最新物理教学设计案列 高中物理开学第课教案设计
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教案取材内容合理,切合课程宗旨,符合培养目标定位的要求,适应现实需要,讲述内容观点正确,有实际应用价值。这里由小编给大家分享高一必修物理教案,方便大家学习。
★教学目标
1.知道平抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动。
2.设计实验来验证这个结论,加强感官印象,加深对平抛运动特点的理解。
3.能够设计实验得到物体做平抛运动的轨迹,能够对平抛运动轨迹进行研究得到结论。
4.能够通过对平抛运动轨迹的研究计算平抛运动物体的初速度。
★教学重点
a.如何设计实验。
b.如何处理实验数据。
c.通过实验处理结果加深对平抛运动的理解
三、通过实验获得平抛运动轨迹
师:刚才的演示实验中,我们进行的都是定性的观察,如果要定量地对平抛运动进行研究,我们首先必须设法描绘物体做平抛运动的轨迹。
师:为了获得平抛运动的轨迹,我这里提供几种方法供同学们自己选择
方法1:用水流研究平抛物体的运动
如图,倒置的饮料瓶内装着水,瓶塞内插着两根两端开口的细管,其中一根弯成水平,且水平端加接一段更细的硬管作为喷嘴。水从喷嘴中射出,在空中形成弯曲的细水柱,它显示了平抛运动的轨迹。设法把它描在背后的纸上就能进行分析处理了。插入瓶中的另一根细管的作用,是保持从喷嘴射出水流的速度不变,使其不随瓶内水面的下降而减小。这是因为该管上端与空气相通,a处水的压强始终等于大气压,不受瓶内水面高低的影响。因此,在水面降到a处以前的很长一段时间内,都可以得到稳定的细水柱。
方法2:用数码照相机或数码摄像机记录平抛运动的轨迹
数码相机大多具有摄像功能,每秒钟拍摄约15帧照片。可以用它拍摄小球从水平桌面飞出后做平抛运动的几张连续照片。如果用数学课上画函数图象的方格黑板做背景,就可以根据照片上小球的位置在方格纸上画出小球的轨迹。
方法3:斜面、小槽、小球等实验仪器(实验室最常用的一种方法)
实验图如下:
1、将平抛运动实验器置于桌面,装好平抛轨道,使轨道的抛射端处于水平位置。调节调平螺丝,观察重垂线或气泡水准,使面板处于竖直平面内,卡好定位板。
2、将描迹记录纸衬垫一张复写纸或打字蜡纸,紧贴记录面板用压纸板固定在面板上,使横坐标x轴在水平方向上,纵坐标y轴沿竖直方向向下(若用白纸,可事先用铅笔在纸上画出x、y坐标轴线),并注意使坐标原点的位置在平抛物体(钢球)的质心(即球心)离开轨道处。
3、把接球挡板拉到最上方一格的位置。
4、将定位板定在某一位置固定好。钢球紧靠定位板释放,球沿轨道向下运动,以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出。
5、下落的钢球打在向面板倾斜的接球挡板上,同时在面板上留下一个印迹点。
6、再将接球挡板向下拉一格,重复上述操作方法,打出第二个印迹点,如此继续下拉接球挡板,直至最低点,即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点。
7、变更定位板的位置,即可改变钢球平抛的初速度,按上述实验操作方法,便可打出另一系列迹点。
8、取下记录纸,将各次实验所记录的点分别用平滑曲线连接起来,即可得到以不同的初速度做平抛运动的轨迹图线。如图所示。
实验注意事项:
(1)必须保证记录面板处于竖直平面内,使平抛轨道的平面靠近板面。
(2)调节斜槽末端水平,使小球飞出时的速度是水平方向。可将小球放于此处调节到小球不会左右滚动即可。
(3)贴坐标纸时,可以用重锤线帮助完成,使重锤线与坐标纸的一条线重合,则这条线就是纵坐标。
(4)坐标原点是斜槽末端处小球球心的位置。
(5)每次从同一高度无初速释放小球。
(6)选取轨迹上离原点较远的点来测量x,y的值可减小误差。描点时,应使视线与所描的点齐平。
【教学目标】
(一)知识与技能
1.明确电场强度定义式的含义
2.知道电场的叠加原理,并应用这个原理进行简单的计算.
