)態(tài)的平衡。【舉例】磁鐵(S極和N極);沒有上就沒有下、沒有香就沒有臭、沒有福就無所謂禍;【舉例】父子關(guān)系(父親之所以是父親,因?yàn)橛袃鹤?,兒子之所以是兒子,因?yàn)橛懈赣H);師生關(guān)系;二是矛盾雙方相互貫通,即相互滲透、相互包含,在一定條件下可以相互轉(zhuǎn)化。 【相關(guān)銜接】P68生物變性現(xiàn)象,雌雄轉(zhuǎn)化現(xiàn)象【舉例】生產(chǎn)與消費(fèi)具有直接統(tǒng)一性
1973年4月的一天,一名男子站在紐約的街頭,掏出一個(gè)約有兩塊磚頭大的無線電話,并開始通話。這個(gè)人就是手機(jī)的發(fā)明者馬丁,當(dāng)時(shí)他是摩托羅拉公司的工程技術(shù)人員。這是當(dāng)時(shí)世界上第一部移動(dòng)電話。1985年,第一臺(tái)現(xiàn)代意義上的可以商用的移動(dòng)電話誕生。它是將電源和天線放置在一個(gè)盒子里,重量達(dá)3公斤。與現(xiàn)代形狀接近的手機(jī)誕生于1987年,其重量大約750克,與今天僅重60克的手機(jī)相比,像一塊大磚頭。此后,手機(jī)的“瘦身”越來越迅速。1991年,手機(jī)重量為250克左右。1996年秋,r出現(xiàn)了體積為100立方厘米、重量100克的手機(jī)。此后,又進(jìn)一步小型化,輕型化,到1999年就輕到了60克以下。手機(jī)的體積越來越小,但功能卻越來越多。以前的手機(jī)是用來通話的,現(xiàn)在的手機(jī)是用來享受的。今天,手機(jī)可以是相機(jī)、游戲機(jī)、音樂播放器、信用卡、電影院……手機(jī)帶來的不僅僅是通信方式的改變,更是生活方式的變革。
2.能力目標(biāo)(1)通過本課的學(xué)習(xí),要求著重培養(yǎng)學(xué)生全面地、聯(lián)系地看問題和分析問題的能力;培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力,以及運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、處理和解決實(shí)際問題的能力。(2)使學(xué)生初步具有從錯(cuò)綜復(fù)雜的聯(lián)系中認(rèn)識(shí)和發(fā)現(xiàn)事物本質(zhì)的、固有的、內(nèi)在的聯(lián)系的能力,初步學(xué)會(huì)用全面的、聯(lián)系的觀點(diǎn)看問題的能力。(3)使學(xué)生初步具有堅(jiān)持和把握整體與部分辯證關(guān)系的能力,初步具有運(yùn)用系統(tǒng)優(yōu)化的方法安排自己學(xué)習(xí)和生活的能力。在處理問題時(shí),既要看到整體與部分之間的聯(lián)系又要看到它們的區(qū)別,掌握系統(tǒng)優(yōu)化的方法,學(xué)會(huì)運(yùn)用綜合性的思維方式認(rèn)識(shí)事物和處理生活、學(xué)習(xí)和工作中的問題。3.情感、態(tài)度和價(jià)值觀目標(biāo)(1)樹立唯物辯證法的聯(lián)系觀,自覺抵制形而上學(xué)的靜止觀。堅(jiān)持用聯(lián)系的觀點(diǎn)看問題,自覺維護(hù)人類生存的環(huán)境,確信一切以時(shí)間、地點(diǎn)和條件為轉(zhuǎn)移,是我們正確認(rèn)識(shí)和把握事物、在認(rèn)識(shí)世界和改造世界的活動(dòng)中不斷取得成功的關(guān)鍵。
2、理解目標(biāo)(1)發(fā)展的普遍性;(2)事物發(fā)展的道路和方向;事物發(fā)展的形式;3、運(yùn)用目標(biāo)(1)根據(jù)所學(xué)知識(shí),結(jié)合相關(guān)原理,分析說明自然界、人類社會(huì)是無限發(fā)展的。了解唯物辯證法是關(guān)于世界普遍聯(lián)系的科學(xué),又是關(guān)于世界永恒發(fā)展的科學(xué)。(2)根據(jù)有關(guān)原理,理解事物發(fā)展的前途是光明的,道路是曲折的,說明新事物必然戰(zhàn)勝舊事物是宇宙間不可抗拒的規(guī)律。(3)結(jié)合古人有關(guān)的名言警句,組織學(xué)生討論生活和學(xué)習(xí)中的具體問題,分析量變和質(zhì)變的辨證統(tǒng)一關(guān)系對(duì)于生活和實(shí)踐的意義。二、能力目標(biāo)1、通過學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生正確認(rèn)識(shí)事物發(fā)展的方向、發(fā)展的道路和發(fā)展的形式,用發(fā)展的眼光看問題、分析問題的能力。2、使學(xué)生初步具有運(yùn)用科學(xué)發(fā)展觀觀察、分析和處理自然和社會(huì)現(xiàn)象的能力。3、使學(xué)生初步形成正確對(duì)待生活中的失敗與成功、困難挫折與理想目標(biāo)之間關(guān)系的能力。
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(dòng)物理太復(fù)雜。事實(shí)上,只有把單位制放在整個(gè)物理學(xué)框架中加以認(rèn)識(shí),并且知識(shí)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(huì)物理量單位的命名和使用規(guī)則。體會(huì)到其中對(duì)一些單位進(jìn)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(gè)基本物理量,它們的單位就是基本單位。在進(jìn)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(jì)算和運(yùn)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(dá)和計(jì)算中規(guī)范使用。二、教學(xué)目標(biāo)(一)知識(shí)與技能1.了解什么是單位制,知道力學(xué)中的三個(gè)基本單位;2.認(rèn)識(shí)單位制在物理計(jì)算中的作用
