①平動(dòng)的物體一般可以看作質(zhì)點(diǎn)做平動(dòng)的物體,由于物體上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)情況相同,可以用一個(gè)點(diǎn)代表整個(gè)物體的運(yùn)動(dòng),在這種情況下,物體的大小、形狀就無(wú)關(guān)緊要了,可以把整個(gè)物體當(dāng)質(zhì)點(diǎn)。例如:平直公路上行駛的汽車,車身上各部分的運(yùn)動(dòng)情況相同,當(dāng)我們把汽車作為一個(gè)整體來(lái)研究它的運(yùn)動(dòng)的時(shí)候,就可以把汽車當(dāng)作質(zhì)點(diǎn)。當(dāng)然,假如我們需要研究汽車輪胎的運(yùn)動(dòng),由于輪胎上各部分運(yùn)動(dòng)情況不相同,那就不能把它看作質(zhì)點(diǎn)了。要注意的是:同一物體在不同情況下有時(shí)可看質(zhì)點(diǎn),有時(shí)不可以看作質(zhì)點(diǎn),一列火車從北京開到上海,研究火車的運(yùn)行的時(shí)間,可將火車看成質(zhì)點(diǎn),而火車過(guò)橋時(shí),計(jì)算火車過(guò)橋的時(shí)間,不可以將火車看成質(zhì)點(diǎn)。②有轉(zhuǎn)動(dòng)但轉(zhuǎn)動(dòng)為次要因素例如:研究地球公轉(zhuǎn)時(shí),可把地球看作質(zhì)點(diǎn);研究地球自轉(zhuǎn)時(shí),不能把地球看作質(zhì)點(diǎn)。③物體的形狀、大小可忽略再如:乒乓球旋轉(zhuǎn)對(duì)球的運(yùn)動(dòng)的較大的影響,運(yùn)動(dòng)員在發(fā)球、擊球時(shí)都要考慮,就不能把乒乓球簡(jiǎn)單看作質(zhì)點(diǎn)。
2、過(guò)程與方法(1)聯(lián)系生活實(shí)際,通過(guò)師生共同討論的方法來(lái)確定時(shí)刻與時(shí)間、位置、位移及其路程的關(guān)系。(2)通過(guò)類比的數(shù)學(xué)方法用數(shù)學(xué)上的點(diǎn)、線段來(lái)突破時(shí)刻與時(shí)間的關(guān)系,直線運(yùn)動(dòng)的位置和位移。(3)嘗試運(yùn)用所學(xué)的概念判斷一些與生活相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀(1)通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí),使學(xué)生體會(huì)到物理現(xiàn)象和規(guī)律所蘊(yùn)含的自然美。(2)通過(guò)對(duì)問(wèn)題的討論,培養(yǎng)學(xué)生勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問(wèn)題。(3)培養(yǎng)學(xué)生有主動(dòng)與他人合作的團(tuán)隊(duì)精神,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn):1、時(shí)間、時(shí)刻、位置、位移的概念。2、矢量與標(biāo)量的概念。難點(diǎn):1、時(shí)刻與時(shí)間、路程和位移的區(qū)別。2、用坐標(biāo)表示時(shí)刻、時(shí)間、位移的方法。3、矢量與標(biāo)量的區(qū)別。
閱讀教材后總結(jié):是萬(wàn)有引力的作用把宇宙中的恒星和行星聚集在一起,組成了太陽(yáng)系、銀河系和其他星系.力的相互作用遍布我們周圍的一切物體.除此之外還有電荷間的相互作用、磁體間的相互作用,我們把這種力稱為電磁相互作用.【思考與討論】質(zhì)子帶正電,但質(zhì)子(與中子一起)卻能聚集在一起構(gòu)成原子核.你能推測(cè)是什么力的作用結(jié)果嗎?攻略一:閱讀教材53頁(yè),師生共同討論、總結(jié).攻略二:網(wǎng)絡(luò)搜索或工具書查閱“四種基本相互作用”,進(jìn)一步了解概念.結(jié)論:決定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和變化過(guò)程的基本的相互作用.近代物理確認(rèn)各種物質(zhì)之間的基本的相互作用可歸結(jié)為四種:引力相互作用、電磁相互作用、弱相互作用和強(qiáng)相互作用.近代物理的觀點(diǎn)傾向于認(rèn)為:四種基本相互作用是統(tǒng)一的,物理學(xué)家們正在為建立大統(tǒng)一理論而努力.但至今也沒(méi)有公認(rèn)的結(jié)論,望同學(xué)們好好學(xué)習(xí),為科學(xué)事業(yè)奉獻(xiàn)自己的聰明和才智.
