[補充]:鄭州是特大城市,我們對燈火通明的夜晚都有深刻的體會,我們都體會過光給他們帶來的好處,而對過多過亮的光帶來的危害則很少認真地思考過,且光污染給都市人們和其他生物和環(huán)境帶來的不利影響也越來越大,所以,我在這兒給同學(xué)們補充光污染,目的是提醒他們要增強環(huán)保意識,要理解城市在建設(shè)過程中要減少城市各類活動對環(huán)境的污染;另外,隨著城市的不斷發(fā)展,還可能會產(chǎn)生新 的污染物。還培養(yǎng)了學(xué)生用發(fā)展的眼光來看世界。[思考]:如何降低城市化對地理環(huán)境產(chǎn)生的影響?[答]:發(fā)展生態(tài)城市,使人工環(huán)境和自然環(huán)境和諧統(tǒng)一起來。一方面在城市建設(shè)中,要發(fā)展低污染的節(jié)能建筑和綠色交通,減少城市各類活動對環(huán)境的污染;另一方面使城市景觀盡可能地與山、河、湖、海、植被等自然景觀保持協(xié)調(diào),建立一種良性循環(huán)。
一、知識與技能1、知道伽利略的理想實驗及其主要推理過程和推論,知道理想實驗是科學(xué)研究的重要方法2、理解牛頓第一定律的內(nèi)容及意義;理解力和運動的關(guān)系,知道物體的運動不需要力來維持。3、理解慣性的概念,知道質(zhì)量是慣性大小的量度;會用慣性解釋一些現(xiàn)象。二、過程與方法1、觀察生活中的慣性現(xiàn)象,了解力和運動的關(guān)系2、通過實驗加深對牛頓第一定律的理解3、理解理想實驗是科學(xué)研究的重要方法三、情感態(tài)度與價值觀1、通過伽利略和亞里士多德對力和運動關(guān)系的不同認識,了解人類認識事物本質(zhì)的曲折性2、感悟科學(xué)是人類進步的不竭動力[教學(xué)重點]1、理解力和運動的關(guān)系2、對牛頓第一定律和慣性的正確理解3、理想實驗[教學(xué)難點]1、力和運動的關(guān)系2、慣性和質(zhì)量的關(guān)系
1.這節(jié)課以實驗為依據(jù),采用控制變量的方法進行研究。這一方法今后在電學(xué)、熱學(xué)的研究中還要用到。我們根據(jù)已掌握的知識設(shè)計實驗、探索規(guī)律是物體研究的重要方法。2.定義力的單位“牛頓”使得k=1,得到牛頓第二定律的簡單形式F=ma。使用簡捷的數(shù)學(xué)語言表達物理規(guī)律是物理學(xué)的特征之一,但應(yīng)知道它所對應(yīng)的文字內(nèi)容和意義。3.牛頓第二定律概括了運動和力的關(guān)系。物體所受合外力恒定,其加速度恒定;合外力為零,加速度為零。即合外力決定了加速度,而加速度影響著物體的運動情況。因此,牛頓第二定律是把前兩章力和物體的運動構(gòu)成一個整體,其中的紐帶就是加速度。四、評價方案及說明1、對科學(xué)知識與技能的評價要注重科學(xué)內(nèi)容的理解與應(yīng)用,而不是單純記憶。技能的評價目標(biāo)包括觀察技能、實驗技能等方面。對科學(xué)的技能的評價要盡量融合在科學(xué)探究過程的情景中。對科學(xué)知識的評價主要從兩方面,一是根據(jù)學(xué)生診斷性練習(xí);二是通過學(xué)生作業(yè)反映學(xué)生掌握情況。
實驗?zāi)繕?biāo):1、知道打點計時器的構(gòu)造和原理,學(xué)會使用打點計時器,能根據(jù)打出的紙帶計算打幾個點所用的時間,會計算紙帶的平均速度,能根據(jù)紙帶粗略測量紙帶的瞬時速度,認識v-t圖象,并能根據(jù)v-t圖象判斷物體的運動情況。2、通過速度測量過程的體驗,領(lǐng)悟兩個方法:一是用圖象處理物理數(shù)據(jù)的方法;二是極限法或說無限趨近法,加強一個認識,實驗是檢驗理論的標(biāo)準(zhǔn)。實驗器材:電源(220v電源或?qū)W生電源),打點計時器,紙帶,刻度尺(最好是塑料透明的),導(dǎo)線實驗準(zhǔn)備:1、仔細觀察電磁打點計時器和電火花計時器,對照課本,比較它們的異同。2、兩類打點計時器的打點時間間隔是多少?3、分析紙帶時,如何計算紙帶的平均速度。4、嚴(yán)格地說,瞬時速度我們引進測量出來的,你知道用什么方法求出的速度可以代替某點的瞬時速度嗎?
