实验目标:1、知道打点计时器的构造和原理,学会使用打点计时器,能根据打出的纸带计算打几个点所用的时间,会计算纸带的平均速度,能根据纸带粗略测量纸带的瞬时速度,认识v-t图象,并能根据v-t图象判断物体的运动情况。2、通过速度测量过程的体验,领悟两个方法:一是用图象处理物理数据的方法;二是极限法或说无限趋近法,加强一个认识,实验是检验理论的标准。实验器材:电源(220v电源或学生电源),打点计时器,纸带,刻度尺(最好是塑料透明的),导线实验准备:1、仔细观察电磁打点计时器和电火花计时器,对照课本,比较它们的异同。2、两类打点计时器的打点时间间隔是多少?3、分析纸带时,如何计算纸带的平均速度。4、严格地说,瞬时速度我们引进测量出来的,你知道用什么方法求出的速度可以代替某点的瞬时速度吗?5、从器材上读取的数据是原始数据,原始数据是宝贵的实验资料,要严肃对待,要整齐的记录,妥善保存。
2、过程与方法(1)联系生活实际,通过师生共同讨论的方法来确定时刻与时间、位置、位移及其路程的关系。(2)通过类比的数学方法用数学上的点、线段来突破时刻与时间的关系,直线运动的位置和位移。(3)尝试运用所学的概念判断一些与生活相关的实际问题。3.情感态度与价值观(1)通过本节课的学习,使学生体会到物理现象和规律所蕴含的自然美。(2)通过对问题的讨论,培养学生勇于探究与日常生活有关的物理学问题。(3)培养学生有主动与他人合作的团队精神,提高学生的科学素养。二、教学重点、难点重点:1、时间、时刻、位置、位移的概念。2、矢量与标量的概念。难点:1、时刻与时间、路程和位移的区别。2、用坐标表示时刻、时间、位移的方法。3、矢量与标量的区别。
问:为什么会出现这样的情况,男女生之间的拉力存在着怎样的大小关系?进一步求证这两个力的大小关系经过共同讨论,得方案:把两个弹簧秤勾在一起,重现拔河比赛,分三种情况进行。(通过摄像头把弹簧秤的读数放大)两弹簧称勾在一起拉,处于静止不动时(即拔河比赛,双方处于僵持状态)两弹簧称勾在一起拉,并向一方运动(即比赛绳子被拉向一方时的状态)3、两弹簧称勾在一起拉,一方方向慢慢改变(两力方向始终在一条直线上)实验结论:两弹簧称的读数的变化总是相同的,大小相等,方向相反。得到牛顿第三定律:追问:既然两个力大小相等,那么拔河比赛为什么还存在胜负之分?讲清作用力与反作用力作用的受力物体不同,并和学生讨论如何做才会获胜。回应课前问题:“以卵击石”为什么鸡蛋碎?
在同一个直角坐标,做出两个不同弹簧的F—X图象,然后进行比较。图象法处理数据更为直观,更容易得出物理变化规律,且该种方法处理数据能更好地减小实验的偶然误差。最后老师归纳总结:得出胡克定律:F=KX(K为弹簧的颈度系数)[设计意图:在探究弹力的大小与形变的定量关系时,由学生进行猜想、实验和得出规律,并利用信息技术计算机绘制F—X图象,充分利用信息技术资源和物理学科的整合。能较好地体现以学生为主的新的教学理念。对探究实验过程教师加以指导,使学生学会团结合作、学会探究物理规律;再加上熟练信息技术,更有效地提高学习效率。](五)弹力的应用(图片,视频播放:射箭)[设计意图:让学生知道产品设计离不开物理理论,做到从实践到理论,再从理论到实践的学习过程。](六)开放式问题(视频播放:撑杆跳高、跳水);提出问题:通过本节内容的学习,请同学们开放式地讨论①从形变与弹力知识去思考,撑杆跳高运动员跳得这么高的主要原因是什么?②跳水运动员在空中滞空时间主要由哪方面决定?
