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高中物理重力势能教案
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高中物理重力势能教案
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(全)高中物理人教版必修二说课稿
5.1 曲线运动 一、教材分析 曲线运动是高中物理必修二第五章第一节曲线运动。 从本节内容安排来讲是安排在必修一第四 章牛顿运动力学的直线运动之后，又在平抛、圆周、天体等更复杂曲线运动之前。有承上启下 的作用，又符合学生的认知水平。是后面研究学习复杂曲线运动的基础，也是对前面所学知识 的重要补充，是对运动和力的关系的进一步理解和完善。 二、学情分析 高一学生刚把必修一牛顿运动力学直线运动， 学完， 对于用牛顿运动力学处理直线运动应该没 太大问题。但曲线运动还从未接触过，不过学生在现实生活中接触过许多曲线运动，根据他们 的认知水平很容易接受什么是曲线运动。 关键是曲线运动方向和做曲线运动的条件他们难以理 解，所以在教学中让学生列举各种生活实例及实验探究，让学生比较容易掌握这节内容。由于 高一学生基本还保留了对直观现象的兴趣， 所以我精心设计了接球小游戏， 提高学生的学习兴 趣。 三、教学目标 1、知识与技能 （1）知道什么叫曲线运动。 （2）知道曲线运动是一种变速运动，知道曲线运动中瞬时速度的方向，能在曲线的轨迹图上 画出各点的速度方向。 （3）理解物体做曲线运动条件。 2、过程与方法 （1）通过对实验现象的分析、归纳，提高分析和概括能力。 （2）通过实验探究经历科学探究过程，体验科学探究的思维方法。 3.情感态度与价值观 （1）通过实验归纳做曲线运动的条件，体验学习物理的兴趣。 （2）能领略曲线运动的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲。 四、教学的重点、难点 1、教学重点 （1）物体做曲线运动时速度方向的判断； （2）物体做曲线运动的条件。 2、教学难点 物体做曲线运动的条件 五、教学过程 1、引入 前面学习了很多直线运动知识，让学生举出生活中真正直线运动的例子，会发现很难举出，反 而生活中轨迹是曲线的例子较多， 再利用多媒体播放精彩的视频片段即各种运动情况， 吸引学 生的注意力，激发学生探究曲线运动的热情，明确学习目的。 2、 推进新课 让学生观察砂轮切割钢材产生的火花、转动的小雨伞甩出的水滴方向、做接球小游戏等，引导 学生分组讨论、猜想曲线运动的速度方向，再通过实验验证，最后得出速度的方向沿这一点的 切线方向， 突出重点； 观察演示实验后让学生利用给出的器材自己设计实验， 在小组内的互助、 交流过程中进一步探究物体做曲线运动的条件， 进而突破了难点， 同时使学生在亲历探究的过 程中，体验探究的乐趣，增强了探索新知的欲望。-1-3、拓展应用 让学生考虑链球运动员什么时候让链球出手最好， 探究玩具摩托车能做曲线运动的原因。 引导 学生学以致用，体现从物理走向社会的课程新理念。用图片、实物演示、多媒体动画等展示轨 迹是曲线的运动，让学生观察轨迹特点并得出曲线运动概念。 4、曲线运动速度方向 再次让学生看刚才动画让学生猜想某瞬时的速度方向。 接着演示细线系小球转动， 在不同位置 释放小球分析运动方向（黑板上画图分析）并得出结论。再用砂轮打磨刀具多媒体动画验证。 5、曲线运动条件 怎样才能让物体做曲线运动呢？接下来分析曲线运动条件。 通过演示磁铁从侧面吸引直线运动 的小铁球实验来说明曲线运动条件。 6、小结 请学生代表总结发言，其他学生进行评价、补充，培养学生概括总结能力。 7、举例 举课本天体运动实例分析，增强学生科学研究热情。 8、设计典型的练习题 让学生巩固知识点，体会成功。 9 、布置作业 加深学生的印象 10、课外探究 分析一下使水上摩托艇作曲线运动的力是些什么力？ 这既是物理课堂的有益延伸，又有利于 促进创新意识形成。 六、教学方法及学法 为了突破重难点，提倡教学新理念在教法、学法上主要采用教师引导、学生自主探究与实验探 究相结合，这样有利于激发学生的探究热情，充分发挥他们的主体作用。 5.2 质点在平面内的运动 【教学目的】: 一、知识目标 1．理解合运动和分运动的概念； 2．知道运动的合成、分解，理解运动合成和分解法则:平行四边形 法则； 3．理解互成角度的直线 运动的合运动可能是直线运动，也可能是曲线运动。 二、能力目标 1．培养学生解决实际问题的方法――简单问题与复杂问题的辨证关系； 2．培养学生的发散思维、求异思维的能力。 【教学重点、难点分析】: 1． 讲授知识的同时，渗透解决复杂实际问题的物理思想和方法是本节核心内容； 2．本节的另一个重点是进行运动的合成和分解的方法应用； 3．合运动和分运动概念的理解是本节的难点。 【教学方法】:演示分析、讲解、练习、讨论. 【教学 器材】 ：计算机多媒体展示台、及相关课件 【主要教学过程】: 一、新课引入 教案-2-前面的教学中，我们研究了两种简单的运动：匀速直线运动和匀变速直线运动。然而在现实生 活中，绝大数运动都是较为复杂的。通过本节的学习，我们就能够利用“运动的合成和分解” 及学过的动力学知识来分析一些基本的复杂运动。 提问 1. 什么是曲线运动？曲线运动是一种轨迹为曲线的运动. 提问 2. 曲线运动的条件是什么？条件： 合力的方向跟速度的方向不在一条直线上， 而是成一 角度，产生的加速度的方向也跟速度的方向不在一条直线上。 即：合外力与速度不在同一直线上时,物体做曲线运动。 二、讲授新课 1．合运动和分运动的概念 指导学生阅读教材第 83 页的实验部分内容，并提出相关的问题。先在电脑上模拟实验分 析，再在讲台上演示并投影到屏幕。 归纳： 师生共同得出物体的复杂运动可以看成同时参与了两种简单运动， 运动的合成和分 解是研究复杂运动的工具。 归纳合运动、分运 动的概念。 利用前面所做的实验分析。 让学生理解由两个简单运动可以合成一个复杂的运动， 加深对 “同时参与”的意义： ①物体同时参与了两个分运动；②合运动与分运动具有等时性。 合运动、分运动的几个概念：①合位移、分位移：②合速度、分速度：③合加速度、分加 速度： 2．合运动与分运动的关系 利用前面所做的实验分析合运动、分运动中位移、速度、加速度各个物理量 的关系。 归纳：①合运动与分运动具有等时性； ②合运动与分运动之间遵循平行四边形法则。 3．运动的合成与分解 运动的合成：已知分运动求合运动，叫做运动的合成 。 [例 1] 如果在前面所做的实验中（图 5-11）玻璃管长 90cm，红蜡块由玻璃管的一端匀速 地竖直向上运动，同时匀速水平移动玻璃管，当玻璃管水平移动了 80cm 时，红蜡块到达玻璃 管的另一端，整个运动过程所用的时间为 20s，求红蜡块运动的合速度。 分析：红蜡块沿玻璃管匀速竖直向上的运动和玻璃管水平的移动 是两个分运动。这是一 个已知分运动求合运动的问题，分运动和合运动 所用的时间是相同的，可以先分别求出分运 动的速度，再求合速度；也可以先求出合位移的大小，再计算出合速度。这里我们用第一种方 法。 解：如下图所示，由于合运动和分运动具有等时性，即 t=t1=t2=20s。 S1 (m) V1(m/s) S 0.9m VS 2(m) 0.8m-3-V2(m/s)∴ 竖直方向：v1=s1/t =0.9/20(m/s)=4.5*10-2m/s 水平方向：v2=s2/t=0.8/20(m/s)=4.0*10-2m/s 根据平行四边形法则： v2=v12+v22 v=√v12+v22 =6*10-2m/s 合速度的方向与合位移的方向相同，即与合运动的方向的相同。 （2）运动的分解：已知合运动求分 运动，叫做运动的分解。 例2 飞机以 300KM 每小时的速度斜向上飞行，方向与水平方向成 30 度角。求水平方向的 分速度 V 和竖直方向的分速度（图 5D13） 。 先动画分析,再展示解题过程.4．不在同一直线上的两个直线运动的合成 教师提出问题，引导学生作图分析。 学生相互讨论，阅读课本内容，总结： （1）两个分运动都是匀速直线运动，合运动是匀速直线运动； （2）一个分运动是匀速直线运动，另一个不同方向的分运动是初速度为零的匀加直线运 动，合运动是匀变速曲线运动。 我们看到，两个直线运动的合运动可以是曲线运动，反过来，曲线运动也可以分解为两个 方向上的直线运动。 分别弄清楚作为分运动的直线运动的规律， 就可以知道作为合运动的曲线 运动的规律。 三、课堂练习：课本 P85 ： （1）题、 （4）题 四、课堂小结：略 五、作业布置：━ 巩固落实[来源:学&科&网 Z&X&X&K] 课本中本节课后 ： （2）题、 （3）题 【教学反馈】: 如果时间足够 课件分析 小船过河专题:学科网 ZXXK] 小船过河问题的分析及处理方法:（假设小船和河水都是做匀速直线运动） １． 如果小船静止放在水 里， 小船会随着河水漂移， 小船的速度和河水的流速相同； :] ２．如果河水静止，小船将会以原速度驶向对岸。 3．如果小船在流动的河水中驶向对面的岸边，小船 既要沿着河水运动,又要向着对面岸边的方 向行驶，所以小船的实际运动状态是１和２中两个运动的合运动。 A.最短时间过河问题处理方法： 小船过河的问题有一个特点， 就是小船在垂直于河岸的方向上的位移是不变的， 我们只要 使得在垂直于河岸方向上的速度最大，小船过河所用的时间就最短， 河水的速度是沿河岸方 向的，这个分速度和垂直于河岸的方向没有关系，所以使小船垂直于河岸方向行驶， 小船过河所用时间才最短。 B.最小位移问题处理方法： 因为两平行线之间的最短距离是它们的公垂线段。所以只有当小船的实际运动方向 （即合运动方向）是垂直于河岸的方向时，小船的位移最小。 5.2 质点在平面中的运动-4-一． 教学目标 一）知识与技能： 1 知道物体的运动轨迹不是直线时，需要建立平面直角坐标系进行研究. 2.初步认识运动的合成与分解遵循平行四边形定则. 3.能够定性分析运动的合成与分解问题 4.能够用图示方法表示合速度与分速度. （二）过程与方法： 1.