一、教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能(1)知道時間和時刻的含義以及它們的區(qū)別。知道在實驗室測量時間的方法。(2)知道位移的概念,知道它是表示質(zhì)點位置變動的物理量,知道它是矢量,可以用有向線段來表示。(3)知道位移和路程的區(qū)別。2、過程與方法(1)聯(lián)系生活實際,通過師生共同討論的方法來確定時刻與時間、位置、位移及其路程的關(guān)系。(2)通過類比的數(shù)學(xué)方法用數(shù)學(xué)上的點、線段來突破時刻與時間的關(guān)系,直線運動的位置和位移。(3)嘗試運用所學(xué)的概念判斷一些與生活相關(guān)的實際問題。3.情感態(tài)度與價值觀(1)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),使學(xué)生體會到物理現(xiàn)象和規(guī)律所蘊含的自然美。(2)通過對問題的討論,培養(yǎng)學(xué)生勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題。(3)培養(yǎng)學(xué)生有主動與他人合作的團隊精神,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。二、教學(xué)重點、難點重點:1、時間、時刻、位置、位移的概念。2、矢量與標(biāo)量的概念。
三、制定實驗方案的兩個問題:1.怎樣測量(或比較)物體的加速度:引導(dǎo)學(xué)生思考、討論并交流。學(xué)生可能會提出下面的一些方案:方法一:測出初速度為零的勻加速直線運動的物體在 時間內(nèi)的位移 ,則 ;方法二:在運動的物體上安裝一條打點計時器的紙帶,根據(jù)紙帶上打出的點來測量加速度;方法三:測出兩個初速度為零的勻加速運動的物體在相同的時間內(nèi)發(fā)生的位移 、 ,則 ;方法四:測出兩個初速度為零的勻加速運動的物體在相同的位移內(nèi)所用的時間 、 ,則 ;2.怎樣提供并測量物體所受的恒力:教師提出:現(xiàn)實中,除了在真空中拋出或落下的物體(僅受重力)外,僅受一個力的物體幾乎是不存在的。然而,一個單獨的力作用效果與跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的,因此,實驗中力 的含義指物體所受的合力。以在水平軌道上用繩牽引小車加速運動為例,小車受到四個力的作用,即重力、支持力、繩的拉力和軌道對小車的摩擦力(當(dāng)物體運動的速度比較小時,我們可以忽略空氣的阻力)。
具體過程:先用懸掛法確定重心之后,在板上固定一條細線ab,讓ab穿過重心c點,再在其重心c處拴上細繩提拉,驗證薄板可以水平平衡.如圖3-1-6、3-1-7所示.歸納:物體的重心可在物體之上,也可在物體之外.結(jié)論:規(guī)則均勻的物體重心在其幾何中心;不規(guī)則不均勻的物體重心用懸掛法.例3一個被吊著的均勻的球殼,其內(nèi)部注滿了水,在球的底部有一帶閥門的細出水口.在打開閥門讓水慢慢流出的過程中,球殼與其中的水的共同重心將會()A.一直下降B.一直不變C.先下降后上升D.先上升后下降先讓學(xué)生自己回答,估計很多學(xué)生會選擇A;教師提示開始和最終重心的位置,學(xué)生很快就能得出正確答案.借機引導(dǎo)學(xué)生思考問題要全面.參考答案:在注滿水時,球殼和水的共同重心在球心,隨著水的流出,球殼的重心不變,但是水的重心下降,二者共同的重心在下降.當(dāng)水流完時,重心又回到球心,故選項C正確.
四、速度和速率學(xué)生閱讀教材第18頁相應(yīng)部分的知識點,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頁圖1.3—2.觀察汽車的速度計,討論后說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的速率是那個值.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”有時指速度,也有時指速率,要看實際的物理情景。[討論與交流]甲、乙兩位同學(xué)用不同的時間圍繞操場跑了一圈,都回到了出發(fā)點,他們的平均速度相同嗎?怎樣比較他們運動的快慢?學(xué)生討論,體驗平均速度的缺陷,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,可我們運動會上不是這樣比快慢的,如果這樣,那多不公平啊?