今天我说课的内容是人教版高中物理必修1第四章第四节《力学单位制》,我的说课内容将按下列程序展开。首先是本节教材的分析。一、说教材1、本节课在教材中的地位单位是学生在高考中最容易犯错的地方之一,本节课内容贯穿整个物理学科的每部分。学好这部分内容对所有的自然学科都有帮助。2、教材简析教材可分为:单位制等概念的来源和单位制的推广。二、说教学目标:教学目标的设定是教师进行课堂授课的一个重要依据,是教师完成教学任务的鉴定标准。根据新课标要求和学生特点我对本节制定以下教学目标(1)了解什么是单位制,知道国际单位制中力学的三个基本单位。(2)认识单位制在物理学中和国际交往中的重要作用。(3)学会用单位运算来检查物理公式推导的正确性,从而培养学生解决实际问题的能力。
进一步引导学生思考利用数学知识可写成等式F=kma学生很自然就会思考比列系数K应该是多少?通过教师引导学生举例各国长度单位不同(如英国:英里、码、英尺、英寸;中国:市里、市丈、市尺、市寸、市分 )导致交流不便。为了适应各国交流需要国际计量局规定了一套统一的单位,称为国际单位制 。取不同的单位制K是不同的,为了简洁方便,在选取了质量和加速度的国际单位(Kg, m/s2)时规定K=1。那么就有;F=ma为了纪念牛顿,就把能使1kg物体获得1m/s2加速度的力称做一牛顿,用符号N表示问题:实际物体受力往往不止一个,多个力情况应该怎么办呢?平行四边形法则进一步引导学生得出牛顿第二定律更一般的表达式: F合=ma思考.讨论我们用力提一个很重的箱子,却提不动它。这个力产生了加速度吗?要是产生了,箱子的运动状态却并没有改变。为什么?
研究一种物理现象,总是要先从现象的描述入手。机械运动作为自然界最简单和最基本的运动形态,它所描述的是物体空间位置随时间变化的情况。因此,本节学习描述质点做机械运动需要时刻、时间间隔和位移等概念。相当一部分高一学生在具体过程中难以区别时刻和时间间隔。另外,由于思维的定式,在第一次接触既要考虑大小又要考虑方向的问题时,会因不适应造成学习困难。所以,区别“路程与位移”“时刻和时间间隔”是教学的重难点所在。学习这些内容的过程与方法对学习速度和加速度可以起到奠定基础的作用。教学的对象是高一的学生,这一时期的学生处在好奇善问、创新意识强烈的青少年期。对于生活中出现的各种现象具有浓厚的兴趣。但他们的思维还停留在简单的代数运算阶段,对于矢量和矢量运算的理性认识几乎没有。且对生活中出现的时间、时刻、时间间隔等不能做出很好的区分,对时常提及的路程、距离等形成了模糊的前概念。
设疑自探:一个压缩或拉伸的弹簧就是一个“储能器”,怎样衡量形变弹簧蕴含能量的多少呢?弹簧的弹性势能的表达式可能与那几个物理量有关?类比:物体的重力势能与物体所受的重力和高度有关。那么弹簧的弹性势能可能与所受弹力的大小和在弹力方向上的位置变化有关,而由F=kl知弹簧所受弹力等于弹簧的劲度系数与形变量的乘积。预测:弹簧的弹性势能与弹簧的劲度系数和形变量有关。学生讨论如何设计实验: ①、用同一根弹簧在几次被压缩量不同时释放(劲度系数相同,改变形变量),观察小车被弹开的情况。②、分别用两根弹簧在被压缩量相同时释放(形变量相同,劲度系数不同),观察小车被弹开的情况。交流探究结果:弹性势能随弹簧形变量增大而增大。随弹簧的劲度系数的增大而增大。
