生:还可以从表盘上直接读出公里里程.师:日常生活中的“速度”有时指速度,也有时指速率,要看实际的物理情景。[讨论与交流]甲、乙两位同学用不同的时间围绕操场跑了一圈,都回到了出发点,他们的平均速度相同吗?怎样比较他们运动的快慢?学生讨论,体验平均速度的缺陷,引入平均速率。生1:位移都是零,平均速度等于位移跟发生这段位移所用时间的比值,所以他们的平均速度都是零。生2:即使一位同学站在原地不跑,他的平均速度也是零啊,可我们运动会上不是这样比快慢的,如果这样,那多不公平啊?师:平均速度v=Δx/Δt,甲、乙的位移都为零,所以他们的平均速度也都等于零.在这里平均速度无法显示他们运动快慢的不同,要用到另一物理量:平均速率.平均速率等于物体运动通过的路程跟所用时间的比值.他们两人通过的路程相同且都不为零,但所用时间不同.显然用时短的运动得快,也就是平均速率大.生:这不是我们初中学过的速度吗?
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?
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、说教材《质点 参考系和坐标系》是人教版普通高中物理必修一第一章第一课的内容。本节课主要介绍了质点、参考系、坐标系的基本概念。通过本节课的学习为进一步学习后续课程起到了铺垫的作用。根据上述教材的结构和内容分析,又考虑到高一年级学生的认知结构及其心理特征,我制定了以下三维教学目标:1、知识与技能:知道质点的概念及条件;知道参考系的概念及作用;掌握坐标系的简单应用。2、过程与方法:促进学生自主学习,让学生积极参与、乐于探究、勇于实验、勤于思考,培养学生的科学探究能力。3、情感态度与价值观:通过质点 参考系和坐标系的学习,使学生了解生活与物理的关系,让学生学会用科学的思维去看待事物。根据普通高中物理课程标准,并在吃透教材的基础上,我确定了以下教学重点和难点:教学重点:质点概念的建立。只有掌握了这一点才能更加准确的理解和掌握后续教材的相关内容。
学生回答的方法多样,让各小组根据自己讨论出来的方法对自己实验出来的纸带进行数据处理,并求出加速度,并且将多条纸带都进行处理,同时提醒学生对纸带的选择。接着,我会用多媒体展示重物下落实验打出来的纸带,用表格列出一段纸带上各点的瞬时速度,准确画出v-t图像,求出加速度,将结果给予学生的结果作对比,确定出正确结论。最后让学生分析总结:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,而且,多条纸带算出来的加速度的数值都接近相等,即加速度在实验误差允许范围内是相等的。引出重力加速度,介绍概念、方向及大小。(强调“同一地点”,让学生阅读教材中一些地点的重力加速度,可以了解重力加速度的大小与纬度有关,纬度越大加速度越大)。学习了重力加速度后让学生根据之前学习的匀变速直线运动公式推导出自由落体的运动规律。设计意图:让学生在学习过程中的主体地位和自主观能动性得到充分发挥,取长补短,培养了学生的实验操作能力,又使学生对自由落体运动的性质有深刻的印象,从而解决了本节课第二个难点。
(5)高度不同,对平抛运动距离有何影响,是否因为高度减小后下落时间减小,所以要增大速度才能达到相同的距离?(教学实践证明,这种想法在学生比较多见。已经不自觉的沿用了自由落体运动的规律,又隐隐有运动等时性的痕迹。应引导学生这一结果还需实验验证。)教师的引导:其实,我们所提出的看法都跟平抛运动的规律有关系。那么平抛运动究竟有怎样的规律呢?以前学过的直线运动知识还能用于今天的内容吗?由此逐步使学生意识到分析平抛运动须采用运动合成与分解这一方法。三、实验验证自主探究(15分钟) 物理是实验科学,多媒体教学不能代替实验。本教学设计的第三个环节是实验验证,鼓励学生自主探究。引导学生根据自己的猜想(实验目的)设计实验进行验证。(1)介绍手持式平抛竖落仪,引导并小结实验要领:听两小球下落声音判断其下落时间。体会合运动和分运动是等时的。
1、举例:2、结论:(1)物体的运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动。(2)曲线运动中速度方向是时刻改变的。(二)、曲线运动方向:1、质点在某一点(或某一时刻)的速度的方向是在曲线的这一点的切线方向。2、曲线运动中速度方向是时刻改变的,因此曲线运动是变速运动。(三)、曲线运动条件:1、演示实验:2、结论:当物体所受的合力的方向跟它的速度方向不在同一直线时,物体就做曲线运动。七、课堂小结:1、运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动。2、曲线运动中速度的方向是时刻改变的,质点在某一点的瞬时速度的方向在曲线的这一点的切线上。3、当合外力F的方向与它的速度方向有一夹角a时,物体做曲线运动。八、巩固训练:1、关于曲线运动,下列说法正确的是()。A:曲线运动一定是变速运动;B:曲线运动速度的方向不断的变化,但速度的大小可以不变;