2、過程與方法(1)聯(lián)系生活實際,通過師生共同討論的方法來確定時刻與時間、位置、位移及其路程的關(guān)系。(2)通過類比的數(shù)學(xué)方法用數(shù)學(xué)上的點、線段來突破時刻與時間的關(guān)系,直線運動的位置和位移。(3)嘗試運用所學(xué)的概念判斷一些與生活相關(guān)的實際問題。3.情感態(tài)度與價值觀(1)通過本節(jié)課的學(xué)習(xí),使學(xué)生體會到物理現(xiàn)象和規(guī)律所蘊含的自然美。(2)通過對問題的討論,培養(yǎng)學(xué)生勇于探究與日常生活有關(guān)的物理學(xué)問題。(3)培養(yǎng)學(xué)生有主動與他人合作的團隊精神,提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)。二、教學(xué)重點、難點重點:1、時間、時刻、位置、位移的概念。2、矢量與標(biāo)量的概念。難點:1、時刻與時間、路程和位移的區(qū)別。2、用坐標(biāo)表示時刻、時間、位移的方法。3、矢量與標(biāo)量的區(qū)別。
(創(chuàng)設(shè)實例:多媒體播放視頻劉翔的110m欄。)1.提出問題: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)的運動特點(直線)、運動方向、各點之間的距離等因素。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動,即沿一條直線運動,只需建立直線坐標(biāo)系,就能準(zhǔn)確表達物體的位置;如果物體在二維空間運動,即在同一平面運動,就需要建立平面直角坐標(biāo)系來描述物體的位置;當(dāng)物體在三維空間運動時,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動,即物體做一維運動時,可以以這條直線為x軸,在直線上規(guī)定原點、正方向和單位長度,建立直線坐標(biāo)系。如圖1-1-1所示,若某一物體運動到A點,此時它的位置坐標(biāo)XA=3m,若它運動到B點,則此時它的坐標(biāo)XB=-2m(“-”表示沿X軸負方向)。
閱讀教材后總結(jié):是萬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.你能推測是什么力的作用結(jié)果嗎?攻略一:閱讀教材53頁,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”,進一步了解概念.結(jié)論:決定物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和變化過程的基本的相互作用.近代物理確認各種物質(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、弱相互作用和強相互作用.近代物理的觀點傾向于認為: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.但至今也沒有公認的結(jié)論,望同學(xué)們好好學(xué)習(xí),為科學(xué)事業(yè)奉獻自己的聰明和才智.
思考:洗衣機脫水時轉(zhuǎn)速高時容易甩干衣物,還是轉(zhuǎn)速低時容易甩干衣物?(2) 制作棉花糖的原理內(nèi)筒與洗衣機的脫水筒相似,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動,從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去,成為絲狀到達溫度較低的外筒,并迅速冷卻凝固,變得纖細雪白,像一團團棉花。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)彎時速度過大,所需向心力F大于最大靜摩擦力Fmax,汽車將做離心運動而造成交通事故。因此,在公路彎道處,車輛行駛不允許超過規(guī)定的速度。當(dāng)高速轉(zhuǎn)動的砂輪或者飛輪內(nèi)部分子間相互作用力不足以提供所需向心力時,離心運動就會使他們破裂,甚至釀成事故。
