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
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(nèi)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。
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.
(三)反饋練習(5分鐘)1、伽利略研究速度與時間的關系時遇到那些困難?他是怎樣巧妙解決的?2、給出5分鐘讓學生閱讀課后的閱讀材料,體會伽利略一生中對科學和社會的重大貢獻。(四)課堂小結:教師將本節(jié)的學習目標投影到大屏幕上,和學生一起簡單的總結。(五)課后作業(yè)1、利用現(xiàn)代的測量儀器設計出一個研究自由落體運動規(guī)律的實驗,寫出需要的器材和實驗過程。2、請學生再總結出一些科學研究中常用的思路和方法。通過這兩個作業(yè),進一步提高學生的科學研究的意識和素質。本設計所涉及到的科學研究方法:1、歸繆法——伽利略用亞里士多德的觀點推翻了翻亞里士多德的觀點。2、轉換法——伽利略用數(shù)學推理和斜面實驗間接證明他的假設。3、邏輯推理法——用數(shù)學方法推理出速度正比于時間則位移與時間二次方成正比。4、外推法——由斜面實驗外推至自由落體運動運動規(guī)律
(五)平拋運動規(guī)律的應用例1:一架老式飛機在高出海面45m的高處,以80m/s的速度水平飛行,為了使飛機上投下的炸彈落在停在海面上的敵船,應該在與轟炸目標的水平距離為多遠的地方投彈?不計空氣阻力。分析:對于這道題我們可以從以下幾個方面來考慮:(1)從水平飛行的飛機上投下的炸彈,做什么運動?為什么?(2)炸彈的這種運動可分解為哪兩個什么樣的分運動?3)要想使炸彈投到指定的目標處,你認為炸彈落地前在水平方向通過的距離與投彈時飛機離目標的水平距離之間有什么關系?拓展:1、式飛機在高出海面45m的高處,以80m/s的速度水平飛行,尾追一艘以15m/s逃逸的敵船,為了使飛機上投下的炸彈正好擊中敵船,應該在與轟炸目標的水平距離為多遠的地方投彈?不計空氣阻力。2、在一次摩托車跨越壕溝的表演中,摩托車從壕溝的一側以速度v=40m/s沿水平方向向另一側,壕溝兩側的高度及寬度如圖所示,摩托車可看做質點,不計空氣阻力。(1)判斷摩托車能否跨越壕溝?請計算說明(2)若能跨過,求落地速度?
l.知識與技能:(1)知道摩擦力產(chǎn)生的條件。(2)能在簡單問題中,根據(jù)物體的運動狀態(tài),判斷靜摩擦力的有無、大小和方向;知道存在著最大靜摩擦力。(3)掌握動磨擦因數(shù),會在具體問題中計算滑動磨擦力,掌握判定摩擦力方向的方法。(4)知道影響到摩擦因數(shù)的因素。2.過程與方法:通過觀察演示實驗,概括出摩擦力產(chǎn)生的條件及摩擦力的特點,培養(yǎng)學生的觀察、概括能力。通過靜摩擦力與滑動摩擦力的區(qū)別對比,培養(yǎng)學生分析綜合能力。3.情感態(tài)度價值觀:在分析物體所受摩擦力時,突出主要矛盾,忽略次要因素及無關因素,總結出摩擦力產(chǎn)生的條件和規(guī)律。二、重點、難點分析1.本節(jié)課的內(nèi)容分滑動摩擦力和靜摩擦力兩部分。重點是摩擦力產(chǎn)生的條件、特性和規(guī)律,通過演示實驗得出關系f=μN。2.難點是學生有初中的知識,往往誤認為壓力N的大小總是跟滑動物體所受的重力相等,因此必須指出只有當兩物體的接觸面垂直,物體在水平拉力作用下,沿水平面滑動時,壓力N的大小才跟物體所受的重力相等。
一般情況下,凡是支持物對物體的支持力,都是支持物因發(fā)生形變而對物體產(chǎn)生彈力。所以支持力的方向總是垂直于支持面而指向被支持的物體。例1:放在水平桌面上的書書由于重力的作用而壓迫桌面,使書和桌面同時發(fā)生微小形變,要恢復原狀,對桌面產(chǎn)生垂直于桌面向下的彈力f1,這就是書對桌面的壓力;桌面由于發(fā)生微小的形變,對書產(chǎn)生垂直于書面向上的彈力f2,這就是桌面對書的支持力。學生分析:靜止地放在傾斜木板上的書,書對木板的壓力和木板對書的支持力。并畫出力的示意圖。結論:壓力、支持力都是彈力。壓力的方向總是垂直于支持面而指向被壓的物體,支持力的方向總是垂直于支持面而指向被支持的物體。引導學生分析靜止時,懸繩對重物的拉力及方向。引導得出:懸掛物由于重力的作用而拉緊懸繩,使重物、懸繩同時發(fā)生微小的形變。重物由于發(fā)生微小的形變,對懸繩產(chǎn)生豎直向下的彈力f1,這是物對繩的拉力;懸繩由于發(fā)生微小形變,對物產(chǎn)生豎直向上的彈力f2,這就是繩對物體的拉力。
