優(yōu)秀教案。
不為明天做好準備的人是沒有未來的,身為一位人民教師,我們都希望孩子們能學到知識,為了防止學生抓不住重點,教案就顯得非常重要,有了教案,在上課時遇到各種教學問題都能夠快速解決。你知道怎么寫具體的幼兒園教案內容嗎?經(jīng)過整理,小編為你呈上物理力優(yōu)秀教案2000字,供大家參考,希望能幫助到有需要的朋友。
教學準備
教學目標
【教學目標】
知識與技能
1、知道什么是形變和彈性形變
2、知道什么是彈力以及彈力產(chǎn)生的條件
3、知道壓力、支持力、繩的拉力都是彈力,并能判斷方向。
4、知道形變越大彈力越大、彈簧的彈力與形變量成正比。
過程與方法
1、從生活中常見的形變現(xiàn)象出發(fā),培養(yǎng)學生的觀察能力。
2、在探究形變的過程中,引導學生進一步探索形變與彈性之間的關系后,使學生了解探究彈力的實際意義,學會探究物理規(guī)律的一般方法。
3、通過觀察微小變化的實例,初步接觸“放大的方法”
情感、態(tài)度價值觀
1、在實驗中,培養(yǎng)其觀察、分析、歸納能力,尊重事實的科學探究精神。
2、積極參與觀察和實驗,認真討論體驗探索自然規(guī)律的艱辛和喜悅。
教學重難點
【教學重點】
彈力概念的建立、彈力產(chǎn)生的條件、彈力方向的確定。
【教學難點】
彈力方向的確定。
教學過程
【教學過程】
引入新課
視頻播放:彎曲的竹竿使水中的木塊發(fā)生運動、拉弓射箭等情景。讓學生試著回答以上動作的完成有什么共同特點
新課教學
一.彈力的產(chǎn)生
動畫模擬彎曲的竹竿使水中的木塊發(fā)生運動、拉弓射箭等:同學們觀察動作的完成,總結什么是形變
形變:物體在力的作用下發(fā)生的形狀或體積改變
學生自己動手實驗拉橡皮筋:
(1)彈性形變:能恢復原來形狀的形變。
(2)塑性形變:不能恢復原來形狀的形變
(3)彈性限度:形變超過一定限度,物體形狀將不能完全恢復,這個限度叫做彈性限度.
[討論與交流]我用力推墻或壓桌面,那么墻和桌面也會發(fā)生形變嗎?
動畫模擬微小形變實驗:①按壓桌面②擠壓玻璃瓶。讓學生自習觀察,實驗說明了什么問題。
學生回答后教師總結:
(4)一切物體在力的作用下都會發(fā)生形變,只不過一些物體比較堅硬,雖發(fā)生形變,但形變量很小,眼睛根本觀察不到它的形變。
[猜想]:物體發(fā)生彈性形變后要恢復原狀,對與它接觸的物體會產(chǎn)生什么呢?
感受分析
師:我們現(xiàn)在一起來進行下面的操作:用手扯住橡皮筋的兩端,在彈性限度范圍內拉橡皮筋,使其發(fā)生形變。在操作的同時,用心體會一下手與彈簧或橡皮筋之間的相互作用。
師:根據(jù)力的定義,我們知道彈簧與左右手之間有力的作用,那同學們知道彈簧對左手的力是向哪個方向的?對右手的力又是向哪個方向的?
生:對左手的力向右手方向,對右手的力向左手方向。
師:為什么是這樣的方向呢?
生:我想是因為物體發(fā)生彈性形變后,由于要恢復原狀而把兩手向中間扯。
綜上:橡皮筋形變要恢復原狀而對與之接觸的物體產(chǎn)生的力的作用叫做彈力。
2、彈力:發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復原來的形狀,對與它接觸的物體會發(fā)生力的作用,這種力叫做彈力
回顧開始時課件展示情景:讓學生分析并總結彈力產(chǎn)生的條件。
3、彈力產(chǎn)生的條件:
(1)、兩物體相互接觸。(接觸力)(2)、接觸處產(chǎn)生彈性形變。
二.幾種常見的彈力及方向
1、支持力和壓力的方向:垂直于接觸面
(1)、平面與平面接觸
例題1:分析A受到的彈力(A均處于靜止狀態(tài))
(2)、點與面接觸
例2:分析物體A受到的彈力(A均處于靜止狀態(tài))
(3)、曲面與曲面接觸
例3:分析球A所受到的彈力
2、繩的拉力方向:沿著繩而指向繩收縮的方向。
三.胡克定律
彈力的大小跟形變的大小有關,形變越大,彈力越大,形變消失,彈力隨著消失。
課后習題
布置作業(yè)
開放式問題(視頻播放:撐桿跳高、跳水);
提出問題:通過本節(jié)內容的學習,請同學們開放式地討論
①從形變與彈力知識去思考,撐桿跳高運動員跳得這么高的主要原因是什么?
②跳水運動員在空中滯空時間主要由哪方面決定?
板書
板書設計
彈力
1、形變
(1)概念:物體的形狀或體積改變
(2)分類:彈性形變;塑性形變
2、彈力
(1)定義:發(fā)生彈性形變的物體由于要恢復原來的形狀,對與它接觸的物體會發(fā)生力的作用,這種力叫做彈力
(2)產(chǎn)生的條件:兩物體相互接觸、接觸處產(chǎn)生彈性形變。
(3)彈力的方向:支持力和壓力的方向:垂直于接觸面;繩的拉力方向沿著繩而指向繩收縮的方向。
1、知識與技能
(1)認識勻速圓周運動的概念,理解線速度的概念,知道它就是物體做勻速圓周運動的瞬時速度;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。
2、過程與方法
(1)運用極限法理解線速度的瞬時性,掌握運用圓周運動的特點如何去分析有關問題;
(2)體會有了線速度后,為什么還要引入角速度。運用數(shù)學知識推導角速度的單位。
3、情感、態(tài)度與價值觀
(1)通過極限思想和數(shù)學知識的應用,體會學科知識間的聯(lián)系,建立普遍聯(lián)系的觀點;
(2)體會應用知識的樂趣。激發(fā)學習的興趣。
教學重難點
教學重點:線速度、角速度、周期的概念及引入的過程,掌握它們之間的聯(lián)系。
教學難點:理解線速度、角速度的物理意義及概念引入的必要性。
新課導入
建議在我們周圍,與圓周運動有關的事物比比皆是,像機械鐘表的指針、齒輪、電風扇的葉片、收音機的旋鈕、汽車的車輪……在轉動時,其上的每一點都在做圓周運動.你即使坐著不動,其實也在隨著地球的自轉做圓周運動。
地球繞太陽公轉的速度為每秒29.79km,公轉一周所用時間為1年,月亮繞地球運轉速度為每秒1.02km,運轉一周所用時間為27.3天,有人說月亮比地球運動得快,有人說月亮比地球運動得慢,你怎樣認為呢?
一、描述圓周運動的物理量
探究交流
打籃球的同學可能玩過轉籃球,讓籃球在指尖旋轉,展示自己的球技,如圖5-4-1所示.若籃球正繞指尖所在的豎直軸旋轉,那么籃球上不同高度的各點的角速度相同嗎?線速度相同嗎?
【提示】籃球上各點的角速度是相同的,但由于不同高度的各點轉動時的圓心、半徑不同,由v=ωr可知不同高度的各點的線速度不同。
1.基本知識
(1)圓周運動
物體沿著圓周的運動,它的運動軌跡為圓,圓周運動為曲線運動,故一定是變速運動。
(2)描述圓周運動的物理量比較
2.思考判斷
(1)做圓周運動的物體,其速度一定是變化的。(√)
(2)角速度是標量,它沒有方向。(×)
(3)圓周運動線速度公式v=Δt(Δs)中的Δs表示位移。(×)
二、勻速圓周運動
探究交流
如圖所示,若鐘表的指針都做勻速圓周運動,秒針和分針的周期各是多少?角速度之比是多少?