(二)过程与方法
通过分析在电场中的不同点,电场力f与电荷电量q的比例关系,使学生理解比值f/q反映的是电场的强弱,即电场强度的概念;知道电场叠加的一般方法。
(三)情感态度与价值观
培养学生学会分析和处理电场问题的一般方法。
重点:电场强度的概念及其定义式
难点:对电场概念的理解、应用电场的叠加原理进行简单的计算
【教学流程】
(-)复习回顾——旧知铺垫
1.库仑定律的适用条件:
(l)真空(无其它介质);(2)点电荷(其间距r带电体尺寸l)——非接触力。
2、列举:
(l)磁体间——磁力;(2)质点间一一万有引力。
经类比、推理,得:
电荷间的相互作用是通过电场发生的。(电荷周围产生电场,电场反过来又对置于其中的电荷施加力的作用)
引出电场、电场力两个概念。本节课,我们主要研究电场问题,以及为描述电场而要引入的另一个崭新的物理量——电场强度。
(二)新课教学
1.电场
(l)电场基本性质:
电场客观存在于任何电荷周围,正是电荷周围存在的这个电场才对引入的其它电荷施加力的作用。
(2)电场基本属性:
电场源于物质(电荷),又对物质(电荷)施力。再根据“力是物质间的相互作用”这一客观真观,毫无疑问,电场是一种物质。
(3)电场基本特征:
非实体、特殊态——看不见、摸不着、闻不到(人体各种感官均无直接感觉)。
电场是一种由非实体粒子所组成的具有特殊形态的物质。
自然界中的物质仅有两种存在的形态,一种是以固、液、气等普通形态存在的实体物质;而另一种,就是以特殊形态存在的非实体物质——场物质。
(4)电场的检验方法(由类比法推理而得):
无论物质处于什么形态,我们都可以通过一定手段去感知它的存在,只是感知方式或使用工具不同而已,例如:
①生物学中动植物的体系胞可以通过电子显微镜(利用其放大作用)来观察。
②化学中的某些气体可以通过人体的感官来感知(氯气——色觉,氨气——嗅觉)
③生活中电视塔发射的电磁波可以通过电视接收机(转换为音像信号)来感知。
④物理学中磁体周围的磁场可以通过放入其中的小磁针来检验(磁场对场内小磁针有力作用——磁场的力性)。
⑤物理学中电荷周围的电场可以通过放入其中的检验电荷来检验(电场对场内的电荷有力作用——电场的力性)。
2.电场强度
(l)模拟实验:
下面以点电荷q(场源电荷)形成的电场为例,探讨一下检验电荷q在到q距离(用r表示)不同的位置(场点)所受电场力f有何不同。
实验结论:通过观察与分析可以得出,同一个检验电荷在点电荷q形成的电场中的不同位置所受电场力的大小、方向均不同.因为这个电场力是同一个电场给同一个检验电荷的,所以,场源电荷周围不同位置的电场有强弱之分和方向之别;电场中同一位置,不同电荷所受电场力也不同,但是,电场力与检验电荷的电荷量之比却是一个不变的常量。前者引出电场强度概念;后者点明场强与检验电荷无关,而只由电场本身性质决定(电场强度的定义方案也由此而得)。
(2)电场强度(简称“场强”):
①定义:放入电场中某一点的电荷受到的电场力和它的电荷量q的比值叫做该点的电场强度,简称场强,用符号e表示。
②定义式:e=f/q
③单位:n/c
④电场强度是矢量
同一检验电荷在电场中不同的点所受电场力方向不同,因此,场强不仅有大小,而且有方向,是矢量。用检验电荷所受电场力的方向表征场强方向比较恰当,但是,正、负检验电荷在电场中同一点所受电场力方向不同且截然相反,怎么来定义场强方向呢?
回顾定义磁场方向时,检验小磁针静止时n、s极所指方向也是相反的,人为规定:小磁针n极指向为磁场方向,这是人们的一种习惯。电场强度方向的定义也是如此。即规定正的检验电荷所受的电场力方向为场强方向。
⑤定义模式:比值法
3.比值法定义物理量
(l)原则:被定义量与定义用量无关。
(2)应用举例(学生活动):
速度v=s/t。单位时间内发生的位移。v大→运动得快。
密度ρ=m/v。单位体积内所含的质量。ρ大→质量密集。
加速度a=△v/t。单位时间内速度的变化.a大→速度变化快。
电阻r=u/i。因果倒置,但已习惯。r大→阻电性强。
场强e=f/q。单位电荷量所受电场力。e大→电场越强。
4.点电荷的电场一—场强定义式的应用
(l)公式推导:
(2)场强特征:
①大小:近强远弱,同心球面上名点,场强值相等
②方向:正电荷周围的场强方向一发散;
(3)决定因素:
①大小:由杨源电荷的电荷量q以及场原电荷到场点之距r“全权”决定,而与检验电荷的电荷量q的大小及其存在与否无关。
②方向:由场源电荷电性决定。
例:一点电荷q=2.0×10-8c,在距此点电荷30cm处,该点电荷产生的电场的场强是多少?
5.电场强度的叠加
电场中某点的电场强度为各个点电荷单独在该点产生的电场强度的矢量和。
例:如图所示,要真空中有两个点电荷q1=3.0×10-8c和q2=-3.0×10-8c,它们相距0.1m.求电场中a点的场强。a点与两个点电荷的距离r相等,r=0.1m。
(四)课堂小结
1.对比法推知电场的存在,比值法定义电场的强度。
2.电荷间相互作用形式与本质之区别
(l)形式上:电荷对电荷的作用——非接触力。
(2)本质上:电场对电荷的作用——接触力。(受电场力作用的电荷肯定处于电场中)
3.场强几种表达式的对比
(l)e=f/q——定义式,适用于任意电场。
(2)——决定式,适用于真空中点电荷形成的电场。
教学准备
教学目标
1.知道伽利略的理想实验及其推理过程,知道理想实验是科学研究的重要方法.
2.理解牛顿第一定律的内容及意义.
3.理解惯性的概念,会解释有关的惯性现象.
教学重难点
1.牛顿第一定律的内容及意义.
2.惯性的概念,解释有关的惯性现象.
教学过程
[知识探究]
一、理想实验的魅力
[问题设计]
1.日常生活中,我们有这样的经验:马拉车,车就前进,停止用力,车就停下来.是否有力作用在物体上物体才能运动呢?马不拉车时,车为什么会停下来呢?
答案不是.车之所以会停下来是因为受到阻力的作用.
2.如果没有摩擦阻力,也不受其他任何力的作用,水平面上运动的物体会怎样?请阅读课本中的“理想实验的魅力”,思考伽利略是如何由理想实验得出结论的.
答案如果没有摩擦阻力,水平面上运动的物体将保持这个速度永远运动下去.
理想实验再现:如图甲所示,让小球沿一个斜面由静止滚下,小球将滚上另一个斜面.如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度.
如果减小第二个斜面的倾斜角度,如图乙所示,小球在这个斜面上达到原来的高度就要通过更长的路程.继续减小第二个斜面的倾斜角度,如图丙所示,使它最终成为水平面,小球就再也达不到原来的高度,而将沿水平面以恒定的速度永远运动下去.