(二)進行新課1、動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化演示實驗1:如右圖,用細線、小球、帶有標(biāo)尺的鐵架臺等做實驗。把一個小球用細線懸掛起來,把小球拉到一定高度的A點,然后放開,小球在擺動過程中,重力勢能和動能相互轉(zhuǎn)化。我們看到,小球可以擺到跟A點等高的C點,如圖甲。如果用尺子在某一點擋住細線,小球雖然不能擺到C點,但擺到另一側(cè)時,也能達到跟A點相同的高度,如圖乙。問題:這個小實驗中,小球的受力情況如何?各個力的做功情況如何?這個小實驗說明了什么?學(xué)生觀察演示實驗,思考問題,選出代表發(fā)表見解。小球在擺動過程中受重力和繩的拉力作用。拉力和速度方向總垂直,對小球不做功;只有重力對小球能做功。實驗證明,小球在擺動過程中重力勢能和動能在不斷轉(zhuǎn)化。在擺動過程中,小球總能回到原來的高度??梢?,重力勢能和動能的總和保持不變。即機械能保持不變。
3.適用條件(1)萬有引力定律只適用于質(zhì)點間引力大小的計算。當(dāng)兩物體間的距離遠遠大于每個物體的尺寸時,物體可以看成質(zhì)點,直接使用萬有引力定律計算。(模型)研究相互接觸的兩個人之間的萬有引力時,不能把他們看作質(zhì)點。(2)當(dāng)兩物體是質(zhì)量均勻分布的球體時,它們間的引力也可直接用公式計算,但式中的r是指兩球心間距離。研究太陽和地球之間的萬有引力,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)點時,可以把物體假想分割成無數(shù)個質(zhì)點,求出兩個物體上每個質(zhì)點與另一物體上所有質(zhì)點的萬有引力,然后求合力,這是微積分的思想。萬有引力定律產(chǎn)生于對太陽系行星運動的研究,但它對物質(zhì)運動的適用性卻要廣泛得多。可以這樣說,宇宙中凡有引力參與的一切復(fù)雜的現(xiàn)象,無不要歸結(jié)到這樣一條十分簡潔的定律之中,這不能不使人驚嘆宇宙萬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)果提出問題(用多媒體展示),引導(dǎo)全班討論(重點討論:①、為什么動能的表達式一定是 mV2 ?你如何得出這個結(jié)論?②、力在一個過程中對物體所做的功,和物體在這個過程中動能的變化量有什么關(guān)系?你如何得出這個結(jié)論?這個做功的力和F=ma中的力F有什么關(guān)系)。有困難的小組應(yīng)及時問老師。老師在這個過程中巡視指導(dǎo)。2、學(xué)生自主閱讀課文“7 動能和動能定理”中的“動能的表達式”,然后完成如下練習(xí)(教師在此過程中巡視指導(dǎo)):2.1嘗試推出動能的表達式(鼓勵會推導(dǎo)的同學(xué)積極上臺板演,老師引導(dǎo)討論)。2.2寫出動能的小結(jié)(認真閱讀教材p66倒數(shù)第二段、第三段,結(jié)合你推導(dǎo)動能表達式的過程,認真思考后四人一組討論:①、動能是矢量還是標(biāo)量?②、動能的單位是什么?③、你認為應(yīng)從哪幾方面來理解動能?)
【學(xué)習(xí)內(nèi)容分析】在行星運動規(guī)律與萬有引力定律兩節(jié)內(nèi)容之間安排本節(jié)內(nèi)容,是為了更突出發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的這個科學(xué)過程。如果說上一節(jié)內(nèi)容是從運動學(xué)角度描述行星運動的話,那么,本節(jié)內(nèi)容是從動力學(xué)角度來研究行星運動的,研究過程是依據(jù)已有規(guī)律進行的演繹推理過程。教科書在尊重歷史事實的前提下,通過一些邏輯思維的鋪墊,讓學(xué)生以自己現(xiàn)有的知識基礎(chǔ)身于歷史的背景下,經(jīng)歷一次“發(fā)現(xiàn)”萬有引力的過程,因此體驗物理學(xué)研究問題的方法就成為主要的教學(xué)目標(biāo)?!緦W(xué)情分析】在學(xué)太陽對行星的引力之前,學(xué)生已經(jīng)對力、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動和圓周運動等運動規(guī)律,能熟練運用牛頓運動定律解決動力學(xué)問題。已經(jīng)完全具備深入探究和學(xué)習(xí)萬有引力定律的起點能力。所以在推導(dǎo)太陽與行星運動規(guī)律時,教師可以要求學(xué)生自主地運用原有的知識進行推導(dǎo),并要求說明每一步推理的理論依據(jù)是什么,教師僅在難點問題上做適當(dāng)?shù)狞c撥。