【提示】秒針的周期T秒=1min=60s,
分針的周期T分=1h=3600s.
1.基本知識
(1)定義:線速度大小處處相等的圓周運動.
(2)特點
①線速度大小不變,方向不斷變化,是一種變速運動.
②角速度不變.
③轉速、周期不變.
2.思考判斷
(1)做勻速圓周運動的物體相等時間內通過的弧長相等。(√)
(2)做勻速圓周運動的物體相等時間內通過的位移相同。(×)
(3)勻速圓周運動是一種勻速運動。(×)
三、描述圓周運動的物理量間的關系
【問題導思】
1.描述圓周運動快慢的各物理量意義是否相同?
2.怎樣理解各物理量間的關系式?
3.試推導各物理量間的關系式.
各位專家、評委、老師大家好!我今天說課的題目是人教版高中物理(必修1)第二章第五節(jié)《自由落體運動》,下面我將從教材分析、教學目標、重點、難點、教學過程等環(huán)節(jié)說明我對本節(jié)課的理解和處理。
一、教材分析
1、教材的地位與作用
新課程比較注重物理量的引入、建立的來龍去脈,高中物理人教版(必修1)第二章非常重視概念、規(guī)律的探究過程,整章緊緊圍繞研究勻變速運動規(guī)律而展開,這是為實現(xiàn)教學三維目標服務的。本節(jié)內容是在學生學習了運動學的基本概念,勻變速直線運動等知識后編排的,自由落體運動作為勻變速直線運動的一種特例,在日常生活中比較常見,具有重要的研究價值;它是對前面所學內容的復習和鞏固,同時通過本節(jié)內容的知識究,也為以后學習較復雜的運動打下良好的基礎,因此本節(jié)課具有承上啟下的作用。
2、教材特點
a、通過對自由落體運動的學習能夠加深學生對勻變速運動規(guī)律的理解
b、通過對自由落體運動的探究有利于培養(yǎng)學生敢于突破陳規(guī),勇于創(chuàng)新的科學精神和嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。
3、教學目標
(1)知識目標
a、了解人們研究自由落體運動的歷史事實和科學方法;
b、理解自由落體運動的性質和物體做自由落體運動的條件;
c、理解自由落體運動的加速度,知道它的大小和方向;
d、掌握如何從勻變速直線運動中推出自由落體運動規(guī)律,并能夠運用自由落體運動規(guī)律解決一些實際生活中的問題。
(2)能力目標:
a、培養(yǎng)學生初步的觀察實驗、分析、歸納的能力;
b、培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際,用課本所學知識解決實際問題的能力;
(3)情感目標:
a、通過實驗提出問題引入,在問題情景中不斷激發(fā)學生的求知學習熱情,調動學生的主動性,培養(yǎng)學生敢于思考、敢于突破陳規(guī)、勇于創(chuàng)新的科學精神;
b、在學習中,學會互相交流,提高學生的合作意識與能力。
4、教學重點、難點
重點:對自由落體運動性質的推導及運動規(guī)律的掌握和運用;重力速度。
難點:自由落體運動性質的推導。
二、教法和學法
物理學是一門以實驗為基礎的學科,自由落體運動是自然界廣泛存在的物體自由下落運動的理想化模型,是一種典型的勻變速直線運動,有其廣泛性和特殊性,在教學過程中要重視學生對概念的形成,依據(jù)認知結構理論,結合因材施教的原則通過實驗探索、課件展示、分析討論強化物理知識的形成過程,使學生獲得基本的科研能力,創(chuàng)造性地解決問題,也能培養(yǎng)學生的創(chuàng)新精神。因此,教學中創(chuàng)設物理情景教師邊演示邊提問,學生邊觀察邊思考,引導學生來探索規(guī)律并讓學生試著自己得出結論。一改過去教師講,學生被動接受的局面,限度地調動學生積極參與教學活動,充分體現(xiàn)教師主導,學生主體的地位。教師可給予恰當?shù)乃季S點拔。采用:“復習提問——直觀演示——分析討論——歸納概念·揭示規(guī)律——鞏固知識”并輔以現(xiàn)代教學手段等多種形式的綜合啟發(fā)式教學。
對學生來說,重要的是讓他們掌握獲取新知識的過程和方法,養(yǎng)成良好的科學素養(yǎng)。因此在學習過程中,要讓學生主動參與、樂于探究、善于思考,注重搜集和處理信息,獲取新知識學會解決問題。采用:提取舊知識——積極思維——實驗探索——構建新知——鞏固深化的學法。
教學準備
教學目標
知識與技能
1.根據(jù)相關實驗器材,設計實驗并熟練操作.
2.會運用已學知識處理紙帶,求各點瞬時速度.
3.會用表格法處理數(shù)據(jù),并合理猜想.
4.巧用v—t圖象處理數(shù)據(jù),觀察規(guī)律.
5.掌握畫圖象的一般方法,并能用簡潔語言進行闡述.
過程與方法
1.初步學習根據(jù)實驗要求設計實驗,完成某種規(guī)律的探究方法.
2.對打出的紙帶,會用近似的方法得出各點的瞬時速度.
3.初步學會根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行猜測、探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法.
4.認識數(shù)學化繁為簡的工具作用,直觀地運用物理圖象展現(xiàn)規(guī)律,驗證規(guī)律.
5.通過實驗探究過程,進一步熟練打點計時器的應用,體驗瞬時速度的求解方法.
情感態(tài)度與價值觀
1.通過對小車運動的設計,培養(yǎng)學生積極主動思考問題的習慣,并鍛煉其思考的全面性、準確性與邏輯性.
2.通過對紙帶的處理、實驗數(shù)據(jù)的圖象展現(xiàn),培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度,能使學生靈活地運用科學方法來研究問題、解決問題、提高創(chuàng)新意識.
3.在對實驗數(shù)據(jù)的猜測過程中,提高學生合作探究能力.
4.在對現(xiàn)象規(guī)律的語言闡述中,提高了學生的語言表達能力,還體現(xiàn)了各學科之間的系,可引申到各事物間的關聯(lián)性,使自己融入社會.
5.通過經(jīng)歷實驗探索過程,體驗運動規(guī)律探索的方法.
教學重難點
教學重點
1.圖象法研究速度隨時間變化的規(guī)律.
2.對運動的速度隨時間變化規(guī)律的探究
教學難點
1.各點瞬時速度的計算.
2.對實驗數(shù)據(jù)的處理、規(guī)律的探究.
教學工具
多媒體、板書
教學過程
一、實驗目的
1.進一步練習使用打點計時器
2.利用v-t圖象處理數(shù)據(jù),并據(jù)此判斷物體的運動性質
3.能根據(jù)實驗數(shù)據(jù)求加速度
二、實驗器材
打點計時器、一端附有定滑輪的長木板、小車、紙帶、細繩、鉤碼、刻度尺、導線、交流電源.
三、實驗原理
1.利用打點計時器所打紙帶的信息,代入計算式
即用以n點為中心的一小段位移的平均速度代替n點的瞬時速度.
2.用描點法作出小車的v-t圖象,根據(jù)圖象的形狀判斷小車的運動性質.若所得圖象為一條傾斜直線則表明小車做勻變速直線運動.
3.利用v-t圖象求出小車的加速度.
四、實驗步驟
1.如圖所示,把附有滑輪的長木板放在實驗桌上,并使滑輪伸出桌面,把打點計時器固定在長木板上沒有滑輪的一端,連接好電路.
2.把一條細繩拴在小車上,使細繩跨過滑輪,下邊掛上鉤碼,把紙帶穿過打點計時器,并把紙帶的一端固定在小車的后面.
3.把小車停在靠近打點計時器處,接通電源后,釋放小車,讓小車拖著紙帶運動,打點計時器就在紙帶上打下一列小點.
4.換上新的紙帶,重復實驗兩次.
5.增減所掛鉤碼,按以上步驟再做兩次實驗.