思考:洗衣機(jī)脫水時(shí)轉(zhuǎn)速高時(shí)容易甩干衣物,還是轉(zhuǎn)速低時(shí)容易甩干衣物?(2) 制作棉花糖的原理內(nèi)筒與洗衣機(jī)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(zhuǎn),黏稠的糖汁就做離心運(yùn)動(dòng),從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去,成為絲狀到達(dá)溫度較低的外筒,并迅速冷卻凝固,變得纖細(xì)雪白,像一團(tuán)團(tuán)棉花。5.離心現(xiàn)象的防止在水平公路上行駛的汽車,轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力是由車輪與路面的靜摩擦力提供的。如果轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過(guò)大,所需向心力F大于最大靜摩擦力Fmax,汽車將做離心運(yùn)動(dòng)而造成交通事故。因此,在公路彎道處,車輛行駛不允許超過(guò)規(guī)定的速度。當(dāng)高速轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí),離心運(yùn)動(dòng)就會(huì)使他們破裂,甚至釀成事故。
【學(xué)習(xí)內(nèi)容分析】在行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律與萬(wàn)有引力定律兩節(jié)內(nèi)容之間安排本節(jié)內(nèi)容,是為了更突出發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的這個(gè)科學(xué)過(guò)程。如果說(shuō)上一節(jié)內(nèi)容是從運(yùn)動(dòng)學(xué)角度描述行星運(yùn)動(dòng)的話,那么,本節(jié)內(nèi)容是從動(dòng)力學(xué)角度來(lái)研究行星運(yùn)動(dòng)的,研究過(guò)程是依據(jù)已有規(guī)律進(jìn)行的演繹推理過(guò)程。教科書在尊重歷史事實(shí)的前提下,通過(guò)一些邏輯思維的鋪墊,讓學(xué)生以自己現(xiàn)有的知識(shí)基礎(chǔ)身于歷史的背景下,經(jīng)歷一次“發(fā)現(xiàn)”萬(wàn)有引力的過(guò)程,因此體驗(yàn)物理學(xué)研究問(wèn)題的方法就成為主要的教學(xué)目標(biāo)。【學(xué)情分析】在學(xué)太陽(yáng)對(duì)行星的引力之前,學(xué)生已經(jīng)對(duì)力、重力、向心力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了較好的理解,并且掌握自由落體運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)等運(yùn)動(dòng)規(guī)律,能熟練運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。已經(jīng)完全具備深入探究和學(xué)習(xí)萬(wàn)有引力定律的起點(diǎn)能力。所以在推導(dǎo)太陽(yáng)與行星運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí),教師可以要求學(xué)生自主地運(yùn)用原有的知識(shí)進(jìn)行推導(dǎo),并要求說(shuō)明每一步推理的理論依據(jù)是什么,教師僅在難點(diǎn)問(wèn)題上做適當(dāng)?shù)狞c(diǎn)撥。
說(shuō)明:“倍增法”是一種重要的物理方法,歷史上庫(kù)侖在研究電荷間的相互作用力時(shí)曾用過(guò)此法,但學(xué)生在此前的物理學(xué)習(xí)中可能未曾遇到類似例子,因此引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)交流,領(lǐng)會(huì)“倍增法”的妙處,這是本節(jié)課的一個(gè)要點(diǎn).可用體育鍛煉中的“拉力器”來(lái)類比。(2)該方案消除摩擦力影響的方法:所用的消除方法與實(shí)驗(yàn)方案2一樣。也可使用氣墊導(dǎo)軌代替木板,以更好地消除摩擦影響。