小學(xué)科學(xué)教科版教案

滬科版高一物理下冊《機(jī)械波的運(yùn)動》教案。

滬科版高一物理下冊《機(jī)械波的運(yùn)動》教案

目標(biāo)：

1．掌握機(jī)械波的產(chǎn)生條件和機(jī)械波的傳播特點(diǎn)（規(guī)律）；

2．掌握描述波的物理量——波速、周期、波長；

3．正確區(qū)分振動圖象和波動圖象，并能運(yùn)用兩個圖象解決有關(guān)問題

4．知道波的特性：波的疊加、干涉、衍射；了解多普勒效應(yīng)

教學(xué)重點(diǎn)：機(jī)械波的傳播特點(diǎn)，機(jī)械波的三大關(guān)系（波長、波速、周期的關(guān)系；空間距離和時間的關(guān)系；波形圖、質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向間的關(guān)系）

教學(xué)難點(diǎn)：波的圖象及相關(guān)應(yīng)用

教學(xué)方法：講練結(jié)合，計算機(jī)輔助教學(xué)

教學(xué)過程：

一、機(jī)械波

1．機(jī)械波的產(chǎn)生條件：波源（機(jī)械振動）傳播振動的介質(zhì)（相鄰質(zhì)點(diǎn)間存在相互作用力）。

2．機(jī)械波的分類

機(jī)械波可分為橫波和縱波兩種。

（1）質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向垂直的叫橫波，如：繩上波、水面波等。

（2）質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向平行的叫縱波，如：彈簧上的疏密波、聲波等。

分類質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向關(guān)系形狀舉例

橫波垂直凹凸相間；有波峰、波谷繩波等

縱波在同一條直線上疏密相間；有密部、疏部彈簧波、聲波等

說明：地震波既有橫波，也有縱波。

3．機(jī)械波的傳播

（1）在同一種均勻介質(zhì)中機(jī)械波的傳播是勻速的。波速、波長和頻率之間滿足公式：v=λf。

（2）介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動是在各自的平衡位置附近的簡諧運(yùn)動，是變加速運(yùn)動，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移。

（3）機(jī)械波轉(zhuǎn)播的是振動形式、能量和信息。

（4）機(jī)械波的頻率由波源決定，而傳播速度由介質(zhì)決定。

4．機(jī)械波的傳播特點(diǎn)（規(guī)律）：

（1）前帶后，后跟前，運(yùn)動狀態(tài)向后傳。即：各質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動，起振方向由波源來決定；且其振動頻率（周期）都等于波源的振動頻率（周期），但離波源越遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動越滯后。

（2）機(jī)械波傳播的是波源的振動形式和波源提供的能量，而不是質(zhì)點(diǎn)。

5．機(jī)械波的反射、折射、干涉、衍射

一切波都能發(fā)生反射、折射、干涉、衍射。特別是干涉、衍射，是波特有的性質(zhì)。

（1）干涉產(chǎn)生干涉的必要條件是：兩列波源的頻率必須相同。

需要說明的是：以上是發(fā)生干涉的必要條件，而不是充分條件。要發(fā)生干涉還要求兩列波的振動方向相同（要上下振動就都是上下振動，要左右振動就都是左右振動），還要求相差恒定。我們經(jīng)常列舉的干涉都是相差為零的，也就是同向的。如果兩個波源是振動是反向的，那么在干涉區(qū)域內(nèi)振動加強(qiáng)和減弱的位置就正好顛倒過來了。

干涉區(qū)域內(nèi)某點(diǎn)是振動最強(qiáng)點(diǎn)還是振動最弱點(diǎn)的充要條件：

最強(qiáng)：該點(diǎn)到兩個波源的路程之差是波長的整數(shù)倍，即δ=nλ

最弱：該點(diǎn)到兩個波源的路程之差是半波長的奇數(shù)倍，即

根據(jù)以上分析，在穩(wěn)定的干涉區(qū)域內(nèi)，振動加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)；振動減弱點(diǎn)始終減弱。

至于“波峰和波峰疊加得到振動加強(qiáng)點(diǎn)”，“波谷和波谷疊加也得到振動加強(qiáng)點(diǎn)”，“波峰和波谷疊加得到振動減弱點(diǎn)”這些都只是充分條件，不是必要條件。

【例1】如圖所示，S1、S2是兩個相干波源，它們振動同步且振幅相同。實線和虛線分別表示在某一時刻它們所發(fā)出的波的波峰和波谷。關(guān)于圖中所標(biāo)的a、b、c、d四點(diǎn)，下列說法中正確的有

A．該時刻a質(zhì)點(diǎn)振動最弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動最強(qiáng)，d質(zhì)點(diǎn)振動既不是最強(qiáng)也不是最弱

B．該時刻a質(zhì)點(diǎn)振動最弱，b、c、d質(zhì)點(diǎn)振動都最強(qiáng)

C．a(chǎn)質(zhì)點(diǎn)的振動始終是最弱的，b、c、d質(zhì)點(diǎn)的振動始終是最強(qiáng)的

D．再過T/4后的時刻a、b、c三個質(zhì)點(diǎn)都將處于各自的平衡位置，因此振動最弱

解析：該時刻a質(zhì)點(diǎn)振動最弱，b、c質(zhì)點(diǎn)振動最強(qiáng)，這不難理解。但是d既不是波峰和波峰疊加，又不是波谷和波谷疊加，如何判定其振動強(qiáng)弱？這就要用到充要條件：“到兩波源的路程之差是波長的整數(shù)倍”時振動最強(qiáng)，從圖中可以看出，d是S1、S2連線的中垂線上的一點(diǎn)，到S1、S2的距離相等，所以必然為振動最強(qiáng)點(diǎn)。

本題答案應(yīng)選B、C

點(diǎn)評：描述振動強(qiáng)弱的物理量是振幅，而振幅不是位移。每個質(zhì)點(diǎn)在振動過程中的位移是在不斷改變的，但振幅是保持不變的，所以振動最強(qiáng)的點(diǎn)無論處于波峰還是波谷，振動始終是最強(qiáng)的。

【例2】如圖所示表示兩列相干水波的疊加情況，圖中的實線表示波峰，虛線表示波谷。設(shè)兩列波的振幅均為5cm，且圖示的范圍內(nèi)振幅不變，波速和波長分別為1m/s和0.5m。C點(diǎn)是BE連線的中點(diǎn)，下列說法中正確的是（）

A．C、E兩點(diǎn)都保持靜止不動

B．圖示時刻A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為20cm

C．圖示時刻C點(diǎn)正處于平衡位置且向水面上運(yùn)動

D．從圖示的時刻起經(jīng)0.25s，B點(diǎn)通過的路程為20cm

解析：由波的干涉知識可知圖6中的質(zhì)點(diǎn)A、B、E的連線處波峰和波峰或波谷和波谷疊加是加強(qiáng)區(qū)，過D、F的連線處和過P、Q的連線處波峰和波谷疊加是減弱區(qū)。C、E兩點(diǎn)是振動的加強(qiáng)點(diǎn)，不可能靜止不動。所以選項A是錯誤的。

在圖示時刻，A在波峰，B在波谷，它們振動是加強(qiáng)的，振幅均為兩列波的振幅之和，均為10cm，此時的高度差為20cm，所以B選項正確。

A、B、C、E均在振動加強(qiáng)區(qū)，且在同一條直線上，由題圖可知波是由E處向A處傳播，在圖示時刻的波形圖線如右圖所示，由圖可知C點(diǎn)向水面運(yùn)動，所以C選項正確。

波的周期T=/v=0.5s，經(jīng)過0.25s，即經(jīng)過半個周期。在半個周期內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)的路程為振幅的2倍，所以振動加強(qiáng)點(diǎn)B的路程為20cm，所以D選項正確。

點(diǎn)評：關(guān)于波的干涉，要正確理解穩(wěn)定的干涉圖樣是表示加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的相對穩(wěn)定，但加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)還是在做振動，加強(qiáng)區(qū)里兩列波分別引起質(zhì)點(diǎn)分振動的方向是相同的，減弱區(qū)里兩列波分別引起質(zhì)點(diǎn)分振動的方向是相反的，發(fā)生變化的是振幅增大和減少的區(qū)別，而且波形圖沿著波的傳播方向在前進(jìn)。

（2）衍射。

波繞過障礙物的現(xiàn)象叫做波的衍射。

能夠發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的尺寸比波長小，或者跟波長相差不多。

（3）波的獨(dú)立傳播原理和疊加原理。

獨(dú)立傳播原理：幾列波相遇時，能夠保持各自的運(yùn)動狀態(tài)繼續(xù)傳播，不互相影響。

疊加原理：介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的位移、速度、加速度都等于幾列波單獨(dú)轉(zhuǎn)播時引起的位移、速度、加速度的矢量和。

波的獨(dú)立傳播原理和疊加原理并不矛盾。前者是描述波的性質(zhì)：同時在同一介質(zhì)中傳播的幾列波都是獨(dú)立的。比如一個樂隊中各種樂器發(fā)出的聲波可以在空氣中同時向外傳播，我們?nèi)匀荒芊智迤渲懈鞣N樂器發(fā)出的不同聲波。后者是描述介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動情況：每個介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動是各列波在該點(diǎn)引起的運(yùn)動的矢量和。這好比老師給學(xué)生留作業(yè)：各個老師要留的作業(yè)與其他老師無關(guān)，是獨(dú)立的；但每個學(xué)生要做的作業(yè)卻是所有老師留的作業(yè)的總和。

【例3】如圖中實線和虛線所示，振幅、周期、起振方向都相同的兩列正弦波（都只有一個完整波形）沿同一條直線向相反方向傳播，在相遇階段（一個周期內(nèi)），試畫出每隔T/4后的波形圖。并分析相遇后T/2時刻疊加區(qū)域內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動情況。

解析：根據(jù)波的獨(dú)立傳播原理和疊加原理可作出每隔T/4后的波形圖如所示。

相遇后T/2時刻疊加區(qū)域內(nèi)abcde各質(zhì)點(diǎn)的位移都是零，但速度各不相同，其中a、c、e三質(zhì)點(diǎn)速度最大，方向如圖所示，而b、d兩質(zhì)點(diǎn)速度為零。這說明在疊加區(qū)域內(nèi)，a、c、e三質(zhì)點(diǎn)的振動是最強(qiáng)的，b、d兩質(zhì)點(diǎn)振動是最弱的。

6．多普勒效應(yīng)

當(dāng)波源或者接受者相對于介質(zhì)運(yùn)動時，接受者會發(fā)現(xiàn)波的頻率發(fā)生了變化，這種現(xiàn)象叫多普勒效應(yīng)。

學(xué)習(xí)“多普勒效應(yīng)”必須弄清的幾個問題：

（1）當(dāng)波源以速率v勻速靠近靜止的觀察者A時，觀察者“感覺”到的頻率變大了。但不是“越來越大”。

（2）當(dāng)波源靜止，觀察者以速率v勻速靠近波源時，觀察者“感覺”到的頻率也變大了。

（3）當(dāng)波源與觀察者相向運(yùn)動時，觀察者“感覺”到的頻率變大。

（4）當(dāng)波源與觀察者背向運(yùn)動時，觀察者“感覺”到的頻率變小。

【例4】（2004年高考科研測試）a為聲源，發(fā)出聲波；b為接收者，接收a發(fā)出的聲波。a、b若運(yùn)動，只限于在沿兩者連線方向上，下列說法正確的是

A．a(chǎn)靜止，b向a運(yùn)動，則b收到的聲頻比a發(fā)出的高

B．a(chǎn)、b向同一方向運(yùn)動，則b收到的聲頻一定比a發(fā)出的高

C．a(chǎn)、b向同一方向運(yùn)動，則b收到的聲頻一定比a發(fā)出的低

D．a(chǎn)、b都向相互背離的方向運(yùn)動，則b收到的聲頻比a發(fā)出的高

答案：A

二、振動圖象和波的圖象

1．振動圖象和波的圖象

振動圖象和波的圖象從圖形上看好象沒有什么區(qū)別，但實際上它們有本質(zhì)的區(qū)別。

（1）物理意義不同：振動圖象表示同一質(zhì)點(diǎn)在不同時刻的位移；波的圖象表示介質(zhì)中的各個質(zhì)點(diǎn)在同一時刻的位移。

（2）圖象的橫坐標(biāo)的單位不同：振動圖象的橫坐標(biāo)表示時間；波的圖象的橫坐標(biāo)表示距離。

（3）從振動圖象上可以讀出振幅和周期；從波的圖象上可以讀出振幅和波長。

簡諧振動圖象與簡諧橫波圖象的列表比較：

簡諧振動簡諧橫波

圖

象

坐

標(biāo)橫坐標(biāo)時間介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置

縱坐標(biāo)質(zhì)點(diǎn)的振動位移各質(zhì)點(diǎn)在同一時刻的振動位移

研究對象一個質(zhì)點(diǎn)介質(zhì)中的大量質(zhì)點(diǎn)

物理意義一個質(zhì)點(diǎn)在不同時刻的振動位移介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在同一時刻的振動位移

隨時間的變化原有圖形不變，圖線隨時間而延伸原有波形沿波的傳播方向平移

運(yùn)動情況質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動波在介質(zhì)中勻速傳播；介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)做簡諧振動

2．描述波的物理量——波速、周期、波長：

（1）波速v：運(yùn)動狀態(tài)或波形在介質(zhì)中傳播的速率；同一種波的波速由介質(zhì)決定。

注：在橫波中，某一波峰（波谷）在單位時間內(nèi)傳播的距離等于波速。

（2）周期T：即質(zhì)點(diǎn)的振動周期；由波源決定。

（3）波長λ：在波動中，振動位移總是相同的兩個相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離。

注：在橫波中，兩個相鄰波峰（波谷）之間的距離為一個波長。

結(jié)論：

（1）波在一個周期內(nèi)傳播的距離恰好為波長。

由此：v=λ/T=λf；λ=vT.波長由波源和介質(zhì)決定。

（2）質(zhì)點(diǎn)振動nT（波傳播nλ）時，波形不變。

（3）相隔波長整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動狀態(tài)總相同；相隔半波長奇數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)，振動狀態(tài)總相反。

3．波的圖象的畫法

波的圖象中，波的圖形、波的傳播方向、某一介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的瞬時速度方向，這三者中已知任意兩者，可以判定另一個。（口訣為“上坡下，下坡上”；或者“右上右、左上左））

4．波的傳播是勻速的

在一個周期內(nèi)，波形勻速向前推進(jìn)一個波長。n個周期波形向前推進(jìn)n個波長（n可以是任意正數(shù)）。因此在計算中既可以使用v=λf，也可以使用v=s/t，后者往往更方便。

5．介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動是簡諧運(yùn)動（是一種變加速運(yùn)動）

任何一個介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)在一個周期內(nèi)經(jīng)過的路程都是4A，在半個周期內(nèi)經(jīng)過的路程都是2A，但在四分之一個周期內(nèi)經(jīng)過的路程就不一定是A了。

6．起振方向

介質(zhì)中每個質(zhì)點(diǎn)開始振動的方向都和振源開始振動的方向相同。

【例5】在均勻介質(zhì)中有一個振源S，它以50HZ的頻率上下振動，該振動以40m/s的速度沿彈性繩向左、右兩邊傳播。開始時刻S的速度方向向下，試畫出在t=0.03s時刻的波形。

解析：從開始計時到t=0.03s經(jīng)歷了1.5個周期，波分別向左、右傳播1.5個波長，該時刻波源S的速度方向向上，所以波形如右圖所示。

【例6】如圖所示是一列簡諧橫波在t=0時刻的波形圖，已知這列波沿x軸正方向傳播，波速為20m/s。P是離原點(diǎn)為2m的一個介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)，則在t=0.17s時刻，質(zhì)點(diǎn)P的：速度和加速度都沿-y方向；速度沿+y方向，加速度沿-y方向；速度和加速度都正在增大；速度正在增大，加速度正在減小。

以上四種判斷中正確的是

A．只有B．只有

C．只有D．只有

解析：由已知，該波的波長λ=4m，波速v=20m/s，因此周期為T=λ/v=0.2s；因為波向右傳播，所以t=0時刻P質(zhì)點(diǎn)振動方向向下；0.75T0.17sT，所以P質(zhì)點(diǎn)在其平衡位置上方，正在向平衡位置運(yùn)動，位移為正，正在減??；速度為負(fù)，正在增大；加速度為負(fù)，正在減小。正確，選C

7．波動圖象的應(yīng)用：

（1）從圖象上直接讀出振幅、波長、任一質(zhì)點(diǎn)在該時刻的振動位移。

（2）波動方向==振動方向。

方法：選擇對應(yīng)的半周，再由波動方向與振動方向“頭頭相對、尾尾相對”來判斷。

如圖：

【例7】如圖是一列沿x軸正方向傳播的機(jī)械波在某時刻的波

形圖。由圖可知：這列波的振幅為5cm，波長為4m。此時刻

P點(diǎn)的位移為2.5cm，速度方向為沿y軸正方向，加速度方向

沿y軸負(fù)方向；Q點(diǎn)的位移為－5cm，速度為0，加速度方

向沿y軸正方向。

【例8】如圖是一列波在t1=0時刻的波形，波的傳播速度

為2m/s，若傳播方向沿x軸負(fù)向，則從t1=0到t2=2.5s的時間

內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)M通過的路程為______，位移為_____。

解析：由圖：波長λ=0.4m，又波速v=2m/s，可得：

周期T=0.2s，所以質(zhì)點(diǎn)M振動了12.5T。

對于簡諧振動，質(zhì)點(diǎn)振動1T，通過的路程總是4A；振動0.5T，通過的路程總是2A。

所以，質(zhì)點(diǎn)M通過的路程12×4A+2A=250cm=2.5m。質(zhì)點(diǎn)M振動12.5T時仍在平衡位置。

所以位移為0。

【例9】在波的傳播方向上，距離一定的P與Q點(diǎn)之間只有一個波谷的四種情況，如圖A、B、C、D所示。已知這四列波在同一種介質(zhì)中均向右傳播，則質(zhì)點(diǎn)P能首先達(dá)到波谷的是（）

解析：四列波在同一種介質(zhì)中傳播，則波速v應(yīng)相同。由T=λ/v得：TDTA=TBTC；

再結(jié)合波動方向和振動方向的關(guān)系得：C圖中的P點(diǎn)首先達(dá)到波谷。

（3）兩個時刻的波形問題：設(shè)質(zhì)點(diǎn)的振動時間（波的傳播時間）為t，波傳播的距離為x。

則：t=nT+t即有x=nλ+x（x=vt）且質(zhì)點(diǎn)振動nT（波傳播nλ）時，波形不變。

根據(jù)某時刻的波形，畫另一時刻的波形。

方法1：波形平移法：當(dāng)波傳播距離x=nλ+x時，波形平移x即可。

方法2：特殊質(zhì)點(diǎn)振動法：當(dāng)波傳播時間t=nT+t時，根據(jù)振動方向判斷相鄰特殊點(diǎn)（峰點(diǎn)，谷點(diǎn)，平衡點(diǎn)）振動t后的位置進(jìn)而確定波形。

根據(jù)兩時刻的波形，求某些物理量（周期、波速、傳播方向等）

【例10】如圖是一列向右傳播的簡諧橫波在某時刻的波形圖。

已知波速v=0.5m/s，畫出該時刻7s前及7s后的瞬時波形圖。

解析：λ=2m，v=0.5m/s，T==4s.所以波在7s內(nèi)傳播

的距離為x=vt=3.5m=1λ質(zhì)點(diǎn)振動時間為1T。

方法1波形平移法：現(xiàn)有波形向右平移λ可得7s后的波形；

現(xiàn)有波形向左平移λ可得7s前的波形。

由上得到圖中7s后的瞬時波形圖（粗實線）和7s前的瞬時波形圖（虛線）。

方法2特殊質(zhì)點(diǎn)振動法：根據(jù)波動方向和振動方向的關(guān)系，確定兩個特殊點(diǎn)（如平衡點(diