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高中物理教案
高中物理教師教學(xué)思考打印版。
一名優(yōu)秀負(fù)責(zé)的教師就要對(duì)每一位學(xué)生盡職盡責(zé),高中教師要準(zhǔn)備好教案,這是每個(gè)高中教師都不可缺少的。教案可以讓學(xué)生能夠在教學(xué)期間跟著互動(dòng)起來,幫助高中教師提前熟悉所教學(xué)的內(nèi)容。你知道怎么寫具體的高中教案內(nèi)容嗎?為滿足您的需求,小編特地編輯了“高中物理教師教學(xué)思考打印版”,僅供參考,歡迎大家閱讀。
新課程改革從去年新學(xué)期開始到現(xiàn)在已將近一個(gè)學(xué)年,在教學(xué)工作中,我通讀教材,查資料,聽課,請教,精心編寫教案,落實(shí)教學(xué)目標(biāo),上好每一節(jié)課,傾注了大量的時(shí)間和精力??墒切抡n上下來,常感覺效率比較低,很是困惑。如今再回過頭教高一,翻開以前的教案,反思當(dāng)初的教育教學(xué)方式,感觸頗深。
1對(duì)高一新生引導(dǎo)的反思
高中的物理是一門很重要的學(xué)科,同時(shí)高校要求選考物理學(xué)科的專業(yè)占的比例相對(duì)較多固然是個(gè)有力條件,但是“物理難學(xué)”的印象可能會(huì)使不少學(xué)生望而卻步??陀^地分析,教學(xué)的起點(diǎn)過高,“一步到位”的教學(xué)思路是導(dǎo)致學(xué)生“物理難學(xué)”印象形成的重要原因之一。高一年級(jí)的物理教學(xué)首先是要正確的引導(dǎo),讓學(xué)生順利跨上由初中物理到高中物理這個(gè)大的臺(tái)階,其次是要讓學(xué)生建立一個(gè)良好的物理知識(shí)基礎(chǔ),然后根據(jù)學(xué)生的具體情況選擇提高。
例如,關(guān)于“力的正交分解”這一基本方法的教學(xué)就是通過分期滲透,逐步提高的。這不僅是一個(gè)遵循認(rèn)知規(guī)律的需要,其意義還在于不要因?yàn)槌橄蟮哪P汀⒎爆嵉臄?shù)學(xué)運(yùn)算沖淡物理學(xué)科的主題,通過降低臺(tái)階,減少障礙,真正能夠把學(xué)生吸引過來,而不是把學(xué)生嚇跑了,或者教師一味的強(qiáng)調(diào)物理如何如何重要,學(xué)生就硬著頭皮學(xué),學(xué)生處于被動(dòng)學(xué)習(xí)的狀態(tài)甚至變成了物理學(xué)習(xí)的“奴隸”。如果我們老師有意識(shí)地降低門檻,一旦學(xué)生順利的跨上的這個(gè)臺(tái)階,形成了對(duì)物理學(xué)科的興趣再提高并不晚。可是,一般新老師并沒有很快領(lǐng)會(huì)這種意圖,因而在實(shí)際教學(xué)中不注意充分利用圖文并茂的課本,不注意加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué),不注意知識(shí)的形成過程,只靠生硬的講解,只重視告訴結(jié)論,講解題目,這怎么能怪學(xué)生對(duì)物理產(chǎn)生畏難情緒呢?學(xué)生如果對(duì)物理失去興趣,對(duì)基本概念搞不清楚、對(duì)知識(shí)掌握不牢也就不足為怪了!我們不妨再舉一個(gè)例子,有的老師在教完“力的分解”后,馬山就去講解大量的靜力學(xué)問題,甚至去講動(dòng)態(tài)平衡問題,試想這時(shí)學(xué)生對(duì)合力的幾個(gè)效果尚難以完全理解,對(duì)平行四邊形法則的應(yīng)用還不夠熟練,學(xué)生解決這類問題的困難就可想而知了,這種由于教師的引導(dǎo)方法不當(dāng),導(dǎo)致學(xué)生一開始就覺得物理如此之難,怎么能怪學(xué)生認(rèn)為物理難學(xué)呢?我們教師不應(yīng)該把教學(xué)目標(biāo)選擇不當(dāng)?shù)呢?zé)任推向?qū)W校的考試,推向市場上的參考書,這實(shí)際上是站不住腳的,應(yīng)該多從自身的教學(xué)思想以及從對(duì)教材的把握上找原因。
如果我們作為引路者有意識(shí)的降低高中物理學(xué)習(xí)的門檻,先將學(xué)生引進(jìn)門,哪怕先是讓學(xué)生感覺到“物理好學(xué)”的假象,我們都是成功的。
2對(duì)教學(xué)目標(biāo)的反思
首先,知識(shí)、能力、情意三類教學(xué)目標(biāo)的全面落實(shí)。對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的講解要透徹,分析要細(xì)膩,否則直接導(dǎo)致學(xué)生的基礎(chǔ)知識(shí)不扎實(shí),并為以后的繼續(xù)學(xué)習(xí)埋下禍根。譬如,教師在講解“滑動(dòng)摩擦力的方向與相對(duì)滑動(dòng)的方向相反”時(shí),如果對(duì)“相對(duì)”講解的不透徹,例題訓(xùn)練不到位,學(xué)生在后來的學(xué)習(xí)中就經(jīng)常出現(xiàn)滑動(dòng)摩擦力的方向判斷錯(cuò)誤的現(xiàn)象;對(duì)學(xué)生能力的訓(xùn)練意識(shí)要加強(qiáng),為了增加課堂容量,教師往往注重自己一個(gè)人總是在滔滔不絕的'講,留給學(xué)生思考的時(shí)間太少,學(xué)生的思維能力沒有得到有效的引導(dǎo)訓(xùn)練,導(dǎo)致學(xué)生分析問題和解決問題能力的下降;還有一個(gè)就是要善于創(chuàng)設(shè)物理情景,做好各種演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn),發(fā)揮想象地空間。如果僅僅局限與對(duì)物理概念的生硬講解,一方面讓學(xué)生感覺到物理離生活很遠(yuǎn),另一方面導(dǎo)致學(xué)生對(duì)物理學(xué)習(xí)能力的下降。課堂上要也給學(xué)生創(chuàng)設(shè)暴露思維過程的情境,使他們大膽地想、充分的問、多方位的交流,教師要在教學(xué)活動(dòng)中從一個(gè)知識(shí)的傳播者自覺轉(zhuǎn)變?yōu)榕c學(xué)生一起發(fā)現(xiàn)問題、探討問題、解決問題的組織者、引導(dǎo)者、合作者。所以教師要科學(xué)地、系統(tǒng)地、合理地組織物理教學(xué),正確認(rèn)識(shí)學(xué)生地內(nèi)部條件,采用良好地教學(xué)方法,重視學(xué)生地觀察,實(shí)驗(yàn),思維等實(shí)踐活動(dòng),實(shí)現(xiàn)知識(shí)與技能、過程和方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀的三維一體的課堂教學(xué)。
3對(duì)物理教學(xué)前概念教學(xué)的反思
前概念是學(xué)生在接觸科學(xué)知識(shí)前,對(duì)現(xiàn)實(shí)生活現(xiàn)象所形成的經(jīng)驗(yàn)型概念。而由于中學(xué)生的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)有限,辯證思維還不發(fā)達(dá),思維的獨(dú)立性和批判性還不成熟,考慮問題容易產(chǎn)生表面性,且往往會(huì)被表面現(xiàn)象所迷惑,而看不到事物本質(zhì)。所以易形成一些錯(cuò)誤的前概念。這些錯(cuò)誤概念對(duì)物理概念的正確形成極為不利,它排斥了科學(xué)概念的建立,是物理教學(xué)低效率的重要原因之一。
在伽利略和牛頓以前,人們對(duì)生活經(jīng)驗(yàn)缺乏科學(xué)分析,認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)所不可缺少的。由此古希臘哲學(xué)家亞里士多德提出了一個(gè)錯(cuò)誤命題:必須有力作用在物體上物體才運(yùn)動(dòng),沒有力作用,物體就會(huì)停下來。這個(gè)錯(cuò)誤一直延續(xù)了2000多年,由此可見前概念對(duì)人們認(rèn)識(shí)影響是巨大的。
在物理教學(xué)中,不能忽視學(xué)生大腦中形成的前概念,對(duì)正確的應(yīng)加以利用,對(duì)錯(cuò)誤的要認(rèn)真引導(dǎo)消除,否則正確概念難以形成。JAb88.COM
一、加強(qiáng)實(shí)物演示,豐富感性認(rèn)識(shí),有利于消除錯(cuò)誤前概念,確立正確概念