经历实验对物体运动位置，轨迹的研究过程，体会其中所用的数学方法。 2.经历实验对物体运动速度的研究过程，体会运动合成所用的方法。 3.通过运动独立性的实验探究，培养学生理论与与实践相结合的理念和能力，让学生经历实 验、作图、讨论、交流的过程，在知识的发现和能力的形成过程中体验成功的乐趣。 （三）情感态度与价值观： 1、充分发挥学生的自主性，引导学生主动发现问题，合作交流问题，激发对科学的求知 欲. 2、使学生受到科学方法的训练，培养学生的观察能力和实验能力，学会自主学具有敢于 坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神。 二、教学重点难点 重点：明确一个复杂的实际物体运动可以等效为两个简单的运动，理解运动合成、分解的意义 和方法。 难点：1、具体实际问题中合运动和分运动的判定。 2、分运动和合运动的矢量性和独立性。 三、教学媒体运用 1、演示合运动与分运动关系实验装置 2、研究运动独立性的实验装置 3、PPT 教学演示课件、视频录像剪接、计算机、投影仪。 四．教学过程 （一 ） ，通过生活再现，演示实验引出要探究的问题。 问题（视频） ：1）当飞机在敌船正上方时投弹，能否击中敌船？为什么？ 冲锋舟在激流中抢险救灾怎样才能正对到达对岸？ 3） 直臂起重机一边加速吊起重物，一边前进一边上升 教师问：这三个运动有什么共同点？ 总结：这三个运动有很多共同点，其中之一是我们的研究对象都同时参与了多个运动。 (二)，演示实验，体验分运动与合运动 演示玻璃管静止时红蜡块的匀速上升、玻璃管在气垫导轨上的匀速运动时红蜡块的运动. 提出问题：在黑板的背景前观察蜡块的运动，我们发现，玻璃管静止 时蜡块作竖直向上的匀速运动，当玻璃管在气垫导轨上匀速运动时， 蜡块的运动特点又是怎样的呢？ 学生小组讨论并总结：蜡块参与了两个运动，一个是竖直方向的匀 速直线，一个是水平方向的匀速直线. （三）探究红蜡块运动性质 教师设疑：蜡块参与这两种运动的最终效果是怎样的？ 学生总结：蜡块向右上方运动. 2）解放军驾驶-5-设疑引导：运动特点怎样？是匀速吗？轨迹是直线吗？ 学生讨论:有的回答直线，有的回答曲线，答案不一. 教师引导：对于物体的运动特点，我们不能单凭眼睛观察，要精确 的描述物体的运动特点，必须从理论上进行严密的推导.我们就以蜡. 块为例探究它在平面内的运动性质 探究引导 1：确定物体的运动性质，需要哪些物理量之间的关系呢？ 思考讨论：位置、位移、速度、加速度、时间是用来描述质点运动运动性质的物理量. 探究引导 2：质点的位置我们如何确定？ 学生归纳： 直线运动的描述可以建立直线坐标， 对于蜡块在平面内的运动我们可以选 择熟悉的平面直角坐标系. 1. 蜡块的位置、轨迹.位移; 根据上面观察讨论，学生归纳位置坐标；x = vx t y = vy t 观察我们刚才得到的关于蜡块位置的两个方程．如何才能得到蜡块的轨迹方程？ 学生总结归纳：根据数学知识，从这两个关系式中消去变量 t，就可以得到关于 x，y 两个变量 的方程了. 学生自主探究：从公式(1)中解出 t，t=x/vx y=vy x/vx 教师设疑：从蜡块的轨迹方程中你能得到什么信息？ 学生小组讨论： 由于蜡块在 x、 两个方向上做的都是匀速直线运动， y 所以 vy 、 x 都是常量． v 所 以 vy /vx 也是常量，可见公式表示的是一条过原点的倾斜直线．物理意义就是蜡块相对于黑板 的运动轨迹是直线，即蜡块做的是直线运动. 教师引导：探究蜡块的运动特点，描述它的运动规律，从位置和轨迹上看还不够，要准确描述 我们再来看它的位移.引导学生进行蜡块位移的探究. 提出问题：同学们想一下在坐标中物体位移应该是怎么表示的呢? 过程探究：在坐标系中，线段 OP 的长度就代表了物体位移的大小． 思维拓展： 我们在前面的学习中已经知道位移是矢量， 所以我们要计算物体的位移仅仅知道位 移的大小是不够的，我们还要再计算位移的方向．这应该怎样来求呢? 过程探究： 因为坐标系中的曲线就代表了物体运动的轨迹， 所以我们只要求出该直线与 x 轴的 夹角θ 就可以了． tanθ ＝=vy /vx 这样就可以求出θ ，从而得知位移的方向． 2.蜡块的速度： 教师引导：根据我们前面学过的速度的定义推导一下蜡块的速度方程. 学生探究： 问题提出：分析这个公式我们可以得到什么样的结论? 学生总结归纳： y /vx 都是常量 ：v ， 上式也是常量．也就是说蜡块的速度是不发生变化的，即蜡块做的是匀速运动． 教师引导：结合蜡块的轨迹方程、速度方程，概括蜡块的运动特征. 学生归纳总结：蜡块做的是匀速直线运动． 教师总结： 教师总结概括以上探究过程的方法结论， 提出分运动与合运动的概念及初步的运动 的合成与分解. 3.例题剖析： 例题展示：飞机以 300 km/h 的速度斜向上飞行，方向与水平方向成 30° 角．求水平方向的分速 度 vx? 和竖直方向的分速度 vy． 方法引导：飞机斜向上飞行的运动可以看作是它在水平方向和竖直方向的两个分运动的合运 动．把 v=300km/h 分解，就可以求得分速度． 学生自主整理：vx=vcos30° =260 km/h vy=vsin30° =150km/h-6-(四);探究运动的合成与分解。 规律探究 1：重新演示红蜡块运动的两个分运动：管不动，蜡块匀速上升管长度所用时间 t1， 管水平匀速移动蜡块匀速上升，观察并记录直到蜡块到达管顶所用时间 t2．由 t1 和 t2 的关系 再结合课件总结规律. 总结归纳 1：对于运动的合成与分解过程的这个特点，我们把它称为运动的合成与分解的等时 性原理． 也就是说， 在物体的运动过程中， 合运动持续的时间和各分运动所持续的时间是致的． 规律探究 2： 引导学生重新认识蜡块的运动， 重点观察分运动和合运动的相互影响.由学生总结 归纳. 总结归纳 2：就蜡块的运动来说，在竖直方向上蜡块做的是匀速直线运动，当玻璃管增加了一 个向右的匀速直线运动后，蜡块竖直方向的运动仍然为匀速直线运动，也就是说，蜡块在竖直 方向上的分运动并不会受到其他分运动的影响. 在运动的过程中， 虽然体现出来的是合运动的运动效果， 但各个分运动仍然保持各自的独立性， 并不会因为参与了运动合成而改变自己的状态， 在运动的合成的过程中， 各个分运动是互不影 响的．我们把这个特点称为运动的合成与分解的独立性原理． 思维追踪：我们在对蜡块的速度、位移进行分解与合成的时候是采用的什么方法?或者说是在 合成与分解的过程中合速度与分速度、合位移与分位移之间存在着什么样的联系? 学生归纳： 合速度是两个分速度通过平行四边形定则求出来的． 也就是它们之间是进行的矢量 加减．合位移与分位移之间也存在这种关系． 例.实验中玻璃管长 40cm，红蜡块由玻璃管的一端沿管匀速地竖直向上运动,同时匀速地水平 移动玻璃管,当玻璃管水平移动了 30cm 时,红蜡块到达玻璃管的另一端.整个运动过程所用的时 间为 10s,求红蜡块运动的合速度 教师总结：在运动的合成与分解的过程中，统一的遵守着平行四边形定则．之所以会出现这种 规律， 其根本在于我们在运动的合成与分解中所合成与分解的各个物理量都是矢量， 而矢量的 加减是遵循平行四边形定则的． (五)． ［课堂小结］我们本节课主要学习了： 1.物体运动的分析方法. 2.什么是合运动和分运动. 3.什么是运动的合成和分解. 4.运动的合成和分解遵循平行四边形定则. 5.分运动和合运动具有矢量性.等时性.独立性。 (六)． ［布置作业］1.课后问题与练习第 1、2 题 5.3《抛体运动的规律》说课稿 一、说教材 抛体运动是自然界常见的运动形式， 本节先提出抛体运动以及平抛运动的概念， 然后利用 上一节研究蜡块运动使用到的方法研究平抛运动的的规律，即从抛体的位置、抛体的轨迹、抛 体的速度三个方面探究抛体运动的规律。抛体运动（重点是平抛运动）是学生第一次应用运动 的分解和合成的方法分析曲线运动的规律。 对掌握研究平抛运动的方法有一定的难度， 这种方 法在“力的合成与分解”“运动的合成与分解”的学习中学生已有基础，并且学生已有直线运 、 动知识准备及牛顿第一定律、 第二定律作为基础， 是可以接受和深入理解用两个运动的合成的 方法讨论平抛运动， 实现知识的迁移。 在教学中应让学生主动尝试应用这种方法来解决平抛物 体运动规律这个新问题。为了让学生能顺利地掌握研究平抛运动的方法，在教师的引导下，通 过日常生活中平抛运动的现象与生产、生活的联系，使学生更深入理解运动的规律。 平抛运动规律的推导要从牛顿第二定律出发， 先分析水平方向受力如何、 竖直方向受力如 何，再讲水平方向的匀速直线运动、竖直方向的自由落体运动。这是因为在力学里，根据受力 确定物体的运动规律，是一个基本方法。这是教材与过去教材的不同。实际教学中要注意引导 学生独立利用已有概念探索新知识，发展创造思维和独立学习能力。-7-教学重点： 1、平抛运动、抛体运动的特点和规律 2、用平抛运动、抛体运动规律去解答有关问题重点 教学难点： 1、让学生能根据运动合成与分解的方法探究出平抛运动和斜抛运动的一般规律。 2、学习和借鉴本节课的研究方法解决实际问题。 时间安排：1 课时 教学资源：1、自制多媒体课件；2、各种相关视频片断 【三维目标】 知识与技能 1、会用运动的合成与分解的方法分析平抛运动。 2、 知道平抛运动可以看成水平方向的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动。 并且这两个运动互不影响具有独立性。 3、能应用平抛运动的规律交流讨论并解决实际问题。在得出平抛运动规律的基础上进而 分析斜抛运动。分析斜抛运动不在具体规律，而在方法。 过程与方法 1、学生能通过对生活事例的分析得出平抛运动的定义。 2、体会平抛运动规律的探究过程，体会运动的合成和分解在探究平抛运动规律中的应用 3、平抛运动的研究方法――可以用两个简单的直线运动来等效替代。利用已知的直线运 动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学等效代换的思想。 4、掌握平抛运动的研究方法的基础上自主探究斜抛运动。 情感态度与价值观 1、培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神。 