《勻速圓周運(yùn)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(yùn)動的規(guī)律和曲線運(yùn)動問題的處理方法后,接觸到的又一個美麗的曲線運(yùn)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(yùn)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(diǎn)就是以實驗事實為基礎(chǔ),讓學(xué)生得出感性認(rèn)識,再通過理論分析總結(jié)出規(guī)律,從而形成理性認(rèn)識。教科書在列舉了生活中了一些圓周運(yùn)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(yùn)動的物體運(yùn)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(yùn)動、什么是勻速圓周運(yùn)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(jìn)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(yùn)動是變速運(yùn)動。④能夠用勻速圓周運(yùn)動的有關(guān)公式分析和解決具體情景中的問題。
在數(shù)學(xué)上,0這個數(shù)是解決記數(shù)和進(jìn)位問題而引進(jìn)的概念,由于它不能表示實在的東西,很長時間人們不把它看作是一個數(shù)。認(rèn)為0是無,是對有的否定。從唯物辯證法的觀點(diǎn)看,這種否定不是形而上學(xué)的簡單否定,而是具有豐富內(nèi)容的辨證否定。辨證的否定是發(fā)展的環(huán)節(jié)。0是從無到有的必經(jīng)之路,是連接無和有的橋梁。0又是正數(shù)和負(fù)數(shù)之間的界限,它既否定了任何正數(shù),也否定了任何負(fù)數(shù),是唯一的中性數(shù)。但它又是聯(lián)結(jié)正數(shù)和負(fù)數(shù)的中間環(huán)節(jié)。沒有0,負(fù)數(shù)就過渡不到正數(shù)去,正數(shù)也休想發(fā)展到負(fù)數(shù)來。數(shù)學(xué)中的0是對任何定量的否定。如果沒有這一否定,任何量的發(fā)展都無從談起。這個否定不是一筆勾銷,而是揚(yáng)棄。因為它克服了任何定量的有限性,成為其發(fā)展的環(huán)節(jié)。在現(xiàn)實生活中,0作為辨證的否定,也體現(xiàn)出聯(lián)系和發(fā)展的性質(zhì)。如0度不是沒有溫度,而是非常確定的溫度。
[補(bǔ)充]:鄭州是特大城市,我們對燈火通明的夜晚都有深刻的體會,我們都體會過光給他們帶來的好處,而對過多過亮的光帶來的危害則很少認(rèn)真地思考過,且光污染給都市人們和其他生物和環(huán)境帶來的不利影響也越來越大,所以,我在這兒給同學(xué)們補(bǔ)充光污染,目的是提醒他們要增強(qiáng)環(huán)保意識,要理解城市在建設(shè)過程中要減少城市各類活動對環(huán)境的污染;另外,隨著城市的不斷發(fā)展,還可能會產(chǎn)生新 的污染物。還培養(yǎng)了學(xué)生用發(fā)展的眼光來看世界。[思考]:如何降低城市化對地理環(huán)境產(chǎn)生的影響?[答]:發(fā)展生態(tài)城市,使人工環(huán)境和自然環(huán)境和諧統(tǒng)一起來。一方面在城市建設(shè)中,要發(fā)展低污染的節(jié)能建筑和綠色交通,減少城市各類活動對環(huán)境的污染;另一方面使城市景觀盡可能地與山、河、湖、海、植被等自然景觀保持協(xié)調(diào),建立一種良性循環(huán)。
1.通過對德國魯爾工業(yè)區(qū)、我國的遼中南工業(yè)區(qū)的案例分析和比較,讓學(xué)生理解傳統(tǒng)工業(yè)地域形成的主要區(qū)位條件和衰落的原因;2.結(jié)合魯爾工業(yè)區(qū)產(chǎn)生的環(huán)境污染等局面,理解工業(yè)生產(chǎn)活動對地理環(huán)境的影響,并探討綜合整治的措施;3.通過對意大利中部和東北部工業(yè)區(qū)、美國“硅谷”的案例分析和比較,讓學(xué)生理解新工業(yè)地域形成的主要區(qū)位條件和衰落的原因;4.結(jié)合新工業(yè)地域和地理環(huán)境的關(guān)系,加深學(xué)生對工業(yè)生產(chǎn)活動對地理環(huán)境的影響的理解?!窘虒W(xué)重、難點(diǎn)及解決辦法】重點(diǎn):分析工業(yè)區(qū)位因素,舉例說明工業(yè)地域的形成條件與發(fā)展特點(diǎn)難點(diǎn):結(jié)合實例說明工業(yè)生產(chǎn)活動對地理環(huán)境的影響解決方法:比較歸納法 知識遷移應(yīng)用 案例分析法 自主學(xué)習(xí)與合作探究 【教學(xué)準(zhǔn)備】多媒體課件缺勤登記:
教學(xué)重點(diǎn)1.自由落體運(yùn)動的概念及探究自由落體運(yùn)動的過程。2.掌握自由落體運(yùn)動規(guī)律,并能運(yùn)用其解決實際問題。教學(xué)難點(diǎn)演示實驗和探究實驗的技巧及自由落體運(yùn)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(yùn)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(yùn)動模型:自由落體運(yùn)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(yùn)動近似成自由落體運(yùn)動的條件;5、 著手研究自由落體運(yùn)動的規(guī)律,利用打點(diǎn)計時器進(jìn)行研究,得到結(jié)論;6、 總結(jié)自由落體運(yùn)動特點(diǎn)及重力加速度;7、 應(yīng)用訓(xùn)練
1.這節(jié)課以實驗為依據(jù),采用控制變量的方法進(jìn)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(dá)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(yùn)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(yùn)動情況。因此,牛頓第二定律是把前兩章力和物體的運(yùn)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。
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(tuán),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(tuán),一個平展,則紙團(tuán)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(diǎn)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(diǎn)、線段來突破時刻與時間的關(guān)系,直線運(yùn)動的位置和位移。(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(yùn)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(tuán)隊精神,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、時間、時刻、位置、位移的概念。2、矢量與標(biāo)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(dǎo)學(xué)生思考、討論并交流。學(xué)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(yùn)動的物體在 時間內(nèi)的位移 ,則 ;方法二:在運(yùn)動的物體上安裝一條打點(diǎn)計時器的紙帶,根據(jù)紙帶上打出的點(diǎn)來測量加速度;方法三:測出兩個初速度為零的勻加速運(yùn)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(yùn)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(dú)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(yùn)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(dāng)物體運(yùn)動的速度比較小時,我們可以忽略空氣的阻力)。
①平動的物體一般可以看作質(zhì)點(diǎn)做平動的物體,由于物體上各點(diǎn)的運(yùn)動情況相同,可以用一個點(diǎn)代表整個物體的運(yùn)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(diǎn)。例如:平直公路上行駛的汽車,車身上各部分的運(yùn)動情況相同,當(dāng)我們把汽車作為一個整體來研究它的運(yùn)動的時候,就可以把汽車當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。當(dāng)然,假如我們需要研究汽車輪胎的運(yùn)動,由于輪胎上各部分運(yùn)動情況不相同,那就不能把它看作質(zhì)點(diǎn)了。要注意的是:同一物體在不同情況下有時可看質(zhì)點(diǎn),有時不可以看作質(zhì)點(diǎn),一列火車從北京開到上海,研究火車的運(yùn)行的時間,可將火車看成質(zhì)點(diǎn),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(diǎn)。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(diǎn);研究地球自轉(zhuǎn)時,不能把地球看作質(zhì)點(diǎn)。③物體的形狀、大小可忽略再如:乒乓球旋轉(zhuǎn)對球的運(yùn)動的較大的影響,運(yùn)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(diǎn)。