1、教師先演示投影:把小鋼珠放在黑墨水瓶蓋里轉(zhuǎn)一下(內(nèi)有一點點墨水),再放在半圓形有機玻璃軌道上運動并飛出,讓鋼珠在白紙上留下痕跡,同樣在3/5半圓周,4/5半圓周上運動飛出,讓學(xué)生猜測飛出方向由什么特點?(有機玻璃板說明:厚約5毫米,略小于小鋼珠直徑,圓弧半徑15厘米,MN邊稍長些,以便過MN做直線,根據(jù)半徑大小確定圓心O位置。)學(xué)生猜想:切線方向師:已知圓弧半徑為15厘米。如何驗證?請用幾何方法作圖驗證。生:標(biāo)出飛出點和圓心,做圓心和飛出點的連線,用量角尺量出該連線和飛出軌跡直線的夾角,是否90度。2、再分組實驗,提醒同桌配合,小心鋼珠滾跑。實驗完畢,要求作圖驗證,并互相討論交流。3、交流和結(jié)論:師:要引導(dǎo)學(xué)生得出正確的科學(xué)結(jié)論:“圓周運動的物體的速度方向為該點的切線方向”,而不能直接得出“曲線運動的的物體速度方向為該點的切線方向”。
“做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化過程”,這是本章教學(xué)中的一條主線。對于一種勢能,就一定對應(yīng)于相應(yīng)的力做功。類比研究重力勢能是從分析重力做功入手的,研究彈簧的彈性勢能則應(yīng)從彈簧的彈力做功入手。然而彈簧的彈力是一個變力,如何研究變力做功是本節(jié)的一個難點,也是重點。首先,要引導(dǎo)學(xué)生通過類比重力做功和重力勢能的關(guān)系得出彈簧的彈力做功和彈簧的彈性勢能的關(guān)系。其次,通過合理的猜想與假設(shè)得出彈簧的彈力做功與哪些物理量有關(guān)。最后,類比勻變速直線運動求位移的方法,進行知識遷移,利用微元法的思想得到彈簧彈力做功的表達式,逐步把微分和積分的思想滲透到學(xué)生的思維中。本節(jié)課通過游戲引入課題,通過生活中拉弓射箭、撐桿跳高和彈跳蛙等玩具以及各種彈簧等實例來創(chuàng)設(shè)情景,提出問題。給學(xué)生感性認識,引起學(xué)生的好奇心;讓學(xué)生對彈簧彈力做功的影響因素進行猜想和假設(shè),提出合理的推測,激發(fā)學(xué)生的探索心理,構(gòu)思實驗,為定性探究打下基礎(chǔ)。然后,引導(dǎo)學(xué)生通過類比重力做功與重力勢能的關(guān)系得出彈簧彈性勢能與彈簧彈力做功的關(guān)系。
1.教材在學(xué)生的原有加速度概念的基礎(chǔ)上來討論“勻速圓周運動速度變化快慢”的問題,讓學(xué)生知道向心加速度能夠表示勻速圓周運動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之后,使學(xué)生對描述勻速圓周運動的幾個物理量有一個大致的了解。3.教材從了解運動的規(guī)律過渡到了解力跟運動關(guān)系的規(guī)律;把向心加速度放在向心力之前,從運動學(xué)的角度來學(xué)習(xí)向心加速度。4.教材為了培養(yǎng)學(xué)生“用事實說話”的“態(tài)度”,讓一切論述都合乎邏輯,改變了過去從向心力推導(dǎo)向心加速度的教學(xué)方式。1.采用理論、實驗、體驗相結(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。知識與技能1.會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.體會勻速圓周運動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動;知道變速圓周運動的向心加速度的方向。
教學(xué)目標(biāo)㈠知識與技能1.要弄清實驗?zāi)康?,本實驗為驗證性實驗,目的是利用重物的自由下落驗證機械能守恒定律。2.要明確實驗原理,掌握實驗的操作方法與技巧、學(xué)會實驗數(shù)據(jù)的采集與處理,能夠進行實驗誤差的分析,從而使我們對機械能守恒定律的認識,不止停留在理論的推導(dǎo)上,而且還能夠通過親自操作和實際觀測,從感性上增加認識,深化對機械能守恒定律的理解。3.要明確織帶選取及測量瞬時速度簡單而準(zhǔn)確的方法。㈡過程與方法1.通過學(xué)生自主學(xué)習(xí),培養(yǎng)學(xué)生設(shè)計實驗、采集數(shù)據(jù),處理數(shù)據(jù)及實驗誤差分析的能力。2.通過同學(xué)們的親自操作和實際觀測掌握實驗的方法與技巧。3.通過對紙帶的處理過程培養(yǎng)學(xué)生獲取信息、處理信息的能力,體會處理問題的方法,領(lǐng)悟如何間接測一些不能直接測量的物理量的方法。