一、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能(1)知道時(shí)間和時(shí)刻的含義以及它們的區(qū)別。知道在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量時(shí)間的方法。(2)知道位移的概念,知道它是表示質(zhì)點(diǎn)位置變動(dòng)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(shí)際,通過師生共同討論的方法來確定時(shí)刻與時(shí)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(diǎn)、線段來突破時(shí)刻與時(shí)間的關(guān)系,直線運(yùn)動(dòng)的位置和位移。(3)嘗試運(yùn)用所學(xué)的概念判斷一些與生活相關(guān)的實(shí)際問題。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀(1)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),使學(xué)生體會(huì)到物理現(xiàn)象和規(guī)律所蘊(yùn)含的自然美。(2)通過對(duì)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(dòng)與他人合作的團(tuán)隊(duì)精神,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn):1、時(shí)間、時(shí)刻、位置、位移的概念。2、矢量與標(biāo)量的概念。
具體過程:先用懸掛法確定重心之后,在板上固定一條細(xì)線ab,讓ab穿過重心c點(diǎn),再在其重心c處拴上細(xì)繩提拉,驗(yàn)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(gè)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(xì)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(huì)()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(jì)很多學(xué)生會(huì)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(jī)引導(dǎo)學(xué)生思考問題要全面.參考答案:在注滿水時(shí),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(shí),重心又回到球心,故選項(xiàng)C正確.
2、過程與方法(1)聯(lián)系生活實(shí)際,通過師生共同討論的方法來確定時(shí)刻與時(shí)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(diǎn)、線段來突破時(shí)刻與時(shí)間的關(guān)系,直線運(yùn)動(dòng)的位置和位移。(3)嘗試運(yùn)用所學(xué)的概念判斷一些與生活相關(guān)的實(shí)際問題。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀(1)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),使學(xué)生體會(huì)到物理現(xiàn)象和規(guī)律所蘊(yùn)含的自然美。(2)通過對(duì)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(dòng)與他人合作的團(tuán)隊(duì)精神,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn):1、時(shí)間、時(shí)刻、位置、位移的概念。2、矢量與標(biāo)量的概念。難點(diǎn):1、時(shí)刻與時(shí)間、路程和位移的區(qū)別。2、用坐標(biāo)表示時(shí)刻、時(shí)間、位移的方法。3、矢量與標(biāo)量的區(qū)別。
1.加速度與力的關(guān)系:實(shí)驗(yàn)的基本思路是保持物體的質(zhì)量不變,測(cè)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(shí)驗(yàn)的基本思路,接下去我們就要準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材,以及為記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)一個(gè)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(biāo)、 為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系,根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。如果這些點(diǎn)在一條過原點(diǎn)的直線上,說明 與 成正比,如果不是這樣,則需進(jìn)一步分析。2.加速度與質(zhì)量的關(guān)系:實(shí)驗(yàn)的基本思路是保持物體所受力不變,測(cè)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(shí)驗(yàn)的基本思路,接下去我們就要準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材,以及為記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)一個(gè)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(biāo)、 為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系,根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),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(diǎn)的斜直線,說明自己的猜測(cè)是否正確。
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(cè)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(jìn)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(rèn)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(qiáng)相互作用.近代物理的觀點(diǎn)傾向于認(rèn)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(rèn)的結(jié)論,望同學(xué)們好好學(xué)習(xí),為科學(xué)事業(yè)奉獻(xiàn)自己的聰明和才智.