[要点提炼]
1.关于运动和力的两种对立的观点
(1)亚里士多德的观点:必须有力作用在物体上,物体才能运动;没有力的作用,物体就要静止在一个地方.力是维持物体运动的原因.
这种错误的观点统治了人们的思维近两千年.
(2)伽利略的观点(伽利略第一次提出):物体的运动不需要(填“需要”或“不需要”)力来维持.
2.伽利略的理想实验的意义
(1)伽利略的理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来,即采用“可靠事实+抽象思维+科学推论”的方法__了亚里士多德的观点,初步揭示了运动和力的正确关系.
(2)第一次确立了物理实验在物理学中的地位.
二、牛顿物理学的基石——惯性定律
1.牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.
2.对牛顿第一定律的理解
(1)定性说明了力和运动的关系.
①说明了物体不受外力时的运动状态:匀速直线运动状态或静止状态.
②说明力是改变物体运动状态的原因.
(2)揭示了一切物体都具有的一种固有属性——惯性.因此牛顿第一定律也叫惯性定律.
3.物体运动状态的变化即物体运动速度的变化,有以下三种情况:
(1)速度的方向不变,只有大小改变.(物体做直线运动)
(2)速度的大小不变,只有方向改变.(物体做曲线运动)
(3)速度的大小和方向同时发生改变.(物体做曲线运动)
三、惯性与质量
[问题设计]
坐在公共汽车里的人,当汽车突然启动时,有什么感觉?当运动的汽车突然停止时,又有什么感觉?解释上述现象.
答案当汽车突然启动时,人身体后倾.当汽车突然停止时,人身体前倾.这是因为人具有惯性,原来人和车一起保持静止状态,当车突然启动时,人的身体下部随车运动了,但上部由于惯性保持原来的静止状态,所以会向后倾;原来人和车一起运动,当车突然停止时,人的身体下部随车停止了,但上部由于惯性保持原来的运动状态,故向前倾.
[要点提炼]
1.惯性:物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质,我们把这个性质叫做惯性.牛顿第一定律又叫惯性定律.
2.惯性与质量的关系
(1)惯性是物体的固有属性,一切物体都具有惯性.
(2)质量是物体惯性大小的量度,质量越大,惯性越大.
3.惯性与力无关
(1)惯性不是力,而是物体本身固有的一种性质,因此物体“受到了惯性作用”、“产生了惯性”、“受到惯性力”等说法都是错误的.
(2)力是改变物体运动状态的原因.惯性是维持物体运动状态的原因.
4.惯性的表现
(1)不受力时,惯性表现为保持原来的匀速直线运动状态或静止状态,有“惰性”的意思.
(2)受力时,惯性表现为运动状态改变的难易程度.质量越大,惯性越大,运动状态越难改变.
[延伸思考]
人能推动冰面上的重箱子,用同样的力却推不动粗糙地面上不太重的箱子,是不是冰面上的重箱子惯性小于粗糙地面上不太重的箱子呢?为什么?
答案不是.质量是物体惯性大小的量度,重箱子的惯性大于轻箱子的惯性.判断物体惯性的大小应在相同情况下比较,比如用同样的力推都处于冰面上或都处于粗糙地面上质量不同的物体,比较哪个物体的运动状态更容易改变.
[典例精析]
一、对伽利略理想实验的认识
例1理想实验有时能更深刻地反映自然规律.伽利略设计了一个如图1所示的理想实验,他的设想步骤如下:
图1
①减小第二个斜面的倾角,小球在这个斜面上仍然要达到原来的高度;②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面;③如果没有摩擦,小球将上升到原来释放的高度;④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成为水平面,小球将沿水平面做持续的匀速运动.
请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列______(只要填写序号即可).在上述的设想步骤中,有的属于可靠的事实,有的则是理想化的推论.下列有关事实和推论的分类正确的是()
a.①是事实,②③④是推论
b.②是事实,①③④是推论
c.③是事实,①②④是推论
d.④是事实,①②③是推论
解析本题是在可靠事实的基础上进行合理的推理,将实验理想化,并符合物理规律,得到正确的结论.而②是可靠事实,因此放在第一步,③、①是在斜面上无摩擦的设想,最后推导出水平面上的理想实验④.因此正确顺序是②③①④.
答案②③①④b
二、对牛顿第一定律的理解
例2由牛顿第一定律可知()
a.物体的运动是依靠惯性来维持的
b.力停止作用后,物体的运动就不能维持
c.物体做变速运动时,一定有外力作用
d.力是改变物体惯性的原因
解析物体具有保持原来静止状态或匀速直线运动状态的性质叫做惯性,由于惯性的存在,物体才保持原来的运动状态,a对.力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动的原因,b错,c对.惯性是物体的固有属性,力不能改变物体的惯性大小,d错.
答案ac
针对训练做自由落体运动的物体,如果下落过程中某时刻重力突然消失,物体的运动情况将是()
a.悬浮在空中不动
b.速度逐渐减小
c.保持一定速度向下做匀速直线运动
d.无法判断
答案c
解析物体自由下落时,仅受重力作用,重力消失以后,物体将不受力,根据牛顿第一定律的描述,物体将以重力消失瞬间的速度做匀速直线运动,故选项c正确.
三、惯性的理解
例3关于物体的惯性,下述说法中正确的是()
a.运动速度大的物体不能很快地停下来,是因为物体速度越大,惯性也越大
b.静止的火车启动时,速度变化慢,是因为静止的物体惯性大
c.乒乓球可以快速抽杀,是因为乒乓球惯性小
d.在宇宙飞船中的物体不存在惯性
解析惯性大小只与物体质量有关,与物体的速度无关,故a错误;质量是物体惯性大小的量度,火车速度变化慢,表明它的惯性大,是因为它的质量大,与是否静止无关,故b错误;乒乓球能被快速抽杀,表明它的运动状态容易发生改变,是因为它的惯性小,故c正确;一切物体在任何情况下都有惯性,故d错误.
