猜想:既然物體下落過程中的運動情況與物體質(zhì)量無關,那么為什么在現(xiàn)實生活中,不同物體的落體運動,下落快慢不同呢?我們能否猜想是由于空氣阻力的作用造成的呢?如果沒有空氣阻力將會怎樣呢?學生討論后回答.三、猜想與假說伽利略認為,自由落體是一種最簡單的變速運動.他設想,最簡單的變速運動的速度應該是均勻變化的.但是,速度的變化怎樣才算均勻呢?他考慮了兩種可能:一種是速度的變化對時間來說是均勻的,即經(jīng)過相等的時間,速度的變化相等;另一種是速度的變化對位移來說是均勻的,即經(jīng)過相等的位移,速度的變化相等.伽利略假設第一種方式最簡單,并把這種運動叫做勻變速運動.四、實驗驗證實驗驗證是檢驗理論正確與否的唯一標準.任何結論和猜想都必須經(jīng)過實驗驗證,否則不成理論.猜想或假說只有通過驗證才會成為理論.所謂實驗驗證就是任何人,在理論條件下去操作都能到得實驗結果,它具有任意性,但不是無條件的,實驗是在一定條件下的驗證,而與實際有區(qū)別.
演示實驗1、將一張紙和一張金屬片在同一高度同時釋放,結果金屬片先著地。教師不發(fā)表意見,繼續(xù)做實驗。分別將實驗內(nèi)容和實驗結果板書在黑板上。2、將剛才的紙片緊緊捏成一團,再次與硬幣同時釋放,結果兩者幾乎同時落地。3、將兩個完全一樣的紙片,一個捏成團,一個平展,則紙團下落快。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?生:第2個實驗和第三實驗都說明了這個問題,特別是第3個問題,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,那么在沒有空氣阻力,物體的下落快慢應該是一樣的,這種猜想是不是正確呢?我們來做一個實驗驗證一下。
一、教學目標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、位移及其路程的關系。(2)通過類比的數(shù)學方法用數(shù)學上的點、線段來突破時刻與時間的關系,直線運動的位置和位移。(3)嘗試運用所學的概念判斷一些與生活相關的實際問題。3.情感態(tài)度與價值觀(1)通過本節(jié)課的學習,使學生體會到物理現(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)學生勇于探究與日常生活有關的物理學問題。(3)培養(yǎng)學生有主動與他人合作的團隊精神,提高學生的科學素養(yǎng)。二、教學重點、難點重點:1、時間、時刻、位置、位移的概念。2、矢量與標量的概念。
1. 課前觀看視頻《物理學與人類文明》2. 分組討論,派代表發(fā)言,談學習感受。主要是物理的地位,物理的學習方法。3. 高中物理與初中物理在內(nèi)容和方法上的區(qū)別高中物理除了現(xiàn)象、概念和規(guī)律之外還應該關注研究問題的方法,學會從先想到抽象,從定性到定量研究問題,學會用數(shù)學方法解決物理問題,學會實驗探究,學會獨立分析問題解決問題的思維習慣。4. 高中物理學習的基本要求高中物理學習應該“重視實驗,勤于思考”和“經(jīng)歷過程,體驗方法”。高中物理學習與初中物理學習雖然有一定區(qū)別,但也不是孤立的,要繼續(xù)堅持初中物理學習中積累的學習方法和體會,重視從正反兩個方面加以總結和提煉,做到:(1) 認真閱讀,學會自學要學好物理,就要認真閱讀課本。閱讀課本是要抓住關鍵詞語,弄清語句間的邏輯順序和因果關系,領會文章段落所表達的物理內(nèi)容,掌握課本敘述物理問題的表達方法。
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生自己回答,估計很多學生會選擇A;教師提示開始和最終重心的位置,學生很快就能得出正確答案.借機引導學生思考問題要全面.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.當水流完時,重心又回到球心,故選項C正確.