(3)小車速度的確定方法:①確定打出來(lái)的點(diǎn)大致呈現(xiàn)什么規(guī)律:先密后疏(變加速),再均勻分布(勻速);②應(yīng)研究小車在哪個(gè)時(shí)刻的速度:在橡皮筋剛恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)小車的瞬時(shí)速度,即紙帶上的點(diǎn)剛開始呈現(xiàn)均勻分布時(shí)的速度;③應(yīng)如何取紙帶上的點(diǎn)距以確定速度:由于實(shí)驗(yàn)器材和每次操作的分散性,尤其是橡皮筋不可能長(zhǎng)度、粗細(xì)完全一致,使得每次改變橡皮筋的條數(shù)后,紙帶上反映小車勻速運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)數(shù)和點(diǎn)的位置,不一定都在事先的設(shè)定點(diǎn)(即用一條橡皮筋拉小車,橡皮筋剛好恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)紙帶上的點(diǎn))處。
1.教材在學(xué)生的原有加速度概念的基礎(chǔ)上來(lái)討論“勻速圓周運(yùn)動(dòng)速度變化快慢”的問(wèn)題,讓學(xué)生知道向心加速度能夠表示勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體速度變化的快慢究竟是怎么一回事。2.教材把向心加速度安排在線速度和角速度知識(shí)之后,使學(xué)生對(duì)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)物理量有一個(gè)大致的了解。3.教材從了解運(yùn)動(dòng)的規(guī)律過(guò)渡到了解力跟運(yùn)動(dòng)關(guān)系的規(guī)律;把向心加速度放在向心力之前,從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度來(lái)學(xué)習(xí)向心加速度。4.教材為了培養(yǎng)學(xué)生“用事實(shí)說(shuō)話”的“態(tài)度”,讓一切論述都合乎邏輯,改變了過(guò)去從向心力推導(dǎo)向心加速度的教學(xué)方式。1.采用理論、實(shí)驗(yàn)、體驗(yàn)相結(jié)合的教學(xué)安排。2.教師啟發(fā)引導(dǎo),學(xué)生自主閱讀、思考,討論、交流。知識(shí)與技能1.會(huì)作矢量圖表示速度的變化量與速度之間的關(guān)系。2.加深理解加速度與速度、速度變化量的區(qū)別。3.體會(huì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心加速度方向的分析方法。4.知道向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng);知道變速圓周運(yùn)動(dòng)的向心加速度的方向。
知識(shí)與技能1.知道地心說(shuō)和日心說(shuō)的基本內(nèi)容.2.知道所有行星繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的軌道都是橢圓,太陽(yáng)處在橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上.3.知道所有行星的軌道的半長(zhǎng)軸的三次方跟它的公轉(zhuǎn)周期的二次方的比值都相等,且這個(gè)比值與行星的質(zhì)量無(wú)關(guān),但與太陽(yáng)的質(zhì)量有關(guān).4.理解人們對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)過(guò)程是漫長(zhǎng)復(fù)雜的,真理是來(lái)之不易的.過(guò)程與方法通過(guò)托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、開普勒等幾位科學(xué)家對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的不同認(rèn)識(shí),了解人類認(rèn)識(shí)事物本質(zhì)的曲折性并加深對(duì)行星運(yùn)動(dòng)的理解.情感、態(tài)度與價(jià)值觀1.澄清對(duì)天體運(yùn)動(dòng)裨秘、模糊的認(rèn)識(shí),掌握人類認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的科學(xué)方法.2.感悟科學(xué)是人類進(jìn)步不竭的動(dòng)力.教學(xué)重點(diǎn)理解和掌握開普勒行星運(yùn)動(dòng)定律,認(rèn)識(shí)行星的運(yùn)動(dòng).學(xué)好本節(jié)有利于對(duì)宇宙中行星的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí),掌握人類認(rèn)識(shí)自然規(guī)律的科學(xué)方法,并有利于對(duì)人造衛(wèi)星的學(xué)習(xí).
