高中教案的编写需要注重细节和条理性,确保教学内容的完整性和连贯性。小编精心为大家准备了一些优秀的高中教案范文,希望能给大家提供一些教学设计的灵感。
(1)理解重力势能的概念,学生能用计算式计算物体的重力势能。
(2)理解重力做功与重力势能的变化之间的关系,知道重力做功与路径无关。
(3)知道重力势能具有相对性。
2、过程与方法。
(1)根据共和能的关系,推出重力势能表达式。
(2)通过实验,学生能够掌握科学研究方法一一控制变量法。
(3)通过对结果分析,培养学生的发散思维。
3、情感态度与价值观。
通过对实验的操作、观察、讨论,激发学生探索科学的兴趣。
二、教学重难点。
重点:重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。
难点:重力做功与路径无关及重力势能的相对性。
三、教学过程。
环节一:新课导入。
多媒体展示:
1、打桩机的重锤从高处落下,把水泥桩打进地里;。
2、20xx年,俄罗斯某村庄发生雪崩,造成至少100人失踪。
教师引导:重力势能具有巨大的能量,有些可以为我们利用,也有些会给我们带来巨大的灾难。我们只有认识自然,才能更加主动的改造自然。从而引入新课——重力势能。
环节二:概念建立。
(一)重力做功的特点。
回忆功与能量的关系,功是能量转化的量度。重力势能发生变化,很明显示重力在做功。由此引导学生探究重力做功的特点。
提出问题:重力做功与什么因素相关?
给出如下三种情况:
(1)物体竖直向下运动,高度从h1降为h2;。
(2)物体沿倾斜直线向下运动,高度从h1降为h2;。
(3)物体沿任意路径向下运动,高度从h1降为h2。
让学生分别求出三种情况下重力做的功(对于第三种曲线运动的情况给出提示可以将曲线进行无限等分,每一份近似看成直线)。
环节五:小结作业。
总结本节知识点,要求学生课下查阅资料,总结势能的其他种类。
四、板书设计。
1、使学生认识物理学概况,了解物理学的研究范围。知道学习物理学的重要意义。
2、培养学生的观察能力、分析、概括能力和自学能力。
3、激发、探索的兴趣和积极性。
物理学的研究范围和学习方法
物体重心的确定。
培养学生设计实验的能力、动手能力
培养学生科学探索科学实验的方法素质。
实验法、阅读教学法、归纳法
1.在太空运行的“神州九号”飞船中,不可能完成的实验是()。
a.弹簧测力计测拉力b.天平测物体质量c.马德堡半球实验d.用刻度尺测物体长度。
2.物体在月球上所受到的重力为地球的六分之一,没有大气层.想象一下,在这种环境中生活,可能出现的情况是()。
3.我国正在实施“登月工程”,已成功发射“嫦娥一号”.已知月球上没有空气,没有磁场,同一物体在月球和地球表面所受重力之比约为1:6.假若你将来登上月球,你可以做下列哪些事()。
4.下列各种说法中的有关数据,与实际基本相符的是()。
5.在物理学习过程中,经常需要进行估测.以下估测较为符合实际的是()。
1、了解磁化与退磁的概念。
2、了解磁性材料及其应用。
问:为什么铁磁性物质磁化后能有很强的磁性?(铁磁性物质的结构与其他物质有所不同,物质是由原子构成的,原子是由原子核和电子构成,电子绕核旋转,这就相当于一个小磁体,称之为磁畴,磁化前,各个磁畴的磁化方向不同,杂乱无章地混在一起,各个磁畴的作用在宏观上互相抵消,物体对外不显磁性。磁化过程中,由于外磁场的影响,磁畴的磁化方向有规律地排列起来,使得磁场大大加强。这个过程就是磁化的过程,高温下,磁性材料的磁畴会被破坏.在受到剧烈震动时,磁畴的排列会被打乱,这些悄况下材料都会产生退磁现象。有些铁磁性材料,在外磁场撤去以后,各磁畴的方向仍能很好地保持一致,物体具有很强的剩磁.这样的材料叫做硬磁性材料。有的铁磁性材料,外磁场撤去以后,磁畴的磁化的方向又变得杂乱,物体没有明显的剩磁,这样的材料叫做软磁性材料。永磁体要有很强的剩磁,所以要用硬磁性材料制造.电磁铁要在通电时有磁性,断电时失去磁性,所以要用软磁性材料制造。)。
阅读。
阅读。
阅读。
1、磁化:钢性材料与磁铁接触后显示出磁性的现象。
5、硬磁性材料:磁化后撤去外磁场,物体具有很强的剩磁。
软磁性材料:磁化后磁畴的磁化的方向又变得杂乱,物体没有明显的剩磁。
1、了解宋代中国经济重心南移的原因。
2、列举宋代南方农业、手工业发展和商业繁荣的史实。
【课前预习】。
宋朝时期,全国经济重心从___________转移到____________;_________流域已成为全国最重要的粮仓。
行业类别成就。
农业生产工具。
农业作物。
粮食生产中心。
手工业采煤和冶炼制瓷业。
【课堂探究】。
1、经济重心南移的原因是什么?