①平動的物體一般可以看作質(zhì)點做平動的物體,由于物體上各點的運動情況相同,可以用一個點代表整個物體的運動,在這種情況下,物體的大小、形狀就無關緊要了,可以把整個物體當質(zhì)點。例如:平直公路上行駛的汽車,車身上各部分的運動情況相同,當我們把汽車作為一個整體來研究它的運動的時候,就可以把汽車當作質(zhì)點。當然,假如我們需要研究汽車輪胎的運動,由于輪胎上各部分運動情況不相同,那就不能把它看作質(zhì)點了。要注意的是:同一物體在不同情況下有時可看質(zhì)點,有時不可以看作質(zhì)點,一列火車從北京開到上海,研究火車的運行的時間,可將火車看成質(zhì)點,而火車過橋時,計算火車過橋的時間,不可以將火車看成質(zhì)點。②有轉動但轉動為次要因素例如:研究地球公轉時,可把地球看作質(zhì)點;研究地球自轉時,不能把地球看作質(zhì)點。③物體的形狀、大小可忽略再如:乒乓球旋轉對球的運動的較大的影響,運動員在發(fā)球、擊球時都要考慮,就不能把乒乓球簡單看作質(zhì)點。
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、位移及其路程的關系。(2)通過類比的數(shù)學方法用數(shù)學上的點、線段來突破時刻與時間的關系,直線運動的位置和位移。(3)嘗試運用所學的概念判斷一些與生活相關的實際問題。3.情感態(tài)度與價值觀(1)通過本節(jié)課的學習,使學生體會到物理現(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)學生勇于探究與日常生活有關的物理學問題。(3)培養(yǎng)學生有主動與他人合作的團隊精神,提高學生的科學素養(yǎng)。二、教學重點、難點重點:1、時間、時刻、位置、位移的概念。2、矢量與標量的概念。難點:1、時刻與時間、路程和位移的區(qū)別。2、用坐標表示時刻、時間、位移的方法。3、矢量與標量的區(qū)別。
八、物理學的基礎地位及物理學對人類文明、社會進步的影響。(1) 情景一:磁懸浮實驗:找兩個空心的圓柱片磁鐵,同名磁極相對,穿在同一根竹筷上,用手壓下上面的磁鐵,松手觀察它的運動情況。問題1:上面的磁鐵為什么會跳起來,為什么會懸浮在下面的磁鐵上方?問題2:根據(jù)這個實驗,你會想到那一種交通工具?總結:人們就是從磁懸浮現(xiàn)象中得到啟發(fā),進行磁懸浮列車的研究和制造的,這說明物理學在推動社會進步、人類文明方面起到推動作用。(2) 情景二:感應起電和火花放電實驗:用感應起電機或感應圈產(chǎn)生火花放電,讓學生觀察現(xiàn)象,聞氣味,然后聯(lián)想生活實例。還可以用一張紙試著擋住放電的弧光,最好能引燃紙張,說明雷擊引起火災的現(xiàn)象。問題1:你看、聽到了什么現(xiàn)象?問題2:根據(jù)這個實驗,你會想到那一種自然現(xiàn)象?問題3:放電發(fā)生在什么地方?為什么建筑物上方都有尖尖的設置,是干什么用的?問題4:你聞到什么氣味了嗎?
(創(chuàng)設實例:多媒體播放視頻劉翔的110m欄。)1.提出問題:怎樣定量(準確)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: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?shù)淖鴺讼怠W鴺讼凳窃趨⒖枷档幕A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?shù)淖鴺讼?,如果物體在一維空間運動,即沿一條直線運動,只需建立直線坐標系,就能準確表達物體的位置;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系來描述物體的位置;當物體在三維空間運動時,則需要建立三維坐標系。①一維坐標: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XA=3m,若它運動到B點,則此時它的坐標XB=-2m(“-”表示沿X軸負方向)。
閱讀教材后總結: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)卻能聚集在一起構成原子核.你能推測是什么力的作用結果嗎?攻略一:閱讀教材53頁,師生共同討論、總結.攻略二:網(wǎng)絡搜索或工具書查閱“四種基本相互作用”,進一步了解概念.結論:決定物質(zhì)的結構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論,望同學們好好學習,為科學事業(yè)奉獻自己的聰明和才智.
問:為什么會出現(xiàn)這樣的情況,男女生之間的拉力存在著怎樣的大小關系?進一步求證這兩個力的大小關系經(jīng)過共同討論,得方案:把兩個彈簧秤勾在一起,重現(xiàn)拔河比賽,分三種情況進行。(通過攝像頭把彈簧秤的讀數(shù)放大)兩彈簧稱勾在一起拉,處于靜止不動時(即拔河比賽,雙方處于僵持狀態(tài))兩彈簧稱勾在一起拉,并向一方運動(即比賽繩子被拉向一方時的狀態(tài))3、兩彈簧稱勾在一起拉,一方方向慢慢改變(兩力方向始終在一條直線上)實驗結論:兩彈簧稱的讀數(shù)的變化總是相同的,大小相等,方向相反。得到牛頓第三定律:追問:既然兩個力大小相等,那么拔河比賽為什么還存在勝負之分?講清作用力與反作用力作用的受力物體不同,并和學生討論如何做才會獲勝?;貞n前問題:“以卵擊石”為什么雞蛋碎?