(二)進(jìn)行新課1、動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化演示實(shí)驗(yàn)1:如右圖,用細(xì)線、小球、帶有標(biāo)尺的鐵架臺(tái)等做實(shí)驗(yàn)。把一個(gè)小球用細(xì)線懸掛起來,把小球拉到一定高度的A點(diǎn),然后放開,小球在擺動(dòng)過程中,重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化。我們看到,小球可以擺到跟A點(diǎn)等高的C點(diǎn),如圖甲。如果用尺子在某一點(diǎn)擋住細(xì)線,小球雖然不能擺到C點(diǎn),但擺到另一側(cè)時(shí),也能達(dá)到跟A點(diǎn)相同的高度,如圖乙。問題:這個(gè)小實(shí)驗(yàn)中,小球的受力情況如何?各個(gè)力的做功情況如何?這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說明了什么?學(xué)生觀察演示實(shí)驗(yàn),思考問題,選出代表發(fā)表見解。小球在擺動(dòng)過程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直,對(duì)小球不做功;只有重力對(duì)小球能做功。實(shí)驗(yàn)證明,小球在擺動(dòng)過程中重力勢(shì)能和動(dòng)能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動(dòng)過程中,小球總能回到原來的高度??梢姡亓?shì)能和動(dòng)能的總和保持不變。即機(jī)械能保持不變。
3.適用條件(1)萬有引力定律只適用于質(zhì)點(diǎn)間引力大小的計(jì)算。當(dāng)兩物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于每個(gè)物體的尺寸時(shí),物體可以看成質(zhì)點(diǎn),直接使用萬有引力定律計(jì)算。(模型)研究相互接觸的兩個(gè)人之間的萬有引力時(shí),不能把他們看作質(zhì)點(diǎn)。(2)當(dāng)兩物體是質(zhì)量均勻分布的球體時(shí),它們間的引力也可直接用公式計(jì)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(dāng)研究物體不能看成質(zhì)點(diǎn)時(shí),可以把物體假想分割成無數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn),求出兩個(gè)物體上每個(gè)質(zhì)點(diǎn)與另一物體上所有質(zhì)點(diǎn)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(duì)太陽系行星運(yùn)動(dòng)的研究,但它對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)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(fù)雜的現(xiàn)象,無不要?dú)w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。
“做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化過程”,這是本章教學(xué)中的一條主線。對(duì)于一種勢(shì)能,就一定對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的力做功。類比研究重力勢(shì)能是從分析重力做功入手的,研究彈簧的彈性勢(shì)能則應(yīng)從彈簧的彈力做功入手。然而彈簧的彈力是一個(gè)變力,如何研究變力做功是本節(jié)的一個(gè)難點(diǎn),也是重點(diǎn)。首先,要引導(dǎo)學(xué)生通過類比重力做功和重力勢(shì)能的關(guān)系得出彈簧的彈力做功和彈簧的彈性勢(shì)能的關(guān)系。其次,通過合理的猜想與假設(shè)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(yùn)動(dòng)求位移的方法,進(jìn)行知識(shí)遷移,利用微元法的思想得到彈簧彈力做功的表達(dá)式,逐步把微分和積分的思想滲透到學(xué)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(shí)例來創(chuàng)設(shè)情景,提出問題。給學(xué)生感性認(rèn)識(shí),引起學(xué)生的好奇心;讓學(xué)生對(duì)彈簧彈力做功的影響因素進(jìn)行猜想和假設(shè),提出合理的推測(cè),激發(fā)學(xué)生的探索心理,構(gòu)思實(shí)驗(yàn),為定性探究打下基礎(chǔ)。然后,引導(dǎo)學(xué)生通過類比重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系得出彈簧彈性勢(shì)能與彈簧彈力做功的關(guān)系。
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