答案c
[课堂要点小结]
[自我检测]
1.(对伽利略理想实验的认识)关于伽利略的理想实验,下列说法正确的是()
a.只要接触面摩擦相当小,物体在水平面上就能匀速运动下去
b.这个实验实际上是永远无法做到的
c.利用气垫导轨,就能使实验成功
d.虽然是想象中的实验,但是它建立在可靠的实验基础上
答案bd
解析只要接触面摩擦存在,物体就受到摩擦力的作用,物体在水平面上就不能匀速运动下去,故a错误.没有摩擦是不可能的,这个实验实际上是永远无法做到的,故b正确.若使用气垫导轨进行理想实验,可以提高实验精度,但是仍然存在摩擦力,故c错误;虽然是想象中的实验,但是它建立在可靠的实验基础上,故d正确.
2.(对牛顿第一定律的理解)关于牛顿第一定律的理解正确的是()
a.不受外力作用时,物体的运动状态保持不变
b.物体做变速运动时一定受外力作用
c.在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于没有外力维持木块运动的结果
d.飞跑的运动员,由于遇到障碍而被绊倒,这是因为他受到外力作用迫使他改变原来的运动状态
答案abd
解析牛顿第一定律描述的是物体不受外力作用时的状态,即总保持匀速直线运动状态或静止状态不变,a正确;牛顿第一定律揭示了力和运动的关系,力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因.物体做变速运动说明运动状态在改变,b正确.在水平地面上滑动的木块最终停下来,是由于摩擦阻力的作用而改变了运动状态.飞跑的运动员,遇到障碍而被绊倒,是因为他受到外力作用迫使他改变了原来的运动状态,c错误,d正确.
3.(力与运动的关系)某人用力推一下原来静止在水平面上的小车,小车便开始运动,以后改用较小的力就可以维持小车做匀速直线运动,可见()
a.力是维持物体速度不变的原因
b.力是维持物体运动的原因
c.力是改变物体惯性的原因
d.力是改变物体运动状态的原因
答案d
解析力是改变物体运动状态的原因,小车原来静止,在力的作用下小车开始运动,是力使其运动状态发生了改变.用较小的力就能使小车做匀速直线运动是推力与摩擦力的合力为零的缘故.
4.(对惯性的理解)如图2所示,冰壶在冰面上运动时受到的阻力很小,可以在较长时间内保持运动速度的大小和方向不变,我们可以说冰壶有较强的抵抗运动状态变化的“本领”.这里所指的“本领”是冰壶的惯性,则惯性的大小取决于()
图2
a.冰壶的速度
b.冰壶的质量
c.冰壶受到的推力
d.冰壶受到的阻力
答案b
解析一个物体惯性的大小,与其运动状态、受力情况是没有任何关系的,衡量物体惯性大小的因素是质量,故b正确.
知识目标
1、知道涡流是如何产生的;
2、知道涡流对我们的不利和有利的两个方面,以及如何防止和利用;
情感目标
通过分析事例,培养学生全面认识和对待事物的科学态度.
教学建议
本节是选学的内容,它又是一种特殊的电磁感应现象,在实际中有很多应用,比如:发电机、电动机和变压器等等.所以可以根据实际情况选讲,或者知道学生阅读.什么是涡流是本节课的重点内容.
涡流和自感一样,也有利和弊两个方面.教学中应该充分应用这些实例,培养学生全面认识和对待事物的科学态度.
教学设计方案
一、引入:引导学生观察发电机、电动机和变压器(可用事物或图片)
提出问题:为什么它们的铁芯都不是整块金属,而是由许多相互绝缘的薄硅钢片叠合而成?
引导学生看书回答,从而引出涡流的概念:什么是涡流?
把块状金属放在变化的磁场中,或者让它在磁场中运动时,金属块内将产生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合回路,很象水的旋涡,因此叫做涡流.
整块金属的电阻很小,所以涡流常常很大.
(使学生明确:涡流是整块导体发生的电磁感应现象,同样遵守电磁感应定律.)
二、涡流在实际中的意义是什么?
⑴为什么电机和变压器通常用相互绝缘的薄硅钢片叠合而成,就可以减少涡流在造成的损失?
⑵利用涡流原理制成的冶炼金属的高频感应炉有什么优点?
电学测量仪表如何利用涡流原理,方便观察?
提出上述问题后,让学生看书、讨论回答
三、作业:让学生业余时间到物理实验室观察电度表如何利用涡流,写出小文章进行阐述.