五、數(shù)據(jù)處理
1.表格法
(1)從幾條紙帶中選擇一條比較理想的紙帶,舍掉開始一些比較密集的點,在后面便于測量的地方找一個點,作為計數(shù)始點,以后依次每五個點取一個計數(shù)點,并標明0、1、2、3、4…測量各計數(shù)點到0點的距離x,并記錄填入表中,如圖所示.
(2)分別計算出與所求點相鄰的兩計數(shù)點之間的距離Δx1、Δx2、Δx3…
(3)計算平均速度,用平均速度代替相關計數(shù)點的瞬時速度,填入上面的表格中.
(4)根據(jù)表格中的數(shù)據(jù),分析速度隨時間怎么變化.
2.圖象法
(1)在坐標紙上建立直角坐標系,橫軸表示時間,縱軸表示速度,并根據(jù)表格中的數(shù)據(jù)在坐標系中描點.
(2)畫一條直線,讓這條直線通過盡可能多的點,不在線上的點均勻分布在直線的兩側,偏差比較大的點忽略不計,如圖所示
(3)觀察所得到的直線,分析物體的速度隨時間的變化規(guī)律.
(4)據(jù)所畫v-t圖象求出其斜率,就是小車運動的加速度.
六、誤差分析
1.木板的粗糙程度不同,摩擦不均勻.
2.根據(jù)紙帶測量的位移有誤差,從而計算出的瞬時速度有誤差.
3.作v-t圖象時單位選擇不合適或人為作圖不準確帶來誤差.
七、注意事項
1.開始釋放小車時,應使小車靠近打點計時器.
2.先接通電源,等打點穩(wěn)定后,再釋放小車.
3.打點完畢,立即斷開電源.
4.選取一條點跡清晰的紙帶,適當舍棄點密集部分,適當選取計數(shù)點(注意計數(shù)點與計時點的區(qū)別),弄清楚所選的時間間隔T等于多少秒.
5.要防止鉤碼落地,避免小車跟滑輪相碰,當小車到達滑輪前及時用手按住.
6.要區(qū)分打點計時器打出的計時點和人為選取的計數(shù)點,一般在紙帶上每隔4個點取一個計數(shù)點,即時間間隔為t=0.02×5s=0.1s.
7.在坐標紙上畫v-t圖象時,注意坐標軸單位長度的選取,應使圖象盡量分布在較大的坐標平面內.
教學準備
教學目標
1.知道伽利略的理想實驗及其推理過程,知道理想實驗是科學研究的重要方法.
2.理解牛頓第一定律的內容及意義.
3.理解慣性的概念,會解釋有關的慣性現(xiàn)象.
教學重難點
1.牛頓第一定律的內容及意義.
2.慣性的概念,解釋有關的慣性現(xiàn)象.
教學過程
[知識探究]
一、理想實驗的魅力
[問題設計]
1.日常生活中,我們有這樣的經(jīng)驗:馬拉車,車就前進,停止用力,車就停下來.是否有力作用在物體上物體才能運動呢?馬不拉車時,車為什么會停下來呢?
答案不是.車之所以會停下來是因為受到阻力的作用.
2.如果沒有摩擦阻力,也不受其他任何力的作用,水平面上運動的物體會怎樣?請閱讀課本中的“理想實驗的魅力”,思考伽利略是如何由理想實驗得出結論的.
答案如果沒有摩擦阻力,水平面上運動的物體將保持這個速度永遠運動下去.
理想實驗再現(xiàn):如圖甲所示,讓小球沿一個斜面由靜止?jié)L下,小球將滾上另一個斜面.如果沒有摩擦,小球將上升到原來的高度.
如果減小第二個斜面的傾斜角度,如圖乙所示,小球在這個斜面上達到原來的高度就要通過更長的路程.繼續(xù)減小第二個斜面的傾斜角度,如圖丙所示,使它最終成為水平面,小球就再也達不到原來的高度,而將沿水平面以恒定的速度永遠運動下去.
[要點提煉]
1.關于運動和力的兩種對立的觀點
(1)亞里士多德的觀點:必須有力作用在物體上,物體才能運動;沒有力的作用,物體就要靜止在一個地方.力是維持物體運動的原因.
這種錯誤的觀點統(tǒng)治了人們的思維近兩千年.
(2)伽利略的觀點(伽利略第一次提出):物體的運動不需要(填“需要”或“不需要”)力來維持.
2.伽利略的理想實驗的意義
(1)伽利略的理想實驗將可靠的事實和理論思維結合起來,即采用“可靠事實+抽象思維+科學推論”的方法_了亞里士多德的觀點,初步揭示了運動和力的正確關系.
(2)第一次確立了物理實驗在物理學中的地位.
二、牛頓物理學的基石——慣性定律
1.牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài).
2.對牛頓第一定律的理解
(1)定性說明了力和運動的關系.
①說明了物體不受外力時的運動狀態(tài):勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài).
②說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因.
(2)揭示了一切物體都具有的一種固有屬性——慣性.因此牛頓第一定律也叫慣性定律.
3.物體運動狀態(tài)的變化即物體運動速度的變化,有以下三種情況:
(1)速度的方向不變,只有大小改變.(物體做直線運動)
(2)速度的大小不變,只有方向改變.(物體做曲線運動)
(3)速度的大小和方向同時發(fā)生改變.(物體做曲線運動)
三、慣性與質量
[問題設計]
坐在公共汽車里的人,當汽車突然啟動時,有什么感覺?當運動的汽車突然停止時,又有什么感覺?解釋上述現(xiàn)象.
答案當汽車突然啟動時,人身體后傾.當汽車突然停止時,人身體前傾.這是因為人具有慣性,原來人和車一起保持靜止狀態(tài),當車突然啟動時,人的身體下部隨車運動了,但上部由于慣性保持原來的靜止狀態(tài),所以會向后傾;原來人和車一起運動,當車突然停止時,人的身體下部隨車停止了,但上部由于慣性保持原來的運動狀態(tài),故向前傾.
[要點提煉]
1.慣性:物體具有保持原來勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質,我們把這個性質叫做慣性.牛頓第一定律又叫慣性定律.
2.慣性與質量的關系
(1)慣性是物體的固有屬性,一切物體都具有慣性.
(2)質量是物體慣性大小的量度,質量越大,慣性越大.
3.慣性與力無關
(1)慣性不是力,而是物體本身固有的一種性質,因此物體“受到了慣性作用”、“產(chǎn)生了慣性”、“受到慣性力”等說法都是錯誤的.
(2)力是改變物體運動狀態(tài)的原因.慣性是維持物體運動狀態(tài)的原因.
4.慣性的表現(xiàn)
(1)不受力時,慣性表現(xiàn)為保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),有“惰性”的意思.
(2)受力時,慣性表現(xiàn)為運動狀態(tài)改變的難易程度.質量越大,慣性越大,運動狀態(tài)越難改變.
[延伸思考]
人能推動冰面上的重箱子,用同樣的力卻推不動粗糙地面上不太重的箱子,是不是冰面上的重箱子慣性小于粗糙地面上不太重的箱子呢?為什么?
答案不是.質量是物體慣性大小的量度,重箱子的慣性大于輕箱子的慣性.判斷物體慣性的大小應在相同情況下比較,比如用同樣的力推都處于冰面上或都處于粗糙地面上質量不同的物體,比較哪個物體的運動狀態(tài)更容易改變.
[典例精析]
一、對伽利略理想實驗的認識
例1理想實驗有時能更深刻地反映自然規(guī)律.伽利略設計了一個如圖1所示的理想實驗,他的設想步驟如下:
圖1
①減小第二個斜面的傾角,小球在這個斜面上仍然要達到原來的高度;②兩個對接的斜面,讓靜止的小球沿一個斜面滾下,小球將滾上另一個斜面;③如果沒有摩擦,小球將上升到原來釋放的高度;④繼續(xù)減小第二個斜面的傾角,最后使它成為水平面,小球將沿水平面做持續(xù)的勻速運動.