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。
思考:洗衣机脱水时转速高时容易甩干衣物,还是转速低时容易甩干衣物?(2) 制作棉花糖的原理内筒与洗衣机的脱水筒相似,里面加入白砂糖,加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转,黏稠的糖汁就做离心运动,从内筒壁的小孔飞散出去,成为丝状到达温度较低的外筒,并迅速冷却凝固,变得纤细雪白,像一团团棉花。5.离心现象的防止在水平公路上行驶的汽车,转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大,所需向心力F大于最大静摩擦力Fmax,汽车将做离心运动而造成交通事故。因此,在公路弯道处,车辆行驶不允许超过规定的速度。当高速转动的砂轮或者飞轮内部分子间相互作用力不足以提供所需向心力时,离心运动就会使他们破裂,甚至酿成事故。
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。
[小结]师:下面同学们概括总结本节所学的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。 (学生认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。) 生:本节课我们通过伽利略理想斜面实验,分析得出了能量以及动能和势能的概念,从能量的相互转化角度认识到,在动能和势能的相互转化过程中,能的总量保持不变,即能量是守恒的。通过这节课的学习,使我们建立起了守恒的思想。 点评:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。 教师要放开,让学生自己总结所学内容,允许内容的顺序不同,从而构建他们自己的知识框架。[布置作业]课后讨论 P3“问题与练习”中的问题。[课外训练]以竖直上抛的小球为例说明小球的势能和动能的转化情况。在这个例子中是否存在着能的总量保持不变?
(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。
(四)、弹性势能(据课时情况,可以让学生自学)生活中还有一些物体既没有运动也没有很大的高度却同样“储存”着能量,哪怕它只是孩童手里的玩具(图片:弹弓)。张紧的弓一撒手就会对箭支做功改变它的动能,松弛的弓有这样的本领吗?同样是弓前者具有能量而后者没有,那么什么情况下物体才具有这种能量呢?张紧的弓在恢复原状的过程会对外做功,但是拉断的弓还能有做功的本领吗?1.定义:物体由于发生弹性形变而具有的能量叫做弹性势能。2.弹性势能的大小与哪些因素有关呢?3、势能由相互作用的物体的相对位置决定的能量。重力势能:由地球和物体间相对位置决定。弹性势能:由发生形变的各部分的相对位置决定。(五).反馈练习1. 物体在运动过程中,克服重力做功50J, 则( )A.重力做功为50JB.物体的重力势能一定增加50JC.物体的重力势能一定减少50JD.重力做功为-50J
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。
二、课堂教学(课前由科代表发回预习学案)1、教师根据预习学案检查结果提出问题(用多媒体展示),引导全班讨论(重点讨论:①、为什么动能的表达式一定是 mV2 ?你如何得出这个结论?②、力在一个过程中对物体所做的功,和物体在这个过程中动能的变化量有什么关系?你如何得出这个结论?这个做功的力和F=ma中的力F有什么关系)。有困难的小组应及时问老师。老师在这个过程中巡视指导。2、学生自主阅读课文“7 动能和动能定理”中的“动能的表达式”,然后完成如下练习(教师在此过程中巡视指导):2.1尝试推出动能的表达式(鼓励会推导的同学积极上台板演,老师引导讨论)。2.2写出动能的小结(认真阅读教材p66倒数第二段、第三段,结合你推导动能表达式的过程,认真思考后四人一组讨论:①、动能是矢量还是标量?②、动能的单位是什么?③、你认为应从哪几方面来理解动能?)
【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。