2、你的疑点、难点:
(一)知识目标。
1、知道"几何光学"中所说的光沿直线传播是一种近似.。
2、知道光通过狭缝和圆孔的衍射现象.。
3、知道观察到明显衍射的条件。
(二)能力目标。
了解单缝衍射、小孔衍射,并能用相关知识对生活中的有关现象进行解释和分析.。
(三)情感目标。
1、让学生知道科学研究必须重视理论的指导和实践的勤奋作用;
2、必须有自信心和踏实勤奋的态度;
3、在中也要有好品质、好作风.。
教学建议。
有关光的衍射的教学建议。
关于演示实验的教学建议。
光的衍射实验,可以将演示和学生实验同时在一节课内完成。
教学设计示例。
(-)引入新课。
一、光的衍射现象。
(二)。
演示:
下面我们用实验进行观察.。
用点光源来照射有较大圆孔ab的屏,在像屏mn上出现一个光亮的圆,
光的衍射现象进一步证明了光具有波动性,对确定光的波动说的正确性起了重要作用.。
提问:当光通过小孔或者狭缝时,在后面的光屏上会得到什么样的图案?
学生回答的基础上老师总结.。
当缝很大时——直线传播(得到影)。
当缝减小时——逐渐会出现小孔成像的现象。
继续减小缝的大小——会出现光的衍射现象.。
探究活动。
1、用游标卡尺观察光的衍射现象.。
2、考察光的衍射现象在人们的日常生活中的体现.。
1.知道弹力产生的条件。
2.知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,能在力的示意图中画出它们的方向。
3.知道弹性形变越大弹力越大,知道弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比,即胡克定律.会用胡克定律解决有关问题。
(二)过程与方法。
1.通过在实际问题中确定弹力方向的能力。
2.自己动手进行设计实验和操作实验的能力。
3.知道实验数据处理常用的方法,尝试使用图象法处理数据。
(三)情感态度与价值观。
1.真实准确地记录实验数据,体会科学的精神和态度在科学探究过程的重要作用。
2.在体验用简单的工具和方法探究物理规律的过程中,感受学习物理的乐趣,培养学生善于把物理学习与生活实践结合起来的习惯。
教学重点。
1.弹力有无的判断和弹力方向的判断。
2.弹力大小的计算。
3.实验设计与操作。
教学难点。
弹力有无的判断及弹力方向的判断.。
教学方法。
探究、讲授、讨论、练习。
教学手段。
教具准备。
让学生通过学习了解以下两点:
1、激光与自然光的区别
激光与自然光比较,具有以下几个重要特点:
(1)普通光源发出的是混合光,激光的频率单一.因此激光相干性非常好,颜色特别纯,
(2)激光束的平行度和方向性非常好.
(3)激光的强度特别大,亮度很高.
2、激光的重要应用
关于本节内容,可以作为阅读材料,指导学生自学,在自学的时候,可以让学生思考如下几个问题:
1、究竟什么是激光呢?
2、激光是如何产生的?
3、激光都有那些特性和用途呢?
通过有关视频资料加深学生对激光的了解(可以参考媒体资料)。
探究活动
查阅有关激光的资料(激光器的种类,应用等)
1.知道非纯电阻电路中的能量转化情况,并能进行相关计算。
2.通过纯电阻电路和非纯电阻电路在能量转化过程中的对比,提高归纳总结、对比分析的能力。
3.提高物理学习兴趣,发现生活中的物理知识。
二、教学重难点。
目光远大,目标明确的人往往非常自信,而自信与人生的成败息息相关!