中學(xué)生的抽象思維在很大程度上屬經(jīng)驗(yàn)型,需要感性經(jīng)驗(yàn)支持。因此教學(xué)中應(yīng)了解學(xué)生的實(shí)際,通過實(shí)物演示消除錯(cuò)誤概念。
太陽曝曬下的木塊和金屬塊的溫度如何?學(xué)生最容易根據(jù)自己的感覺,認(rèn)為金屬塊溫度高,形成錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。所以只有通過實(shí)驗(yàn)測定后,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到自己感覺的錯(cuò)誤,才能消除錯(cuò)誤前概念,否則任何講授都是蒼白無力的。
由于學(xué)生思維帶有一定的片面性和表面性,他們往往以物質(zhì)外部的非本質(zhì)的屬性作為依據(jù),形成錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)。如學(xué)生認(rèn)為馬拉車前進(jìn)是馬拉車的力大于車?yán)R的力,從而對(duì)牛頓第三定律產(chǎn)生懷疑。所以教學(xué)中針對(duì)這種問題設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn):2個(gè)滑塊,2個(gè)輕質(zhì)彈簧秤,使一個(gè)彈簧秤兩端分別固定在兩滑塊上,用另一彈簧秤拉動(dòng)連在一起的木塊,去演示使一物塊前進(jìn)時(shí),另一物塊同時(shí)前進(jìn),通過彈簧秤顯示兩物塊之間相互作用力,這樣就可以排除學(xué)生形成的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí),進(jìn)一步理解牛頓第三定律。
在“自由落體”一節(jié)教學(xué)中,學(xué)生對(duì)任何物體做自由落體運(yùn)動(dòng)從同一高度豎直落下時(shí),不同的物體將同時(shí)落地很難想象。因此教學(xué)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)“自由落體運(yùn)動(dòng)”是指在只受重力作用下的豎直下落運(yùn)動(dòng),但在實(shí)驗(yàn)中,不可避免地受到空氣等阻力影響,結(jié)果當(dāng)然不會(huì)完美。當(dāng)然,更重要的是做好演示實(shí)驗(yàn)也就是要重復(fù)“伽利略斜塔實(shí)驗(yàn)”,使學(xué)生建立密度和重力都不相同的物體在空氣中,從同一高度落下,快慢幾乎一樣的事實(shí),然后對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)加以分析、研究。
所以,抓住中學(xué)生學(xué)習(xí)物理的思維特點(diǎn),充分利用實(shí)物演示及創(chuàng)造條件進(jìn)行實(shí)物演示,積極消除學(xué)生的錯(cuò)誤前概念,對(duì)提高物理學(xué)習(xí)效果是重要的。
二、重視物理模型的運(yùn)用,培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力,消除學(xué)生思維障礙
物理模型是物理學(xué)中對(duì)實(shí)際問題忽略次要因素、突出主要因素經(jīng)過科學(xué)抽象而建立的新的物理形象。
通過運(yùn)用物理模型可以突出重點(diǎn),抓住本質(zhì)特征和屬性,可以消除學(xué)生思維方面的片面性和表面性,提高學(xué)生思維的獨(dú)立性、批判性和創(chuàng)造性,從而使學(xué)生能夠?qū)ψ约簭纳钪行纬傻臉闼匚锢砀拍罘治鰠^(qū)別,拋棄錯(cuò)誤概念,形成科學(xué)概念。如:伽利略在研究運(yùn)動(dòng)的原因并指出,亞里士多德觀點(diǎn)的錯(cuò)誤時(shí),設(shè)想的“理想實(shí)驗(yàn)”就是建立了一個(gè)沒有摩擦的光滑軌道的物理模型。在建立物理模型后,問題便簡潔多了。
這是我在新教材教學(xué)工作中對(duì)以上三點(diǎn)的一點(diǎn)教學(xué)反思。在以后的教學(xué)工作中還要繼續(xù)堅(jiān)持與寫好課后小結(jié)與反思筆記,把教學(xué)過程中的一些感觸、思考或困惑及時(shí)記錄下來,以便重新審核自己的教學(xué)行為。通過這半年的教學(xué)實(shí)踐我感悟到在新課程下,平常物理教學(xué)中需要教師課后小結(jié)、反思的地方太多了……
在以后的教學(xué)工作中還要繼往開來,做好教學(xué)反思,寫好課后心得,促使自己成長為新時(shí)期研究型、復(fù)合型的物理教師。
相關(guān)知識(shí)
高中物理必修2《功》教學(xué)設(shè)計(jì)
高中物理必修2《功》教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)目標(biāo)
知識(shí)與技能:
1、正確理解功的含義,知道力和物體在力的方向上發(fā)生位移是做功的兩個(gè)不可缺少的因素。
2、正確理解、應(yīng)用功的計(jì)算公式W=FScosα。
3、知道功是標(biāo)量,正確理解正功和負(fù)功的實(shí)質(zhì),能正確判斷正功和負(fù)功。
過程與方法:
1、通過觀察日常生活中的各種做功情況,通過比較和分析,理解外力做功的兩不可缺少的因素。
2、通過討論與交流,展現(xiàn)學(xué)生思維過程,掌握比較、分析、歸納等邏輯思維方法。
情感態(tài)度與價(jià)值觀:
1、經(jīng)歷觀察、分析和比較等學(xué)習(xí)活動(dòng),培養(yǎng)學(xué)生尊重事實(shí)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度;培養(yǎng)科學(xué)探究的精神、形成科學(xué)探究習(xí)慣;感受到身邊處處有物理。
2、經(jīng)歷討論與交流,培養(yǎng)學(xué)生團(tuán)結(jié)協(xié)作的學(xué)習(xí)態(tài)度。
教學(xué)過程
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
備注
引入
互動(dòng)實(shí)驗(yàn):通過舉起的水果打穿報(bào)紙的實(shí)驗(yàn),引導(dǎo)同學(xué)們分別從力對(duì)物體做功和物體能量變化角度分析物體運(yùn)動(dòng),讓學(xué)生感悟到力對(duì)物體做功與物體能量變化之間的緊密聯(lián)系,從而明確學(xué)習(xí)功的意義是為研究能量做準(zhǔn)備。
兩位同學(xué)代表與老師協(xié)作完成實(shí)驗(yàn),其它同學(xué)思考并回答問題
準(zhǔn)備一水果和一張廢舊報(bào)紙
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、正確理解功的含義,并知道做功的兩個(gè)要素。
2、理解掌握功的計(jì)算公式,正確理解正功和負(fù)功的實(shí)質(zhì),能正確判斷正功和負(fù)功。
3、掌握用功的計(jì)算公式計(jì)算某個(gè)力做功或多個(gè)力的總功。
學(xué)生明確本節(jié)課學(xué)習(xí)知識(shí)目標(biāo)
白板筆強(qiáng)調(diào)
教學(xué)過程
一、怎樣才算做了功
結(jié)合演示實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生判斷怎樣才算做功,明確功的定義:
1如果一個(gè)物體受到力的作用,并使物體在力的方向上發(fā)生一段位移,就說這個(gè)力對(duì)物體做了機(jī)械功(mechanicalwork),簡稱功(work),用符號(hào)“W”表示
2做功的兩個(gè)要素:
物體受力的作用和物體在力的方向上發(fā)生了位移;
強(qiáng)調(diào)說明是物體在力的方向上發(fā)生了位移;
學(xué)生觀察與思考,判斷怎樣才算做了功,理解功的定義并明確做功的兩個(gè)要素。
準(zhǔn)備一花盆
二、如何計(jì)算功
1、如圖所示,當(dāng)力的方向與物體位移方向一致時(shí),力F對(duì)物體做的功W=FS
思考并回答問題
PPT展示,白板批注
2、實(shí)驗(yàn)演示斜拉箱子并提出問題:如下圖所示,當(dāng)力方向與位移方向不一致時(shí),力是否做了功,如果做了功如何計(jì)算?