2、培养学生将所学知识应用于实践的意识和勇气，主动探究实现知识迁移 二、教学过程 ［导入新课］ 大屏幕播放柯受良飞越黄河天堑壶口瀑布的视频片断， 激发学生学习的热情， 并通过学生的认真观察，提出问题思考，柯受良要想飞越成功，事先必须做好怎样的准备呢？ 学生分组讨论，交流感想。 教师引导，柯受良的精彩表演来自于他的自信和实力，更来自于事先的准备工作，比如 对飞跃宽度、高度、速度的测量和预测，如果没有这些细致的工作，就没有这辉煌的一刻。而 他这些工作都与我们的抛体运动有关， 今天我们就来学习抛体运动的规律， 来研究飞黄过程中 包含的丰富的物理知识。 ［推进新课］情景再现：播放多媒体课件视频。生活中物体的运动是丰富多彩的，大家认 真观察下面的这些运动有什么共同的特征。 学生认真观察并思考，探讨交流画面中运动物体的共同特征。 并总结：上述画面中物体的运动具有一个共同的特征，都是将物体以一定的速度抛出。 自主归纳 1：在空气阻力可以忽略的情况下，物体只受重力的作用，它的运动叫做抛体运 动。 通过实例分析，理解抛体运动的条件。增强学生的感性认识，激发学习物理的兴趣。 教师引导：展示抛出速度方向水平的各种运动形式，引导学生总结平抛运动的特点。 自主归纳 2：将物体用一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体只在重力作 用下所做的运动叫做平抛运动。物体做平抛运动有两个条件：○有水平初速度○运动过程中 1 2 只受重力 。 思维拓展：请同学们想一想，平时生活中你见过平抛运动吗？举例说明 我们这节课重点研究平抛运动的规律，所用的方法就是上节研究蜡块运动的方法。 一、 抛体的位置： 情景设置：研究初速度为 v0 的平抛运动的位置随时间变化的规律。并展示次运动情景的 模拟动画。 教师设疑： 还能象描述匀变速直线运动那样， 用一维坐标来描述平抛物体的运动位置吗？ 学生讨论： 不能， 由于抛体运动是曲线运动， 至少要用二维坐标才能描述平抛物体的运动。-8-思维追踪：竖直方向受什么力，有没有加速度，有没有初速度？水平方向受什么力，有没 有加速度，有没有初速度？ 教师引导：引导学生阅读教材，独立推导抛体运动的位置坐标。为了便于研究，推导时考 虑以下问题： 1、应该沿什么方向建立坐标系？ 2、应以哪个位置作为坐标原点？ 主动探究： 在练习本上建立平面直角坐标系， 推导 t 时刻小球在水平方向和竖直方向上的 位置坐标 x、y。 方法指导：为了研究问题的方便，应该沿水平向右和竖直向下建立坐标系，并取小球刚被 水平抛出的瞬间作为坐标原点。 教师巡回指导，掌握学生的推导过程。投影学生的推导过程，引导学生分析、点评。通过 学生推导分析，提高学生分析解决问题的能力。通过推导，体会成功的喜悦。为进一步研究轨 迹方程做好准备。 二、 抛体的轨迹： 提出问题：大屏幕投影探究案例 1，讨论以速度 v 水平抛出的物体的运动轨迹。引导学生 独立思考，独立寻找求解轨迹的方法。 自主探究：在练习本上建立平面直角坐标系，利用上面推导出的位置坐标 x、y 的表达式， 消去时间 t，得到轨迹方程，即 x 与 y 的关系式。培养学生运用数学知识分析解决物理问题的 能力。 教师指导：巡回指导，掌握学生的推导过程。投影学生的推导过程，引导学生分析、点评。 从轨迹方程可以看出，其轨迹为抛物线。 情景展示：投影投篮、大炮射击等斜抛情景激发学生的思维。 思维拓展: 提出问题,如果将物体斜向上或斜向下抛出，物体的运动轨迹是怎样的呢？ 学生活动：在练习本上建立平面直角坐标系，利用上面推导平抛运动轨迹的方法，推导斜 抛物体的轨迹方程 教师活动：巡回指导，掌握学生的推导过程。投影学生的推导过程，引导学生分析、点评。 从轨迹方程可以看出，其轨迹仍为抛物线。 课件演示：喷出的水作斜抛运动。增加学生感性认识。 三、 抛体的速度： 教师设疑:物体抛出后，速度大小和方向时刻变化，我们如何来研究抛体运动的速度呢？ 试以平抛运动为例推导出 t 时刻运动的速度。 方法点拨: 平抛运动可以分解为水平方向的分运动与竖直方向的分运动,要求 t 时刻的运 动速度，求的是分速度还是合速度，应该怎样求解？ 合作讨论： 如果想知道平抛运动的物体在某一时刻运动速度的大小和方向， 可以通过这一 时刻的两个分速度来求得。 自主整理：平抛运动的物体水平方向上不受力，匀速运动，故 v x ? v ； 竖直方向上自由落体运动，故 v y ? gt 。 由勾股定理可知， 合速度大小为 vt ?2 2 v x ? v y ? v 2 ? (gt) 2 ， 方向 tan ? ?gt ， 其中 ? 为 v合速度与初速度间的夹角。 情景设置：投影例 2，引导学生独立思考，分析求解。 自主学习：在练习本上划出运动草图，分析求解。 教师活动：巡回指导，掌握学生的解题过程。展示学生的推导过程，引导学生分析、点评。 培养学生运用所学知识分析解决实际问题的能力。 思维拓展： 引导学生理解平抛运动的水平方向运动与竖直方向运动的等时性， 并理解平抛 运动时间的决定因素与水平射程的影响因素。 ［课堂小结］本节课主要内容包括： 1。 抛体运动和平抛运动的概念：用一定的初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物 体只在重力作用下所做的运动叫做平抛运动；-9-2。 平抛运动可以看作水平的匀速直线运动与竖直方向的自由落体运动的合运动。 并且两 个分运动与平抛运动具有等时性。 2 3。 初速度为 v0 的平抛运动的位置随时间变化的规律 x=v0t、 y=gt /2； 4。 初速度为 v0 的平抛运动的速度随时间变化的规律 vx=v0、vy=gt。 本节课不仅是知识的学习， 更为重要的是在已有的知识基础上实现知识的迁移， 灵活运用 运动合成和分解的科学思维方法，将曲线运动化为直线运动，使复杂问题简单化。 ［布置作业］ 1、教材 “问题与练习”1、2 题； 2、课下自由组织合作小组，完成“问题与练习”3 题。 【板书设计】 3 抛体运动的规律 一、抛体运动和平抛运动 二、抛体的位置 1、平抛运动物体的位置：水平位移、竖直位移、平抛运动的位移 2、斜抛运动物体的位置：将初速度分解为水平、竖直两个方向，在互相垂直的正交方向 上进行问题处理，是本节重要方法。 三、抛体的速度 平抛运动物体的速度：水平速度、竖直速度、平抛运动的速度 熟练： 1、平抛运动物体的飞行时间由竖直高度决定。 2、平抛运动物体的由竖直高度和水平处速度决定。 【板书设计】 3．探究平抛运动的规律 一、抛体运动 条件：具有一定的初速度；忽略空气阻力；只受重力的作用 初速度为水平方向的抛体运动叫做平抛运动 二、研究方法 运动的合成与分解（先分解后合成） 1、竖直方向的运动规律 受力情况：只受重力作用 初速度情况：无 结论：平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动．v y ? gt ，h ?受力情况：不受力 初速度情况：有1 2 gt 22、水平方向的运动规律结论：平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动．v x ? v0，x ? v0 t3、合运动的规律 速度：大小： v ?2 2 2 v x ? v y ? v0 ? (gt) 2方向：与水平方向的夹角α- 10 -tan? ?vy vx?g t v0位移：大小： s ?1 x 2 ? y 2 ? (v0 t ) 2 ? ( gt 2 ) 2 2y g ? t x 2vo5.4 实验：研究平抛运动方向：与水平方向的夹角βtan ? ?★教学目标 (一) 知识与技能 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。 (二) 过程与方法 5. 通过对实验过程的探究，掌握研究平抛运动规律的方法。 6. 通过自行设计实验验证平抛运动的规律，体验实验探究的过程。 (三) 情感态 度与价值观 7. 通过实验探究教学，并进行有效的理论联系实际，激发学习兴趣和求知的欲望。以此 渗透刻苦学习、勤奋工作精神的美德教育。 8. 通过自己的设计和操作得出结论， 增强学生的自信心和成就感， 促进学生更好的学习。 ★教学重点 1. 如何设计实验。 2. 如何处理实验数据。 3. 通过实验处理结果加深对平抛运动的理解 ★教学难点 1. 实验设计及数据处理中的困难。 ★教学过程[来源:] 师： 在上节课的学习中我们通过理论研究了解到平抛运动可以分解水平方向的匀速直线运 动和竖直方向的自由落体运动。本节课我们的学习目标就是通过设计实验来验证我们通过 理论分析得到的结论是否正确。 一、水平方向的运动规律 师：首先我们先来研究平抛运动水平方向的运动规律。理论分析知平抛运动水平方向的运 动规律是匀速直线运动。那么请同学们设计一个实验方案来验证这个结论。 学生思考讨论，5 分钟后，请各组派一个代表发言。大家共同讨论。 师：综合大家的思想，为了验证这个结论，实验设计的方向是能够观察到初速度为 v 0 的平 抛运 动水平方向的运动与速度为 v 0 的水平方向的匀速直线运动运动情况相同。 为此我们取- 11 -两个物体，一个物体 A 以某一 v 0 速度在水平方向做匀速直线运动，另一个物体 B 以同样速 度 v 0 为初速度做平抛运动，根据理论，结果应该是 AB 两物体水平方向的相对位置不变， 如果两物体出发点的水平坐标相同，则在运动过程中 AB 两物体始终处于同一竖直方向， 即水平位置始终相同。 师：根据这个思想，我这里有个实验案例供大家参考。两个相同的弧形轨道上面分别装有 电磁铁，将小球分别吸在电磁铁上，然后切断电源，两球同时开始运动，仔细体会这个实验的设计原理， 大家都来说说这个实验观察到的实验结果应该又是什么？ 生：观察到的结果应该是两球相撞。 有条件的带领学生做实验，验证学生的猜想。 无条件的带领学生观看视频动画。 （平抛与匀速直线运动的比较） 【实验表明】:平抛运动水平方向的运动规律是匀速直线运动。 二、竖直方向的运动规律 师： 接着我们研究平抛运动竖直方向的运动规律。 