学习目标:
1.知道滑动摩擦产生的条件,会正确判断滑动摩擦力的方向。
2.会用公式f=μfn计算滑动摩擦力的大小,知道影响动摩擦因数的大小因素。
3.知道静摩擦力的产生条件,能判断静摩擦力的有无以及大小和方向。
4.理解静摩擦力。能根据二力平衡条件确定静摩擦力的大小。
学习重点:
1.滑动摩擦力产生的条件及规律,并会用f摩=μfn解决具体问题。
2.静摩擦力产生的条件及规律,正确理解静摩擦力的概念。
学习难点:
1.正压力fn的确定。
2.静摩擦力的有无、大小的判定。
主要内容:
一、摩擦力
一个物体在另一个物体上滑动时,或者在另一个物体上有滑动的趋势时我们会感到它们之间有相互阻碍的作用,这就是摩擦,这种情况下产生力我们就称为摩擦力。固体、液体、气体的接触面上都会有摩擦作用。
二、滑动摩擦力
1.产生:一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体发生相对滑动时,另一个物体阻碍它相对滑动的力称为滑动摩擦力。
2.产生条件:相互接触、相互挤压、相对运动、表面粗糙。
①两个物体直接接触、相互挤压有弹力产生。
摩擦力与弹力一样属接触作用力,但两个物体直接接触并不挤压就不会出现摩擦力。挤压的效果是有压力产生。压力就是一个物体对另一个物体表面的垂直作用力,也叫正压力,压力属弹力,可依上一节有关弹力的知识判断有无压力产生。
②接触面粗糙。当一个物体沿另一物体表面滑动时,接触面粗糙,各凹凸不平的部分互相啮合,形成阻碍相对运动的力,即为摩擦力。凡题中写明“接触面光滑”、“光滑小球”等,统统不考虑摩擦力(“光滑”是一个理想化模型)。
③接触面上发生相对运动。
特别注意:“相对运动”与“物体运动”不是同一概念,“相对运动”是指受力物体相对于施力物体(以施力物体为参照物)的位置发生了改变;而“物体的运动”一般指物体相对地面的位置发生了改变。
3.方向:总与接触面相切,且与相对运动方向相反。
这里的“相对”是指相互接触发生摩擦的物体,而不是相对别的物体。滑动摩擦力的方向跟物体的相对运动的方向相反,但并非一定与物体的运动方向相反。
4.大小:与压力成正比f=μfn
①压力fn与重力g是两种不同性质的力,它们在大小上可以相等,也可以不等,也可以毫无关系,用力将物块压在竖直墙上且让物块沿墙面下滑,物块与墙面间的压力就与物块重力无关,不要一提到压力,就联想到放在水平地面上的物体,认为物体对支承面的压力的大小一定等于物体的重力。
②μ是比例常数,称为动摩擦因数,没有单位,只有大小,数值与相互接触的______、接触面的______程度有关。在通常情况下,μ1。
③计算公式表明:滑动摩擦力f的大小只由μ和fn共同决定,跟物体的运动情况、接触面的大小等无关。
5.滑动摩擦力的作用点:在两个物体的接触面上的受力物体上。
问题:1.相对运动和运动有什么区别?请举例说明。
2.压力fn的值一定等于物体的重力吗?请举例说明。
3.滑动摩擦力的大小与物体间的接触面积有关吗?
4.滑动摩擦力的大小跟物体间相对运动的速度有关吗?
三、静摩擦力
1.产生:两个物体满足产生摩擦力的条件,有相对运动趋势时,物体间所产生的阻碍相对运动趋势的力叫静摩擦力。
2.产生条件:
①两物体直接接触、相互挤压有弹力产生;
②接触面粗糙;
③两物体保持相对静止但有相对运动趋势。
所谓“相对运动趋势”,就是说假设没有静摩擦力的存在,物体间就会发生相对运动。比如物体静止在斜面上就是由于有静摩擦力存在;如果接触面光滑.没有静摩擦力,则由于重力的作用,物体会沿斜面下滑。
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一、教学目标
1、知识与技能目标
(1)知道什么是弹力,弹力产生的条件
(2)能正确使用弹簧测力计
(3)知道形变越大,弹力越大
2、过程和方法目标
(1)通过观察和实验了解弹簧测力计的结构
(2)通过自制弹簧测力计以及弹簧测力计的使用,掌握弹簧测力计的使用方法
3、情感、态度与价值目标
通过弹簧测力计的制作和使用,培养严谨的科学态度和爱动手动脑的好习惯
二、重点难点
重点:什么是弹力,正确使用弹簧测力计。
难点:弹簧测力计的测量原理。
三、教学方法:探究实验法,对比法。
四、教学仪器:直尺,橡皮筋,橡皮泥,纸,弹簧测力计
五、教学过程
(一)弹力
1、弹性和塑性
学生实验,注意观察所发生的现象:
(1)将一把直尺的两端分别靠在书上,轻压使它发生形变,体验手感,撤去压力,直尺恢复原状;
(2)取一条橡皮筋,把橡皮筋拉长,体验手感,松手后,橡皮筋会恢复原来的长度。
(3)取一块橡皮泥,用手捏,使其变形,手放开,橡皮泥保持变形后的形状。
(4)取一张纸,将纸揉成一团再展开,纸不会恢复原来形状。
让学生交流实验观察到的现象上,并对这些实验现象进行分类,说明按什么分类,并要求各类再举些类似的例子。(按物体受力变形后能否恢复原来的形状这一特性进行分类)
直尺、橡皮筋等受力会发生形变,不受力时又恢复到原来的形状,物体的这种特性叫做弹性;橡皮泥、纸等变形后不能自动恢复原来的形状,物体的这种特性叫做塑性。
2、弹力
我们在压尺子、拉橡皮筋时,感受到它们对于有力的作用,这种力在物理学上叫做弹力。
弹力是物体由于弹性形变而产生的力。弹力也是一种很常见的力。并且任何物体只要发生弹性形变就一定会产生弹力。而日常生活中经常遇到的支持物的压力、绳的拉力等,实质上都是弹力。
3、弹性限度
弹簧的弹性有一定的限度,超过了这个限度就不完全复原了。使用弹簧时不能超过它弹性限度,否则会使弹簧损坏。
(二)弹簧测力计
1、测量原理
它是根据弹簧受到的拉力越大,它的伸长就越长这个道理制作的。
2、让学生自己归纳使用弹簧测力计的方法和注意事项。
使用测力计应该注意下面几点:
(1)所测的力不能大于测力计的测量限度,以免损坏测力计
(2)使用前,如果测力计的指针没有指在零点,那么应该调节指针的位置使其指在零点
(3)明确分度值:了解弹簧测力计的刻度每一大格表示多少n,每一小格表示多少n
(4)把挂钩轻轻拉动几下,看看是否灵活。
5、探究:弹簧测力计的制作和使用。
(四)课堂小结:
1、什么是弹性?什么是塑性?什么是弹力?