請將上述理想實驗的設想步驟按照正確的順序排列______(只要填寫序號即可).在上述的設想步驟中,有的屬于可靠的事實,有的則是理想化的推論.下列有關事實和推論的分類正確的是()
A.①是事實,②③④是推論
B.②是事實,①③④是推論
C.③是事實,①②④是推論
D.④是事實,①②③是推論
解析本題是在可靠事實的基礎上進行合理的推理,將實驗理想化,并符合物理規(guī)律,得到正確的結論.而②是可靠事實,因此放在第一步,③、①是在斜面上無摩擦的設想,最后推導出水平面上的理想實驗④.因此正確順序是②③①④.
答案②③①④B
二、對牛頓第一定律的理解
例2由牛頓第一定律可知()
A.物體的運動是依靠慣性來維持的
B.力停止作用后,物體的運動就不能維持
C.物體做變速運動時,一定有外力作用
D.力是改變物體慣性的原因
解析物體具有保持原來靜止狀態(tài)或勻速直線運動狀態(tài)的性質叫做慣性,由于慣性的存在,物體才保持原來的運動狀態(tài),A對.力是改變物體運動狀態(tài)的原因,而不是維持物體運動的原因,B錯,C對.慣性是物體的固有屬性,力不能改變物體的慣性大小,D錯.
答案AC
針對訓練做自由落體運動的物體,如果下落過程中某時刻重力突然消失,物體的運動情況將是()
A.懸浮在空中不動
B.速度逐漸減小
C.保持一定速度向下做勻速直線運動
D.無法判斷
答案C
解析物體自由下落時,僅受重力作用,重力消失以后,物體將不受力,根據(jù)牛頓第一定律的描述,物體將以重力消失瞬間的速度做勻速直線運動,故選項C正確.
三、慣性的理解
例3關于物體的慣性,下述說法中正確的是()
A.運動速度大的物體不能很快地停下來,是因為物體速度越大,慣性也越大
B.靜止的火車啟動時,速度變化慢,是因為靜止的物體慣性大
C.乒乓球可以快速抽殺,是因為乒乓球慣性小
D.在宇宙飛船中的物體不存在慣性
解析慣性大小只與物體質量有關,與物體的速度無關,故A錯誤;質量是物體慣性大小的量度,火車速度變化慢,表明它的慣性大,是因為它的質量大,與是否靜止無關,故B錯誤;乒乓球能被快速抽殺,表明它的運動狀態(tài)容易發(fā)生改變,是因為它的慣性小,故C正確;一切物體在任何情況下都有慣性,故D錯誤.
答案C
[課堂要點小結]
[自我檢測]
1.(對伽利略理想實驗的認識)關于伽利略的理想實驗,下列說法正確的是()
A.只要接觸面摩擦相當小,物體在水平面上就能勻速運動下去
B.這個實驗實際上是永遠無法做到的
C.利用氣墊導軌,就能使實驗成功
D.雖然是想象中的實驗,但是它建立在可靠的實驗基礎上
答案BD
解析只要接觸面摩擦存在,物體就受到摩擦力的作用,物體在水平面上就不能勻速運動下去,故A錯誤.沒有摩擦是不可能的,這個實驗實際上是永遠無法做到的,故B正確.若使用氣墊導軌進行理想實驗,可以提高實驗精度,但是仍然存在摩擦力,故C錯誤;雖然是想象中的實驗,但是它建立在可靠的實驗基礎上,故D正確.
2.(對牛頓第一定律的理解)關于牛頓第一定律的理解正確的是()
A.不受外力作用時,物體的運動狀態(tài)保持不變
B.物體做變速運動時一定受外力作用
C.在水平地面上滑動的木塊最終停下來,是由于沒有外力維持木塊運動的結果
D.飛跑的運動員,由于遇到障礙而被絆倒,這是因為他受到外力作用迫使他改變原來的運動狀態(tài)
答案ABD
解析牛頓第一定律描述的是物體不受外力作用時的狀態(tài),即總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)不變,A正確;牛頓第一定律揭示了力和運動的關系,力是改變物體運動狀態(tài)的原因,而不是維持物體運動狀態(tài)的原因.物體做變速運動說明運動狀態(tài)在改變,B正確.在水平地面上滑動的木塊最終停下來,是由于摩擦阻力的作用而改變了運動狀態(tài).飛跑的運動員,遇到障礙而被絆倒,是因為他受到外力作用迫使他改變了原來的運動狀態(tài),C錯誤,D正確.
3.(力與運動的關系)某人用力推一下原來靜止在水平面上的小車,小車便開始運動,以后改用較小的力就可以維持小車做勻速直線運動,可見()
A.力是維持物體速度不變的原因
B.力是維持物體運動的原因
C.力是改變物體慣性的原因
D.力是改變物體運動狀態(tài)的原因
答案D
解析力是改變物體運動狀態(tài)的原因,小車原來靜止,在力的作用下小車開始運動,是力使其運動狀態(tài)發(fā)生了改變.用較小的力就能使小車做勻速直線運動是推力與摩擦力的合力為零的緣故.
4.(對慣性的理解)如圖2所示,冰壺在冰面上運動時受到的阻力很小,可以在較長時間內保持運動速度的大小和方向不變,我們可以說冰壺有較強的抵抗運動狀態(tài)變化的“本領”.這里所指的“本領”是冰壺的慣性,則慣性的大小取決于()
圖2
A.冰壺的速度
B.冰壺的質量
C.冰壺受到的推力
D.冰壺受到的阻力
答案B
解析一個物體慣性的大小,與其運動狀態(tài)、受力情況是沒有任何關系的,衡量物體慣性大小的因素是質量,故B正確.
一、教學任務分析
機械運動是本章的第一節(jié),同時也是后面學習直線運動的基礎。
學習本節(jié)知識之前,學生需積累較多的相關生活經(jīng)驗,知道生活中關于運動和靜止的一些自然常識,如地球會繞太陽轉等。本節(jié)內容與人們的日常生活緊密聯(lián)系,有著廣泛的現(xiàn)實意義。
本設計從“手抓子彈”的小故事引入。通過對生活中的多個實例交流并歸納出機械運動概念。通過動手實驗和小組討論的方法歸納出要判斷一個物體的運動情況,必須先選擇合適的參照物,即得出選取參照物的必要性和重要性。最后通過對生活中典型實例的解釋,進一步鞏固參照物的概念,同時解決“如何選取合適參照物?”的問題。
本節(jié)課的學習強調學生的主動參與,使學生感受物理與生活密切相關。通過討論選擇不同的參照物對同一物體運動情況的描述可能不同,認識到物體運動的相對性,進而初步體驗辯證唯物主義運動觀。
二、教學目標
1、知識與技能
(1)知道機械運動;知道參照物的概念。
(2)知道運動和靜止的相對性。
(3)知道一切物體都在運動,絕對靜止的物體是不存在的。
(4)學會用參照物解釋物體的運動情況。
2、過程與方法
通過實驗建立參照物的我概念,形成研究機械運動時如何選取合適的參照物的方法。
3、態(tài)度、情感與價值觀
(1)能用所學的知識解釋與生活有關的機械運動情況,感受物理與生活密切相關。
(2)通過討論選擇不同的參照物對同一物體運動情況的描述可能不同,認識到物體運動的相對性,進而初步體驗辯證唯物主義運動觀。
三、教學重點和難點
重點:參照物,運動和靜止的相對性。
難點:學會選擇合適的參照物。
四、教學資源
1、器材:磁帶盒,白紙。
2、學習活動卡
五、教學設計思路
本設計的內容包括兩個方面:一是機械運動的概念。二是參照物概念的建立。
本設計的基本思路是:從生活中的具體例子和體驗得出機械運動的概念。當判斷生活中的物體的運動情況時出現(xiàn)矛盾,從而激發(fā)學生的求知欲,然后通過實驗、舉例和討論得出要判斷一個物體的運動情況時,必須先選擇合適的參照物,即得出選取參照物的必要性和重要性。
本設計要突出的重點是:參照物,運動和靜止的相對性。方法是:當判斷生活中的物體的運動情況出現(xiàn)矛盾時,通過動手實驗和小組討論的方法得出:物體的運動和靜止是相對的,要判斷一個物體的運動情況前,必須先選擇合適的參照物。
本設計要突破的難點是:學會選擇合適的參照物。方法是:通過對幾個典型例子的解釋的手段學會如何選擇合適的參照物。
本設計強調學生的主動參與,重視概念的形成過程以及伴隨這一過程的方法的教育。
教學目標:
一、知識目標
1、理解速度的概念。知道速度是表示運動快慢的物理量,知道它的定義、公式、符號和單位,知道它是矢量。
2、理解平均速度,知道瞬時速度的概念。
3、知道速度和速率以及它們的區(qū)別。
二、能力目標
1、比值定義法是物理學中經(jīng)常采用的方法,學生在學生過程中掌握用數(shù)學工具描述物理量之間的關系的方法。
2、培養(yǎng)學生的遷移類推能力,抽象思維能力。 三、德育目標 由簡單的問題逐步把思維遷移到復雜方向,培養(yǎng)學生認識事物的規(guī)律,由簡單到復雜。 教學重點 平均速度與瞬時速度的概念及其區(qū)別 教學難點 怎樣由平均速度引出瞬時速度 教學方法 類比推理法 教學用具 有關數(shù)學知識的投影片 課時安排
1課時
教學步驟
一、導入新課 質點的各式各樣的運動,快慢程度不一樣,那如何比較運動的快慢呢?