(給出儀器后先讓學(xué)生思考如何設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、安裝儀器、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)步驟,而后教師總結(jié))實(shí)驗(yàn)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(fù)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中,木板與斜槽的相對(duì)位置保持不變。③確定坐標(biāo)原點(diǎn):把小球放在槽口處,用鉛筆記下小球在槽口時(shí)球心在木板上的水平投影點(diǎn)O,O即為坐標(biāo)原點(diǎn)。④描繪運(yùn)動(dòng)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(diǎn)上一個(gè)黑點(diǎn),這就記下了小球球心所對(duì)應(yīng)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(yùn)動(dòng)的軌跡。
演示實(shí)驗(yàn)1、將一張紙和一張金屬片在同一高度同時(shí)釋放,結(jié)果金屬片先著地。教師不發(fā)表意見,繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)。分別將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果板書在黑板上。2、將剛才的紙片緊緊捏成一團(tuán),再次與硬幣同時(shí)釋放,結(jié)果兩者幾乎同時(shí)落地。3、將兩個(gè)完全一樣的紙片,一個(gè)捏成團(tuán),一個(gè)平展,則紙團(tuán)下落快。師:物體下落快慢是由質(zhì)量決定嗎?生:不是的!師:為什么這樣說(shuō)?生:第2個(gè)實(shí)驗(yàn)和第三實(shí)驗(yàn)都說(shuō)明了這個(gè)問(wèn)題,特別是第3個(gè)問(wèn)題,質(zhì)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(yīng)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(méi)有空氣阻力,物體的下落快慢應(yīng)該是一樣的,這種猜想是不是正確呢?我們來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下。
一、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能(1)知道時(shí)間和時(shí)刻的含義以及它們的區(qū)別。知道在實(shí)驗(yàn)室測(cè)量時(shí)間的方法。(2)知道位移的概念,知道它是表示質(zhì)點(diǎn)位置變動(dòng)的物理量,知道它是矢量,可以用有向線段來(lái)表示。(3)知道位移和路程的區(qū)別。2、過(guò)程與方法(1)聯(lián)系生活實(shí)際,通過(guò)師生共同討論的方法來(lái)確定時(shí)刻與時(shí)間、位置、位移及其路程的關(guān)系。(2)通過(guò)類比的數(shù)學(xué)方法用數(shù)學(xué)上的點(diǎn)、線段來(lái)突破時(shí)刻與時(shí)間的關(guān)系,直線運(yùn)動(dòng)的位置和位移。(3)嘗試運(yùn)用所學(xué)的概念判斷一些與生活相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀(1)通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí),使學(xué)生體會(huì)到物理現(xiàn)象和規(guī)律所蘊(yùn)含的自然美。(2)通過(guò)對(duì)問(wèn)題的討論,培養(yǎng)學(xué)生勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問(wèn)題。(3)培養(yǎng)學(xué)生有主動(dòng)與他人合作的團(tuán)隊(duì)精神,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn):1、時(shí)間、時(shí)刻、位置、位移的概念。2、矢量與標(biāo)量的概念。