分析引導(dǎo):首先根據(jù)力的等效與替代思想,將力F分解為沿位移方向的分力Fx=Fcosɑ;和沿垂直位移方向的分力Fy=Fsinɑ.由于物體在分力FX方向發(fā)生了一段位移s,因此分力FX做的功為
W1=Fx·s=Fcosɑ·s
物體在分力FY的方向沒有發(fā)生位移,因此分力F2做的功為零。所以力F對(duì)物體做的功
W=FScosɑ
(提示同學(xué)們結(jié)合走臺(tái)階可以將位移沿力的方向和垂直力方向進(jìn)行分解,也可得同樣的結(jié)果)
3、功的計(jì)算公式W=FScosɑ
F-----為恒力;S-----為物體運(yùn)動(dòng)位移;ɑ-----是力與位移夾角
功是標(biāo)量,單位焦耳(J)1J=1N·m
學(xué)生討論與交流、請同學(xué)代表與全班同學(xué)交流分享
可利用白板智能
三、功的正、負(fù)
1、演示拉箱子,提示同學(xué)們進(jìn)行受力分析并判斷各個(gè)力對(duì)箱子做功與否
提出問題:由于各個(gè)力方向與位移方向之間夾角ɑ不同,力對(duì)物體做功的值會(huì)有不情況,請同學(xué)們根據(jù)功的計(jì)算公式W=FScos進(jìn)行討論。
學(xué)生討論與交流、請同學(xué)代表交流分享
示意圖
ɑ范圍
cosɑ值
W值
阻力或動(dòng)力
0°~90°
正
W0
做正功
動(dòng)力做功
α=90°
0
0,
不做功
90°~180°
負(fù)
W0
做負(fù)功
物體克服阻力做功。
2、觀看錄像:觀看錄像,并讓同學(xué)們分析判斷汽車受到的各個(gè)力對(duì)汽車做功的情況。
提出問題:就如這汽車一樣,如何求出這幾個(gè)力對(duì)物體所做的總功?
學(xué)生代表交流分享
智能筆進(jìn)行受力分析
四、多個(gè)力做功:
提出問題:現(xiàn)實(shí)生活中物體往往受到多個(gè)力作用下發(fā)生一段位移,多個(gè)力對(duì)物體做的總功如何求解呢?
例題:一個(gè)質(zhì)量m=50kg的雪橇,受到與水平方向成θ=37°角斜向上方的拉力F=500N,在水平地面上移動(dòng)的距離l=5m。物體與地面間的滑動(dòng)摩擦力F阻=100N。請回答以下問題:(cos37°=0.8)
1、分析雪橇受到的力并分別求出各個(gè)力對(duì)雪橇所做的功;
2、各個(gè)力對(duì)雪橇所做功的總代數(shù)合是多少?
3、雪橇所受的合外力大小方向如何?
4、合外力對(duì)雪橇所做功是多少?并與各個(gè)力做功的代數(shù)和進(jìn)行比較有何關(guān)系?
解:1、支持力FN、重力G均對(duì)物體不做功,即WG=WFN=0
拉力做功為WF=FLcos37°=500╳5╳0.8=2000J
阻力做功
Wf=f阻Lcos1800=100╳5╳(-1)J=-500J
也可以說物體克服阻力做了500J的功。
2、各個(gè)力做功的代數(shù)和W=WF+Wf+WG+WFN=1500J
3、物體所受合外力F合=Fcos37°-f阻=400N-100N=300N
方向與位移方向相同。
4、合力方向與位移方向一致。合力所做的功
W合=F合S=300N╳5m=1500J
合力所做的功與各分力所做功的代數(shù)和相等。
小組合作,討論交流完成,并與全班同學(xué)交流分享
五、討論與交流:請同學(xué)們根據(jù)以上例題總結(jié)歸納出求解有關(guān)恒力做功問題的一般方法策略。
1、對(duì)物體進(jìn)行受力分析,并判斷各個(gè)力做功情況;
2、確定物體位移;
3、根據(jù)公的計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算;
4、總功的求法:
(1)功是標(biāo)量。求出各個(gè)力所做的功,則總功等于各個(gè)力所做功的代數(shù)和;
即W合=W1+W2+W3……
(2)求出各個(gè)力的合力,則總功等于合力所做的功。
即W合=F合S
小組合作交流完成,并與全班同學(xué)交流分享
小結(jié)
六、學(xué)習(xí)目標(biāo)自查小結(jié)
請同學(xué)們根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)目標(biāo)自查本節(jié)課的學(xué)習(xí)情況并做好小結(jié)。
1、功的概念及功的兩要素
2、功的計(jì)算公式:W=FScosɑ
F-----為恒力;S-----為物體運(yùn)動(dòng)位移;ɑ-----是力與位移夾角
功是標(biāo)量,單位焦耳(J)1J=1N·m
3、功的正、負(fù)
4、總功求法
學(xué)生自主小節(jié)并進(jìn)行交流分享。
學(xué)習(xí)評(píng)估
1、完成課本P67練習(xí);
2、完成學(xué)案評(píng)估練習(xí)。
教學(xué)反思
高中物理《庫侖定律》教學(xué)設(shè)計(jì)
高中物理《庫侖定律》教學(xué)設(shè)計(jì)
【課題】人教版《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書物理(選修3-1)》第一章第二節(jié)《庫侖定律》
【課時(shí)】1學(xué)時(shí)
【三維目標(biāo)】
知識(shí)與技能:
1.知道點(diǎn)電荷的概念,理解并掌握庫侖定律的含義及其表達(dá)式;
2.會(huì)用庫侖定律進(jìn)行有關(guān)的計(jì)算;
3.知道庫侖扭稱的原理。
過程與方法:
1.通過學(xué)習(xí)庫侖定律得出的過程,體驗(yàn)從猜想到驗(yàn)證、從定性到定量的科學(xué)探究過程,學(xué)會(huì)通過間接手段測量微小力的方法;
2.通過探究活動(dòng)培養(yǎng)學(xué)生觀察現(xiàn)象、分析結(jié)果及結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的研究方法。
情感、態(tài)度和價(jià)值觀:
1.通過對(duì)點(diǎn)電荷的研究,讓學(xué)生感受物理學(xué)研究中建立理想模型的重要意義;
2.通過靜電力和萬有引力的類比,讓學(xué)生體會(huì)到自然規(guī)律有其統(tǒng)一性和多樣性。
【教學(xué)重點(diǎn)】
1.建立庫侖定律的過程;
2.庫侖定律的應(yīng)用。
【教學(xué)難點(diǎn)】
庫侖定律的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過程。
【教學(xué)方法】
實(shí)驗(yàn)探究法、交流討論法。
【教學(xué)過程和內(nèi)容】
引入新課同學(xué)們,通過前面的學(xué)習(xí),我們知道“同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引”,這讓我們對(duì)電荷間作用力的方向有了一定的認(rèn)識(shí)。我們把電荷間的作用力叫做靜電力,那么靜電力的大小滿足什么規(guī)律呢?讓我們一起進(jìn)入本章第二節(jié)《庫侖定律》的學(xué)習(xí)。
庫侖定律的發(fā)現(xiàn)
活動(dòng)一:思考與猜想
同學(xué)們,電荷間的作用力是通過帶電體間的相互作用來表現(xiàn)的,
因此,我們應(yīng)該研究帶電體間的相互作用??墒?,生活中帶電體的大小和形狀是多種多樣的,這就給我們尋找靜電力的規(guī)律帶來了麻煩。
早在300多年以前,偉大的牛頓在研究萬有引力的同時(shí),就曾對(duì)帶電紙片的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究,可是由于帶電紙片太不規(guī)則,牛頓對(duì)靜電力的研究并未成功。
(問題1)大家對(duì)研究對(duì)象的選擇有什么好的建議嗎?
在靜電學(xué)的研究中,我們經(jīng)常使用的帶電體是球體。
(問題2)帶電體間的作用力(靜電力)的大小與哪些因素有關(guān)呢?
請學(xué)生根據(jù)自己的生活經(jīng)驗(yàn)大膽猜想。
定性探究電荷間的作用力與影響因素的關(guān)系
實(shí)驗(yàn)表明:電荷間的作用力F隨電荷量q的增大而增大;隨距離r的增大而減小。
(提示)我們的研究到這里是否可以結(jié)束了?為什么?
這只是定性研究,應(yīng)該進(jìn)一步深入得到更準(zhǔn)確的定量關(guān)系。
(問題3)靜電力F與r,q之間可能存在什么樣的定量關(guān)系?
你覺得哪種可能更大?為什么?(引導(dǎo)學(xué)生與萬有引力類比)
活動(dòng)二:設(shè)計(jì)與驗(yàn)證
實(shí)驗(yàn)方法
(問題4)研究F與r、q的定量關(guān)系應(yīng)該采用什么方法?
控制變量法——(1)保持q不變,驗(yàn)證F與r2的反比關(guān)系;
(2)保持r不變,驗(yàn)證F與q的正比關(guān)系。
實(shí)驗(yàn)可行性討論.
困難一:F的測量(在這里F是一個(gè)很小的力,不能用彈簧測力計(jì)直接測量,你有什么辦法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)F大小的間接測量嗎?)
困難二:q的測量(我們現(xiàn)在并不知道準(zhǔn)確測定帶電小球所帶的電量的方法,要研究F與q的定量關(guān)系,你有什么好的想法嗎?)
(思維啟發(fā))有這樣一個(gè)事實(shí):兩個(gè)相同的金屬小球,一個(gè)帶電、一個(gè)不帶電,互相接觸后,它們對(duì)相隔同樣距離的第三個(gè)帶電小球的作用力相等。
——這說明了什么?(說明球接觸后等分了電荷)
(追問)現(xiàn)在,你有什么想法了嗎?
實(shí)驗(yàn)具體操作定量驗(yàn)證
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:兩個(gè)點(diǎn)電荷間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積成正比,與它們距離的二次方成反比。
得出庫侖定律同學(xué)們,我們一起用了大約20分鐘得到的這個(gè)結(jié)論,其實(shí)在物理學(xué)發(fā)展史上,數(shù)位偉大的科學(xué)家用了近30年的時(shí)間得到的并以法國物理學(xué)家?guī)靵龅拿謥砻膸靵龆伞?/p>
啟示一:類比猜想的價(jià)值
讀過牛頓著作的人都可能推想到:凡是表現(xiàn)這種特性的相互作用都應(yīng)服從平方反比定律。這似乎用類比推理的方法就可以得到電荷間作用力的規(guī)律。正是這樣的類比,讓電磁學(xué)少走了許多彎路,形成了嚴(yán)密的定量規(guī)律。馬克·吐溫曾說“科學(xué)真是迷人,根據(jù)零星的事實(shí),增添一點(diǎn)猜想,竟能贏得那么多的收獲!”??茖W(xué)家以廣博的知識(shí)和深刻的洞察力為基礎(chǔ)進(jìn)行的猜想,才是最具有創(chuàng)造力的思維活動(dòng)。
然而,英國物理史學(xué)家丹皮爾也說“自然如不能被目證那就不能被征服!”
啟示二:實(shí)驗(yàn)的精妙
1785年庫侖在前人工作的基礎(chǔ)上,用自己設(shè)計(jì)的扭稱精確驗(yàn)證得到了庫侖定律。(庫侖扭稱實(shí)驗(yàn)的介紹:這個(gè)實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)相當(dāng)巧妙。把微小力放大為力矩,將直接測量轉(zhuǎn)換為間接測量,從而得到靜電力的作用規(guī)律——庫侖定律。)
講解庫侖定律
1.內(nèi)容:真空中兩個(gè)靜止點(diǎn)電荷之間的相互作用力,與它們的電荷量的乘積成正比,與它們的距離的二次方成反比,作用力的方向在它們的連線上。
2.?dāng)?shù)學(xué)表達(dá)式:
(說明),叫做靜電力常量。
3.適用條件:(1)真空中(一般情況下,在空氣中也近似適用);
(2)靜止的;(3)點(diǎn)電荷。
(強(qiáng)調(diào))庫侖定律的公式與萬有引力的公式在形式上盡管很相似,但仍是性質(zhì)不同的兩種力。我們來看下面的題目:
達(dá)標(biāo)訓(xùn)練
例題1:(通過定量計(jì)算,讓學(xué)生明確對(duì)于微觀帶電粒子,因?yàn)殪o電力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于萬有引力,所以我們往往忽略萬有引力。)
(過渡)兩個(gè)點(diǎn)電荷的靜電力我們會(huì)求解了,可如果存在三個(gè)電荷呢?
(承前啟后)兩個(gè)點(diǎn)電荷之間的作用力不因第三個(gè)點(diǎn)電荷的存在而有所改變。因此,多個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)同一個(gè)點(diǎn)電荷的作用力等于各點(diǎn)電荷單獨(dú)對(duì)這個(gè)點(diǎn)電荷的作用力的矢量和。
例題2:(多個(gè)點(diǎn)電荷對(duì)同一點(diǎn)電荷作用力的疊加問題。一方面鞏固庫侖定律,另一方面,也為下一節(jié)電場強(qiáng)度的疊加做鋪墊。)
(拓展說明)庫侖定律是電磁學(xué)的基本定律之一。雖然給出的是點(diǎn)電荷間的靜電力,但是任何一個(gè)帶電體都可以看成是由許多點(diǎn)電荷組成的。所以,如果知道了帶電體的電荷分布,就可以根據(jù)庫侖定律和平行四邊形定則求出帶電體間靜電力的大小和方向了。而這正是庫侖定律的普遍意義。
本堂小結(jié)(略)
課外拓展
1.課本第8頁的“科學(xué)漫步”欄目,介紹的是靜電力的應(yīng)用。你還能了解更多的應(yīng)用嗎?
2.萬有引力與庫侖定律有相似的數(shù)學(xué)表達(dá)式,這似乎在預(yù)示著自然界的和諧統(tǒng)一。課后請同學(xué)查閱資料,了解自然界中的“四種基本相互作用”及統(tǒng)一場理論。
高中物理《電場強(qiáng)度》教學(xué)設(shè)計(jì)
作為杰出的教學(xué)工作者,能夠保證教課的順利開展,教師要準(zhǔn)備好教案,這是教師工作中的一部分。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動(dòng),幫助教師緩解教學(xué)的壓力,提高教學(xué)質(zhì)量。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢?為此,小編從網(wǎng)絡(luò)上為大家精心整理了《高中物理《電場強(qiáng)度》教學(xué)設(shè)計(jì)》,歡迎您閱讀和收藏,并分享給身邊的朋友!
高中物理《電場強(qiáng)度》教學(xué)設(shè)計(jì)
【教學(xué)目標(biāo)】
(一)知識(shí)與技能
1.明確電場強(qiáng)度定義式的含義
2.知道電場的疊加原理,并應(yīng)用這個(gè)原理進(jìn)行簡單的計(jì)算.
(二)過程與方法
通過分析在電場中的不同點(diǎn),電場力F與電荷電量q的比例關(guān)系,使學(xué)生理解比值F/q反映的是電場的強(qiáng)弱,即電場強(qiáng)度的概念;知道電場疊加的一般方法。
(三)情感態(tài)度與價(jià)值觀
培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會(huì)分析和處理電場問題的一般方法。
重點(diǎn):電場強(qiáng)度的概念及其定義式
難點(diǎn):對(duì)電場概念的理解、應(yīng)用電場的疊加原理進(jìn)行簡單的計(jì)算
【教學(xué)流程】
(-)復(fù)習(xí)回顧——舊知鋪墊
1.庫侖定律的適用條件:
(l)真空(無其它介質(zhì));(2)點(diǎn)電荷(其間距r帶電體尺寸L)——非接觸力。
2、列舉:
(l)磁體間——磁力;(2)質(zhì)點(diǎn)間一一萬有引力。
經(jīng)類比、推理,得:
電荷間的相互作用是通過電場發(fā)生的。(電荷周圍產(chǎn)生電場,電場反過來又對(duì)置于其中的電荷施加力的作用)
引出電場、電場力兩個(gè)概念。本節(jié)課,我們主要研究電場問題,以及為描述電場而要引入的另一個(gè)嶄新的物理量——電場強(qiáng)度。
(二)新課教學(xué)
1.電場
(l)電場基本性質(zhì):
電場客觀存在于任何電荷周圍,正是電荷周圍存在的這個(gè)電場才對(duì)引入的其它電荷施加力的作用。
(2)電場基本屬性:
電場源于物質(zhì)(電荷),又對(duì)物質(zhì)(電荷)施力。再根據(jù)“力是物質(zhì)間的相互作用”這一客觀真觀,毫無疑問,電場是一種物質(zhì)。
(3)電場基本特征:
非實(shí)體、特殊態(tài)——看不見、摸不著、聞不到(人體各種感官均無直接感覺)。
電場是一種由非實(shí)體粒子所組成的具有特殊形態(tài)的物質(zhì)。
自然界中的物質(zhì)僅有兩種存在的形態(tài),一種是以固、液、氣等普通形態(tài)存在的實(shí)體物質(zhì);而另一種,就是以特殊形態(tài)存在的非實(shí)體物質(zhì)——場物質(zhì)。
(4)電場的檢驗(yàn)方法(由類比法推理而得):
無論物質(zhì)處于什么形態(tài),我們都可以通過一定手段去感知它的存在,只是感知方式或使用工具不同而已,例如:
①生物學(xué)中動(dòng)植物的體系胞可以通過電子顯微鏡(利用其放大作用)來觀察。
②化學(xué)中的某些氣體可以通過人體的感官來感知(氯氣——色覺,氨氣——嗅覺)
③生活中電視塔發(fā)射的電磁波可以通過電視接收機(jī)(轉(zhuǎn)換為音像信號(hào))來感知。
④物理學(xué)中磁體周圍的磁場可以通過放入其中的小磁針來檢驗(yàn)(磁場對(duì)場內(nèi)小磁針有力作用——磁場的力性)。
⑤物理學(xué)中電荷周圍的電場可以通過放入其中的檢驗(yàn)電荷來檢驗(yàn)(電場對(duì)場內(nèi)的電荷有力作用——電場的力性)。
2.電場強(qiáng)度
(l)模擬實(shí)驗(yàn):
下面以點(diǎn)電荷Q(場源電荷)形成的電場為例,探討一下檢驗(yàn)電荷q在到Q距離(用r表示)不同的位置(場點(diǎn))所受電場力F有何不同。
實(shí)驗(yàn)結(jié)論:通過觀察與分析可以得出,同一個(gè)檢驗(yàn)電荷在點(diǎn)電荷Q形成的電場中的不同位置所受電場力的大小、方向均不同.因?yàn)檫@個(gè)電場力是同一個(gè)電場給同一個(gè)檢驗(yàn)電荷的,所以,場源電荷周圍不同位置的電場有強(qiáng)弱之分和方向之別;電場中同一位置,不同電荷所受電場力也不同,但是,電場力與檢驗(yàn)電荷的電荷量之比卻是一個(gè)不變的常量。前者引出電場強(qiáng)度概念;后者點(diǎn)明場強(qiáng)與檢驗(yàn)電荷無關(guān),而只由電場本身性質(zhì)決定(電場強(qiáng)度的定義方案也由此而得)。
(2)電場強(qiáng)度(簡稱“場強(qiáng)”):
①定義:放入電場中某一點(diǎn)的電荷受到的電場力和它的電荷量q的比值叫做該點(diǎn)的電場強(qiáng)度,簡稱場強(qiáng),用符號(hào)E表示。
②定義式:E=F/q
③單位:N/C
④電場強(qiáng)度是矢量
同一檢驗(yàn)電荷在電場中不同的點(diǎn)所受電場力方向不同,因此,場強(qiáng)不僅有大小,而且有方向,是矢量。用檢驗(yàn)電荷所受電場力的方向表征場強(qiáng)方向比較恰當(dāng),但是,正、負(fù)檢驗(yàn)電荷在電場中同一點(diǎn)所受電場力方向不同且截然相反,怎么來定義場強(qiáng)方向呢?
回顧定義磁場方向時(shí),檢驗(yàn)小磁針靜止時(shí)N、S極所指方向也是相反的,人為規(guī)定:小磁針N極指向?yàn)榇艌龇较颍@是人們的一種習(xí)慣。電場強(qiáng)度方向的定義也是如此。即規(guī)定正的檢驗(yàn)電荷所受的電場力方向?yàn)閳鰪?qiáng)方向。
⑤定義模式:比值法
3.比值法定義物理量
(l)原則:被定義量與定義用量無關(guān)。
(2)應(yīng)用舉例(學(xué)生活動(dòng)):
速度v=s/t。單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生的位移。v大→運(yùn)動(dòng)得快。
密度ρ=m/V。單位體積內(nèi)所含的質(zhì)量。ρ大→質(zhì)量密集。
加速度a=△v/t。單位時(shí)間內(nèi)速度的變化.a(chǎn)大→速度變化快。
電阻R=U/I。因果倒置,但已習(xí)慣。R大→阻電性強(qiáng)。
場強(qiáng)E=F/q。單位電荷量所受電場力。E大→電場越強(qiáng)。
4.點(diǎn)電荷的電場一—場強(qiáng)定義式的應(yīng)用
(l)公式推導(dǎo):
(2)場強(qiáng)特征:
①大?。航鼜?qiáng)遠(yuǎn)弱,同心球面上名點(diǎn),場強(qiáng)值相等
②方向:正電荷周圍的場強(qiáng)方向一發(fā)散;
(3)決定因素:
①大小:由楊源電荷的電荷量Q以及場原電荷到場點(diǎn)之距r“全權(quán)”決定,而與檢驗(yàn)電荷的電荷量q的大小及其存在與否無關(guān)。
②方向:由場源電荷電性決定。
例:一點(diǎn)電荷Q=2.0×10-8C,在距此點(diǎn)電荷30cm處,該點(diǎn)電荷產(chǎn)生的電場的場強(qiáng)是多少?