二、新課教學
(一)用投影片出示本節(jié)課的學習目標:
1、知道速度是描述運動快慢和方向的物理量。
2、理解平均速度的概念,知道平均不是速度的平均值。
3、知道瞬時速度是描述運動物體在某一時刻(或經(jīng)過某一位置時)的速度,知道瞬時速度的大小等于同一時刻的瞬時速率。
(二)學生目標完成過程
1、速度 提問:運動會上,比較哪位運動員跑的快,用什么方法? 學生:同樣長短的位移,看誰用的時間少。 提問:如果運動的時間相等,又如何比較快慢呢? 學生:那比較誰通過的位移大。 老師:那運動物體所走的位移,所用的時間都不一樣,又如何比較其快慢呢? 學生:單位時間內的位移來比較,就找到了比較的統(tǒng)一標準。 師:對,這就是用來表示快慢的物理量——速度,在初中時同學就接觸過這個概念,那同學回憶一下,比較一下有哪些地方有了側重,有所加深。 板書:速度是表示運動的快慢的物理量,它等于位移s跟發(fā)生這段位移所用時間t的比值。用v=s/t表示。 由速度的定義式中可看出,v的單位由位移和時間共同決定,國際單位制中是米每秒,符號為/s或·s—1,常用單位還有/h、c/s等,而且速度是既具有大小,又有方向的物理量,即矢量。 板書: 速度的方向就是物體運動的方向。
2、平均速度 在勻速直線運動中,在任何相等的時間里位移都是相等的,那v=s/t是恒定的。那么如果是變速直線運動,在相等的時間里位移不相等,那又如何白色物體運動的快慢呢?那么就用在某段位移的平均快慢即平均速度來表示。 例:百米運動員,10s時間里跑完100,那么他1s平均跑多少呢? 學生馬上會回答:每秒平均跑10。 師:對,這就是運動員完成這100的平均快慢速度。 板書: 這是錯誤的。平均速度不是速度的平均值,要嚴格按照平均速度的定義來求,用這段總位移與這段位移所用的時間的比值,也就只表示這段位移內的平均速度。
三、小結
1、速度的概念及物理意義;
2、平均速度的概念及物理意義;
3、瞬時速度的概念及物理意義;
4、速度的大小稱為速率。拓展:本節(jié)課后有閱讀材料,怎樣理解瞬時速度,同學們有興趣的話,請看一下,這里運用了數(shù)學的“極限”思想,有助于你對瞬時速度的理解。
四、作業(yè)P26練習三3、4、
(一)教學目的
1.知道電流周圍存在著磁場。
2.知道通電螺線管外部的磁場與條形磁鐵相似。
3.會用安培定則判定相應磁體的磁極和通電螺線管的電流方向。
(二)教具 一根硬直導線,干電池2~4節(jié),小磁針,鐵屑,螺線管,開關,導線若干。
(三)教學過程
1.復習提問,引入新課
重做第二節(jié)課本上的圖11—7的演示實驗,提問:
當把小磁針放在條形磁體的周圍時,觀察到什么現(xiàn)象?其原因是什么?
(觀察到小磁針發(fā)生偏轉。因為磁體周圍存在著磁場,小磁針受到磁場的磁力作用而發(fā)生偏轉。)
進一步提問引入新課
小磁針只有放在磁體周圍才會受到磁力作用而發(fā)生偏轉嗎?也就是說,只有磁體周圍存在著磁場嗎?其他物質能不能產(chǎn)生磁場呢?這就是我們本節(jié)課要探索的內容。
2.進行新課
(1)演示奧斯特實驗說明電流周圍存在著磁場
演示實驗:將一根與電源、開關相連接的直導線用架子架高,沿南北方向水平放置。將小磁針平行地放在直導線的上方和下方,請同學們觀察直導線通、斷電時小磁針的偏轉情況。
提問:觀察到什么現(xiàn)象?
(觀察到通電時小磁針發(fā)生偏轉,斷電時小磁針又回到原來的位置。)
進一步提問:通過這個現(xiàn)象可以得出什么結論呢?
師生討論:通電后導體周圍的小磁針發(fā)生偏轉,說明通電后導體周圍的空間對小磁針產(chǎn)生磁力的作用,由此我們可以得出:通電導線和磁體一樣,周圍也存在著磁場。
教師指出:以上實驗是丹麥的科學家奧斯特首先發(fā)現(xiàn)的,此實驗又叫做奧斯特實驗。這個實驗表明,除了磁體周圍存在著磁場外,電流的周圍也存在著磁場,即,本節(jié)課我們就主要研究。
板書:第四節(jié)
一、奧斯特實驗
1.實驗表明:通電導線和磁體一樣,周圍存在著磁場。
提問:我們知道,磁場是有方向的,那么電流周圍的磁場方向是怎樣的呢?它與電流的方向有沒有關系呢?
重做上面的實驗,請同學們觀察當電流的方向改變時,小磁針N極的偏轉方向是否發(fā)生變化。
提問:同學們觀察到什么現(xiàn)象?這說明什么?
(觀察到當電流的方向變化時,小磁針N極偏轉方向也發(fā)生變化,說明方向也發(fā)生變化。)
板書:2.方向跟電流的方向有關。當電流的方向變化時,磁場的方向也發(fā)生變化。
提問:奧斯特實驗在我們現(xiàn)在看來是非常簡單的,但在當時這一重大發(fā)現(xiàn)卻轟動了科學界,這是為什么呢?
學生看書討論后回答:
因為它揭示了電現(xiàn)象和磁現(xiàn)象不是各自孤立的,而是緊密聯(lián)系的,從而說明表面上互不相關的自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系的,這一發(fā)現(xiàn),有力推動了電磁學的研究和發(fā)展。
(2)研究通電螺線管周圍的磁場
奧斯特實驗用的是一根直導線,后來科學家們又把導線彎成各種形狀,通電后研究,其中有一種在后來的生產(chǎn)實際中用途,那就是將導線彎成螺線管再通電。那么,通電螺線管的磁場是什么樣的呢?請同學們觀察下面的實驗:
演示實驗:按課本圖11—13那樣在紙板上均勻地撒些鐵屑,給螺線管通電,輕敲紙板,請同學們觀察鐵屑的分布情況,并與條形磁體周圍的鐵屑分布情況對比。
提問:同學們觀察到什么現(xiàn)象?
學生回答后,教師板書:
二、通電螺線管的磁場
1.通電螺線管外部的磁場和條形磁體的磁場一樣。
提問:怎樣判斷通電螺線管兩端的極性呢?它的極性與電流的方向有沒有關系呢?