實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo):1、知道打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的構(gòu)造和原理,學(xué)會(huì)使用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,能根據(jù)打出的紙帶計(jì)算打幾個(gè)點(diǎn)所用的時(shí)間,會(huì)計(jì)算紙帶的平均速度,能根據(jù)紙帶粗略測(cè)量紙帶的瞬時(shí)速度,認(rèn)識(shí)v-t圖象,并能根據(jù)v-t圖象判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況。2、通過(guò)速度測(cè)量過(guò)程的體驗(yàn),領(lǐng)悟兩個(gè)方法:一是用圖象處理物理數(shù)據(jù)的方法;二是極限法或說(shuō)無(wú)限趨近法,加強(qiáng)一個(gè)認(rèn)識(shí),實(shí)驗(yàn)是檢驗(yàn)理論的標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)驗(yàn)器材:電源(220v電源或?qū)W生電源),打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,紙帶,刻度尺(最好是塑料透明的),導(dǎo)線實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備:1、仔細(xì)觀察電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和電火花計(jì)時(shí)器,對(duì)照課本,比較它們的異同。2、兩類打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的打點(diǎn)時(shí)間間隔是多少?3、分析紙帶時(shí),如何計(jì)算紙帶的平均速度。4、嚴(yán)格地說(shuō),瞬時(shí)速度我們引進(jìn)測(cè)量出來(lái)的,你知道用什么方法求出的速度可以代替某點(diǎn)的瞬時(shí)速度嗎?5、從器材上讀取的數(shù)據(jù)是原始數(shù)據(jù),原始數(shù)據(jù)是寶貴的實(shí)驗(yàn)資料,要嚴(yán)肅對(duì)待,要整齊的記錄,妥善保存。
四、速度和速率學(xué)生閱讀教材第18頁(yè)相應(yīng)部分的知識(shí)點(diǎn),讓學(xué)生總結(jié).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(dǎo)學(xué)生看教材第18頁(yè)圖1.3—2.觀察汽車的速度計(jì),討論后說(shuō)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(yīng)數(shù)字的瞬間,就表示汽車在那一瞬時(shí)的速率是那個(gè)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(shí)指速度,也有時(shí)指速率,要看實(shí)際的物理情景。[討論與交流]甲、乙兩位同學(xué)用不同的時(shí)間圍繞操場(chǎng)跑了一圈,都回到了出發(fā)點(diǎn),他們的平均速度相同嗎?怎樣比較他們運(yùn)動(dòng)的快慢?學(xué)生討論,體驗(yàn)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(shí)間的比值,所以他們的平均速度都是零。生2:即使一位同學(xué)站在原地不跑,他的平均速度也是零啊,可我們運(yùn)動(dòng)會(huì)上不是這樣比快慢的,如果這樣,那多不公平啊?
1.加速度與力的關(guān)系:實(shí)驗(yàn)的基本思路是保持物體的質(zhì)量不變,測(cè)量物體在不同的力的作用下的加速度,分析加速度與力的關(guān)系。有了實(shí)驗(yàn)的基本思路,接下去我們就要準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材,以及為記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)一個(gè)表格。為了更直觀地判斷加速度與力的數(shù)量關(guān)系,我們以 為縱坐標(biāo)、 為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系,根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn)。如果這些點(diǎn)在一條過(guò)原點(diǎn)的直線上,說(shuō)明 與 成正比,如果不是這樣,則需進(jìn)一步分析。2.加速度與質(zhì)量的關(guān)系:實(shí)驗(yàn)的基本思路是保持物體所受力不變,測(cè)量不同質(zhì)量的物體在該力作用下的加速度,分析加速度與質(zhì)量的關(guān)系。有了實(shí)驗(yàn)的基本思路,接下去我們就要準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材,以及為記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)一個(gè)表格。為了更直觀地判斷加速度與質(zhì)量的數(shù)量關(guān)系,我們以 為縱坐標(biāo)、 為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系,根據(jù)各組數(shù)據(jù)在坐標(biāo)系中描點(diǎn),根據(jù)擬合的曲線形狀,初步判斷 與 的關(guān)系是反比例函數(shù)。再把 圖像改畫為 圖像,如果是一條過(guò)原點(diǎn)的斜直線,說(shuō)明自己的猜測(cè)是否正確。