1.知道振幅越大,振动的能量(总机械能)越大;
2.对单摆,应能根据机械能守恒定律进行定量计算;
3.对水平的弹簧振子,应能定量地说明弹性势能与动能的转化;
4.知道简谐运动的回复力特点及回复力的来源。
1.对简谐运动中能量转化和守恒的具体分析。
2.什么是阻尼振动。
1.关于简谐运动中能量的转化。
表示_________的物理量。
3.实际振动的单摆为什么会运动,又为什么会停下来,今天我们就来学习这个问题。
一、简谐运动的回复力。
1.弹簧振子振动时,回复力与位移是什么关系?
根据胡克定律,弹簧振子的回复力与位移成正比,与位移方向相反。
2.特点:f=-kx。
注:式中f为回复力;x为偏离平衡位置的位移;k是常数,对于弹簧振子,k是劲度系数,对于其它物体的简谐运动,k是别的常数;负号表示回复力与位移的方向总相反。
二.简谐运动的能量。
(1)水平弹簧振子在外力作用下把它拉伸,松手后所做的简谐运动。不计阻力。
单摆的摆球被拉伸到某一位置后所做的简谐运动;如下图甲、乙所示。
(b级)(2)试分析弹簧振子和单摆在振动中的能量转化情况,并填入表格。
aao。
oob。
b
位移s。
速度v。
回复力f。
加速度a。
动能。
势能。
总能。
理论上可以证明,如果摩擦等阻力造成的损耗可以忽略,在弹簧振子运动的任意位置,系统的动能与势能之和都是一定的,这与机械能守恒定律相一致。
实际的运动都有一定的能量损耗,所以简谐运动是一种理想化的模型。
知识巩固:
(b级)1.一个在水平方向做简谐运动的弹簧振子的振动周期是0.025s,当振子从平衡位置开始向右运动,在0.17s时刻,振子的运动情况是()。
a.正在向左做减速运动b.正在向右做加速运动。
c.加速度正在减小d.动能正在减小。
(b级)2.做简谐运动的物体,每次经过同一位置时,都具有相同的()。
a.加速度b.速度c.位移d.动能。
(b级)3.弹簧振子在光滑水平面上做简谐运动,在振子向平衡位置运动的过程中()。
a.振子所受的回复力逐渐增大b.振子的位移逐渐增大。
c.振子的速率逐渐减小d.弹簧的弹性势能逐渐减小。
(b级)4.一质点做简谐运动,其离开平衡位置的位移与时间t的关系如图所示,由图可知()。
a.质点振动的频率为4。
b.质点振动的振幅为2cm。
c.在t=3s时刻,质点的速率最大。
d.在t=4s时刻,质点所受的.合力为零。
(c级)5.一质点在水平方向上做简谐运动。如图,是该质点在内的振动图象,下列叙述中正确的是()。
a.再过1s,该质点的位移为正的最大值。
b.再过2s,该质点的瞬时速度为零。
c.再过3s,该质点的加速度方向竖直向上。
d.再过4s,该质点加速度最大。
11.3过关检测卡。
寄语:目光远大,目标明确的人往往非常自信,而自信与人生的成败息息相关!