理论分析知平抛运动竖直方向的运 动规律是自由落体运动。两样请同学们设计一个实验方案来验证这个结论。 学生思考讨论，5 分钟后，请各组派一个代表发言。大家共同讨论。 师：综合大家的思想，为了验证这个结论，实验设计的方向是能够观察到从某高度 H 做平 抛运动的物体竖直方向的运动跟从同一高度 H 自由下落的物体的运动情况相同。 为此我们取两 个物体，主要就是取两个物体，一个物体 A 从某一高度 H 做自由落体运动，另一个物体 B 以某 一速度 v 0 从同一高度 H 做平抛运动，如果它们同时出发，根据理论，结果应该它们竖直方向 运动情况一样，AB 两物体竖直方向的相对位置不变，运动过程中 AB 两物体始终处于同一水平 方向，即竖直位置始终相同。 师：根据这个思想，我这里有个实验案例供大家参考。用小锤打击弹簧金属片，金属片把 A 球沿水平方向抛出，同时 B 球被松开，自由下落。A、B 两球同时开始运动。仔细体会这个实验的设计原理， 大家都来说说这个实验观察到的实验结果应该又是什么？- 12 -生：观察到的结果应该是两球同时落体，因为对于“同时”用眼睛不容易确定，但我们可 以听声音，如果是一个声音，说明同时落地。 有条件的带领学生做实验，验证学生的猜想。 无条件带领学生看视频文件：平抛竖 起方向运动；观 看动画：平抛与自由落体综合观看动画： 平抛物体的运动 【实验表明】:平抛运动竖直方向的运动自由落体运动。[来源:] 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：A水平喷出的细 水柱 显示平抛运动轨迹。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- 13 -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。 观看实验动画：研究平抛运动 实验 3 改进版 在做“研究平抛物体的运动”的实验中，为了确定小 球在不同时刻所通过的位置，实验时用右图所示的装 置，将一块平木板钉上复写纸和白纸，竖直立于槽口 前某处，使小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滑下，小 球撞在木板上留下痕迹 A；将木板向后移距离 x，再使 小球从斜槽上紧靠挡板处由静止滑下，小球撞在木板 上留下痕迹 B；又将木板再向后移距离 x，小球再从斜 槽上紧靠挡板处由静止滑下，再得到痕迹 C。以此也 能得到轨迹。C A B y1 y2挡板x x 图 214 图- 14 -师：改进版与原版有什么估点？ 生：得出的用来描轨迹的点的水平距离相等，根据平抛运动的特点，相邻两点间的时间间 隔应该是一样的。 四、对平抛运动轨迹的研究 师： 通过实验我们手头上已经有了好几条平抛运动的轨迹了， 根据平抛运动的轨迹我们能 得出平 抛运动水平方向匀速，竖直方向自由落体这样的结论吗？怎样判断？ 生：能，根据理论如果物体做平抛运动，则任一时刻物体的坐标应该为（ v0t ，g g 2 x ，对于一个确定的平抛运动， 2 是一个常量，所 2 2v0 2v0 y 以平抛运动物体任一时刻的位置坐标 x、 应该满足 2 ? a (常量 ) 。我们在得到的平抛运动轨 y x 2并且得到平抛运动的轨迹方程 y ? 平抛运动。 五、计算平抛运动的初速度 师：根据平抛运动的轨迹如何求解平抛运动的初速度呢？ 生：根据公式 y ?2 g 2 x 有 v0 ? gx 2 2v0 2y1 2 gt ） ， 2迹上任选几个点，测量出坐标，看 y 与 x 的比值是否是一个常量。如果是，说明物体做的是例 1、平抛物体的运动规律可以概括为两点：一是水平方向上做匀速直线运动；二是竖直方向 上做自由落体运动。为了研究平抛物体的运动，可做这样的实验：如图所示，用小锤打击弹性 金属片，A 球水平飞出，同时 B 球被松开，做自由落体运动。两球同时落到地面。则这个实验 （ ） B．只能说明上述规律中的第二条 C．不能说明上述规律中的任何一条 D．能同时说明上述两条规律。 【解析】 ：该题考查对平抛运动及其分运动的理解，同时考查探究问题的思维能力。实验中 A 球做 平抛运动，B 球做自由落体运动，两球同时落地说明 A 球平抛运动的竖直分运动和 B 球相同， 而不说明 A 球的水平分运动是匀速直线运动，所以 B 项正确。A、C、D 三项都不对。故本题选 择 B。 例 2、在研究平抛运动的实 验中，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长为 L ? 1.25cm ， 若小球在平抛运动途中的几个位置如图中的 a、b、c、d 所示，则小球平抛的初速度的计算式 为 A．只能说明上述规律中的第一条v0=_____（用 L，g 表示） ，其值为______（取 g=9.8m/ s ） 。0， 2 0 ，再由水平方向是匀速2【解析】 ：根据题意，仔细审查图中 a、b、c、d 四点的相对位置，发现相邻的两点间的水平距离 均为 2L，这里就隐含着“物体在相邻的两点间运动时间相 等”的条件，设这相等时间为2 L ? gT 由于竖直方向是加速度为 g 的匀加速运动，由 ?S ? aT 可得T运动得 2 L ? v0 T0 ，联立上述两式解得v0 ? 2 Lg ? 0.70m / s 。例 3、如图所示，是用频闪照相得到的一个平抛小球的照片，照相机每 隔相等时间曝光一次，拍照时，不能保持底片的上边缘是水平， 请- 15 -用合理的办法确定图中重力加速度方向（保留作图痕迹） 。若图距与实际距离之比为 1：10。 在这种情况下，若只用刻度尺，如何求得该小球的初速度 v0 和曝光时间间隔 T？(重力加速度 g 已知)[来源:学科网 ZXXK] （1）写出测量的主要步骤和需要测量的物理量，并在图上 标出有关物理量的符号；[来源:学_ 科_网] （2）用测得的物理量和有关常量，写出计算该小球初速度 v0 的表达式 v0= 所在的直线，并标明方向. 用刻度尺测出图中的Δ x 和 y1、y2,则有: Δx x y1 y2 . 【解析】 ：把首末两点相连并且三等份，各等份点与对应顺序的照片上的点相连，即是重力加速度10?x ? v0T , 10y2 ? 10y1 ? gT 2T?解得g 10y 2 ? 10y1 v0 ? 10x0 10y 2 ? 10y1 g ,或者用 23 两球间的位移减去 12 两球间的位移差的方向就 是重力方向。 例 4、如图 6－3－4 所示，以 9.8m / s 的水平初速度抛出的物体，飞行一段时间后，垂直地撞0 在倾角 ? ? 30 的斜面上，则物体飞行时间是多少？（ g ? 9.8m / s ）2【解析】 ：平抛物体的运动在水平方向的分运动是匀速直线运动，所以撞在 斜面上时， 水平方向速度 与vx ? 9.8m / s ， 合速度垂直于斜面， 即合速度 vv x （ 水 平 方 向 ） 成 60 0 角 ， 如 图 ， 所 以 竖 直 方 向 速 度，[来源:学.科.网]vy ? vx tan 600 ? 9.8 3t?，所以因为vy ? gtvy g?9.8 3 s ? 3s 9.8 ，即为所求的飞行时间。5.6向心加速度教学案一、教材分析 “向心加速度”编排在物理必修2第六章第六节，也是本章第三单元圆周运动的第二节，本 节课是从一般性的结论入手， 利用矢量运算， 在普遍情况下得出做圆周运动的物体的加速度方 向指向圆心的结论后， 进一步得出了向心加速度的大小。 学好这部分的知识， 可以为下节课“向 心力”埋下伏笔，从而方便地从理论角度出发，根据牛顿第二运动定律，得出做匀速圆周运动 物体受到的合外力方向和大小得出一般性结论。 二、教学重点难点 确定向心加速度的方向。 三、学生分析- 16 -1．高一学生认识事物的特点是：开始从具体的形象思维向抽象逻辑思维过渡，但思维还常常 与感性经验直接相联系，仍需具体形象的图片画面来支持。 2．学生在初中时没有接触过向心加速度的概念。 3．学生已学习过矢量知识，但将其应用到物理中来，理解上会感到一定的困难，在教学中应 注重讲解思想方法，对定量计算不做要求。 四、学习目标 ㈠知识与技能 1． 理解向心加速度的概念、公式及物理意义。 2． 培养学生应用向心加速度分析问题、解决问题的能力。 ㈡过程与方法 1． 通过具体实例，引发学生思考、分析、归纳，从而培养学生的分析、归纳能力。 2． 掌握确定向心加速度的方向和大小的方法――微元法。 3． 让学生充分体会认识世界的方法：大胆假设、小心求证。 ㈢情感态度与价值观 通过向心加速度的方向及公式来指导学习， 培养学生认识未知世界要有敢于猜想的勇气和严谨 的科学态度。 五、学习过程 通过前面的学习，我们已经知道，做曲线运动的物体速度一定是变化的。即使是我们上一堂课 研究的匀速圆周运动， 其方向仍在不断变化着。 换句话说， 做曲线运动的物体， 一定有加速度。 圆周运动是曲线运动， 那么做圆周运动的物体， 加速度的大小和方向如何确定呢？――这就是 我们今天要研究的课题 (一)、感知加速度的方向 用 PPT 请同学们看两例： 教师问：&1&图1中地球受到什么力的作用？这个力可能沿什么方向？ &2& 图 2 中 小 球 受 到 几 个 力 的 作 用 ？ 这 几 个 力 的 合 力 沿 什 么 方 向 ？学生&1&： （可能回答）感觉上应该受到指向太阳的引力作用。 学生&2&：小球受到重力、支持力和绳子的拉力三个力的作用，其合力即为绳子的拉力，方向 指向圆心。教师：可能有些同学有疑惑，即我们这节课要研究的是匀速圆周运动的加速度，可是上面两个 例题却在研究物体所受的力，这不是“南辕北辙”了吗？ 学生： （可能的回答）根据牛顿第二定律可知，知道了物体所受的合外力，就可以知道物体的- 17 -加速度，我们可以通过力来研究加速度。 教师：回答得很好，由于我们之前没有研究过曲线运动的加速度问题，特别是加速度的方向较 难理解，而牛顿第二定律告诉我们，物体的加速度方向总是和它的受力方向一致，这个关系不 仅对直线运动正确，对曲线运动也同样正确。所以先通过研究力来感知加速度，特别是加速度 的方向。 做一做：请同学们用细线和小球做实验 利用课前给学生发一头系着绳子的钢珠。