一、 教材分析与学情分析教材分析人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书必修2第七章第九节。本节内容安排在学习机械能守恒定律之后的目的,是为了使学生在理论上对机械能守恒定律有所了解的基础上,通过实验测量及对实验数据的分析处理,对机械能守恒定律及条件有深刻的认识。学情分析知识层面:学生已经掌握了动能、重力势能等概念以及动能定理、机械能守恒定律等定理、定律;知道功是能量转换的量度以及机械能守恒的条件。能力层面:学生已具备一定的实验操作技能,会用打点计时器以及直尺等实验仪器。具备一定的数据处理能力。二、教学目标与重点、难点教学目标知识与技能:1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2、掌握验证机械能守恒定律的实验原理。
共享实验收集的信息,分享实验探究的结论,体验收获的乐趣。 小结拓展 这节课由大家感兴趣的球类运动和弹弓游戏,提出了功与速度变化关系的问题,利用倍增思想解决测量对物体做功的问题,使用我们熟悉的器材设计了探究方案,并进行实验探究,采用图像法进行数据处理,初步得出W∝V2的关系。在我们这节课探究以前,科学家就通过试验和理论的方法,已经总结出了功与速度变化的定量关系。人类社会也在社会生活和生产的各个领域予以利用。比如,古代的战争武器抛石器、大型弓弩,以及现代飞机弹射系统、还有机器人行走等等,希望同学在今后的学习中注意留心生活中的物理和社会中的物理。 领会总结。培养概括总结的能力,进一步巩固、感悟、提升实验探究中获得的思维能力及动手能力。感悟社会中的物理,认识物理学对科技进步以及文化和社会发展的影响。 列举学生知道的社会中做功使物体速度变化的例子,增强学生将物理知识应用于生活和生产的意识,培养学生的社会参与意识和对社会负责任的态度。
学生中存在这样的问题:既然宇宙间的一切物体都是相互吸引的,那么为什么没有吸引到一起?为了解决这个问题,安排了例题2例2、两物体质量都是1kg,相距1m,它们间的万有引力是多少?通过本题,让学生认识到一般物体间的引力极小,不用考虑。那么,质量很大的天体为什么没被吸引到一块?从而引出下节课题。4.课堂小结:本节课,从天体运动出发,通过推理证明,形成理性认识,再结合例题习题使学生的理性认识再反馈到具体事实。形成实践-理论-实践的认知循环,顺应了认知规律.。本共设计了很多问,能让学生想的尽量让学生想、能学生说的尽量让学生说、能让学生做的尽量让学生做,全面发展学生的各方面能力。再通过作业和探究性课题使学生的思维活动在时空上得以延续。5.布置作业:布置作业时刻意安排引入:万有引力、重力、向心力、三者的联系,通过引导学生对比结果,从中发现问题:万有引力与重力向心力的关系与区别,为下节知识的难点突破作好了铺垫。
2、计算天体的质量首先观看多媒体展示天体的运动,同时解释什么是环绕天体?什么是中心天体?接着展示相关问题:①应用万有引力定律求解天体质量的基本思路是什么?②求解天体质量的方程依据是什么?教师点拨,学生分组,合作探究,学生代表发言设计说明通过创设问题情境,进行由浅至深,由易到难的问题式教学,以激发学生的积极思维活动;通过探究让学生建立物理模型,分组讨论,求解中心天体质量的三种表达式。在进行已有知识的迁移时重点重复环绕和被绕的关系,使学生准确抓住模型中的各个星体所担任的角色。通过小组合作学习,运用类比归纳法得出正确结论,掌握求解中心天体质量的基本思路,以达到突出教学重点的目的。3、发现未知天体通过2个视频进行了解设计说明这部分通过视频主要激发学生相信科学,学习科学,让学生感知人类探索宇宙的梦想,激发学生探索科学奥秘的热情,培养热爱科学的情感,促使学生树立献身科学的人生价值观。
