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(rèn)識,了解人類認(rèn)識事物本質(zhì)的曲折性2、感悟科學(xué)是人類進(jìn)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
教學(xué)重點1.自由落體運動的概念及探究自由落體運動的過程。2.掌握自由落體運動規(guī)律,并能運用其解決實際問題。教學(xué)難點演示實驗和探究實驗的技巧及自由落體運動規(guī)律的得出.教學(xué)過程設(shè)計思想:1、 先用游戲激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,順理成章地研究落體運動;2、 通過演示實驗讓學(xué)生自己總結(jié)出物體下落快慢不同的主要原因是空氣阻力,從而猜想若沒有空氣阻力會怎樣;3、 用牛頓管實驗驗證猜想,引入了新的理想運動模型:自由落體運動。講述1971年宇航員做的實驗,加深印象;4、 了解地球表面物體下落運動近似成自由落體運動的條件;5、 著手研究自由落體運動的規(guī)律,利用打點計時器進(jìn)行研究,得到結(jié)論;6、 總結(jié)自由落體運動特點及重力加速度;7、 應(yīng)用訓(xùn)練
1.這節(jié)課以實驗為依據(jù),采用控制變量的方法進(jìn)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(dá)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(rèn)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(qiáng)一個認(rèn)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(xì)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(jìn)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?
猜想:既然物體下落過程中的運動情況與物體質(zhì)量無關(guān),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(xué)生討論后回答.三、猜想與假說伽利略認(rèn)為,自由落體是一種最簡單的變速運動.他設(shè)想,最簡單的變速運動的速度應(yīng)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(shè)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(biāo)準(zhǔn).任何結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)果板書在黑板上。2、將剛才的紙片緊緊捏成一團(tuán),再次與硬幣同時釋放,結(jié)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(tuán),一個平展,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?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(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?我們來做一個實驗驗證一下。
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(tuán)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。
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(rèn)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(qiáng)一個認(rèn)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(xì)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(jìn)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?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)是寶貴的實驗資料,要嚴(yán)肅對待,要整齊的記錄,妥善保存。
具體過程:先用懸掛法確定重心之后,在板上固定一條細(xì)線ab,讓ab穿過重心c點,再在其重心c處拴上細(xì)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(xì)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(jī)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?
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(guān)緊要了,可以把整個物體當(dāng)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(dāng)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(dāng)作質(zhì)點。當(dāng)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(zhuǎn)動但轉(zhuǎn)動為次要因素例如:研究地球公轉(zhuǎn)時,可把地球看作質(zhì)點;研究地球自轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(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(tuán)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(dá)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(fù)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(jìn)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(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.
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?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.在這里平均速度無法顯示他們運動快慢的不同,要用到另一物理量:平均速率.平均速率等于物體運動通過的路程跟所用時間的比值.他們兩人通過的路程相同且都不為零,但所用時間不同.顯然用時短的運動得快,也就是平均速率大.生:這不是我們初中學(xué)過的速度嗎?
思考:洗衣機(jī)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(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動,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(jìn)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(xì)線、小球、帶有標(biāo)尺的鐵架臺等做實驗。把一個小球用細(xì)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(xì)線,小球雖然不能擺到C點,但擺到另一側(cè)時,也能達(dá)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(jī)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(yuǎn)遠(yuǎn)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??梢赃@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(dá)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(dá)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(dá)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(rèn)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(dá)式的過程,認(rèn)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(rèn)為應(yīng)從哪幾方面來理解動能?)
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(jī)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(jī)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”。