演示實驗:將小磁針放在螺線管的兩端,通電后,請同學們觀察小磁針的N極指向,從而引導學生判別出通電螺線管的N、S極。
再改變電流的方向,觀察小磁針的N極指向有沒有變化,從而說明通電螺線管的極性與電流的方向有關。
引導學生討論后,教師板書:
2.通電螺線管兩端的極性跟螺線管中電流的方向有關。當電流的方向變化時,通電螺線管的磁性也發(fā)生改變。
提問:采用什么辦法可以很簡便地判定通電螺線管的磁性與電流方向的關系呢?同學們看書、討論,弄清安培定則的作用和判定方法。板書:
三、安培定則
1.作用:可以判定通電螺線管的磁性與電流方向的關系。
2.判定方法:用右手握住螺線管,讓四指彎向螺線管中電流的方向,則大拇指所指的那端就是螺線管的北極。
教師演示具體的判定方法。
練習:如附圖所示的幾個通電螺線管,用安培定則判定它們的兩極。
可以引導學生分別按上圖將導線在鉛筆上繞成螺線管,先弄清螺線管中電流的指向,再用安培定則判定出兩端的極性。
通過以上練習,強調:螺線管的繞制方向不同,螺線管中電流的方向也不同。
3.小結(略)
4.作業(yè) :①完成課本上的“想想議議”。
②課本上的練習1、2、3題。
一、運動的描述
1、物體模型用質點,忽略形狀和大??;地球公轉當質點,地球自轉要大小。物體位置的變化,準確描述用位移,運動快慢S比t,a用v與t比。
2、運用一般公式法,平均速度是簡法,中間時刻速度法,初速度零比例法,再加幾何圖像法,求解運動好方法。自由落體是實例,初速為零a等g.豎直上拋知初速,上升心有數(shù),飛行時間上下回,整個過程勻減速。中心時刻的速度,平均速度相等數(shù);求加速度有好方,S等aT平方。
3、速度決定物體動,速度加速度方向中,同向加速反向減,垂直拐彎莫前沖。
二、力
1、解力學題堡壘堅,受力分析是關鍵;分析受力性質力,根據(jù)效果來處理。
2、分析受力要仔細,定量計算七種力;重力有無看提示,根據(jù)狀態(tài)定彈力;先有彈力后摩擦,相對運動是依據(jù);萬有引力在萬物,電場力存在定無疑;洛侖茲力安培力,二者實質是統(tǒng)一;相互垂直力,平行無力要切記。
3、同一直線定方向,計算結果只是量,某量方向若未定,計算結果給指明;兩力合力小和大,兩個力成q角夾,平行四邊形定法;合力大小隨q變,只在最小間,多力合力合另邊。
多力問題狀態(tài)揭,正交分解來解決,三角函數(shù)能化解。
4、力學問題方法多,整體隔離和假設;整體只需看外力,求解內力隔離做;狀態(tài)相同用整體,否則隔離用得多;即使狀態(tài)不相同,整體牛二也可做;假設某力有或無,根據(jù)計算來定奪;極限法抓臨界態(tài),程序法按順序做;正交分解選坐標,軸上矢量盡量多。
三、牛頓運動定律
1.F等ma,牛頓二定律,產(chǎn)生加速度,原因就是力。
合力與a同方向,速度變量定a向,a變小則u可大,只要a與u同向。
2.N、T等力是視重,mg乘積是實重;超重失重視視重,其中不變是實重;加速上升是超重,減速下降也超重;失重由加降減升定,完全失重視重零
四、曲線運動、萬有引力
1、運動軌跡為曲線,向心力存在是條件,曲線運動速度變,方向就是該點切線。
2、圓周運動向心力,供需關系在心里,徑向合力提供足,需mu平方比R,mr的行星繞太陽做勻速圓周運動時,行星與太陽間的萬有引力充當向心力,即
②結論:
只要知道衛(wèi)星繞行星運動的周期T和半徑r,就可以計算出行星的質量。
2、思考判斷
(1)地球表面的物體,重力就是物體所受的萬有引力。()
(2)繞行星勻速轉動的衛(wèi)星,萬有引力提供向心力。()
(3)利用地球繞太陽轉動,可求地球的質量。()
3、探究交流
若已知月球繞地球轉動的周期T和半徑r,由此可以求出地球的質量嗎?能否求出月球的質量呢?
【提示】能求出地球的質量。利用
為中心天體的質量。做圓周運動的月球的質量m在等式中已消掉,所以根據(jù)月球的周期T、公轉半徑r,無法計算月球的質量。
二、發(fā)現(xiàn)未知天體
1、基本知識
(1)海王星的發(fā)現(xiàn)
英國劍橋大學的學生亞當斯和法國年輕的天文學家勒維耶根據(jù)天王星的觀測資料,利用萬有引力定律計算出天王星外新行星的軌道。1846年9月23日,德國的加勒在勒維耶預言的位置附近發(fā)現(xiàn)了這顆行星海王星。
(2)其他天體的發(fā)現(xiàn)
近100年來,人們在海王星的軌道之外又發(fā)現(xiàn)了冥王星、鬩神星等幾個較大的天體。
2、思考判斷
(1)海王星、冥王星的發(fā)現(xiàn)表明了萬有引力理論在太陽系內的正確性。()
(2)科學家在觀測雙星系統(tǒng)時,同樣可以用萬有引力定律來分析。()
3、探究交流
航天員翟志剛走出神舟七號飛船進行艙外活動時,要分析其運動狀態(tài),牛頓定律還適用嗎?
【提示】適用。牛頓將牛頓定律與萬有引力定律綜合,成功分析了天體運動問題。牛頓定律對物體在地面上的運動以及天體的運動都是適用的。
三、天體質量和密度的計算
【問題導思】
1、求天體質量的思路是什么?
2、有了天體的質量,求密度還需什么物理量?
3、求天體質量常有哪些方法?
1、求天體質量的思路
繞中心天體運動的其他天體或衛(wèi)星做勻速圓周運動,做圓周運動的天體(或衛(wèi)星)的向心力等于它與中心天體的萬有引力,利用此關系建立方程求中心天體的質量。
2、計算天體的質量
下面以地球質量的計算為例,介紹幾種計算天體質量的方法:
(1)若已知月球繞地球做勻速圓周運動的周期為T,半徑為r,根據(jù)萬有引力等于向心力,即
(2)若已知月球繞地球做勻速圓周運動的半徑r和月球運行的線速度v,由于地球對月球的引力等于月球做勻速圓周運動的向心力,根據(jù)牛頓第二定律,得
(3)若已知月球運行的線速度v和運行周期T,由于地球對月球的引力等于月球做勻速圓周運動的向心力,根據(jù)牛頓第二定律,得
(4)若已知地球的半徑R和地球表面的重力加速度g,根據(jù)物體的重力近似等于地球對物體的引力,得
解得地球質量為
3、計算天體的密度
若天體的半徑為R,則天體的密度
誤區(qū)警示
1、計算天體質量的方法不僅適用于地球,也適用于其他任何星體。注意方法的拓展應用。明確計算出的是中心天體的質量。
2、要注意R、r的區(qū)分。R指中心天體的半徑,r指行星或衛(wèi)星的軌道半徑。以地球為例,若繞近地軌道運行,則有R=r.
例:要計算地球的質量,除已知的一些常數(shù)外還需知道某些數(shù)據(jù),現(xiàn)給出下列各組數(shù)據(jù),可以計算出地球質量的有哪些?()
A.已知地球半徑R
B.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的軌道半徑r和線速度v
C.已知衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動的線速度v和周期T
D.已知地球公轉的周期T及運轉半徑r
【答案】ABC
歸納總結:求解天體質量的技巧
天體的質量計算是依據(jù)物體繞中心天體做勻速圓周運動,萬有引力充當向心力,列出有關方程求解的,因此解題時首先應明確其軌道半徑,再根據(jù)其他已知條件列出相應的方程。
四、分析天體運動問題的思路
【問題導思】
1、常用來描述天體運動的物理量有哪些?
2、分析天體運動的主要思路是什么?
3、描述天體的運動問題,有哪些主要的公式?