2、弹簧测力计的测量原理
3、弹簧测力计的使用方法。
教学目标:
一、知识与技能
(一)能熟练使用打点计时器。
(二)会根据相关实验器材,设计实验并完成操作。
(三)会处理纸带求各点瞬时速度。
(四)会设计表格并用表格处理数据。
(五)会用v-t图像处理数据,表示运动规律
(六)掌握图象的一般方法,并能用语音描述运动的特点。
二、过程与方法
(一)初步学习根据实验要求,设计实验,探究某种规律的研究方法。
(二)经历实验过程,及时发现问题并做好调整。
(三)初步学会根据实验数据发现规律的探究方法。
三、情感态度与价值观:
(一)体会实验的设计思路,体会物理学的研究方法。
(二)培养根据实验结果作出分析判断并得出结论。
教学过程
【教师提出问题】探究目的:
探究小车在重物牵引下的运动,研究小车速度随时间的变化规律。
【让学生猜想】小车的速度随时间变化有几种可能:
变化先快后慢;先慢后快;均匀变化等。可结合速度图象描述猜想。
【让学生进行实验设计】提示如何测量出不同时刻的物体运动速度;最后确定打点计时器测速度。
【教师引导学生讨论】实验过程中注意事项:
1、开始释放小车时,应使小车靠近打点计时器。
2、先接通电源,计时器工作后,再放开小车,当小车停止运动时及时断开电源。
3、要防止钩码落地和小车跟滑轮相撞,当小车到达滑轮前及时用手按住它。
【学生活动】实验过程:
1、附有滑轮的长度板平放在实验桌上,并使滑轮伸出桌面,把打点计时器固定在长木板上没有滑轮的一端,连接好电路。
2、用一条细绳栓住小车使细绳跨过滑轮,下边挂上适量的钩码,让纸带穿过打点计时器,并把纸带的一端固定在小车的上面。
3、把小车停在靠近打点计时器处,接通电源后释放小车,让小车拖着纸带运动,打点计时器就在纸带上打下一列小点。换上新的纸带,重复实验三次。
一、教学目标
1.理解功的概念:
(1)知道做机械功的两个不可缺少的因素,知道做功和工作的区别;
(2)知道当力与位移方向的夹角大于90时,力对物体做负功,或说物体克服这个力做了功。
2.掌握功的计算:
(1)知道计算机械功的公式w=fscos知道在国际单位制中,功的单位是焦耳(j);知道功是标量。
(2)能够用公式w=fscos进行有关计算。
二、重点、难点分析
1.重点是使学生在理解力对物体做功的两个要素的基础上掌握机械功的计算公式。
2.物体在力的方向上的位移与物体运动的位移容易混淆,这是难点。
3.要使学生对负功的意义有所认识,也较困难,也是难点。
三、教具
带有牵引细线的滑块(或小车)。
四、主要教学过程
(一)引入新课
功这个词我们并不陌生,初中物理中学习过功的一些初步知识,今天我们又来学习功的有关知识,绝不是简单地重复,而是要使我们对功的认识再提高一步。
(二)教学过程设计
1.功的概念
先请同学回顾一下初中学过的与功的概念密切相关的如下两个问题:什么叫做功?谁对谁做功?然后做如下总结并板书:
(1)如果一个物体受到力的作用,并且在力的方向上发生了位移,物理学中就说这个力对物体做了功。
然后演示用水平拉力使滑块沿拉力方向在讲桌上滑动一段距离,并将示意图画到黑板上,与同学一起讨论如下问题:在上述过程中,拉力f对滑块是否做了功?滑块所受的重力mg对滑块是否做了功?桌面对滑块的支持力n是否对滑块做了功?强调指出,分析一个力是否对物体做功,关键是要看受力物体在这个力的方向上是否有位移。至此可作出如下总结并板书:
(2)在物理学中,力和物体在力的方向上发生的位移,是做功的两个不可缺少的因素。
2.功的公式
就图1提出:力f使滑块发生位移s这个过程中,f对滑块做了多少功如何计算?由同学回答出如下计算公式:w=fs。就此再进一步提问:如果细绳斜向上拉滑块,这种情况下滑块沿f方向的位移是多少?与同学一起分析并得出这一位移为scos。至此按功的前一公式即可得到如下计算公式:
w=fscos
再根据公式w=fs做启发式提问:按此公式考虑,只要f与s在同一直线上,乘起来就可以求得力对物体所做的功。在图2中,我们是将位移分解到f的方向上,如果我们将力f分解到物体位移s的方向上,看看能得到什么结果?至此在图2中将f分解到s的方向上得到这个分力为fcos,再与s相乘,结果仍然是w=fscos。就此指出,计算一个力对物体所做的功的大小,与力f的大小、物体位移s的大小及f和s二者方向之间的夹角有关,且此计算公式有普遍意义(对计算机械功而言)。至此作出如下板书:
w=fscos
力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、力和位移的夹角的余弦三者的乘积。
接下来给出f=100n、s=5m、=37,与同学一起计算功w,得出w=400nm。就此说明1nm这个功的大小被规定为功的单位,为方便起见,取名为焦耳,符号为j,即1j=1nm。最后明确板书为:
在国际单位制中,功的单位是焦耳(j)
1j=1nm
3.正功、负功
(1)首先对功的计算公式w=fscos的可能值与学生共同讨论。从cos的可能值入手讨论,指出功w可能为正值、负值或零,再进一步说明,力f与s间夹角的取值范围,最后总结并作如下板书:
当090时,cos为正值,w为正值,称为力对物体做正功,或称为力对物体做功。
当=90时,cos=0,w=0,力对物体做零功,即力对物体不做功。
当90180时,cos为负值,w为负值,称为力对物体做负功,或说物体克服这个力做功。
一、学习目标
(一)知识与技能
1、知道什么是分力及力的分解的含义。
2、理解力的分解的方法,会用三角形知识求分力。
(二)过程与方法
1、培养运用物理工具解决物理问题的能力。
2、培养用物理语言分析问题的能力。
(三)情感、态度与价值观
通过分析日常现象,养成探究周围事物的习惯。
二、重点难点力的分解
三、学习过程
自主学习
1、什么叫做力的分解?