5.電場強(qiáng)度的疊加
電場中某點(diǎn)的電場強(qiáng)度為各個(gè)點(diǎn)電荷單獨(dú)在該點(diǎn)產(chǎn)生的電場強(qiáng)度的矢量和。
例:如圖所示,要真空中有兩個(gè)點(diǎn)電荷Q1=3.0×10-8C和Q2=-3.0×10-8C,它們相距0.1m.求電場中A點(diǎn)的場強(qiáng)。A點(diǎn)與兩個(gè)點(diǎn)電荷的距離r相等,r=0.1m。
(四)課堂小結(jié)
1.對(duì)比法推知電場的存在,比值法定義電場的強(qiáng)度。
2.電荷間相互作用形式與本質(zhì)之區(qū)別
(l)形式上:電荷對(duì)電荷的作用——非接觸力。
(2)本質(zhì)上:電場對(duì)電荷的作用——接觸力。(受電場力作用的電荷肯定處于電場中)
3.場強(qiáng)幾種表達(dá)式的對(duì)比
(l)E=F/q——定義式,適用于任意電場。
(2)——決定式,適用于真空中點(diǎn)電荷形成的電場。
高中物理3-5教學(xué)案
一名愛崗敬業(yè)的教師要充分考慮學(xué)生的理解性,作為高中教師就要早早地準(zhǔn)備好適合的教案課件。教案可以讓學(xué)生們有一個(gè)良好的課堂環(huán)境,幫助授課經(jīng)驗(yàn)少的高中教師教學(xué)。高中教案的內(nèi)容要寫些什么更好呢?下面是小編精心為您整理的“高中物理3-5教學(xué)案”,歡迎大家閱讀,希望對(duì)大家有所幫助。
教案部分
16.6用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律
【教學(xué)目標(biāo)】
(一)知識(shí)與技能
1.理解動(dòng)量定理的確切含義和表達(dá)式,知道動(dòng)量定理適用于變力。
2.會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象,并能掌握一維情況下的計(jì)算問題。
(二)過程與方法
運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出動(dòng)量定理表達(dá)式。
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過運(yùn)用所學(xué)知識(shí)推導(dǎo)新的規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。激發(fā)學(xué)生探索新知識(shí)的欲望。
【教學(xué)重點(diǎn)】
理解動(dòng)量定理的確切含義和表達(dá)式
【教學(xué)難點(diǎn)】
會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象,并能掌握一維情況下的計(jì)算問題
【教學(xué)方法】
教師啟發(fā)、引導(dǎo),學(xué)生討論、交流。
【教學(xué)用具】
生雞蛋、鋪有較厚的海綿墊的白鐵桶、細(xì)線、金屬小球、橡皮筋、鐵架臺(tái)等,投影片,多媒體輔助教學(xué)設(shè)備
【課時(shí)安排】
1課時(shí)
【教學(xué)過程】
(一)引入新課
小實(shí)驗(yàn)引入新課:
演示實(shí)驗(yàn)1:雞蛋落地
【演示】事先在一個(gè)白鐵桶的底部墊上一層海綿(不讓學(xué)生知道),讓一個(gè)雞蛋從一米多高的地方下落到白鐵桶里,事先讓學(xué)生推測一下雞蛋的“命運(yùn)”,然后做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)并沒有象學(xué)生想象的那樣嚴(yán)重:發(fā)現(xiàn)雞蛋不會(huì)被打破!
演示實(shí)驗(yàn)2:緩沖裝置的模擬
【演示】用細(xì)線懸掛一個(gè)重物,把重物拿到一定高度,釋放后重物下落可以把細(xì)線拉斷,如果在細(xì)線上端拴一段皮筋,再從同樣的高度釋放,就不會(huì)斷了。
【讓學(xué)生在驚嘆中開始新課內(nèi)容】
在日常生活中,有不少這樣的事例:跳遠(yuǎn)時(shí)要跳在沙坑里;跳高時(shí)在下落處要放海綿墊子;從高處往下跳,落地后雙腿往往要彎曲;輪船邊緣及輪渡的碼頭上都裝有橡皮輪胎等,這樣做的目的是為了什么呢?而在某些情況下,我們又不希望這樣,比如用鐵錘釘釘子。這些現(xiàn)象中的原因是什么呢?通過我們今天的學(xué)習(xí)來探究其中的奧秘。
(二)進(jìn)行新課
1.用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律
師:給出問題
假設(shè)一個(gè)物體在恒定的合外力作用下,做勻變速直線運(yùn)動(dòng),在t時(shí)刻初速度為v,在t′時(shí)刻的末速度為v′,試推導(dǎo)合外力的表達(dá)式。
學(xué)生:用牛頓第二定律F=ma以及勻變速直線運(yùn)動(dòng)的公式自己推導(dǎo)。
(教師巡回指導(dǎo),及時(shí)點(diǎn)撥、提示)
推導(dǎo)過程:如圖所示,由牛頓第二定律得,物體的加速度
合力F=ma
由于,
所以,(1)
結(jié)論:上式表示,物體所受合外力等于物體動(dòng)量的變化率。這就是牛頓第二定律的另一種表達(dá)式。
2.動(dòng)量定理
教師:將(1)式寫成(2)
(師生討論上式的物理意義)
總結(jié):表達(dá)式左邊是物體從t時(shí)刻到t′時(shí)刻動(dòng)量的變化量,右邊是物體所受合外力與這段時(shí)間的乘積。(2)式表明,物體動(dòng)量的變化量,不僅與力的大小和方向有關(guān),還與時(shí)間的長短有關(guān),力越大、作用時(shí)間越長,物體動(dòng)量的變化量就越大。這個(gè)量反映了力對(duì)時(shí)間的積累效應(yīng)。
教師(講解):物理學(xué)中把力F與作用時(shí)間的乘積,稱為力的沖量,記為I,即
,單位:Ns,讀作“牛頓秒”。
將(2)式寫成(3)
(3)式表明,物體動(dòng)量的變化量等于物體所受合外力的沖量,這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)量定理。
討論:如果物體所受的力不是恒力,對(duì)動(dòng)量定理的表達(dá)式應(yīng)該怎樣理解呢?
教師:引導(dǎo)學(xué)生閱讀選修3-5教材24頁第一段,理解動(dòng)量定理的過程性。
總結(jié):盡管動(dòng)量定理是根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的有關(guān)公式在恒定合外力的情況下推導(dǎo)
出來的??梢宰C明:動(dòng)量定理不但適用于恒力,也適用于隨時(shí)間變化的變力。對(duì)于變力情況,動(dòng)量定理中的F應(yīng)理解為變力在作用時(shí)間內(nèi)的平均值。
在實(shí)際中我們常遇到變力作用的情況,比如用鐵錘釘釘子,球拍擊乒乓球等,釘子和乒乓球所受的作用力都不是恒力,這時(shí)變力的作用效果可以等效為某一個(gè)恒力的作用,則該恒力就叫變力的平均值,如圖所示,是變力與平均力的F-t圖象,其圖線與橫軸所圍的面積即為沖量的大小,當(dāng)兩圖線面積相等時(shí),即變力與平均力在t0時(shí)間內(nèi)等效。
利用動(dòng)量定理不僅可以解決勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問題,還可以解決曲線運(yùn)動(dòng)中的有關(guān)問題,將較難計(jì)算的問題轉(zhuǎn)化為較易計(jì)算的問題。
3.動(dòng)量定理的方向性
例如:勻加速運(yùn)動(dòng)合外力沖量的方向與初動(dòng)量方向相同,勻減速運(yùn)動(dòng)合外力沖量方向與初動(dòng)量方向相反,甚至可以跟初動(dòng)量方向成任何角度。在中學(xué)階段,我們僅限于初、末動(dòng)量的方向、合外力的方向在同一直線上的情況(即一維情況),此時(shí)公式中各矢量的方向可以用正、負(fù)號(hào)表示,首先要選定一個(gè)正方向,與正方向相同的矢量取正值,與正方向相反的矢量取負(fù)值。
如圖所示,質(zhì)量為m的球以速度v向右運(yùn)動(dòng),與墻壁碰撞后反彈的速度為v’,碰撞過程中,小球所受墻壁的作用力F的方向向左。若取向左為正方向,則小球所受墻壁的作用力為正值,初動(dòng)量取負(fù)值,末動(dòng)量取正值,因而根據(jù)動(dòng)量定理可表示為Ft=p′一p=mv′一(一mv)=mv′十mv。此公式中F、v、v′均指該物理量的大?。ù颂幙删o接著講課本上的例題)。
小結(jié):公式Ft=p′一P=△p是矢量式,合外力的沖量的方向與物體動(dòng)量變化的方向相同。合外力沖量的方向可以跟初動(dòng)量方向相同,也可以相反。
演示實(shí)驗(yàn)3:小鋼球碰到堅(jiān)硬大理石后返回
4.應(yīng)用舉例
下面,我們應(yīng)用動(dòng)量定理來解釋雞蛋下落是否會(huì)被打破等有關(guān)問題。
雞蛋從某一高度下落,分別與石頭和海綿墊接觸前的速度是相同的,也即初動(dòng)量相同,碰撞后速度均變?yōu)榱?,即末?dòng)量均為零,因而在相互作用過程中雞蛋的動(dòng)量變化量相同。而兩種情況下的相互作用時(shí)間不同,與石頭碰時(shí)作用時(shí)間短,與海綿墊相碰時(shí)作用時(shí)間較長,由Ft=△p知,雞蛋與石頭相碰時(shí)作用大,會(huì)被打破,與海綿墊相碰時(shí)作用力較小,因而不會(huì)被打破。
接著再解釋用鐵錘釘釘子、跳遠(yuǎn)時(shí)要落入沙坑中等現(xiàn)象。在實(shí)際應(yīng)用中,有的需要作用時(shí)
間短,得到很大的作用力而被人們所利用,有的需要延長作用時(shí)間(即緩沖)減少力的作用。請同學(xué)們再舉些有關(guān)實(shí)際應(yīng)用的例子。加強(qiáng)對(duì)周圍事物的觀察能力,勤于思考,一定會(huì)有收獲。
接著再解釋緩沖裝置。
在實(shí)際應(yīng)用中,有的需要作用時(shí)間短,得到很大的作用力,而被人們所利用;有的要延長作用時(shí)間而減少力的作用,請同學(xué)們再舉出一些有關(guān)實(shí)際應(yīng)用的例子,加強(qiáng)對(duì)周圍事物的觀察,勤于思考,一定會(huì)有收獲。
(三)例題講解
例1、甲、乙兩個(gè)物體動(dòng)量隨時(shí)間變化的圖象如圖所示,圖象對(duì)應(yīng)的物體的運(yùn)動(dòng)過程可能是()
A.甲物體可能做勻加速運(yùn)動(dòng)
B.甲物體可能做豎直上拋運(yùn)動(dòng)
C.乙物體可能做勻變速運(yùn)動(dòng)
D.乙物體可能與墻壁發(fā)生彈性碰撞
[解析]a甲物體的動(dòng)量隨時(shí)間的變化圖象是一條直線,其斜率Δp/Δt恒定不變,說明物體受到恒定的合外力作用;
b由圖線可以看出甲物體的動(dòng)量先減小然后反向增大。綜合a、b知甲物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng),與豎直上拋運(yùn)動(dòng)類似,所以B選項(xiàng)正確。
c.乙物體的動(dòng)量隨時(shí)間變化規(guī)律是一條曲線,曲線的斜率先增大后減小。根據(jù)動(dòng)量的變化率就是物體受到的合外力(F合=Δp/Δt)知,乙物體在運(yùn)動(dòng)過程中受到的合外力先增大后
減小。
d.由圖線還可以看出,乙物體的動(dòng)量先正方向減小到零,然后反方向增大。
綜合c、d可知乙物體的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)變加速運(yùn)動(dòng),與水平面上的小球和豎直墻壁發(fā)生彈性碰撞相類似(彈性小球與豎直墻壁彈性碰撞的過程,小球受到的彈力隨著形變量的增大而增大,隨形變量的減小而減小,是一個(gè)變力,且小球與墻壁達(dá)到最大壓縮量時(shí),其速度等于零),所以D選項(xiàng)正確。
[答案]BD
[變式訓(xùn)練]水平推力F1和F2分別作用在水平面上等質(zhì)量的a、b兩物體上,作用一段時(shí)間后撒去推力,物體將繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后停下,兩物體的v—t圖象如圖所示,圖中AB//CD,
則()
A.F1的沖量大于F2的沖量
B.Fl的沖量等于F2的沖量
C.兩物體受到的摩擦力大小相等
D.兩物體受到的摩擦力大小不等
[解析]題目中給出了速度一時(shí)間圖象,由圖象告訴我們很多隱含條件,如圖象的斜率表示加速度的大小,我們可以根據(jù)斜率的大小關(guān)系確定加速度的大小關(guān)系,從而確定力的大小
關(guān)系,同時(shí)也可以從圖上直接找出力作用時(shí)間的長短。
設(shè)F1、F2的作用時(shí)間分別為t1、t2,則由圖知t1t2,當(dāng)只有摩擦力Ff作用時(shí),由AB//CD知圖線斜率相同,則加速度相同,由牛頓第二定律知,摩擦力Ff相同,故C選項(xiàng)正確,D
選項(xiàng)錯(cuò)誤;對(duì)a,由動(dòng)量定理得:Flt1—F2t2=mvA;對(duì)b同理:F2t2—Fft2=mvc。
由圖象知,vA=vc,tlt2,所以有mvA=mvc知,即F1t1—Fftl=F2t2—Fft2,因此F2t2F1t1,即A、B選項(xiàng)均錯(cuò)。[答案]C.
例2、蹦床是運(yùn)動(dòng)員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。一名質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員,從離水平網(wǎng)面3.2m高處自由下落,觸網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平面5.0m高處,已知運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為1.2s,求這段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的平均作用力大小。(g取10m/s2)
[解析]運(yùn)動(dòng)員從高處落下做自由落體運(yùn)動(dòng),與彈性網(wǎng)接觸受到向上的彈力后,再做豎直上拋運(yùn)動(dòng)??梢苑诌^程應(yīng)用動(dòng)量定理求解,也可整個(gè)過程應(yīng)用動(dòng)量定理求解,須注意的是各矢量的方向要明確。
[答案]方法一:運(yùn)動(dòng)員剛接觸網(wǎng)時(shí)速度的大小v1=8m/s,方向向下。
剛離網(wǎng)時(shí)速度的大小v2=10m/s,方向向上。
在運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的過程中,設(shè)網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力為F,以運(yùn)動(dòng)員為研究著對(duì)象,由動(dòng)量定理,以向上為正方向,有
(F—mg)Δt=mv2—mv1。
解得F=1.5X103N,方向向上。
方法二:對(duì)運(yùn)動(dòng)員下降、與網(wǎng)接觸、上升的全過程應(yīng)用動(dòng)量定理。
從3.2m高處自由下落的時(shí)間為t1=0.8s,
運(yùn)動(dòng)員彈回到5.0m高處所用的時(shí)間為t2=1s
整個(gè)過程中運(yùn)動(dòng)員始終受重力作用,僅在與網(wǎng)接觸的t2=1.2s的時(shí)間內(nèi)受到網(wǎng)對(duì)他向上的彈力FN的作用,對(duì)全過程應(yīng)用動(dòng)量定理,有
FNt3—mg(t1十t2+t3)=0,
則F=1500N,方向向上。
[點(diǎn)評(píng)]解答本題時(shí),容易出現(xiàn)以下錯(cuò)誤:(1)未能正確地進(jìn)行受力分析、漏算重力,誤認(rèn)為所求的平均力就是合外力;
(2)沒有正確理解動(dòng)量定理的矢量性,誤將動(dòng)量的變化寫為mv2—mvlo
例3、將質(zhì)量m=1kg的小球,從距水平地面高h(yuǎn)=5m處,以v。=10m/s的水平速度拋出,不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2,求:
(1)平拋運(yùn)動(dòng)過程中小球動(dòng)量的增量ΔP;
(2)小球落地時(shí)的動(dòng)量P,;
(3)飛行過程中小球所受的合外力的沖量I
[解析]這是一道動(dòng)量、動(dòng)量的增量及沖量的綜合題目,在曲線運(yùn)動(dòng)中求動(dòng)量增量Δp可直接用公式Δp=p2—p1,的方法,也可以用動(dòng)量定理求解,應(yīng)視情況而定。
[答案]畫出小球運(yùn)動(dòng)軌跡的示意圖,如圖所示。由于小球做平拋運(yùn)動(dòng),故有h=gt2/2,小球落地時(shí)間t=1s
(1)因?yàn)樗椒较蚴莿蛩龠\(yùn)動(dòng),v。保持不變,所以小球的速度增量Δv=Δvy=gt=10m/s。
所以Δp=Δpy=mΔv=10kgm/s。
(2)由速度合成知,落地速度v=10m/s。
所以小球落地時(shí)的動(dòng)量大小為p,=mv=10kgm/s。
由圖知tanθ=1,則小球落地的動(dòng)量的方向與水平方向的夾角為450,斜向下。
(3)小球飛行過程中只受重力作用,所以合外力的沖量為
I=mgt=10Ns,方向豎直向下。