1、解決天體運動問題的基本思路
一般行星或衛(wèi)星的運動可看做勻速圓周運動,所需要的向心力都由中心天體對它的萬有引力提供,所以研究天體時可建立基本關系式:
2、四個重要結論
設質量為m的天體繞另一質量為M的中心天體做半徑為r的勻速圓周運動
以上結論可總結為越遠越慢,越遠越小。
誤區(qū)警示
1、由以上分析可知,衛(wèi)星的an、v、、T與行星或衛(wèi)星的質量無關,僅由被環(huán)繞的天體的質量M和軌道半徑r決定。
2、應用萬有引力定律求解時還要注意挖掘題目中的隱含條件,如地球的公轉周期是365天,自轉一周是24小時,其表面的重力加速度約為9.8m/s2.
例:)據(jù)報道,天文學家近日發(fā)現(xiàn)了一顆距地球40光年的超級地球,名為55Cancrie,該行星繞母星(中心天體)運行的周期約為地球繞太陽運行周期的480(1),母星的體積約為太陽的60倍。假設母星與太陽密度相同,55Cancrie與地球均做勻速圓周運動,則55Cancrie與地球的()
【答案】B
歸納總結:解決天體運動的關鍵點
解決該類問題要緊扣兩點:一是緊扣一個物理模型:就是將天體(或衛(wèi)星)的運動看成是勻速圓周運動;二是緊扣一個物體做圓周運動的動力學特征,即天體(或衛(wèi)星)的向心力由萬有引力提供。還要記住一個結論:在向心加速度、線速度、角速度和周期四個物理量中,只有周期的值隨著軌道半徑的變大而增大,其余的三個都隨軌道半徑的變大而減小
五、雙星問題的分析方法
例:天文學家將相距較近、僅在彼此的引力作用下運行的兩顆恒星稱為雙星。雙星系統(tǒng)在銀河系中很普遍。利用雙星系統(tǒng)中兩顆恒星的運動特征可推算出它們的總質量。已知某雙星系統(tǒng)中兩顆恒星圍繞它們連線上的某一固定點分別做勻速圓周運動,周期均為T,兩顆恒星之間的距離為r,試推算這個雙星系統(tǒng)的總質量。(引力常量為G)
歸納總結:雙星系統(tǒng)的特點
1、雙星繞它們共同的圓心做勻速圓周運動,它們之間的距離保持不變;
2、兩星之間的萬有引力提供各自需要的向心力;
3、雙星系統(tǒng)中每顆星的角速度相等;
4、兩星的軌道半徑之和等于兩星間的距離。
教學準備
教學目標
1、知道什么是彈力以及彈力產(chǎn)生的條件。
2、知道推力、壓力、支持力、繩的拉力都是彈力,能在力的圖示(力的示意圖)中正確畫出他們的方向。
3、知道形變越大,彈力越大,知道彈簧的彈力跟彈簧伸長(或縮短)的長度成正比。
教學重難點
知道形變越大,彈力越大,知道彈簧的彈力跟彈簧伸長(或縮短)的長度成正比。
教學工具
課件
教學過程
出示[學習目標]
1、理解彈力的概念,知道彈力產(chǎn)生的原因和條件.
2、知道壓力、支持力、繩的拉力都是彈力,會分析彈力的方向,能正確畫出彈力的示意圖.
3、理解形變概念,了解放_顯示微小形變。
(一)觀察實驗
1、觀察用彈簧拉靜止的小車
小車:由靜止→運動
彈簧:被拉長
2、水平支起竹片,竹片上放置砝碼,觀察砝碼和竹片
竹片:發(fā)生彎曲
砝碼:處于靜止狀態(tài)
3、觀察用彈性鋼片推放置在桌面上的物體
鋼片:發(fā)生彎曲
物體:被推開
(二)形變和彈力的概念:
物體的形狀或體積的改變叫形變.
發(fā)生形變的物體,由于要恢復原狀,對跟它接觸的物體產(chǎn)生的作用,這種力叫彈力。
彈力的概念:
(三)彈力產(chǎn)生的條件
(1)物體間是否直接接觸(必要條件);
(2)接觸處是否有相互擠壓或拉伸的作用(充分條件)
彈力是發(fā)生彈性形變的物體產(chǎn)生的力,作用在跟它接觸的物體上.用手向右拉彈簧,彈簧因形變(伸長)而產(chǎn)生彈力f,它作用在手上,方向向左.因此,彈力的施力者是發(fā)生形變的物體,受力者是使它發(fā)生形變的其他物體.
圖1-11(a)中,小球放在斜面和豎直擋板之間,在重力作用下小球與斜面及擋板間都有擠壓趨勢,因此小球與斜面接觸處,小球與擋板接觸處都會產(chǎn)生彈力.而圖1-11(b)中,小球放在水平面和豎直擋板間,雖然小球與豎直擋板相接觸,但在接觸處沒有相互擠壓趨勢,因此小球與豎直擋板間不會產(chǎn)生彈力.
(四)顯示微小形變的兩個實驗
有一些物體眼睛根本觀察不到它的形變,比如一些比較堅硬的物體,但是這些物體都有形變,只不過形變很微小。所以,一切物體都在力的作用下會發(fā)生形成。
(五)彈力的方向
彈力的方向總是與作用在物體上使物體發(fā)生形變的外力方向相反.
(1)彈力方向的判定步驟:
明確產(chǎn)生形變的物體--找出使該物體發(fā)生形變的外力方向--確定該物體產(chǎn)生彈力的方向.
(2)常見支持物的彈力方向:
平板的彈力垂直于板面指向被支持的物體;
曲面的彈力垂直于曲面該處的切平面指向被支持的物體;
支承點的彈力垂直于跟它接觸的平面(或曲面的切平面)指向被支持的物體;
繩索的彈力沿著繩子指向收縮的方向.
(六)形變的種類
看形變的種類有哪些,舉例說明。
總結:產(chǎn)生彈力的大小與形變程度有關,形變程度越大,產(chǎn)生的彈力就越大。
(七)例題分析
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。
練習1
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。
例題2按下列要求畫出彈力的方向
(1)擱在光滑豎直墻與粗糙水平地面間的棒在A,B兩處受到的彈力(圖1-13)
分析(1)棒在重力作用下對A,B兩處都有擠壓作用,因A,B兩處的支持物都為平面,所以其彈力垂直平面分別向上和向右.
(2)擱在光滑半球形槽內的棒在C,D兩處受到的彈力(圖1-14);
分析:棒對C,D兩處有擠壓作用,因C處為曲面,D處為支承點,所以C處彈力垂直其切平面指向被支持的物體--沿球半徑指向球心;D處彈力垂直跟它接觸的平面指向被支持的物體--垂直棒斜向上.
(3)用細繩懸掛、靠在光滑豎直墻上的小球受到的彈力(圖1-15)
球在重力作用下擠壓墻壁,拉引繩子,所以墻產(chǎn)生的彈力垂直墻面指向球;繩子產(chǎn)生的彈力沿著繩子向上.
(八)課內練習
(1)放在水平桌面上的書,對桌面的壓力等于書受的重力.能不能說書對桌面的壓力就是書受的重力?為什么?
(2)停放在操場上的籃球,受到哪幾個力的作用?施力物體各是什么?各個力的方向如何?
(3)有四位同學把斜面對重物的支持力3N,分別畫成圖1-10中的四種樣子,其中哪個圖畫得對?
(4)如圖1-11所示,用兩根繩子把一個物體掛在天花板上,這個物體受到幾個力的作用?指出施力物體,并把力的方向表示出來.
(5)在水平桌面上的兩個球,靠在一起但并不互相擠壓,它們之間有相互作用的彈力嗎?為什么?
學生思考后集體交流。
(九)課堂總結
課后習題
完成課后“訓練與應用”第1、2、3、4題。
教學目的:
1、了解萬有引力定律得出的思路和過程;
2、理解萬有引力定律的含義并會推導萬有引力定律;
3、掌握萬有引力定律,能解決簡單的萬有引力問題;
教學難點:萬有引力定律的應用
教學重點:萬有引力定律
教具:
展示第谷、哥白尼,伽利略、開普勒和牛頓等人圖片.