(創(chuàng)設(shè)實(shí)例:多媒體播放視頻劉翔的110m欄。)1.提出問(wèn)題:怎樣定量(準(zhǔn)確)人描述車或劉翔所在的位置?2.提示:你的描述必須能反映物體(或人)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)(直線)、運(yùn)動(dòng)方向、各點(diǎn)之間的距離等因素。3.總結(jié):①為了定量地描述物體的位置及位置的變化,需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系。坐標(biāo)系是在參考系的基礎(chǔ)上抽象出來(lái)的概念,是抽象化的參考系。為了定量地描述物體的位置及位置的變化需要在參考系上建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)系,如果物體在一維空間運(yùn)動(dòng),即沿一條直線運(yùn)動(dòng),只需建立直線坐標(biāo)系,就能準(zhǔn)確表達(dá)物體的位置;如果物體在二維空間運(yùn)動(dòng),即在同一平面運(yùn)動(dòng),就需要建立平面直角坐標(biāo)系來(lái)描述物體的位置;當(dāng)物體在三維空間運(yùn)動(dòng)時(shí),則需要建立三維坐標(biāo)系。①一維坐標(biāo):描述物體在一條直線上運(yùn)動(dòng),即物體做一維運(yùn)動(dòng)時(shí),可以以這條直線為x軸,在直線上規(guī)定原點(diǎn)、正方向和單位長(zhǎng)度,建立直線坐標(biāo)系。如圖1-1-1所示,若某一物體運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn),此時(shí)它的位置坐標(biāo)XA=3m,若它運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn),則此時(shí)它的坐標(biāo)XB=-2m(“-”表示沿X軸負(fù)方向)。
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(shí)指速度,也有時(shí)指速率,要看實(shí)際的物理情景。[討論與交流]甲、乙兩位同學(xué)用不同的時(shí)間圍繞操場(chǎng)跑了一圈,都回到了出發(fā)點(diǎn),他們的平均速度相同嗎?怎樣比較他們運(yùn)動(dòng)的快慢?學(xué)生討論,體驗(yàn)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(shí)間的比值,所以他們的平均速度都是零。生2:即使一位同學(xué)站在原地不跑,他的平均速度也是零啊,可我們運(yùn)動(dòng)會(huì)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(wú)法顯示他們運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)通過(guò)的路程跟所用時(shí)間的比值.他們兩人通過(guò)的路程相同且都不為零,但所用時(shí)間不同.顯然用時(shí)短的運(yùn)動(dòng)得快,也就是平均速率大.生:這不是我們初中學(xué)過(guò)的速度嗎?
(二)進(jìn)行新課1、動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化演示實(shí)驗(yàn)1:如右圖,用細(xì)線、小球、帶有標(biāo)尺的鐵架臺(tái)等做實(shí)驗(yàn)。把一個(gè)小球用細(xì)線懸掛起來(lái),把小球拉到一定高度的A點(diǎn),然后放開,小球在擺動(dòng)過(guò)程中,重力勢(shì)能和動(dòng)能相互轉(zhuǎn)化。我們看到,小球可以擺到跟A點(diǎn)等高的C點(diǎn),如圖甲。如果用尺子在某一點(diǎn)擋住細(xì)線,小球雖然不能擺到C點(diǎn),但擺到另一側(cè)時(shí),也能達(dá)到跟A點(diǎn)相同的高度,如圖乙。問(wèn)題:這個(gè)小實(shí)驗(yàn)中,小球的受力情況如何?各個(gè)力的做功情況如何?這個(gè)小實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么?學(xué)生觀察演示實(shí)驗(yàn),思考問(wèn)題,選出代表發(fā)表見解。小球在擺動(dòng)過(guò)程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直,對(duì)小球不做功;只有重力對(duì)小球能做功。實(shí)驗(yàn)證明,小球在擺動(dòng)過(guò)程中重力勢(shì)能和動(dòng)能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動(dòng)過(guò)程中,小球總能回到原來(lái)的高度。可見,重力勢(shì)能和動(dòng)能的總和保持不變。即機(jī)械能保持不變。