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(diǎn)、線段來突破時刻與時間的關(guān)系,直線運(yùn)動的位置和位移。(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(yùn)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(tuán)隊精神,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、時間、時刻、位置、位移的概念。2、矢量與標(biāo)量的概念。難點(diǎn):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。
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(zhǔn)備實驗器材,以及為記錄實驗數(shù)據(jù)而設(shè)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(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(zhǔn)備實驗器材,以及為記錄實驗數(shù)據(jù)而設(shè)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(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,說明自己的猜測是否正確。
(二)進(jìn)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(xì)線、小球、帶有標(biāo)尺的鐵架臺等做實驗。把一個小球用細(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(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,也能達(dá)到跟A點(diǎn)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??梢?,重力勢能和動能的總和保持不變。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)間引力大小的計算。當(dāng)兩物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于每個物體的尺寸時,物體可以看成質(zhì)點(diǎn),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(diǎn)。(2)當(dāng)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(dāng)研究物體不能看成質(zhì)點(diǎn)時,可以把物體假想分割成無數(shù)個質(zhì)點(diǎn),求出兩個物體上每個質(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)生于對太陽系行星運(yùn)動的研究,但它對物質(zhì)運(yùn)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?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。
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(diǎn)討論:①、為什么動能的表達(dá)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(dá)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(dá)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(rèn)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(dá)式的過程,認(rèn)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(rèn)為應(yīng)從哪幾方面來理解動能?)
【學(xué)習(xí)內(nèi)容分析】在行星運(yùn)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(xué)過程。如果說上一節(jié)內(nèi)容是從運(yùn)動學(xué)角度描述行星運(yùn)動的話,那么,本節(jié)內(nèi)容是從動力學(xué)角度來研究行星運(yùn)動的,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,因此體驗物理學(xué)研究問題的方法就成為主要的教學(xué)目標(biāo)?!緦W(xué)情分析】在學(xué)太陽對行星的引力之前,學(xué)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(yùn)動和圓周運(yùn)動等運(yùn)動規(guī)律,能熟練運(yùn)用牛頓運(yùn)動定律解決動力學(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)動規(guī)律時,教師可以要求學(xué)生自主地運(yùn)用原有的知識進(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,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,在有計劃地控制人口增長的同時,重點(diǎn)要發(fā)揮先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢,提高各國的能源利用效率.
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(diǎn)點(diǎn)墨水),再放在半圓形有機(jī)玻璃軌道上運(yùn)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(yùn)動飛出,讓學(xué)生猜測飛出方向由什么特點(diǎn)?(有機(jī)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(diǎn)和圓心,做圓心和飛出點(diǎn)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(yùn)動的物體的速度方向為該點(diǎn)的切線方向”,而不能直接得出“曲線運(yùn)動的的物體速度方向為該點(diǎn)的切線方向”。
“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。對于一種勢能,就一定對應(yīng)于相應(yīng)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(yīng)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(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(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)動求位移的方法,進(jìn)行知識遷移,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例來創(chuàng)設(shè)情景,提出問題。給學(xué)生感性認(rèn)識,引起學(xué)生的好奇心;讓學(xué)生對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,激發(fā)學(xué)生的探索心理,構(gòu)思實驗,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能的關(guān)系得出彈簧彈性勢能與彈簧彈力做功的關(guān)系。
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“倍增法”的妙處,這是本節(jié)課的一個要點(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驗方案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)研究小車在哪個時刻的速度:在橡皮筋剛恢復(fù)原長時小車的瞬時速度,即紙帶上的點(diǎn)剛開始呈現(xiàn)均勻分布時的速度;③應(yīng)如何取紙帶上的點(diǎn)距以確定速度:由于實驗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)原長時紙帶上的點(diǎn))處。