d.某物体沿直线向东运动,原来的速度是5m/s,2s后速度减小到3m/s,求2s内物体速度变化。④如何探究物体作匀速圆周运动时,在Δt时间内的速度变化?分析:有了同一直线上速度变化的铺垫后,讨论物体做匀速圆周运动速度的变化就比较自然了,为了给向心加速度方向的学习打好基础,可以通过小组协作,进一步完成下列思考题,使同学们认识到:时间间隔起短,速度变化的方向起接近半径方向。(多媒体屏幕投影)a.物体沿半径为1m的轨道做匀速圆周运动,线速度大小为,求1s内物体速度变化并画出1s内速度变化的示意图。b.分别求出上题中物体在0.5s、0.25s内速度变化并画出相应的示意图。由于没有办法直接利用实验来验证速度变化的方向,所以,我们采用提供思考题的方法,引导同学在合作学习、自主探究中完成。有了速度变化的研究为铺垫,加速度的方向问题就迎刃而解了。
(二)进行新课1、动能与势能的相互转化演示实验1:如右图,用细线、小球、带有标尺的铁架台等做实验。把一个小球用细线悬挂起来,把小球拉到一定高度的A点,然后放开,小球在摆动过程中,重力势能和动能相互转化。我们看到,小球可以摆到跟A点等高的C点,如图甲。如果用尺子在某一点挡住细线,小球虽然不能摆到C点,但摆到另一侧时,也能达到跟A点相同的高度,如图乙。问题:这个小实验中,小球的受力情况如何?各个力的做功情况如何?这个小实验说明了什么?学生观察演示实验,思考问题,选出代表发表见解。小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用。拉力和速度方向总垂直,对小球不做功;只有重力对小球能做功。实验证明,小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化。在摆动过程中,小球总能回到原来的高度。可见,重力势能和动能的总和保持不变。即机械能保持不变。
了解了第一宇宙速度及其意义之后,继续提出问题,让学生思考:如果卫星的发射速度大于第一宇宙速度7.9km/s ,会出现什么情况呢?先让学生们大胆猜想,然后再向学生们介绍 卫星发射速度大于第一宇宙速度后的几种可能情况,引出第二宇宙速度和第三宇宙速度,让学生对第二、第三宇宙速度及其意义做定性了解。并通过演示Flash课件,帮助学生理解、加深学生印象。在学生对人造卫星的原理及发射卫星的速度条件有了初步了解后,接下来引导学生对卫星的运动规律作进一步的探索。实际上卫星并不是沿地表水平发射的,而是用火箭多次加速送到一定的高度的轨道后,再沿以地心为圆心的圆周的切线运行的。让学生继续深入思考:卫星在不同高度绕地球运行时的速度怎么求呢?将卫星送入低轨道和高轨道所需的速度都一样么?如果把不同轨道上的卫星绕地球的运动都看成是匀速圆周运动,引导学生利用已学的万有引力和圆周运动的相关知识,探究卫星绕地球的运行规律。
3.适用条件(1)万有引力定律只适用于质点间引力大小的计算。当两物体间的距离远远大于每个物体的尺寸时,物体可以看成质点,直接使用万有引力定律计算。(模型)研究相互接触的两个人之间的万有引力时,不能把他们看作质点。(2)当两物体是质量均匀分布的球体时,它们间的引力也可直接用公式计算,但式中的r是指两球心间距离。研究太阳和地球之间的万有引力,可以把它们看作质量均匀的球体。当研究物体不能看成质点时,可以把物体假想分割成无数个质点,求出两个物体上每个质点与另一物体上所有质点的万有引力,然后求合力,这是微积分的思想。万有引力定律产生于对太阳系行星运动的研究,但它对物质运动的适用性却要广泛得多。可以这样说,宇宙中凡有引力参与的一切复杂的现象,无不要归结到这样一条十分简洁的定律之中,这不能不使人惊叹宇宙万物超乎寻常的和谐及人类理性思考所具有的统摄力。