3.適用條件(1)萬(wàn)有引力定律只適用于質(zhì)點(diǎn)間引力大小的計(jì)算。當(dāng)兩物體間的距離遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于每個(gè)物體的尺寸時(shí),物體可以看成質(zhì)點(diǎn),直接使用萬(wàn)有引力定律計(jì)算。(模型)研究相互接觸的兩個(gè)人之間的萬(wàn)有引力時(shí),不能把他們看作質(zhì)點(diǎn)。(2)當(dāng)兩物體是質(zhì)量均勻分布的球體時(shí),它們間的引力也可直接用公式計(jì)算,但式中的r是指兩球心間距離。研究太陽(yáng)和地球之間的萬(wàn)有引力,可以把它們看作質(zhì)量均勻的球體。當(dāng)研究物體不能看成質(zhì)點(diǎn)時(shí),可以把物體假想分割成無(wú)數(shù)個(gè)質(zhì)點(diǎn),求出兩個(gè)物體上每個(gè)質(zhì)點(diǎn)與另一物體上所有質(zhì)點(diǎn)的萬(wàn)有引力,然后求合力,這是微積分的思想。萬(wàn)有引力定律產(chǎn)生于對(duì)太陽(yáng)系行星運(yùn)動(dòng)的研究,但它對(duì)物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的適用性卻要廣泛得多??梢赃@樣說(shuō),宇宙中凡有引力參與的一切復(fù)雜的現(xiàn)象,無(wú)不要?dú)w結(jié)到這樣一條十分簡(jiǎn)潔的定律之中,這不能不使人驚嘆宇宙萬(wàn)物超乎尋常的和諧及人類理性思考所具有的統(tǒng)攝力。
二、課堂教學(xué)(課前由科代表發(fā)回預(yù)習(xí)學(xué)案)1、教師根據(jù)預(yù)習(xí)學(xué)案檢查結(jié)果提出問(wèn)題(用多媒體展示),引導(dǎo)全班討論(重點(diǎn)討論:①、為什么動(dòng)能的表達(dá)式一定是 mV2 ?你如何得出這個(gè)結(jié)論?②、力在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體所做的功,和物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化量有什么關(guān)系?你如何得出這個(gè)結(jié)論?這個(gè)做功的力和F=ma中的力F有什么關(guān)系)。有困難的小組應(yīng)及時(shí)問(wèn)老師。老師在這個(gè)過(guò)程中巡視指導(dǎo)。2、學(xué)生自主閱讀課文“7 動(dòng)能和動(dòng)能定理”中的“動(dòng)能的表達(dá)式”,然后完成如下練習(xí)(教師在此過(guò)程中巡視指導(dǎo)):2.1嘗試推出動(dòng)能的表達(dá)式(鼓勵(lì)會(huì)推導(dǎo)的同學(xué)積極上臺(tái)板演,老師引導(dǎo)討論)。2.2寫出動(dòng)能的小結(jié)(認(rèn)真閱讀教材p66倒數(shù)第二段、第三段,結(jié)合你推導(dǎo)動(dòng)能表達(dá)式的過(guò)程,認(rèn)真思考后四人一組討論:①、動(dòng)能是矢量還是標(biāo)量?②、動(dòng)能的單位是什么?③、你認(rèn)為應(yīng)從哪幾方面來(lái)理解動(dòng)能?)
世界能源問(wèn)題的解決途徑是什么?能源,是人類敕以生存和進(jìn)行生產(chǎn)的不可缺少的資源.近年來(lái),隨著生產(chǎn)力的發(fā)展和能源消費(fèi)的增長(zhǎng).能源問(wèn)題已被列為世界上研究的重大問(wèn)題之一.解決世界能源問(wèn)題的根本途徑,主要有兩個(gè)方面:其一是廣泛開源,其二是認(rèn)真節(jié)流.所謂開源,就是積極開發(fā)和利用各種能源.在繼續(xù)加緊石油勘探和尋找新的石油產(chǎn)地的同時(shí),積極開發(fā)豐富的煤炭資源,還要大力開發(fā)水能,生物能等常規(guī)能源,加強(qiáng)核能、太陽(yáng)能,風(fēng)能、沼氣,海洋能,地?zé)崮芤约捌渌鞣N新能源的研究和利用,從而不斷擴(kuò)大人類的能源資源的種類和來(lái)源.所謂節(jié)流,就是要大力提倡節(jié)約能源.節(jié)能是世界上許多國(guó)家關(guān)心和研究的重要課題,甚至有人把節(jié)能稱為世界的“第五大能源”,與煤、石油和天然氣、水能、核能等并列.在節(jié)能方面,在有計(jì)劃地控制人口增長(zhǎng)的同時(shí),重點(diǎn)要發(fā)揮先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢(shì),提高各國(guó)的能源利用效率.