(b级)1.一质点做简谐运动时,其振动图象如图。由图可知,在t1和t2时刻,质点运动的()。
a.位移相同b.回复力大小相同。
c.速度相同d.加速度相同。
(b级)2.一个在水平方向做简谐运动的弹簧振子的振动周期是0.025s,当振子从平衡位置开始向右运动,在0.17s时刻,振子的运动情况是()。
a.正在向左做减速运动b.正在向右做加速运动。
c.加速度正在减小d.动能正在减小。
1、在开普勒第三定律的基础上,推导得到万有引力定律,使学生对此规律有初步理解。
2、介绍万有引力恒量的测定方法,增加学生对万有引力定律的感性认识。
3、通过牛顿发现万有引力定律的思考过程和卡文迪许扭秤的设计方法,渗透科学发现与科学实验的方法论教育。
1、万有引力定律的推导过程,既是本节课的重点,又是学生理解的难点,所以要根据学生反映,调节讲解速度及方法。
2、由于一般物体间的万有引力极小,学生对此缺乏感性认识,又无法进行演示实验,故应加强举例。
卡文迪许扭秤模型。
(一)引入新课
1、引课:前面我们已经学习了有关圆周运动的知识,我们知道做圆周运动的物体都需要一个向心力,而向心力是一种效果力,是由物体所受实际力的合力或分力来提供的。另外我们还知道,月球是绕地球做圆周运动的,那么我们想过没有,月球做圆周运动的向心力是由谁来提供的呢?(学生一般会回答:地球对月球有引力。)
我们再来看一个实验:我把一个粉笔头由静止释放,粉笔头会下落到地面。
实验:粉笔头自由下落。
同学们想过没有,粉笔头为什么是向下运动,而不是向其他方向运动呢?同学可能会说,重力的方向是竖直向下的,那么重力又是怎么产生的呢?地球对粉笔头的引力与地球对月球的引力是不是一种力呢?(学生一般会回答:是。)这个问题也是300多年前牛顿苦思冥想的问题,牛顿的结论也是:yes。
既然地球对粉笔头的引力与地球对月球有引力是一种力,那么这种力是由什么因素决定的,是只有地球对物体有这种力呢,还是所有物体间都存在这种力呢?这就是我们今天要研究的万有引力定律。
板书:万有引力定律
(二)教学过程
1、万有引力定律的推导
其中m为行星质量,r为行星轨道半径,即太阳与行星的距离。也就是说,太阳对行星的引力正比于行星的质量而反比于太阳与行星的距离的平方。
其中g为一个常数,叫做万有引力恒量。(视学生情况,可强调与物体重力只是用同一字母表示,并非同一个含义。)
应该说明的是,牛顿得出这个规律,是在与胡克等人的探讨中得到的。
2、万有引力定律的理解
下面我们对万有引力定律做进一步的说明:
(1)万有引力存在于任何两个物体之间。虽然我们推导万有引力定律是从太阳对行星的引力导出的,但刚才我们已经分析过,太阳与行星都不是特殊的物体,所以万有引力存在于任何两个物体之间。也正因为此,这个引力称做万有引力。只不过一般物体的质量与星球相比过于小了,它们之间的万有引力也非常小,完全可以忽略不计。所以万有引力定律的表述是:
板书:任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟两个物体的质
其中m1、m2分别表示两个物体的质量,r为它们间的距离。
(2)万有引力定律中的距离r,其含义是两个质点间的距离。两个物体相距很远,则物体一般可以视为质点。但如果是规则形状的均匀物体相距较近,则应把r理解为它们的几何中心的距离。例如物体是两个球体,r就是两个球心间的距离。
(3)万有引力是因为物体有质量而产生的引力。从万有引力定律可以看出,物体间的万有引力由相互作用的两个物体的质量决定,所以质量是万有引力的产生原因。从这一产生原因可以看出:万有引力不同于我们初中所学习过的电荷间的引力及磁极间的引力,也不同于我们以后要学习的分子间的引力。
3、万有引力恒量的测定
牛顿发现了万有引力定律,但万有引力恒量g这个常数是多少,连他本人也不知道。按说只要测出两个物体的质量,测出两个物体间的距离,再测出物体间的引力,代入万有引力定律,就可以测出这个恒量。但因为一般物体的质量太小了,它们间的引力无法测出,而天体的质量太大了,又无法测出质量。所以,万有引力定律发现了100多年,万有引力恒量仍没有一个准确的结果,这个公式就仍然不能是一个完善的等式。直到100多年后,英国人卡文迪许利用扭秤,才巧妙地测出了这个恒量。