让学生在桌面上抡动细绳，使钢珠做圆周运动，体验 手拉绳的力。 教师进一步引导： 在刚才的实验中， 同学们已充分感知了做匀速圆周运动的物体所受的力或合 外力指向圆心，所以物体的加速度也指向圆心。是不是由此可以得出结论：“任何物体做匀速 圆周运动的加速度都指向圆心”？暂时不能，因为上面只研究了有限的实例，还难以得出一般 性的结论。然而这样的研究十分有益，因为它强烈地向我们提示了问题的答案，给我们指出了 方向，但是我们具体研究时仍要从加速度的定义来进行（ ） 。 下面我们将对圆周运动的加速度方向作一般性的讨论。 (二)．速度变化量 教师：我们先来回忆一下加速度的定义式是怎么表达的？ 让生思考后请个别学生起立回答（教师加以引导） ，其中 为速度的变化量，由这个表达式 ： 可知加速度 的方向与速度变化量 转换为确定速度变化量的方向。 教师：我们如何确定速度变化量的方向呢? 用矢量图表示速度变化量 教师： 我们知道速度是个矢量， 对于矢量数学中我们已经学过可以利用一根带箭头的有向线段 来表示它。 箭头的方向即这个矢量的方向。 那么我们是不是可以将数学中的知识迁移到物理中 来，看看我们可不可以用矢量图来找出速度变化量的方向呢？ 1、速度在同一直线上 学生活动：阅读教材“速度变化量”部分。 教师活动：引导学生画出物体加速运动和减速运动时速度变化量 的图示。 学生总结：作法：从同一点作出物体在一段时间的始末两个速度矢量 和 ，从初速度 的末端 至末速度 的末端所作的矢量就是速度的变化量 。 2、速度不在同一直线上 教师：那么如果是求曲线运动中，它的初速度 和末速度 不在同一直线上，我们又该如何表示 速度的变化量 ？ 教师引导学生利用数学知识（矢量可以平行移动）分析并在黑板上板演。 实质遵循平行四边形定则。 的方向相同。由此可见，若要确定加速度的方向我们可以- 18 -(三)．向心加速度 a 1、向心加速度方向 教师活动：指导学生阅读教材，演示 flash 动画 教师边演示边提问： 1）在 A、B 两点画速度矢量 和 时，要注意什么? 2）将 的起点移到 B 点时要注意什么？ 3）如何画出质点由 A 点运动到 B 点时速度的变化量 Δv？ 4）表示的意义是什么？ 5）Δv 与圆的半径平行吗？在什么条件下，Δv 与圆的半径平行？（提示学生用极限法）Δv 的延长线并不通过圆心，为什么说这个加速度是“指向圆心”的？ Flash 动画 2、向心加速度大小 教师活动：匀速圆周运动的加速度方向明确了，它的大小与什么因素有关呢？ 教师设置情景：设做匀速圆周运动的物体的线速度的大小为 v，轨迹半径为 r。经过时间△ t， 物体从 A 点运动到 B 点。尝试用 v、r 写出向心加速度的表达式。学生推导，教师加以引导，并把学生推导过程投影出来：思考： （课本 P51思考与讨论） 从公式 看，向心加速度与圆周运动的半径成反比？从公式 看，向心加速度与半径成正比，这 两个结论是否矛盾？ 1）在 y=kx 这个关系式中，说 y 与 x 成正比，前提是什么？ 2）自行车的大车轮，小车轮，后轮三个轮子的半径不一样，它们的边缘上有三个点 A、B、C， 其中哪两点向心加速度的关系适用于“向心加速度与半径成正比”，哪两点适用于“向心加速度 与半径成反比”？课堂总结 1、向心加速度的定义、物理意义 2、向心加速度的方向：指向圆心 3、向心加速度的大小：- 19 -4、向心加速度的方向时刻改变 六、板书设计 七、作业设计 当堂练： 1、一物体在水平面内沿半径 R=20cm 的圆形轨道做匀速圆周运动，线速度 v=0.2m/s，则它的 向心加速度为______m/s2，角速度为_____ rad/s，周期为_____s。 2、已知某骑自行车的人，1.0min 蹬了10圈。车轮与脚蹬轮盘转数之比为3：1。求车轮转动的 线速度的大小和加速度大小(车轮半径为1.0m) 巩固练习： 1．由于地球的自转，地球表面上各点均做匀速圆周运动，所以（ A．地球表面各处具有相同大小的线速度 B．地球表面各处具有相同大小的角速度 C．地球表面各处具有相同大小的向心加速度 D．地球表面各处的向心加速度方向都指向地球球心 2．如图所示，为 A、B 两质点做匀速圆周运动的向心加速度随半径变化的图像．其中 A 为双 曲线的一个分支、由图可知( ) ）A. A 物体运动的线速度大小不变 B．B 物体运动的角速度大小不变 C．B 物体运动的角速度大小不变 D．B 物体运动的线速度大小不变 3．已知：a、c、d 分别是两滑轮的边缘点，各点离圆心的距离如图所示，求：a、c、d 三点的 周期之比，线速度之比，和向心加速度之比5.5 圆 周 运 动尊敬的各位评委，各位老师： 下午好！ 我叫****，来自****，我说课的题目是《圆周运动》《速圆周运动》选自高中物理第一 。 册第五章。它是学生在充分掌握了曲线运动的规律后，接触到的一个较为复杂的曲线运动，本 节内容作为该部分的起始章节， 主要要向学生介绍圆周运动的几个基本概念， 为后继的学习打 下一个良好的基础。 根据本节课学要求和特点，我设计本课的教学目标有以下几点： 教学目标：- 20 -一、知识目标： 1、知道什么是匀速圆周运动 2、理解什么是线速度、角速度和周期 3、理解线速度、角速度和周期之间的关系 二、能力目标： 能够匀速圆周运动的有关公式分析和解决有关问题。 再学习过程中能用信息技术手段为物理学 习服务。使抽象的事物形象化；理性的知识感性化；复杂的概念，简单化。 三、德育目标： 通过描述匀速圆周运动快慢的教学，使学生了解对于同一个问题可以从不同的侧面进行研究， 认识事物的复杂性，多面性。 教学重点： 1、理解线速度、角速度和周期 2、什么是匀速圆周运动 3、线速度、角速度及周期之间的关系 教学难点： 对匀速圆周运动是变速运动的理解 教学方法： 讲授、推理归纳法、讨论，通过师生互动，生生互动，让学生主动的去探究知识，激发学习的 兴趣和主动性。 教学步骤： 为了达成上述教学目标， 充分发挥学生的主体作用， 最大限度地激发学生学习的主动性和自觉 性，对一些主要教学环节，有以下构想： 一、导入新课 （1）物体的运动轨迹是圆周，这样的运动是很常见的，同学们能举几个例子吗？（例：转动 的电风扇上各点的运动，地球和各个行星绕太阳的运动等） （2）今天我们就来学习最简单的圆周运动匀速圆周运动 二、新课教学 1、匀速圆周运动 （1）用通过放录像让学生感知卫星做圆周运动，在相等的时间里通过相等的弧长。 （2）并出示定义：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度相同这种运动就 叫匀速圆周运动。 2、描述匀速圆周运动快慢的物理量 （1）线速度 a：分析：物体在做匀速圆周运动时，运动的时间 t 增大几倍，通过的弧长也增大几倍，所以 对于某一匀速圆周运动而言，s 与 t 的比值越大，物体运动得越快。 b：线速度 1）线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。 2）线速度是矢量， （转载自第一范文网 ，请保留此标记。 ）它既 有大小，也有方向。 3）线速度的大小 4）线速度的方向 在圆周各点的切线方向上 5）讨论：匀速圆周运动的线速度是不变的吗？ 6）得到：匀速圆周运动是一种非匀速运动，因为线速度的方向在时刻改变。- 21 -（2）角速度 a：学生阅读课文有关内容 b：出示阅读思考题 1）角速度是表示 的物理量 2）角速度等于 和 的比值 3）角速度的单位是 c：说明：对某一确定的匀速圆周运动而言，角速度 是恒定的 d：强调角速度单位的写法 rad/s （3）周期、频率和转速 a：学生阅读课文有关内容 b：出示阅读思考题： 1） 叫周期， 叫频率； 叫转速 2）它们分别用什么字母表示？ 3）它们的单位分别是什么？ C：阅读结束后，学生自己复述上边思考题。 （4）线速度、角速度、周期之间的关系 a：过渡：既然线速度、角速度、周期都是用来描述匀速圆周运动快慢的物理量，那么他们之 间有什么样的关系呢？ b：用出示思考题 一物体做半径为 r 的匀速圆周运动 1）它运动一周所用的时间叫 的线速度为 。 ，物体的角速度为 。 2）一个周期 T 内转过的角度为 c：通过思考题总结得到： d：讨论 1）当 v 一定时， 与 r 成反比 2）当 一定时及 v 与 r 成正比 3）当 r 一定时，v 与 成正比 （二）例题讨论（用课件出示） 例 1：分析下图中，A、B 两点的线速度有什么关系？ 分析得到：主动轮通过皮带、链条、齿轮等带动从动轮的过程中，皮带（链条）上各点以及两 轮边缘上各点的线速度大小相等。 例 2：分析下列情况下，轮上各点的角速度有什么关系？ ，用 T 表示。它在周期 T 内转过的弧长为 ，由此可知它分析得到：同一轮上各点的角速度相同。 三、分组探究 利用网络资源探究“神州飞船” 把学生大体分成两组，各组先在网络上查找资料，为了 ， 降低学生上网查询的难度， 我利用校园网设计一个专题栏目， 把网上有关神州飞船的资料集中 到这个专题网页中， 让学生在有限的时间里获得更充分的信息， 然后由各组选派代表展示各自 的研究成果， 学生在这样的活动中锻炼了口头语言表达能力， 提高自己的信息素养和科学素养， 养成敏锐的获取信息的能力和追求证据的科学态度，这正是我们物理教育所致力追求的.- 22 -5.7 向心力 一．开场白 学生已经在前面学习了匀速圆周运动， 通过对以上内容的回顾激发学生探讨圆周运动是一种生 活中常见的机械运动形式的积极性。 二．教材简介 本节内容是高中物理教材第五章匀速圆周运动中的一节， 在此之前， 学生已经学习过匀速圆周 运动的概念以及描述匀速圆周运动的物理量。 本节是本章的重点， 学好这一节可以为学好本章 应用部分以及万有引力知识作必要准备。 三． 教学的目的要求 1.知识与技能：理解什么是向心力。能运用向心力的公式解答有关问题。 2.过程与方法：懂得用控制变量法研究物理问题，培养学生的实验能力、分析能力、解决实际 问题的能力。 3.情感与价值观：通过这节课的教学，培养学生的学习科学研究方法和科学研究态度。 高一学生的思维比较单一，抽象思维尚不成熟，但已具备一定的逻辑分析推理。