【学习内容分析】在行星运动规律与万有引力定律两节内容之间安排本节内容,是为了更突出发现万有引力定律的这个科学过程。如果说上一节内容是从运动学角度描述行星运动的话,那么,本节内容是从动力学角度来研究行星运动的,研究过程是依据已有规律进行的演绎推理过程。教科书在尊重历史事实的前提下,通过一些逻辑思维的铺垫,让学生以自己现有的知识基础身于历史的背景下,经历一次“发现”万有引力的过程,因此体验物理学研究问题的方法就成为主要的教学目标。【学情分析】在学太阳对行星的引力之前,学生已经对力、重力、向心力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了较好的理解,并且掌握自由落体运动和圆周运动等运动规律,能熟练运用牛顿运动定律解决动力学问题。已经完全具备深入探究和学习万有引力定律的起点能力。所以在推导太阳与行星运动规律时,教师可以要求学生自主地运用原有的知识进行推导,并要求说明每一步推理的理论依据是什么,教师仅在难点问题上做适当的点拨。
“做功的过程就是能量转化过程”,这是本章教学中的一条主线。对于一种势能,就一定对应于相应的力做功。类比研究重力势能是从分析重力做功入手的,研究弹簧的弹性势能则应从弹簧的弹力做功入手。然而弹簧的弹力是一个变力,如何研究变力做功是本节的一个难点,也是重点。首先,要引导学生通过类比重力做功和重力势能的关系得出弹簧的弹力做功和弹簧的弹性势能的关系。其次,通过合理的猜想与假设得出弹簧的弹力做功与哪些物理量有关。最后,类比匀变速直线运动求位移的方法,进行知识迁移,利用微元法的思想得到弹簧弹力做功的表达式,逐步把微分和积分的思想渗透到学生的思维中。本节课通过游戏引入课题,通过生活中拉弓射箭、撑杆跳高和弹跳蛙等玩具以及各种弹簧等实例来创设情景,提出问题。给学生感性认识,引起学生的好奇心;让学生对弹簧弹力做功的影响因素进行猜想和假设,提出合理的推测,激发学生的探索心理,构思实验,为定性探究打下基础。然后,引导学生通过类比重力做功与重力势能的关系得出弹簧弹性势能与弹簧弹力做功的关系。
说明:“倍增法”是一种重要的物理方法,历史上库仑在研究电荷间的相互作用力时曾用过此法,但学生在此前的物理学习中可能未曾遇到类似例子,因此引导学生通过交流,领会“倍增法”的妙处,这是本节课的一个要点.可用体育锻炼中的“拉力器”来类比。(2)该方案消除摩擦力影响的方法:所用的消除方法与实验方案2一样。也可使用气垫导轨代替木板,以更好地消除摩擦影响。(3)小车速度的确定方法:①确定打出来的点大致呈现什么规律:先密后疏(变加速),再均匀分布(匀速);②应研究小车在哪个时刻的速度:在橡皮筋刚恢复原长时小车的瞬时速度,即纸带上的点刚开始呈现均匀分布时的速度;③应如何取纸带上的点距以确定速度:由于实验器材和每次操作的分散性,尤其是橡皮筋不可能长度、粗细完全一致,使得每次改变橡皮筋的条数后,纸带上反映小车匀速运动的点数和点的位置,不一定都在事先的设定点(即用一条橡皮筋拉小车,橡皮筋刚好恢复原长时纸带上的点)处。
1.教材在学生的原有加速度概念的基础上来讨论“匀速圆周运动速度变化快慢”的问题,让学生知道向心加速度能够表示匀速圆周运动物体速度变化的快慢究竟是怎么一回事。2.教材把向心加速度安排在线速度和角速度知识之后,使学生对描述匀速圆周运动的几个物理量有一个大致的了解。3.教材从了解运动的规律过渡到了解力跟运动关系的规律;把向心加速度放在向心力之前,从运动学的角度来学习向心加速度。4.教材为了培养学生“用事实说话”的“态度”,让一切论述都合乎逻辑,改变了过去从向心力推导向心加速度的教学方式。1.采用理论、实验、体验相结合的教学安排。2.教师启发引导,学生自主阅读、思考,讨论、交流。知识与技能1.会作矢量图表示速度的变化量与速度之间的关系。2.加深理解加速度与速度、速度变化量的区别。3.体会匀速圆周运动向心加速度方向的分析方法。4.知道向心加速度的公式也适用于变速圆周运动;知道变速圆周运动的向心加速度的方向。