2、如何得到一个力的分力?试求一水平向右、大小为10n的力的分力。(作图)
3、力的合成与力的分解是什么关系?
合作探究
农田耕作时,拖拉机斜向上拉耙(课本图)。
拖拉机拉着耙,对耙的拉力是斜向上的,这个力产生了两个效果;一方面使耙克服泥土的阻力前进;另一方面同时把耙往上提,使它不会插得太深。也就是一个力产生了两个效果(画出物体的受力示意图,如下)。
如果这两个效果是由某两个力分别产生的,使耙克服泥土的阻力前进的效果是由一个水平向前的力f1产生;把耙往上提,使它不会插得太深的效果是由一个竖直向上的力f2产生的。那f1、f2与拉力f是怎样的一种关系?
一种等效关系,也就是说是分力与合力的关系。
通常按力的实际作用效果来进行力的分解.
精讲点拨
思考分析:将一木块放到光滑的斜面上,试分析重力的作用效果并将重力进行分解。
实例探究
1、一个力,如果它的两个分力的作用线已经给定,分解结果可能有种(注意:两分力作用线与该力作用线不重合)
解析:作出力分解时的平行四边形,可知分解结果只能有1种。
2、一个力,若它的一个分力作用线已经给定(与该力不共线),另外一个分力的大小任意给定,分解结果可能有种
答案:3种
3、有一个力大小为100n,将它分解为两个力,已知它的一个分力方向与该力方向的夹角为30。那么,它的另一个分力的最小值是n,与该力的夹角为
答案:50n,60
矢量相加的法则
既有大小,又有方向,并遵循平行四边形定则的物理量叫做矢量.只有大小而没有方向,遵循代数求和法则的物理量叫做标量.
力、速度是矢量;长度、质量、时间、温度、能量、电流强度等物理量是标量.
矢量和标量的根本区别就在于它们分别遵循两种不同的求和运算法则.
教学目标
知识与技能
1.了解人造卫星的有关知识,正确理解人造卫星做圆周运动时,各物理量之间的关系.
2.知道三个宇宙速度的含义,会推导第一宇宙速度.
过程与方法
通过用万有引力定律来推导第一宇宙速度,培养学生运用知识解决问题的能力.
情感、态度与价值观
1.通过介绍我国在卫星发射方面的情况,激发学生的爱国热情.
2.感知人类探索宇宙的梦想,促使学生树立献身科学的人生价值观.
教学重难点
教学重点
1.第一宇宙速度的意义和求法.
2.人造卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系.
教学难点
1.近地卫星、同步卫星的区别.
2.卫星的变轨问题.
教学工具
多媒体、板书
教学过程
一、宇宙航行
1.基本知识
(1)牛顿的“卫星设想”
如图所示,当物体的初速度足够大时,它将会围绕地球旋转而不再落回地面,成为一颗绕地球转动的人造卫星.
(2)原理
一般情况下可认为人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动,向心力由地球对它的万有引力提供,
(3)宇宙速度
(4)梦想成真
1957年10月,苏联成功发射了第一颗人造卫星;
1969年7月,美国“阿波罗11号”登上月球;
2003年10月15日,我国航天员杨利伟踏入太空.
2.思考判断
(1)绕地球做圆周运动的人造卫星的速度可以是10km/s.(×)
(2)在地面上发射人造卫星的最小速度是7.9km/s.(√)
(3)要发射一颗月球人造卫星,在地面的发射速度应大于16.7km/s.(×)
探究交流
我国于2011年10月发射的火星探测器“萤火一号”.试问这个探测器应大约以多大的速度从地球上发射
【提示】火星探测器绕火星运动,脱离了地球的束缚,但没有挣脱太阳的束缚,因此它的发射速度应在第二宇宙速度与第三宇宙速度之间,即11.2km/s
二、第一宇宙速度的理解与计算
【问题导思】
1.第一宇宙速度有哪些意义?
2.如何计算第一宇宙速度?
3.第一宇宙速度与环绕速度、发射速度有什么联系?
1.第一宇宙速度的定义
又叫环绕速度,是人造卫星在地面附近绕地球做匀速圆周运动所具有的速度,是人造地球卫星的最小发射速度,v=7.9km/s.
2.第一宇宙速度的计算
设地球的质量为m,卫星的质量为m,卫星到地心的距离为r,卫星做匀速圆周运动的线速度为v:
3.第一宇宙速度的推广
由第一宇宙速度的两种表达式可以看出,第一宇宙速度之值由中心星体决定,可以说任何一颗行星都有自己的第一宇宙速度,都应以
式中g为万有引力常量,m为中心星球的质量,g为中心星球表面的重力加速度,r为中心星球的半径.
误区警示
第一宇宙速度是最小的发射速度.卫星离地面越高,卫星的发射速度越大,贴近地球表面的卫星(近地卫星)的发射速度最小,其运行速度即第一宇宙速度.
例:某人在一星球上以速率v竖直上抛一物体,经时间t物体以速率v落回手中,已知该星球的半径为r,求这个星球上的第一宇宙速度.
方法总结:天体环绕速度的计算方法
对于任何天体,计算其环绕速度时,都是根据万有引力提供向心力的思路,卫星的轨道半径等于天体的半径,由牛顿第二定律列式计算.
1.如果知道天体的质量和半径,可直接列式计算.
2.如果不知道天体的质量和半径的具体大小,但知道该天体与地球的质量、半径关系,可分别列出天体与地球环绕速度的表达式,用比例法进行计算.
三、卫星的线速度、角速度、周期与轨道半径的关系
【问题导思】
1.卫星绕地球的运动通常认为是什么运动?
2.如何求v、ω、t、a与r的关系?
3.卫星的线速度与卫星的发射速度相同吗?
为了研究问题的方便,通常认为卫星绕地球做匀速圆周运动,向心力由万有引力提供.
卫星的线速度v、角速度ω、周期t与轨道半径r的关系与推导如下:
由上表可以看出:卫星离地面高度越高,其线速度越小,角速度越小,周期越大,向心加速度越小.
误区警示
1.在处理卫星的v、ω、t与半径r的关系问题时,常用公式“gr2=gm”来替换出地球的质量m会使问题解决起来更方便.
2.人造地球卫星发射得越高,需要的发射速度越大,但卫星最后稳定在绕地球运动的圆形轨道上时的速度越小.
教学任务分析
匀速圆周运动是继直线运动后学习的第一个曲线运动,是对如何描述和研究比直线运动复杂的运动的拓展,是力与运动关系知识的进一步延伸,也是以后学习其他更复杂曲线运动(平抛运动、单摆的简谐振动等)的基础。
学习匀速圆周运动需要以匀速直线运动、牛顿运动定律等知识为基础。
从观察生活与实验中的现象入手,使学生知道物体做曲线运动的条件,归纳认识到匀速圆周运动是最基本、最简单的圆周运动,体会建立理想模型的科学研究方法。
通过设置情境,使学生感受圆周运动快慢不同的情况,认识到需要引入描述圆周运动快慢的物理量,再通过与匀速直线运动的类比和多媒体动画的辅助,学习线速度与角速度的概念。
通过小组讨论、实验探究、相互交流等方式,创设平台,让学生根据本节课所学的知识,对几个实际问题进行讨论分析,调动学生学习的情感,学会合作与交流,养成严谨务实的科学品质。
通过生活实例,认识圆周运动在生活中是普遍存在的,学习和研究圆周运动是非常必要和十分重要的,激发学习热情和兴趣。
二、教学目标
1、知识与技能
(1)知道物体做曲线运动的条件。
(2)知道圆周运动;理解匀速圆周运动。
(3)理解线速度和角速度。
(4)会在实际问题中计算线速度和角速度的大小并判断线速度的方向。
2、过程与方法
(1)通过对匀速圆周运动概念的形成过程,认识建立理想模型的物理方法。
(2)通过学习匀速圆周运动的定义和线速度、角速度的定义,认识类比方法的运用。
3、态度、情感与价值观
(1)从生活实例认识圆周运动的普遍性和研究圆周运动的必要性,激发学习兴趣和求知欲。
(2)通过共同探讨、相互交流的学习过程,懂得合作、交流对于学习的重要作用,在活动中乐于与人合作,尊重同学的见解,善于与人交流。
三、教学重点难点
重点:(1)匀速圆周运动概念。(2)用线速度、角速度描述圆周运动的快慢。难点:理解线速度方向是圆弧上各点的切线方向。
四、教学资源
1、器材:壁挂式钟,回力玩具小车,边缘带孔的旋转圆盘,玻璃板,建筑用黄沙,乒乓球,斜面,刻度尺,带有细绳连接的小球。2、课件:flash课件——演示同样时间内,两个运动所经过的弧长不同的匀速圆周运动;——演示同样时间内,两个运动半径所转过角度不同的匀速圆周运动。3、录像:三环过山车运动过程。
五、教学设计思路
本设计包括物体做曲线运动的条件、匀速圆周运动、线速度与角速度三部分内容。
本设计的基本思路是:以录像和实验为基础,通过分析得出物体做曲线运动的条件;通过观察对比归纳出匀速圆周的特征;以情景激疑认识对匀速圆周运动快慢的不同描述,引入线速度与角速度概念;通过讨论、释疑、活动、交流等方式,巩固所学知识,运用所学知识解决实际问题。
本设计要突出的重点是:匀速圆周运动概念和线速度、角速度概念。方法是:通过对钟表指针和过山车两类圆周运动的观察对比,归纳出匀速圆周运动的特征;设置地月对话的情景,引入对匀速圆周运动快慢的描述;再通过多媒体动画辅助,并与匀速直线运动进行类比得出匀速圆周运动的概念和线速度、角速度的概念。
本设计要突破的难点是:线速度的方向。方法是:通过观察做圆周运动的小球沿切线飞出,以及由旋转转盘边缘飞出的红墨水在纸上的径迹分布这两个演示实验,直观显示得出。
本设计强调以视频、实验、动画为线索,注重刺激学生的感官,强调学生的体验和感受,化抽象思维为形象思维,概念和规律的教学体现“建模”、“类比”等物理方法,学生的活动以讨论、交流、实验探究为主,涉及的问题联系生活实际,贴近学生生活,强调对学习价值和意义的感悟。
完成本设计的内容约需2课时。
六、教学流程
1、教学流程图2、流程图说明
情境i录像,演示,设问1
播放录像:三环过山车,让学生看到物体的运动有直线和曲线。
演示:让学生向正在做直线运动的乒乓球用力吹气,体验球在什么情况下将做曲线运动。
设问1:物体在什么情况下将做曲线运动?
情境ii观察、对比,设问2
观察、对比钟表指针和过山车这两类圆周运动。
最新高一物理教学设计案列 高中物理开学第一课教案设计(7篇)
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