他们以被动接 受学习为主，对高中物理的学习还不得法，应在学习方法上指导。 四． 教学的重点与难点 如果能抓住圆周运动中向心力与各物理量的变化规律， 也就把握了向心力的知识要领。 所以在 本节中，要把探讨向心力大小与 m、r、ω 的关系作为教学的重点，把理解向心力的概念作为 难点。使学生能理解和掌握向心力的相关知识。 五．教学方法 由于学生刚刚步入高中，对高中物理学习还缺乏方法，习惯于硬套公式，而本节内容涉及公式 较多，会给学生带来较大的困难，所以需要教师引导学生主动探究，自己归纳结论，理解记忆 公式，从而达到能灵活运用的目的。 因此本课采用“引导探究”式教学法，该教学法以解决问题为中心，注重学生的独立钻研，着 眼于创造思维的培养，充分发挥学生的主动性。其主要程序是：提出问题→科学猜想→设计实 验→探索研究→得出结论→指导实践。 它不仅重视知识的获得， 而且更重视学生获取知识的过 程及方法，更加突出了学生的主动学习。学生活动约占课时的 1/2，课堂气氛将比较活跃，能 真正体现“以教为主导，以学为主体”的教学思想。 六．教学程序 从以上分析， 教学中以了解， 学习研究物理的方法为基础， 掌握知识为中心， 培养能力为方向， 紧抓重点，突破难点，设计如下教学程序： 1. 导入新课（需要 5 分钟）- 23 -创造学习物理情景，激发学习兴趣为导入新课的指导思想，列举生活中的一些例子，展示几个 生活中一些做圆周运动实例的图片， 引导学生观察归纳出它们的共同特征， 让学生思考做圆周 运动的条件，以及怎样才能满足这些条件，让学生的思维进入新课教学的轨道。 2.新课教学（需要 30 分钟） 播放几个匀速圆周运动实例的录象短片，引导学生逐一进行受力分析，让学生发现，做匀速圆 周运动的物体受到的合力总是指向轨迹圆心， 从而得出向心力的概念， 理解向心力是做匀速圆 周运动物体所受的合力，是按效果命名的，并理解它的方向和作用。然后设问：质量为 m 的 物体以角速度ω 做半径为 r 的匀速周运动时， 究竟需要多大的向心力？引出 “探究向心力大小” 这一研究课题。鼓励学生大胆猜测：假如你是历史上第一个研究向心力大小的人，猜猜看“向 心力可能与哪些因素有关？”并指出科学猜想是研究自然科学的一种广泛应用的思想方法。 在这环节中，学生分组讨论，根据日常生活经验加以猜想，总结出：向心力 F 可能与 m、ω 、 r 有关系。 在这环节中，学生分组讨论，然后请个别学生回答。这样使学生分析，讨论，解决复杂问题的 能力得以培养和提高。 经过讨论，决定利用弹簧秤、细绳、圆珠笔杆套、不同质量的带孔小球若干，进行实验探究。 在此环节中， 学生以四个人为一个小组， 像科学家那样开始按拟定的方案实验， 边做边想边记。 教师巡视，注意他们设计是否合理，仪器使用是否得当，数据记录是否正确，做个别辅导。 学 生根据自己的实验结果，分析、归纳，得出结论，以组为单位，推举代表发言。 教师引导学 生发现： 向心力 F 确实与 m、ω 、r 有关，并说明精确的实验可以得出 F＝mrω 2 。 2. 巩固与练习（需要 10 分钟） 为了巩固所学知识，本节课安排了 10 分钟的时间进行巩固与练习。具体作法是：先留 3 分钟 让学生回顾一下课本和板书知识要点， 有疑问的同学可以提问。 接着用投影仪展示分层练习题： 1． ?线的一端拴一重物，手执线的另一端，使重物做匀速圆周运动。当每分钟转数相等时， 线长易断还是线短易断？2．为什么赛车速度过大会脱离轨道？ 3. 布置作业 为了使学生系统全面理解和掌握向心力的知识内容， 要求学生课后仔细阅读课本， 并完成课后 习题 2，3 以及预习下节教材。 七． 板书板画设计 ⑴概念：做匀速圆周运动的物体受到的合力总指向圆心，这个力叫做向心力。 实验设计： ⑴器材： ⑵步骤： ⑶装置图： ⑵方向：总指向圆心- 24 -⑶作用：使物体的速度方向发生变化 ⑷大小： F=mrω 2 =mv 2 /r 八．说课综述： 以上是按照新课程理念对向心力的教学过程设计。将生活中的例子与物理规律教学联系起来， 教师用语言启发学生回顾学过的知识， 再用科学的探究方法探讨它们之间的关系， 使学生既掌 握了知识，又学会了物理规律的探究方法。 5.6-5.7《向心力，向心加速度》说课 一、教材分析 “向心力，向心加速度”编排在选修课第三章第二节，这部份知识是本章的重点，学好这 部份知识，可以为学习本章万有引力应用部份的内容做好必要的准备。 为了便于学生接受， 教材在处理这部份知识时， 没有采用先用矢量推导得出向心加速度的 公式， 再由向心加速变的公式得出向心力公式的讲法， 而是通过实验说明做匀速圆周运动的物 体始终受到一个指向圆心的力－－向心力的作用，其大小可以证明为 F=mrω 再由牛顿第二定 律得出向心加速变的公式 a=rω 。 二、教学重点与难点 1.重点：向心力大小与 m、r、ω 的关系 V2 2.难点：①向心力的概念；②公式 a＝rω 或 a＝─的理解 r 三、教学目标 1.知识目标：知道什么是向心力，什么是向心加速度。能运用向心力和向心加速变的公式 解答有关问题。 2.能力目标：懂得物理学中常用的研究方法，培养学生的学习能力和研究能力。 四、学生现状分析 1.这部份知识在必修课有所学习， 但涉及得不多， 再来这本是高三年学习的知识现提前了， 学生接受能力肯定有限，这需要教师把握好教学要求。 2.学生刚刚从初中步入高中， 对高中物理的学习还不够得法， 应要求教师在学习方法上应 以指导。 五、教学方法： 现代教育目标对中学物理教学提出了明确要求： 中学物理教学必须以学生发展为本， 以物 理学知识体系为载体， 以学生创新精神和实践能力的培养为重点， 以提高学生的科学素质为目 标，逐步培养学生的学习能力和研究能力，最终达到全面提高素质，发展个性，形成特长的目 的。 本课采用“引导探究”式教学法，该教学法以解决问题为中心，注重学生的独立钻研，着 眼于创造思维的培养，充分发挥学生的主动性。其主要程序是：提出问题→科学猜想→设计实 验→探索研究→得出结论→指导实践。 它不仅重视知识的获得， 而且更重视学生获取知识的过 程及方法，更加突出了学生的学，学生学得主动，学得积极。学生活动约占课时的 1/2，课堂 气氛比较活跃，真正体现了“教为主导，学为主体”的思想。 六、教学媒体 1.投影仪和投影片- 25 2 2 22.学生分组实验器材：弹簧秤,绳子,小球(若干个)，圆珠笔杆套 七、教学过程： (一)向心力概念： 通过复习，演示实验，讲清向心力的概念。 (二)向心力大小与哪些因素有关 1.展示情景，提出问题 播放“赛车因速度过大而脱离轨道”的片段，创设情景，让学生悟出物体未获得所需大小 的向心力时不能做匀速圆周运动。 设问： 质量为 m 的物体以角速度ω 做半径 r 的匀速周运动时所需的向心力究竟多大？引出 “探究向心力大小”这一研究课题。 2.科学猜想，思维发散 鼓励学生大胆猜测：假如你是历史上第一个研究向心力大小的人，猜猜看“向心力可能与 哪些因素有关？” 培养学生思维的发散性， 指出科学猜想是研究自然科学的一种广泛应用的思 想方法，它不是无根据的幻想，是有客观根据的。猜想是否正确，要靠实验检验。被实验肯定 的猜想，就是实验规律；被实验否定的猜想，应该放弃，重新提出新的猜想，再用实验来检验。 在这环节中，学生分组讨论，教师给以适当提示，最终根据学生的猜想，总结出：F 向与 m、ω 、r 可能有关系。 3.设疑集思，设计实验 用投录仪映出思考题：①F 向可能与那么多因素有关，怎样研究？②实验中如何控制变 量？实验的研究对象是什么？需观察、记录什么？③列出实验原理、所用的器材和具体步骤。 在这环节中，学生分组讨论，然后请个别学生回答。 4.分组实验，探索研究 经过讨论，确定利用课本 P72 小实验提供的装置进行探究。 在此环节中， 学生以四个人为一个小组， 像科学家那样兴趣盎然地开始按拟定的方案实验， 边做边想边记。教师巡视，注意他们设计是否合理，仪器使用是否得当，数据记录是否正确， 做个别辅导。 学生在教师的指导下，自觉、主动地和教师、教材、同学、教具相互作用，进行信息交流， 自我调节，形成了一种和谐亲密、积极参与的教学气氛，一个思维活跃、鼓励创新的环境。学 生的思维在开放、发散中涨落，在求异、探索中又趋于有序；这培养了学生独立操作能力，发 展了学生的思维能力、创造能力。 5.综合分析，得出结论 学生根据自己的实验结果，分析、归纳，得出结论，以组为单位，推举代表发言。 教师引导学生发现：?F 向确实与 m、ω 、r 有关，并讲明进一步精确的实验得出 F 向α mω2r，即 F 向＝mrω 。 学生在实验中获得感知，再对这些数据进行比较、概括，进行思维加工，总结出结论，与2传统教学中的总结不同的是， 教师不是对自己做的演示实验进行自我总结， 而是在学生自我发 展的基础上，通过疏理学生认知结果来归纳结论，使学生感到成功的喜悦。 6.应用练习，指导实践 用投影仪映出分层练习题： A 级：?要使一个 3 千克的物体，在半径为 2 米的周圆上以 4m/s 的速变运动，需要多大的 向心力。 B 级：?线的一端拴一重物，手执线的另一端，使重物做匀速圆周运动。当每分钟转数相 等时，线长易断还是线短易断？- 26 -C 级：质量是 4000 千克的卡车，以 18 千米/小时的速变分别通过⑴平桥；⑵曲率半径 50 米的凸形桥最高点。问卡车对桥面的压力各是多少？ 在这环节中，学生选择一至两个级别的题目练习。教师巡视指导，根据反馈信息讲评。 教师组织学生运用结论解决一些实际问题，这是检查学生对知识的理解和巩固的一种手 段，也是迁移知识，深化知识的重要环节。通过运用和深化，使学生的知识、技能逐渐转化为 能力和素质，这是学生完成自身发展的延续。 根据因材施教，保底拔尖的原则，练习题力争层次化、系统化，保证量与质的适变性。 7.归纳总结，学法指导 教师总结： 让学生回顾本课的探究过程： 发现问题→进行猜想→探索研究→得出结论→指 导实践。指明这是研究物理的基本思路，这也证明了“世界是物质的，物质是运动的，运动是 有规律的，规律是可以认识的，认识是为造福人类的。 ”这一辩证唯物主义观点。 物理教学中应注意渗透了科学研究方法，同时也应进行了学法指导和辩证唯物主义教育。 (三)向心加速度 1.引导学生自己通过牛顿第二定律推出公式 a＝rω V2 2 2。2.通过练习提醒学生对公式 a＝rω 及 a＝─的正确理解。 r (题目略) 八、布置作业：课本 P73⑴⑵⑶ 板书设计： 1.做匀速圆周运动的物体所受的合外力总是指向圆心， 作用效果只是使物体速度方向发生 变化。 2.向心力定义：使物体速度方向发生变化的合外力。 注意：⑴向心力方向总是指出圆心，是一个变力。 ⑵向心力是根据力的作用效果命名的。 3.向心力大小：跟物体质量 m、圆周半径 r 和运动的角速变ω 有关， V2 2F 向心＝mrω ＝m ─ r 4.向心力加速度： ⑴概念：向心力产生的加速度，只是描述线速度方向变化的快慢。 F 向心 ⑵大小：a 向心＝ ──＝rω ＝V /r m ⑶方向：总是指向圆心。 5.8 生活中的圆周运动》说课稿 一、 学生分析： 学生已经学习了匀速圆周运动、向心力、向心加速度的概念，已经对圆周运动有了比较清晰的 认识，但学生对于向心力来源，向心力由谁来提供，还比较模糊，这样就不能进行知识迁移和 解决实际问题。而解决实际问题，学生还是比较渴望的。 二、 1、 教材分析： 本课是人教 2006 年版必修 2 第五章的第 8 节， 也是这一章的最后一节。- 27 2 2这一节是本章关于圆周运动的总结， 相对于下一章的万能有引力与航天， 起到承上启下的作用。 2、 A、 B、 C、 D、 教学目标： 使学生理解建筑工程上关于修铁路、修公路、修桥梁与圆周运动的联系； 车转弯时，路的外侧要高于内侧，且对速度有限制； 航天器中，航天员失重的解释； 生活中其它关于圆周运动的例子的解释； 通过受力分析， 并联系圆周运动推出修铁路和公路时在转弯处为何外侧高， 航天器航天员 为何处于失重状态，让学生明白进行科学的推理与计算也是解决实际问题的重要方法，另外， 联系在生活中观察的现象，结合物理学进行思考也是获取物理知识的过程。 （3） 情感、态度和价值观： 通过一些交通事故的解释，使学生明，作为建筑施工工程师的重大责任，严谨科学态度的重要 性，使学生建立学习物理的责任感和自豪感。 3、 重、难点： （1） 火车车轮轮缘的作用 （2） 汽车过拱桥临界问题 （3） 航天器中失重的解释 （4） 汽车转弯离心运动的解释 三、教法和学法： 教法：教师引导学生讨论、探究，在关键处给予点拨，让学生亲自动笔、推导并表述； 学法：推导、探究、讨论，发表意见； 四、 1、 教学程序： 引题 （1） 知识与技能：（2） 过程与方法：讲一个真实报到：湖南长沙市天心区与湘府西路与书院南路交叉中处，四个月内连续发生 11 起车祸，其间，有关部门在 540 米内设立两个黄灯、5 个橡胶减速带、5 个警示标志，并限速 10Km/h，但车祸还是继续发生，车总是撞到路对面的房子上，害得这家的人不敢在临街的屋子 里住。最后一次一辆大卡车将这家的房子撞塌，并将一个女大学生撞死。有记者去采访大学物 理系的教授才弄清了是怎么回事，并不是先前有人说的是风水问题。 实际上， 只需采访一下我们班的同学即可， 前提是要认真学习本节的知识――生活中的圆周运 动 2、 提出问题：铁路弯道的特点是什么？ 让学生通过看书、推导、探究、讨论，最后发言说明车轮轮缘的特点。然后，教师点评：1、 轮缘不是提供向心力的主要因素；2、工程师要设计弯道的半径大小，规定车速；3、超速会对 哪个轮缘造成损害； 3、 学生思考后回答 教师点评避免车祸的办法，并图示 4、 提出问题：汽车过拱形桥的特点是什么？ 学生可参考课本上的推导，自己推导一下，探究、讨论，最后发言，演板，说明汽车过拱桥应 注意什么？（两种桥） 教师点评临界状态的力学特征 5、 师生共同讨论课本上思考题“地球可以看成一个巨大的拱形桥” 。- 28 -提出问题：公路弯道应怎么修？长沙车祸的原因可能是什么？6、教师讲解航天器中的失重现象，讲解失重的条件。强调：失重并不是因为离地球过远了，不受地球引力了，而是与其加速度方向有关，简单推广：向空中任何方向抛出 的容器，其中的所有物体都处于失重状态。 （略讲，只是为下一章打基础） 可以顺便提一下：航天员模拟训练器、大型体验失重游乐设备 7、 离心运动：教师先分析“需要向心力”与“提供向心力”之间的关系是造 成离心运动的关键。复习一下最大静摩擦力。然后让学生看书、思考、回答问题：生活中还有 哪些例子？解释一下。学生回答，教师点评 8、 提出问题：汽车过弯道时，出事故与什么因素有关？（超速、超载、路滑、 轮胎磨损）你想对司机提出的忠告、对修路的工程师说的话各是什么？ 学生回答，教师点评 9、课堂小结，布置作业。 6.1《行星的运动》一、教学目标 知识与技能 1．知道地心说和日心说的基本内容． 2．知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上． 3．知道所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相 等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关． 4．理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的． 过程与方法 通过托勒密、哥白尼、第谷? 布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同 认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解． 情感、态度与价值观 1．澄清对天体运动裨秘、模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法． 2．感悟科学是人类进步不竭的动力． 教学重点 理解和掌握开普勒行星运动定律， 认识行星的运动． 学好本节有利于对宇宙中 行星的运动规律的认识， 掌握人类认识自然规律的科学方法， 并有利于对人造卫星 的学习． 教学难点 对开普勒行星运动定律的理解和应用， 通过本节的学习可以澄清人们对天体运 动神秘、模糊的认识． 教学方法 探究、讲授、讨论、练习 教具准备 挂图、多媒体课件 古人对天体运动有哪些看法？ 科学的足迹 1、地心说 代表人物：托勒密 观点： 地球是宇宙的中心，是静止不动的，太阳、月亮以及其他行星都绕地球运 动。 2、日心说 哥白尼：拦住了太阳，推动了地球 观点：太阳是静止不动的，地球和其他行星都在绕太阳做匀速圆周运动。- 29 -3、日心说的进一步完善（1）天才观察者：第谷?布拉赫 把天体位置测量的误差由 10/ 减少到 2/ (2) 开普勒：真理超出希望 开普勒行星运动三定律[探究 1] 行星运动绕太阳运动的轨道是什么形状？ 圆？秋冬两季比春夏两季时间短 假设地球绕太阳的运动是一个椭圆运动,太阳在焦点上,根据曲线运动的特点，得在秋分到冬至 再到春分的时间比从春分到夏至再到秋分的时间短，所以秋冬两季比春夏两季要短。 开普勒行星运动规律 开普勒第一定律： 所有行星绕太阳的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上。 开普勒第二定律： 对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积。 开普勒第三定律： 所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。地球- 30 -结 论k 值与中心天体有关，而与环绕天体无关观察九大行星图思考 1、冥王星离太阳“最远”，绕太阳运动的公转周期最长，对吗？ 2、金星与地球都在绕太阳运转,那么金星上的一天肯定比 24 小时短吗? 实际上行星绕太阳的运动很接近圆，在中学阶段，可近似看成圆来处理问题，那么开普勒三定 律的形式又如何？ 1、多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆，太阳处在圆心； 2、对某一行星来说，它绕太阳做圆周运动的角速度（或线速度大小）不变，即行星做匀速圆 周运动； 3、所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等。 6-2 太阳和行星间的引力 一、教学目标： 1．知识与技能： （1）知道行星绕太阳运动的原因，知道太阳与行星间存在着引力作用。 （2）知道行星绕太阳做匀速圆周运动的向心力的来源。 （3） 知道太阳与行星间引力的方向和表达式， 知道牛顿运动定律在推导太阳与行星间引力 时的作用。 （4）领会将不易测量的物理量转化为易测量物理量的方法。(v--T) 2．过程与方法： （1）经历科学探究的过程，强化“猜想与假设”的情感认识（学史教育） ，经历自主学习 的“演绎推理”过程。 （2）利用现有知识、方法解决实际问题，培养应用知识解决问题的能力。 （3）通过建立太阳和行星运动的简化模型(椭圆---圆） ，培养抓住“主要矛盾” ，建立物理 模型的意识。 （4）初步体会对称变换。 （由牛三定律和太阳对行星的引力得出行星对太阳的引力） 3．情感态度与价值观： （1）通过讲述牛顿之前科学家的猜想与推测，理解牛顿所说的： “如果我曾看得更远些，那 是因为我站在巨人们的肩上”的时代背景，知道努力学习过程，就是为了站上巨人们的肩上， “看得更远”――使自己更富创造性。 （2）通过对研究太阳与行星的相互吸引力过程中参照系的转换，认识在规律面前各星体之- 31 -间没有特殊性（太阳和行星都一样） ，培养学生要尊重规律的价值观。 二、教学过程 教 学 过程 师： 在上一节的学习中， 我们知道开普 勒在前人的基础上， 充分挖掘第谷的观 测数据， 为我们勾画出太阳系星体运动 的完美图像。 让我们再次体会这种完美 1．引 性?? 入 新 课 师： 开普勒行星运动定律是开普勒基于 对行星运动的观测得出的， 是对行星运 动特点的现象的描述， 为我们解决了行 星做什么运动的问题。 从现象到本质是 物理学研究的必然过程， 接下来我们需 要研究什么样的问题呢？ 生：为什么行星能绕太阳运 动？ 师：请同学们来说一说你的猜想与假 设。 2. 新 【过程中要注意引导学生利用已有知 课 教 识做推理】 学 师： 接下来我们共同来研究这个吸引 力和哪些因素有关？在这一节和下一 节我们将追寻牛顿的足迹， 用自己的手 和脑，重新“发现”万有引力定律。 师： 我们在开普勒的基础上， 以行星 的运动为基础， 建立一个简化的物理模 型：你将如何处理？ 师： 有了物理模型， 太阳对行星的引 力， 就应该是行星做匀速圆周运动的向 心力。 请同学们自己尝试推导： 向心力 与哪些因素有关？ 【适时引导：测量周期取代测量速度】 板书?? ? 师： 同学们作出很好的推导。 我们的工 生：讨论??近似认为行星 围绕太阳做匀速圆周运动， 太阳处于圆心。 （行星轨道 半径的三次方跟它的公转 周期的二次方的比值都相 等【课本 P30】。 ） 简化模型 生：根据匀速圆周运动的规 律和开普勒第三定律进行 尝试推导。 ?? 展示推导过程，体现出 测量周期取代测量速度。 ?? 结 论 ： F ? 4? 2 k 体会将不易测量的 m ， 2 物理量转化为易测 r 自主演绎推理 生：讨论??发表各自观 点。根据牛顿运动定律知道 一定是受到了向心力，且这 个力是太阳对行星的引力。 得到初步结论： 猜想与假设 提出问题 生：回答开普勒行星运动定 律的内容。 【复习巩固，引出 问题】 教师活动 学生活动 设计意图- 32 -作完成了吗？ 根据牛顿第三定律， 知道行星肯定也吸 引了太阳， 力的大小应该相等。 这个力 是否应该也和太阳有关呢？怎么能得 到 F 和太阳的关系呢？ 【适时提示思考： 以太阳为参照物行星 做圆周运动， 那么以行星为参照物， 太 阳做什么运动？】 板书?? ? 师：现在请同学们综合上面所做的工 作， 关于太阳与行星间的引力与哪些因 素有关， 能有一个更加准确、 全面的结 论了吗？【需要指出 k 与行星无关】 量物理量（分离变 即：F∝m r2??(1)量法）表明：?? 生：引发思考 生： 【思考】 讨论??也应该做圆周运 动，根据刚才的推导过程同 样可以得到行星对太阳的 吸引力： 运动的描述是相对 的，天体在规律面 前是平等的，尊重 规律。 初步体会对称变换 生：讨论?? 根据牛三：F＝F’ ，所以由 （1）（2）可得：太阳与行 、 理解牛顿所说的： “如果我曾看得更 远些，那是因为我 站在巨人们的肩 上”的时代背景， 知道努力学习过 程，就是为了站上 巨人们的肩上， “看 ??（3） 得更远”――使自 己更富创造性。F’∝M r2??(2)板书?? ? 师： 天体的运动图像如此优美， 天体如 此运动的原因， 你不觉得也很简洁完美 吗？ 文艺复兴时美学对简洁、 和谐的美学追 求， 影响着人们对科学的简洁、 和谐美 的追求。 师： 同学们刚才经过几十分钟的演绎推 得到了这样的结论， 非常不错。 同学们 知道在历史上经历怎样的艰辛过程 呢？ 多媒体展示简史材料。 在历史上， 古希腊开始就在进行不 断的猜想、 推测。 在那时候还没有圆周 运动的规律， 没有向心力的概念， 没有 相互作用的观念， 也没有刚才用到的牛 顿运动定律??伽利略、 开普勒、 笛卡 尔， 胡克， 哈雷等都对此提出了自己的 解释。 伽利略曾经考虑过地球和天体的 重力有统一性，并说： “如果他能够教星间引力与太阳质量、行星 质量成正比，与两者距离而 二次方成反比。即：F∝Mm r2写成等式：F＝ GMm r2此时式中的 G 是比例系数， 与太阳、行星都没有关系。 向沿二者的连线指向对方。 生：感受结果的简洁优美。 生：看简史材料。 感受巨人是大量人工作的 成果。感悟巨人的肩对科学 发现的重要性。 导，相互交流，充分利用了现有知识， 太阳与行星间的引力的方- 33 -给我什么使地上万物下落的原因， 我就 可以告诉他地球运动的原因” ，还说： “??在圆周运动中， 既然运动物体不 断地离开并在接近它的自然终点， 那么 接近的倾向和抗拒的倾向在力量上就 永远相等了” ，这可以看到“向心力” 概念的雏形， 笛卡尔认为单独考虑一个 物体时不存在重量，已是“相互作用” 的观念。 胡克等人认为， 行星绕太阳运 动是因为受到了太阳对它的引力， 甚至 证明了如果行星的轨道是圆形的， 它受 到引力的大小跟行星到太阳距离的二 次方成反比。牛顿在前人的研究基础 了，形成对运动及相互作用的深刻理 解， 用逻辑严密的体系， 以惊人的开拓 精神把天体运动、 宇宙结构纳入自己的 力学体系， 得到运动的三定律， 发现万 有引力定律，并经实践检验确立下来。 牛顿有一句名言： “如果我曾看得更远 些，那是因为我站在巨人们的肩上” 。 同学们刚才应该已经体验站在巨人们 的肩上， 的确可以使自己看得更远。 如 何才能站上巨人的肩？我想在每个同 学心中都有了答案。 同学们， 如此优美的公式的意义， 难道 仅仅体现在太阳和行星之间吗？ 3．总 （1）总结知识、方法收获； 结： 情感体验 （2）你认为科学的发现（创新性结论 的提出）需要具备哪些因素？ 生：再次体会演绎推导的过 程。 情感体验 生：谈自己的认识。 ??前人研究的基础及成 果，社会价值的追求，个人 的努力等 6.3 万有引力定律说课稿 生：有所思。向迈向万有引力做 发问。落实基础知识和技 能，感受科学发展 的过程，科学发展 中的文化。《万有引力定律》这一课节选自高一物理第六章第二节，其教学对象为高一学生，整个说 课分为五大部分： 一、课程设计理念： 素质教育的目的是培养身心、智能全面发展的人才，也就是说，中学教育其目的不是培养 专家，而是在普及基础教育的同时，使学生德智体等方面都得到发展。教学的核心是知识与能- 34 -力并重，教学的目标是知识与能力协调发展。(选自人民日报)由此可见，智能不是教育的唯一 目的，智能不应只局限在学科能力本身。具体说，物理教学除了要提高全体学生的科学素养以 外，还应包括情感、态度与价值观的形成。表达、多角度思维、操作技能、创新、等能力，还 包括运用辩证唯物主义评价事物的能力等。 而江泽民主席说过 “创新是一个民族进步的灵魂” ， 所以我们在教学中更要体现出对学生创造能力的培养。 《国务院关于基础教育改革与发展的决定》中专门提及合作学习，指出： “鼓励合作学习， 促进学生之间的相互交流、共同发展，促进师生教学相长。 ”由此可见国家决策部门对合作学 习的重视。 教育观是新一轮课程改革的核心。知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观是三位一 体的课程目标。 这就要求我们把课堂教学作为切入点,设定双主体下的互惠教学;这就要求我们 把重建课堂作为重点,在课堂中设立问题站、问题小组。使得师生交流、生生交流、问题小组 之间交流即师生搭挡、互动互惠;这就要求我们把课堂教学中教师的教、学生的学的方式的转 变作为课改的主要标志即课堂中学习者的学、教方式是自主、探究、合作、具有团队精神。 （选 自教育研究院理科科长：杨炳华， “让学习者转变学、教方式” ） 正是在这种环境下本人把“小组探究”的教学、 “合作学习”的学习方法结合到教研室、 我校实践了一个多学期的问题教学法中，力图通过转变教师的教学方式、学生的学习方式，给 学生创造条件培养他们自主、探究、合作、具有团队精神，满足提高全体学生的科学素养的需 求。 二、 说学生 1.学生已有学科知识分析 高一学生已经学习了牛顿的三个定律，了解了物体运动的条件，又学习了圆周运动的知 识，知道做圆周运动的条件与规律，另外又学习了开普勒三定律，知道了行星的周期的平方与 轨道半长轴的三次方成正比及行星运动的规律， 已经积累了一定的知识。 理论上已经具备了接 受万有引力定律的能力。 2. 学生能力分析 高一学生正处于从初中物理的定性分析到高中物理的定量讨论； 从初中的形象思维到高中 的抽象思维； 从初中简单的逻辑思维到高中复杂的分析推理的转变过程中。 从心理学的角度分 析他们的一般能力已经具备，具有一定的观察力、记忆力、抽象概括力、想象力。但其创造能 力还比较欠缺，对于利用已有知识创造出新的概念、理论的能力很弱； （创造能力：利用已有 知识创造出新的概念、理论的能力。选自《在职攻读教育硕士专业学位―全国统考―心理学》 ） 在学习过程中对知识点的把握还不是很准确， 数学的推理能力较弱； 但学生对感性材料的认知 能力较强，接受新知识的能力也很强；而且学生的社交能力也正处于发展阶段，需要得到不断 的锻炼。 3.学生所处环境、自身素质分析 一方面我国在航天事业上的突破（成功发射了“神州五号”载人宇宙飞船） 、太阳系第十 大行星的发现的报道（未经证实）极大的激发了学生学习有关宇宙、航天、卫星知识的兴趣。 另一方面学生已有的有关宇宙、航天、卫星的知识仅局限于认知阶段，对于它们的规律知之甚 少，甚至于存在的错误的概念。所以对学习本课内容学生的愿望是迫切的，积极性很高。 三、 说教材 1.教材分析 本章作为圆周运动的一个应用实例，是对第五章《曲线运动》所涉及的基本概念和规 律在理解和应用上的进一步加深。 本章的编写主要按以下线索展开： 开普勒对行星运动学规律的描述为万有引力定律的- 35 -发现奠定了基础――牛顿在前人的研究的基础上发现了万有引力定律――卡文迪许用实 验较准确地测定了引力常量， 使得万有引力定律有了更实际的应用――利用万有引力定律 及有关的知识讨论天体和人造卫星的运动情况。 而本节本节通过叙述了伽利略等科学家不断的探索， 牛顿在前人的基础上， 由于他超 凡的数学能力及创造力发现万有引力定律这一历史。 通过万有引力定律把地面上的物体运 动和天体运动统一起来，揭示了自然界中一种基本的相互作用规律（四种作用力之一） 。 打破了人们认为天体运动神圣而不可了解的神秘感， 为人类认识宇宙、 发展航天事业奠定 了基础。在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑，对人类文化的发展有巨大的影响。 在认识到学生对学习新知识的迫切愿望、 学生实际的知识与能力水平的现有状况； 综 合考虑了本节课的内容与性质、以及考试大纲后，确定了本课的基本理念： 1. 课的目的：提高全体学生的科学素养；――了解科学史实、掌握研究方法。 2. 课的结构：注重共同基础，体现选择性――教学有层次感、因材施教。 3. 课的内容：体现课程的时代性、基础性和选择性――联系生活、有浅及深。 4. 课的实施：注重自主学习，鼓励