進一步引導學生思考利用數(shù)學知識可寫成等式F=kma學生很自然就會思考比列系數(shù)K應該是多少?通過教師引導學生舉例各國長度單位不同(如英國:英里、碼、英尺、英寸;中國:市里、市丈、市尺、市寸、市分 )導致交流不便。為了適應各國交流需要國際計量局規(guī)定了一套統(tǒng)一的單位,稱為國際單位制 。取不同的單位制K是不同的,為了簡潔方便,在選取了質(zhì)量和加速度的國際單位(Kg, m/s2)時規(guī)定K=1。那么就有;F=ma為了紀念牛頓,就把能使1kg物體獲得1m/s2加速度的力稱做一牛頓,用符號N表示問題:實際物體受力往往不止一個,多個力情況應該怎么辦呢?平行四邊形法則進一步引導學生得出牛頓第二定律更一般的表達式: F合=ma思考.討論我們用力提一個很重的箱子,卻提不動它。這個力產(chǎn)生了加速度嗎?要是產(chǎn)生了,箱子的運動狀態(tài)卻并沒有改變。為什么?
研究一種物理現(xiàn)象,總是要先從現(xiàn)象的描述入手。機械運動作為自然界最簡單和最基本的運動形態(tài),它所描述的是物體空間位置隨時間變化的情況。因此,本節(jié)學習描述質(zhì)點做機械運動需要時刻、時間間隔和位移等概念。相當一部分高一學生在具體過程中難以區(qū)別時刻和時間間隔。另外,由于思維的定式,在第一次接觸既要考慮大小又要考慮方向的問題時,會因不適應造成學習困難。所以,區(qū)別“路程與位移”“時刻和時間間隔”是教學的重難點所在。學習這些內(nèi)容的過程與方法對學習速度和加速度可以起到奠定基礎的作用。教學的對象是高一的學生,這一時期的學生處在好奇善問、創(chuàng)新意識強烈的青少年期。對于生活中出現(xiàn)的各種現(xiàn)象具有濃厚的興趣。但他們的思維還停留在簡單的代數(shù)運算階段,對于矢量和矢量運算的理性認識幾乎沒有。且對生活中出現(xiàn)的時間、時刻、時間間隔等不能做出很好的區(qū)分,對時常提及的路程、距離等形成了模糊的前概念。
設疑自探:一個壓縮或拉伸的彈簧就是一個“儲能器”,怎樣衡量形變彈簧蘊含能量的多少呢?彈簧的彈性勢能的表達式可能與那幾個物理量有關?類比:物體的重力勢能與物體所受的重力和高度有關。那么彈簧的彈性勢能可能與所受彈力的大小和在彈力方向上的位置變化有關,而由F=kl知彈簧所受彈力等于彈簧的勁度系數(shù)與形變量的乘積。預測:彈簧的彈性勢能與彈簧的勁度系數(shù)和形變量有關。學生討論如何設計實驗: ①、用同一根彈簧在幾次被壓縮量不同時釋放(勁度系數(shù)相同,改變形變量),觀察小車被彈開的情況。②、分別用兩根彈簧在被壓縮量相同時釋放(形變量相同,勁度系數(shù)不同),觀察小車被彈開的情況。交流探究結果:彈性勢能隨彈簧形變量增大而增大。隨彈簧的勁度系數(shù)的增大而增大。
一、說教材《質(zhì)點 參考系和坐標系》是人教版普通高中物理必修一第一章第一課的內(nèi)容。本節(jié)課主要介紹了質(zhì)點、參考系、坐標系的基本概念。通過本節(jié)課的學習為進一步學習后續(xù)課程起到了鋪墊的作用。根據(jù)上述教材的結構和內(nèi)容分析,又考慮到高一年級學生的認知結構及其心理特征,我制定了以下三維教學目標:1、知識與技能:知道質(zhì)點的概念及條件;知道參考系的概念及作用;掌握坐標系的簡單應用。2、過程與方法:促進學生自主學習,讓學生積極參與、樂于探究、勇于實驗、勤于思考,培養(yǎng)學生的科學探究能力。3、情感態(tài)度與價值觀:通過質(zhì)點 參考系和坐標系的學習,使學生了解生活與物理的關系,讓學生學會用科學的思維去看待事物。根據(jù)普通高中物理課程標準,并在吃透教材的基礎上,我確定了以下教學重點和難點:教學重點:質(zhì)點概念的建立。只有掌握了這一點才能更加準確的理解和掌握后續(xù)教材的相關內(nèi)容。