教學過程
(一)新課教學(20分鐘)
1、引言
展示第谷、哥白尼,伽利略、開普勒和牛頓等人照片并講述物理學史:
十七世紀中葉以前的漫長時間中,許多天文學家和物理學家(如第谷、哥白尼,伽利略和開普勒等人),通過了長期的觀察、研究,已為人類揭示了行星的運動規(guī)律.但是,長期以來人們對于支配行星按照一定規(guī)律運動的原因是什么.卻缺乏了解,更沒有人敢于把天體運動與地面上物體的運動聯(lián)系起來加以研究.
偉大的物理學家牛頓在哥白尼、伽利略和開普勒等人研究成果的基礎上,進一步將地面上的動力學規(guī)律推廣到天體運動中,研究、確立了《萬有引力定律》.從而使人們認識了支配行星按一定規(guī)律運動的原因,為天體動力學的發(fā)展奠定了基礎.那么:
(1)牛頓是怎樣研究、確立《萬有引力定律》的呢?
(2)《萬有引力定律》是如何反映物體間相互作用規(guī)律的?
以上兩個問題就是這節(jié)課要研究的重點.
2、通過舉例分析,引導學生粗略領會牛頓研究、確立《萬有引力定律》的科學推理的思維方法.
蘋果在地面上加速下落:(由于受重力的原因):
月亮繞地球作圓周運動:(由于受地球引力的原因);
行星繞太陽作圓周運動:(由于受太陽引力的原因),
(牛頓認為)
牛頓將上述各運動聯(lián)系起來研究后提出:這些力是屬于同種性質的力,應遵循同一規(guī)律;并進一步指出這種力應存在于宇宙中任何具有質量的物體之間.
3、引入課題.
板書:第二節(jié)、萬有引力定律
(1)萬有引力:宇宙間任何有質量的物體之間的相互作用.(板書)
(2)萬有引力定律:宇宙間的一切物體都是相互吸引的.兩個物體間的引力大小,跟他們之間質量的乘積成正比,跟它們的距離的平方成反比.(板書)
式中: 為萬有引力恒量 ; 為兩物體的中心距離.引力是相互的(遵循牛頓第三定律).
(二)應用(例題及課堂練習)
學生中存在這樣的問題:既然宇宙間的一切物體都是相互吸引的,哪為什么物體沒有被吸引到一起?(請學生帶著這個疑問解題)
例題1、兩物體質量都是1kg,兩物體相距1m,則兩物體間的萬有引力是多少?
一、設計思想
在舊教材中,《曲線運動》關于曲線運動的速度方向的教學,通常通過演示圓周運動的小球離心現(xiàn)象,演示砂輪火星痕跡實驗,采取告知的方式,讓學生知道曲線運動的速度方向為該位置的切線方向,由于軌跡是瞬間性,實驗有效性差。在新教材中,通過曲線軌道實驗演示曲線運動的方向,再告知速度方向是曲線的切線方向,與舊教材相比,能獲得具體的軌跡和末速度的“方向”,但是無法證明速度方向是切線方向。
筆者通過簡易自制器材,讓學生通過探究過程獲得曲線運動的速度方向,并自己獲得如何畫曲線運動的速度方向的方法,強調科學探究的過程。筆者還通過當堂設計自行車擋泥板,以便學生把自己獲得的知識應用于實踐,體驗學以致用、知識有價的感受。還要求學生觀察自行車的擋泥板驗證自己的設計作為課外作業(yè),體會STS的意義,提高科學素養(yǎng)。
二、教材分析
教學基本要求:知道什么叫曲線運動,知道曲線運動中速度的方向,能在軌跡圖中畫出速度的(大致)方向,知道曲線運動是一種變速運動,知道物體做曲線運動的條件。
發(fā)展要求:掌握速度和合外力方向與曲線彎曲情況之間的關系。
本課是整章教學的基礎,但不是重點內容,通過實驗和討論,讓學生體會到曲線運動的物體的速度是時刻改變的,曲線運動是變速運動,速度的方向是曲線的切線方向。
模塊的知識內容有三點:1、什么是曲線運動(章引);2、曲線運動是變速運動;3、物體做曲線運動的條件;4、運動的合成與分解。
三、學情分析
在初中,已經(jīng)學過什么是直線運動,什么是曲線運動,也知道曲線運動是常見的運動,但是不知道曲線運動的特點和原因。由于初中的速度概念的影響,雖然學生在第一模塊學過速度的矢量性,但是在實際學習中常常忽略了速度的方向,也就是說學生對“曲線運動是變速運動”的掌握有困難。
學生分組實驗時,容易滾跑小鋼珠,要求學生小心配合。幾何作圖可能難以下手,教師可以適當提示。學生主要的學習行為是觀察、回答、實驗。
四、教學目標
1、知識與技能:
(1)知道曲線運動中位移的分矢量表示法及速度的方向,理解曲線運動時一直變速運動。
(2)知道合運動、分運動分別是什么,知道其同時性和獨立性。
(3)知道運動的合成與分解,理解運動的合成與分解遵循平行四邊形定則。
(4)會用作圖法和計算的方法,求解位移和速度的合成與分解問題。
(5)知道物體做曲線運動的條件;
(6)會判斷軌跡彎曲方向(發(fā)展要求)。
2、過程與方法
(1)經(jīng)歷發(fā)現(xiàn)問題──猜想──探究──驗證──結論──交流的探究過程;
(2)經(jīng)歷并體會研究問題要先從粗略到精細,由定性到定量,由特殊到一般再到特殊的過程;
(3)嘗試用數(shù)學幾何原理在物理研究中應用。
3、情感態(tài)度與價值觀
(1)主動細心觀察,注意關注身邊的科學,積極參與學習活動。
(2)感受到科學研究問題源于生活實踐,獲得的結論服務于生活實踐,體會學以致用的感受。
(3)初步感受下結論不能主觀而要有科學依據(jù)的嚴謹?shù)目茖W態(tài)度。
(4)初步養(yǎng)成小心翼翼做實驗的習慣。
五、重點難點
重點:體驗獲得“曲線運動的速度方向是切線方向”的實驗過程。會標出曲線運動的速度方向。
難點:如何獲得曲線運動的速度方向是切線方向。如何畫出曲線運動的速度方向。
六、教學策略與手段
在教學活動上:體現(xiàn)學生的主體性,體現(xiàn)教師的指導性和服務性。在教學媒體設計上:強調以試驗教學為主,以多媒體為輔助(投影問題與習題)。在教學程序上基本上按照加涅信息加工模型。引起注意──告知學生學習目標──刺激回憶先決性的學習──呈現(xiàn)刺激材料──提供學習幫助──引出作業(yè)──提供作業(yè)──提供反饋──評價作業(yè)──促進保持和遷移,通過問題鏈把教、學、練、評有機整合。在學習過程上:突出學生發(fā)現(xiàn)問題──猜想──探究──驗證──結論──應用。在探究方法上:突出整合數(shù)學知識解決物理問題。認知過程上:突出人類的學習規(guī)律和認知規(guī)律,即,由粗略研究到精細研究,由特殊到一般再到特殊的過程。在理念上:突出科學的研究源于生活實踐,服務于生活實踐;認識到“下結論必須要有科學依據(jù)”。
七、學法指導
1.對物體做曲線運動的條件,要從力與運動的關系、運動狀態(tài)變化的原因的角度來理解,物體做曲線運動時,速度的方向時刻在變化,不管速率是否變化,其運動狀態(tài)肯定在變化,所以做曲線運動的物體必有加速度,所以受合外力肯定不為零.
2.運動的合成與分解,指的是位移、速度、加速度等矢量的合成與分解,跟力的合成與分解一樣,遵循相同的平行四邊形定則.
3.拋體運動是在恒定外力作用下所做的勻變速曲線運動,恒定的外力是改變速度大小的原因,也是改變速度方向的原因.
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