一、教材內(nèi)容經(jīng)全國中小學教材審定委員會2004年初審查通過,人教育出版社出版的普通高中課程標準實驗教科書《物理必修①》,第三章第5節(jié)內(nèi)容“力的分解”。二、教學目標1.知識與技能(1)理解分力的概念,理解力的分解是力的合成的逆運算,遵循平行四邊形定則。(2)初步掌握一般情況下力的分解要根據(jù)實際需要來確定分力的方向。(3)會用作圖法和直角三角形的知識求分力。(4)能區(qū)別矢量和標量,知道三角形定則,了解三角形定則與平行四邊形定則的實質是一樣的。2.過程與方法(1)進一步領會“等效替代”的思想方法。(2)通過探究嘗試發(fā)現(xiàn)問題、探索問題、解決問題能力。(3)掌握應用數(shù)學知識解決物理問題的能力。3.情感態(tài)度與價值觀(1)通過猜測與探究享受成功的快樂。(2)感受物理就在身邊,有將物理知識應用于生活和生產(chǎn)實驗的意識。三、教學重點、難點在具體問題中如何根據(jù)力的實際作用效果和平行四邊形定則進行力的分解。
3.進一步體會力是產(chǎn)生加速度的原因,并通過牛頓第二定律來理解勻速圓周運動、變速圓周運動及一般曲線運動的各自特點。(三)、情感、態(tài)度與價值觀1.在實驗中,培養(yǎng)學生動手、探究的習慣。2.體會實驗的意義,感受成功的快樂,激發(fā)學生探究問題的熱情、樂于學習的品質。教學重點1.體會牛頓第二定律在向心力上的應用。2.明確向心力的意義、作用、公式及其變形,并經(jīng)行計算。教學難點1.對向心力的理解及來源的尋找。2.運用向心力、向心加速度的知識解決圓周運動問題。教學過程(一)、 引入新課:復習提問:勻速圓周運動的物體的加速度——向心加速度,它的方向和大小有何特點呢?學生回答后進一步引導:那做勻速圓周運動物體的受力有什么特點呢?是什么力使物體做圓周運動而不沿直線飛出?請同學們先閱讀教材
1.用CAI課件模擬汽車的啟動過程。師生共同討論:①如果作用在物體上的力為恒力,且物體以勻速運動,則力對物體做功的功率保持不變。此情況下,任意一段時間內(nèi)的平均功率與任一瞬時的瞬時功率都是相同的。②很多動力機器通常有一個額定功率,且通常使其在額定功率狀態(tài)工作(如汽車),根據(jù)P=FV可知:當路面阻力較小時,牽引力也小,速度大,即汽車可以跑得快些;當路面阻力較大,或爬坡時,需要比較大的牽引力,速度必須小。這就是爬坡時汽車換低速擋的道理。③如果動力機器在實際功率小于額定功率的條件下工作,例如汽車剛剛起動后的一段時間內(nèi),速度逐漸增大過程中,牽引力仍可增大,即F和v可以同時增大,但是這一情況應以二者乘積等于額定功率為限度,即當實際功率大于額定功率以后,這種情況不可能實現(xiàn)。
學生回答的方法多樣,讓各小組根據(jù)自己討論出來的方法對自己實驗出來的紙帶進行數(shù)據(jù)處理,并求出加速度,并且將多條紙帶都進行處理,同時提醒學生對紙帶的選擇。接著,我會用多媒體展示重物下落實驗打出來的紙帶,用表格列出一段紙帶上各點的瞬時速度,準確畫出v-t圖像,求出加速度,將結果給予學生的結果作對比,確定出正確結論。最后讓學生分析總結:自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動,而且,多條紙帶算出來的加速度的數(shù)值都接近相等,即加速度在實驗誤差允許范圍內(nèi)是相等的。引出重力加速度,介紹概念、方向及大小。(強調(diào)“同一地點”,讓學生閱讀教材中一些地點的重力加速度,可以了解重力加速度的大小與緯度有關,緯度越大加速度越大)。學習了重力加速度后讓學生根據(jù)之前學習的勻變速直線運動公式推導出自由落體的運動規(guī)律。設計意圖:讓學生在學習過程中的主體地位和自主觀能動性得到充分發(fā)揮,取長補短,培養(yǎng)了學生的實驗操作能力,又使學生對自由落體運動的性質有深刻的印象,從而解決了本節(jié)課第二個難點。
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?
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?
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(nèi)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(nèi)筒高速旋轉,黏稠的糖汁就做離心運動,從內(nèi)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(nèi)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。
《勻速圓周運動》為高中物理必修2第五章第4節(jié).它是學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,主要要向學生介紹描述圓周運動的幾個基本概念,為后繼的學習打下一個良好的基礎。人教版教材有一個的特點就是以實驗事實為基礎,讓學生得出感性認識,再通過理論分析總結出規(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、后輪的關聯(lián)轉動,提出了描述圓周運動的物體運動快慢的問題。二、教學目標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公式分析和解決具體情景中的問題。
1、教師先演示投影:把小鋼珠放在黑墨水瓶蓋里轉一下(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”。
知識與技能1.知道地心說和日心說的基本內(nèi)容.2.知道所有行星繞太陽運動的軌道都是橢圓,太陽處在橢圓的一個焦點上.3.知道所有行星的軌道的半長軸的三次方跟它的公轉周期的二次方的比值都相等,且這個比值與行星的質量無關,但與太陽的質量有關.4.理解人們對行星運動的認識過程是漫長復雜的,真理是來之不易的.過程與方法通過托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開普勒等幾位科學家對行星運動的不同認識,了解人類認識事物本質的曲折性并加深對行星運動的理解.情感、態(tài)度與價值觀1.澄清對天體運動裨秘、模糊的認識,掌握人類認識自然規(guī)律的科學方法.2.感悟科學是人類進步不竭的動力.教學重點理解和掌握開普勒行星運動定律,認識行星的運動.學好本節(jié)有利于對宇宙中行星的運動規(guī)律的認識,掌握人類認識自然規(guī)律的科學方法,并有利于對人造衛(wèi)星的學習.
(給出儀器后先讓學生思考如何設計實驗、安裝儀器、設計實驗步驟,而后教師總結)實驗步驟如下:①安裝調(diào)整斜槽 :用圖釘把白紙釘在豎直板上,在木板的左上角固定斜槽。②調(diào)整木板 :用懸掛在槽口的重錘線把木板調(diào)整到豎直方向,并使木板平面與小球下落的豎直面平行,然后把重錘線方向記錄到釘在木板上的白紙上,固定木板,使在重復實驗的過程中,木板與斜槽的相對位置保持不變。③確定坐標原點:把小球放在槽口處,用鉛筆記下小球在槽口時球心在木板上的水平投影點O,O即為坐標原點。④描繪運動軌跡 :用鉛筆的筆尖輕輕地靠在木板的平面上,不斷調(diào)整筆尖的位置,使從斜槽上滾下的小球正好碰到筆尖,然后就用鉛筆在該處白紙上點上一個黑點,這就記下了小球球心所對應的位置。保證小球每次從槽上開始滾下的位置都相同,用同樣的方法可找出小球平拋軌跡上的一系列位置。取下白紙,描繪小球做平拋運動的軌跡。
本節(jié)課是人教社物理必修1第三章第三節(jié)的內(nèi)容,編排在彈力之后。該節(jié)知識既是力學的基礎,也是組成整個高中物理知識的一塊“基石”,所以這節(jié)內(nèi)容的教學如何引領學生自主積極地探究摩擦力產(chǎn)生的條件和影響因素,體驗摩擦力特點規(guī)律的發(fā)生過程是本節(jié)課的重點,應高度重視本節(jié)教學過程;由于摩擦力問題的復雜性,且在具體問題中又表現(xiàn)出“動中有靜,靜中有動”,尤其靜摩擦在許多情形下似乎又是“若有若無,方向不定”,因此,對于初學者也是有一定難度的。也正是由于教材內(nèi)容的上述特點,本節(jié)課又易于激起學生的求知欲,易于培養(yǎng)學生的辯證觀點,易于錘煉學生的物理素質。要充分用好該節(jié)教材內(nèi)容,深入挖掘知識間的有機聯(lián)系,對學生開展針對性的思維訓練,進而提高學生應用物理知識解決實際問題的能力和創(chuàng)新思維能力。高中物理《課標》對該知識點的要求是,“通過實驗認識滑動摩擦、靜摩擦的規(guī)律,能用動摩擦因數(shù)計算摩擦力”。其中,對靜摩擦力規(guī)律的認識應該包括最大靜摩擦力。
1. 課前觀看視頻《物理學與人類文明》2. 分組討論,派代表發(fā)言,談學習感受。主要是物理的地位,物理的學習方法。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)律之外還應該關注研究問題的方法,學會從先想到抽象,從定性到定量研究問題,學會用數(shù)學方法解決物理問題,學會實驗探究,學會獨立分析問題解決問題的思維習慣。4. 高中物理學習的基本要求高中物理學習應該“重視實驗,勤于思考”和“經(jīng)歷過程,體驗方法”。高中物理學習與初中物理學習雖然有一定區(qū)別,但也不是孤立的,要繼續(xù)堅持初中物理學習中積累的學習方法和體會,重視從正反兩個方面加以總結和提煉,做到:(1) 認真閱讀,學會自學要學好物理,就要認真閱讀課本。閱讀課本是要抓住關鍵詞語,弄清語句間的邏輯順序和因果關系,領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。