[點(diǎn)評(píng)]此題考查動(dòng)量、動(dòng)量的增量和沖量等基本概念,要注意各概念在曲線運(yùn)動(dòng)的求解方法及矢量的使用。
(四)課堂小結(jié)
教師活動(dòng):讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié),其他同學(xué)在筆記本上總結(jié),然后請同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。
學(xué)生活動(dòng):認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容,并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫下來、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié),看誰的更好,好在什么地方。
點(diǎn)評(píng):總結(jié)課堂內(nèi)容,培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。
教師要放開,讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容,允許內(nèi)容的順序不同,從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。
(五)作業(yè):“問題與練習(xí)”1~4題
★教學(xué)體會(huì)
思維方法是解決問題的靈魂,是物理教學(xué)的根本;親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵,離開了思維方法和實(shí)踐活動(dòng),物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花,水中月。
16.6用動(dòng)量概念表示牛頓第二定律
山東泰安英雄山中學(xué)謝龍
【目標(biāo)引領(lǐng)】
(一)知識(shí)與技能
1.理解動(dòng)量定理的確切含義和表達(dá)式,知道動(dòng)量定理適用于變力。
2.會(huì)用動(dòng)量定理解釋有關(guān)物理現(xiàn)象,并能掌握一維情況下的計(jì)算問題。
(二)過程與方法
運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)出動(dòng)量定理表達(dá)式。
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
通過運(yùn)用所學(xué)知識(shí)推導(dǎo)新的規(guī)律,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。激發(fā)學(xué)生探索新知識(shí)的欲望。
【自學(xué)探究】
1、假設(shè)一個(gè)物體在恒定的合外力作用下,做勻變速直線運(yùn)動(dòng),在t時(shí)刻初速度為v,在t′時(shí)刻的末速度為v′,試推導(dǎo)合外力的表達(dá)式。
2、沖量:
表達(dá)式:
3、動(dòng)量定理:
【合作解疑】
1、光滑水平桌面上,一球在繩拉力作用下,做勻速圓周運(yùn)動(dòng),已知球的質(zhì)量為m,線速度為v,且繩長為L,試求球運(yùn)動(dòng)半圓周過程中繩拉力的沖量大小。
2、質(zhì)量為50kg的體操運(yùn)動(dòng)員從高空落下,落到墊子前的速度為1.0m/s,方向豎直向下,該運(yùn)動(dòng)員經(jīng)墊子緩沖0.5s停下來,求墊子對(duì)運(yùn)動(dòng)員的作用力?(g取10m/s2)
3、質(zhì)量為m的鋼球自高處落下,以速度v1碰地,豎直向上彈回,碰撞時(shí)間極短,離地的速度為v2。在碰撞過程中,地面對(duì)鋼球沖量的方向和大小為()
A.向下,m(v1—v2)B.向下,m(v1十v2)
C.向上,m(v1—v2)D.向上,m(v1+v2)
4、通過以上的三個(gè)題目討論:在運(yùn)用動(dòng)量定理解題時(shí)應(yīng)注意哪些問題?
【精講點(diǎn)撥】
例1、甲、乙兩個(gè)物體動(dòng)量隨時(shí)間變化的圖象如圖所示,圖象對(duì)應(yīng)的物體的運(yùn)動(dòng)過程可能是()
A.甲物體可能做勻加速運(yùn)動(dòng)
B.甲物體可能做豎直上拋運(yùn)動(dòng)
C.乙物體可能做勻變速運(yùn)動(dòng)
D.乙物體可能與墻壁發(fā)生彈性碰撞
[變式訓(xùn)練]水平推力F1和F2分別作用在水平面上等質(zhì)量的a、b兩物體上,作用一段時(shí)間后撒去推力,物體將繼續(xù)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后停下,兩物體的v—t圖象如圖所示,圖中AB//CD,
則()
A.F1的沖量大于F2的沖量
B.Fl的沖量等于F2的沖量
C.兩物體受到的摩擦力大小相等
D.兩物體受到的摩擦力大小不等
解題反思:
例2、蹦床是運(yùn)動(dòng)員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動(dòng)作的運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目。一名質(zhì)量為60kg的運(yùn)動(dòng)員,從離水平網(wǎng)面3.2m高處自由下落,觸網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平面5.0m高處,已知運(yùn)動(dòng)員與網(wǎng)接觸的時(shí)間為1.2s,求這段時(shí)間內(nèi)網(wǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)員的平均作用力大小。(g取10m/s2)
解題反思:運(yùn)用動(dòng)量定理解題的一般步驟?
例3、將質(zhì)量m=1kg的小球,從距水平地面高h(yuǎn)=5m處,以v。=10m/s的水平速度拋出,不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2,求:
(1)平拋運(yùn)動(dòng)過程中小球動(dòng)量的增量ΔP;
(2)小球落地時(shí)的動(dòng)量P,;
(3)飛行過程中小球所受的合外力的沖量I
【訓(xùn)練鞏固】
1.質(zhì)量為m的木箱在光滑的水平地面上,在與水平方向成θ角的恒定拉力F作用下由靜止開始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t速度變?yōu)関,則在這段時(shí)間內(nèi)拉力F與重力的沖量大小分別為()
A.Ft,0B.Ftcosθ,0C.mv,mgtD.Ft,mgt
2.人從高處跳到低處時(shí),為了安全,一般都是讓腳尖先著地,且雙腿要彎曲,這是為了
()
A.減小沖量
B.使動(dòng)量的變化減小
C.延長與地面的沖擊時(shí)間,從而減小沖力
D.增大人對(duì)地的壓強(qiáng),起到安全作用
3.—質(zhì)量為m的鐵錘,以速度,豎直打在木樁上,經(jīng)過Δt時(shí)間后停止,則在打擊時(shí)間內(nèi),鐵錘對(duì)木樁的平均沖力的大小是()
A.mgΔt
B.mv/Δt
C.mv/Δt+mg
D.mv/Δt—mg
4.質(zhì)量為60kg的建筑工人,不慎從高空跌下,由于彈性安全帶的保護(hù),使他懸掛起來,已知彈性安全帶的緩沖時(shí)間是1.2s,安全帶長5m,g取10m/s2,則安全帶所受的平均沖力的大小為()
A.500NB.1100NC.600ND.100N
【綜合運(yùn)用】
5.一輛轎車強(qiáng)行超車時(shí),與另一輛迎面駛來的轎車相撞,兩車相撞后連為一體,兩車車身因相互擠壓,皆縮短了0.5m,據(jù)測算兩車相撞前的速度約為30m/s,求:
(1)若人與車作用時(shí)間為1.0s,車禍中車內(nèi)質(zhì)量約60kg的人受到的平均沖力是多大?
(2)若此人系有安全帶,安全帶在車禍過程中與人體作用時(shí)間是1s,求這時(shí)人體受到的平均沖力為多大?
6.如圖所示,長為L的輕繩一端系于固定點(diǎn)O,另一端系質(zhì)
量為m的小球,將小球從O點(diǎn)正下方L/4處以一定初速度
水平向右拋出,經(jīng)—定時(shí)間繩被拉直,以后小球?qū)⒁設(shè)為
圓心在豎直平面內(nèi)擺動(dòng)。已知繩剛被拉直時(shí),繩與豎直
方向成600角,求:
(1)小球水平拋出時(shí)的初速度。
(2)在繩被拉直的瞬間,圓心O受到的沖量。
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