这是一个卡文迪许扭秤的模型。(教师出示模型,并拆装讲解)这个扭秤的主要部分是这样一个t字形轻而结实的框架,把这个t形架倒挂在一根石英丝下。若在t形架的两端施加两个大小相等、方向相反的力,石英丝就会扭转一个角度。力越大,扭转的角度也越大。反过来,如果测出t形架转过的角度,也就可以测出t形架两端所受力的大小。现在在t形架的两端各固定一个小球,再在每个小球的附近各放一个大球,大小两个球间的距离是可以较容易测定的。根据万有引力定律,大球会对小球产生引力,t形架会随之扭转,只要测出其扭转的角度,就可以测出引力的大小。当然由于引力很小,这个扭转的角度会很小。怎样才能把这个角度测出来呢?卡文迪许在t形架上装了一面小镜子,用一束光射向镜子,经镜子反射后的光射向远处的刻度尺,当镜子与t形架一起发生一个很小的转动时,刻度尺上的光斑会发生较大的移动。这样,就起到一个化小为大的效果,通过测定光斑的移动,测定了t形架在放置大球前后扭转的角度,从而测定了此时大球对小球的引力。卡文迪许用此扭秤验证了牛顿万有引力定律,并测定出万有引力恒量g的数值。这个数值与近代用更加科学的方法测定的数值是非常接近的。
卡文迪许测定的g值为6。754×10—11,现在公认的g值为6。67×10—11。需要注意的是,这个万有引力恒量是有单位的:它的单位应该是乘以两个质量的单位千克,再除以距离的单位米的平方后,得到力的单位牛顿,故应为nm2/kg2。
板书:g=6。67×10—11nm2/kg2
由于万有引力恒量的数值非常小,所以一般质量的物体之间的万有引力是很小的,我们可以估算一下,两个质量50kg的同学相距0。5m时之间的万有引力有多大(可由学生回答:约6。67×10—7n),这么小的力我们是根本感觉不到的。只有质量很大的物体对一般物体的引力我们才能感觉到,如地球对我们的引力大致就是我们的重力,月球对海洋的引力导致了潮汐现象。而天体之间的引力由于星球的质量很大,又是非常惊人的:如太阳对地球的引力达3。56×1022n。
五、课堂小结
本节课我们学习了万有引力定律,了解了任何两个有质量的物体之间都存在着一种引力,这个引力正比于两个物体质量的乘积,反比于两个物体间的距离。其大小的决定式为:
其中g为万有引力恒量:g=6。67×10—11nm2/kg2
另外,我们还了解了科学家分析物体、解决问题的方法和技巧,希望对我们今后分析问题、解决问题能够有所借鉴。
六、说明
1、设计思路:本节课由于内容限制,以教师讲授为主。为能够吸引学生,引课时设计了一些学生习以为常的但又没有细致思考过的问题。讲授过程中以物理学史为主线,让学生以科学家的角度分析、思考问题。力争抓住这节课的有利时机,渗透“没有绝对特殊的物体”这一引起物理学几次革命性突破的辩证唯物主义观点。
2、卡文迪许扭秤模型为自制教具,可仿课本插图用金属杆等焊制,外面可用有机玻璃制成外壳,并可拆卸。
1、通过例题的讨论学习匀变速直线运动的推论公式及。
2、了解初速度为零的匀加速直线运动的规律。
3、进一步体会匀变速直线运动公式中矢量方向的表示方法。
能力目标。
1、培养学生分析运动问题的能力以及应用数学知识处理物理问题的能力。
推论公式的'得出及应用.。
初速度为零的匀变速直线运动的比例关系.。
主要设计:
一、例题1的处理:
1、让学生阅读题目后,画运动过程草图,标出已知条件,,
a
s
待求量.。
3、教师启发:上面的解法,用到两个基本公式,有两个未知量。
t
和,而本题不要求求出时间。
t
能否有更简单的方法呢?可以启发学生两个基本公式的消去能得到什么结论呢?
5、用得到的推论解例题。
二、思考与讨论的处理。
1、三个公式中共包括几个物理量?各个公式在什么条件下使用更方便?
3、如果物体的初速度等于零,以上三个公式是怎样的?请同学自己写出:
.
三、例题2的处理。
1、让学生阅读题目后,画运动过程草题,标出已知量、待求量为.。
2、放手让同学去解:可能有的同学用公式(3)和(1)联立先解出。
a
再求出。
t
;也可能有的同学利用前面学过的,利用求得结果;都应给予肯定,也可能有的同学受例1的启发,发现本题没让求加速度。
a
想到用基本公式(1)(2)联立消去。
a
得到.。
3、得到后,告诉学生,把它与对比知,对于匀变速直线运动,也可以当作一个推论公式应用,此公式也可由,将位移公式代入.利用求得.(请同学自己推证一下)。
4、用或解例2.。
四、讨论典型例题(见后)。
五、讨论教材练习七第(5)题.。
1、请同学根据提示,自己证明.。
2、展示课件,下载:初速度为零的匀加速直线运动(见媒体资料)。
3、根据课件,展开讨论:
(1)1秒末,2秒末,3秒末……速度比等于什么?