學生回答的方法多樣,讓各小組根據(jù)自己討論出來的方法對自己實驗出來的紙帶進行數(shù)據(jù)處理,并求出加速度,并且將多條紙帶都進行處理,同時提醒學生對紙帶的選擇。接著,我會用多媒體展示重物下落實驗打出來的紙帶,用表格列出一段紙帶上各點的瞬時速度,準確畫出v-t圖像,求出加速度,將結果給予學生的結果作對比,確定出正確結論。最后讓學生分析總結:自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動,而且,多條紙帶算出來的加速度的數(shù)值都接近相等,即加速度在實驗誤差允許范圍內(nèi)是相等的。引出重力加速度,介紹概念、方向及大小。(強調(diào)“同一地點”,讓學生閱讀教材中一些地點的重力加速度,可以了解重力加速度的大小與緯度有關,緯度越大加速度越大)。學習了重力加速度后讓學生根據(jù)之前學習的勻變速直線運動公式推導出自由落體的運動規(guī)律。設計意圖:讓學生在學習過程中的主體地位和自主觀能動性得到充分發(fā)揮,取長補短,培養(yǎng)了學生的實驗操作能力,又使學生對自由落體運動的性質(zhì)有深刻的印象,從而解決了本節(jié)課第二個難點。
(5)高度不同,對平拋運動距離有何影響,是否因為高度減小后下落時間減小,所以要增大速度才能達到相同的距離?(教學實踐證明,這種想法在學生比較多見。已經(jīng)不自覺的沿用了自由落體運動的規(guī)律,又隱隱有運動等時性的痕跡。應引導學生這一結果還需實驗驗證。)教師的引導:其實,我們所提出的看法都跟平拋運動的規(guī)律有關系。那么平拋運動究竟有怎樣的規(guī)律呢?以前學過的直線運動知識還能用于今天的內(nèi)容嗎?由此逐步使學生意識到分析平拋運動須采用運動合成與分解這一方法。三、實驗驗證自主探究(15分鐘) 物理是實驗科學,多媒體教學不能代替實驗。本教學設計的第三個環(huán)節(jié)是實驗驗證,鼓勵學生自主探究。引導學生根據(jù)自己的猜想(實驗目的)設計實驗進行驗證。(1)介紹手持式平拋豎落儀,引導并小結實驗要領:聽兩小球下落聲音判斷其下落時間。體會合運動和分運動是等時的。
1、舉例:2、結論:(1)物體的運動軌跡是曲線的運動叫曲線運動。(2)曲線運動中速度方向是時刻改變的。(二)、曲線運動方向:1、質(zhì)點在某一點(或某一時刻)的速度的方向是在曲線的這一點的切線方向。2、曲線運動中速度方向是時刻改變的,因此曲線運動是變速運動。(三)、曲線運動條件:1、演示實驗:2、結論:當物體所受的合力的方向跟它的速度方向不在同一直線時,物體就做曲線運動。七、課堂小結:1、運動軌跡是曲線的運動叫曲線運動。2、曲線運動中速度的方向是時刻改變的,質(zhì)點在某一點的瞬時速度的方向在曲線的這一點的切線上。3、當合外力F的方向與它的速度方向有一夾角a時,物體做曲線運動。八、鞏固訓練:1、關于曲線運動,下列說法正確的是()。A:曲線運動一定是變速運動;B:曲線運動速度的方向不斷的變化,但速度的大小可以不變;
思考:洗衣機脫水時轉速高時容易甩干衣物,還是轉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,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。當高速轉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。
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,那么為什么沒有吸引到一起?為了解決這個問題,安排了例題2例2、兩物體質(zhì)量都是1kg,相距1m,它們間的萬有引力是多少?通過本題,讓學生認識到一般物體間的引力極小,不用考慮。那么,質(zhì)量很大的天體為什么沒被吸引到一塊?從而引出下節(jié)課題。4.課堂小結:本節(jié)課,從天體運動出發(fā),通過推理證明,形成理性認識,再結合例題習題使學生的理性認識再反饋到具體事實。形成實踐-理論-實踐的認知循環(huán),順應了認知規(guī)律.。本共設計了很多問,能讓學生想的盡量讓學生想、能學生說的盡量讓學生說、能讓學生做的盡量讓學生做,全面發(fā)展學生的各方面能力。再通過作業(yè)和探究性課題使學生的思維活動在時空上得以延續(xù)。5.布置作業(yè):布置作業(yè)時刻意安排引入:萬有引力、重力、向心力、三者的聯(lián)系,通過引導學生對比結果,從中發(fā)現(xiàn)問題:萬有引力與重力向心力的關系與區(qū)別,為下節(jié)知識的難點突破作好了鋪墊。