(2)1秒内,2秒内,3秒内……位移之比等于什么?
(3)第1秒内,第2秒内,第3秒内……位移之比等于什么?
(4)第1秒内,第2秒内,第3秒内……平均速度之比等于什么?
(5)第1个1米,第2个1米,第3个1米内……所用时间之比等于什么?
探究活动。
总体上,以高中物理新课改的基本理念为指导,围绕让学生“想学——会学——学会”三个紧密相关的教学问题,基于高一学生的实际和与《弹力》相关的学习任务,注重对实验(特别是实验设计思想方法)的挖掘和探究式学习,使学生不仅仅是掌握一定的科学知识和技能,更强调科学方法的教育与熏陶、领悟科学的思维品质,并尽可能强化创新的意识。
具体来看,本节课是整个高中物理较早进入学生学习的力学内容。考虑到学生的知识基础的现状,他们在生活中已接触到一些弹力现象,但由于认知水平正处在从形象思维向抽象思维的转变阶段,所以对弹力的认识上更多的停留在表面上,还具有一定的片面性,特别是在物体发生微小形变时产生弹力的认识了解不够,即有经验的感性认识无法提高到理性认识。
再看学习任务设计,本节教材在文字叙述上非常简洁,并配有大量的插图,内容直观、感性,表面上看较易为学生接受,若只是照本宣科,教学将会很空泛。如果深入研读教材,这节课既有物理学中把微小量放大的科学思想——通过细管液面升降放大、光点反射放大等方法来研究微小形变,又有力学模型——轻弹簧弹力大小的定量研究及弹簧模型的建立,这就为学生进行探究式学习创造了较大的空间,为学生体验和应用科学方法提供了一个很好的平台与载体。
再考虑到高中物理新课改,明确地倡导让学生使用类似科学研究的方法去探究问题,并在探究学习中体会科学的思想,从而提升他们全面的科学素养。因此,本节课主要采用如下图所示的非线性教学策略,通过模拟前人的探究历程,尤其是通过总结评价,让学生反思实验的成败之处及原因,从而促进学生掌握和领悟科学方法、科学思想和科学智慧。
shapemergeformat。
二、学习任务分析。
【教材内容】。
《弹力》这节课的内容我将分为三个知识层框:“弹力产生的条件”、“弹性形变的存在”、“验证胡克定律”。
【教材的地位和作用】。
《弹力》选自人民教育出版社新课标《物理》必修1第三章第二节。是力学的核心内容之一,在整个高中物理中占有相当重要的地位,是以后正确进行受力分析的基础。教材从物体的明显形变引入,继而通过放大的思想演示“微小形变”的过程中,用实例引出了形变、弹性形变和弹力的概念。并通过研究形变来探究弹力产生的原因、弹力的方向和作用点,探究支持力、压力和绳子的拉力这几种弹力产生的原因和方向。对于胡克定律的教学,要先让学生亲身经历体验,然后引导学生设计实验“探索弹力的大小与形变量大小之间的关系”,这种先从感性认识出发,上升到理性认识,再通过实验检验并进行具体运用的研究办法十分重要,在教学过程中应注意渗透。
三、学习者分析。
【已有知识与经验】。
高一学生通过前面对《重力基本相互作用》的学习,已经对力的三要素及作用效果等有了一定的了解。而且在初中阶段的学习过程中,也对弹力有了初步感性的认识和一定的理念基础。在高中教学中要进一步帮助学生深化对弹力的理解。
【认识特征】。
弹力产生的原因及其方向的判定,是学生普遍感到难以把握的问题。为此,在这节课的教学中要精心设计实验,通过形象直观的实验教学帮助学生突破难点,并让学生在亲历探究的过程中,体验到探究未知世界的乐趣,领悟科学探究的真谛。
四、教学目标。
《普通高中物理课程标准》指出,物理学知识应注重与现实生活的联系,倡导探究性学习,强调面向全体学生,进一步提高学生的物理科学素养。基于以上对学习任务和学习者情况的把握,以及科学新课程的理念,为了提升每一位学生的科学素养,由此,我确定如下三维目标:
【知识与技能】。
1.用自己的语言说出弹性形变的概念及弹力产生的条件,会判断弹力的有无和方向;。
2.知道胡克定律的表达式,弹簧劲度系数的单位、符号及物理意义,并能运用胡克定律解决相关问题。
【过程与方法】。
2.通过探究性实验,尝试使用图像法进行数据处理,得出胡克定律的表达式。
【情感、态度与价值观】。
从任何物体都能发生形变入手,对实事求是的科学态度的养成起到非常大的作用,从而形成不被表面现象所迷惑的科学观。
【教学重难点】。
根据学科的特征、内容的特点和学生的水平,以及课标的要求,由此我确定本节课的重难点为:
1.教学重点:弹力产生的条件、方向的判断和利用胡克定律解决相关问题。
2.教学难点:弹力产生的条件、方向的判断和显示微小形变。
五、教学准备。
【教具学具】。
细钢丝、弹簧,通过橡皮塞插有细玻璃管的扁平玻璃瓶、牙膏、激光教鞭器光源、平面镜两块(一大一小)、喷雾器、演示胡克定律用的刻度尺、钩码、力传感器、电脑液晶屏、偏振片、有机玻璃。
【教法学法】。
以学生为主体,充分发挥学生的自主能力和创新能力,调动学生学习的积极性,创设一定的情境,自主形成科学概念,这是建构主义教学理论的核心,也是课程标准的要求。本着这个主导思想,本节课以探究式教学模式为主,结合演示法、归纳法、多媒体辅助法等教学方法。对探究实验设计好实验的内容、步骤和表格,便于学生的探究。教学中多处通过设计演示实验,多媒体课件动画演示,创设物理情境,把复杂抽象的问题形象化,以便于学生的思考和分析。
六、教学过程。
亲身体验,导入新课(5min)。
(课前以4人为一小组,每个小组分发一根细钢丝,让学生在课前自己动手绕制一个小弹簧)。
【学生实验】用自己绕制的小弹簧,轻轻地一拉或一压,感受弹簧被拉伸或压缩的时候,手受到的力的作用。
【思考】这种力是什么性质的力?它产生的条件是什么?它的大小、方向和作用点又如何?让学生亲身体验弹力的存在,从而导入新课《弹力》。
【学生实验】用力拉或压同一个弹簧,弹簧不能够恢复原状。
【小组讨论】上面的形变有什么特点:有的形变可以恢复原状,有的不可以恢复原状。
【结论】能恢复原状的形变,叫弹性形变;不能恢复原状的形变,叫非弹性形变。
让学生举例在日常生活中所发现或者观察到的一些形变,区分哪些是弹性形变,哪些是非弹性形变。
(播放视频):撑船时竹竿弯曲,皮球与地面接触时内凹,钓鱼时鱼竿弯曲。
通过观看视频,形成印象,物体的形变、由于形变而产生的弹力在现实生活中很常见。(二)放大形变,突破难点(20min)。
像弹簧、海绵、钓鱼竿,这些物体在力的作用下,都能发生形变,这种形变是很明显的。一本书放在桌面上,桌面也会发生形变,而这种形变是很微小的,眼睛无法看见。怎么才能看到微小形变?同学们开始讨论,提出了很多方案,教师在进行评价时,给予适当的提示:例如一张纸的厚度测不出来,我们采用什么方法来测量?这样,通过类比的方式使他们想到了放大法。从而在课堂教学中引入渗透微观放大的物理思想方法。设计微小形变实验。【探究实验1】如图所示,一个扁平的玻璃瓶里,装满了红色的液体,用力挤压玻璃瓶的不同位置时,让学生想一想:玻璃瓶是否发生形变了?但我们肉眼看不见,让学生展开思考。
【学生活动】把一根毛细管子插入橡皮塞中,用来显示体积的变化。
尝试后,液面真的上升了。这表明了玻璃瓶在力的作用下,体积减小了,水上去了。
【教师活动】如果在腰部给玻璃瓶施加一个力呢?请同学上来表演。
【学生活动】挤压玻璃瓶的腰部,液面下降了。
【教师活动】为什么?与此同时,用挤压一支牙膏来说明这个问题,从而把这种细管液面升降放大的思想教给学生。说明这种放大的思想很管用。
【实验说明】结合书本“问题与练习”的第1个实验,我将实验装置做了如下的改进:
玻璃瓶的首选为体积较大横截面为椭圆的瓶子;。
用红墨水将水染红,水与细管的色差较大,宜于观察水面的升降情况。
挤压不同部位,水面有升又有降,彻底打消了学生的疑惑——水面的上升不是由于水的热膨胀而是由于瓶子的形变引起的,因而更清楚更全面展示了玻璃瓶的形变。
细管液面升降放大法是通过透明细管中的有色液面的上升或下降来反映某种物理量(如体积、温度、压强、热量、内能等)的微小变化,其显著程度取决于细管直径的大小。细管液面升降放大法在热学演示实验中用得比较多。如用空气温度计或微小压强计来演示诸如比热实验、热辐射实验、液体蒸发制冷实验、焦耳定律实验、克服摩擦力做功增加内能实验等,实际上都是运用了细管液面升降放大法。
【探究性实验2】力作用在桌子上的这个形变怎么来显出?
【学生活动】小组讨论,提出方案,展示方案。
【教师活动】用光点反射放大的办法来进行。激光教鞭器发出的激光通过平面镜两次放大,在墙上出现一个点迹,为了看清激光光线,增强趣味性,用喷雾器喷洒细水雾在两平面镜之间的区域,两次反射的红色激光光线立即跃入眼帘,非常生动。同时,为了之后易于观察,用蓝色的小纸片贴住之前的这个点迹。
【学生活动】一名学生上来对桌面施加一个作用力,其它同学观察墙壁上点迹的变化。
【实验结果】点迹发生了移动。这个光点位置的变化说明了桌面发生了微小形变,通过光的两次放大,从而把它显示出来了。这就是光点反射放大。
【实验说明】光点反射放大法是使光的反射角的微小变化通过反射线投射到远处的墙壁上的光点的移位来显示,其变化的显著程度取决于反射镜至光点投射之间的距离。这种放大法通常也叫“光杠杆放大法”。光点反射放大法是物理实验中常用的放大方法。如卡文迪许设计的测量万有引力的著名扭秤装置,就是巧妙地运用了光点反射放大法才解决了测量石英丝微小扭转角的难题,进而算出两球间的引力。
【探究性实验3】细管液面升降放大和光点反射放大的两种方法已经能够帮助我们解决生活中的很多问题了。但是,有一些物体,像坚硬的钢板、有机玻璃,无论怎么挤压,这个形变还是很难用前面两种办法显示出来。而在这个实验中,可以让一束特殊的光通过这块有机玻璃片,然后对有机玻璃片施加一个压力。透过偏振片来观察一下。
【实验结果】有机玻璃片的边缘花纹发生了改变,用力越大,这花纹改变得越明显。挤压不同部位,花纹改变的形状不一样。这就说明了用这种仪器可以看到极难改变的形变。这在桥梁、刚体形变发生中有着广泛的应用。
【引出概念】我们把这种发生弹性形变的物体由于要恢复原状,对与它接触的物体产生力的作用,这种力叫做弹力。像上面我们所熟知的拉力、压力和支持力就是最常见的几种弹力。
重心是指地球对物体中每一微小部分引力的合力作用点。物体的每一微小部分都受地心引力作用,这些引力可近似地看成为相交于地心的汇交力系。由于物体的尺寸远小于地球半径,所以可近似地把作用在一般物体上的引力视为平行力系,物体的总重量就是这些引力的合力。
重心位置确定。
物体的重心位置,质量均匀分布的物体(均匀物体),重心的.位置只跟物体的形状有关。有规则形状的物体,它的重心就在几何中心上,例如,均匀细直棒的中心在棒的中点,均匀球体的重心在球心,均匀圆柱的重心在轴线的中点。不规则物体的重心,可以用悬挂法来确定,物体的重心,不一定在物体上。
质量分布不均匀的物体,重心的位置除跟物体的形状有关外,还跟物体内质量的分布有关。载重汽车的重心随着装货多少和装载位置而变化,起重机的重心随着提升物体的重量和高度而变化。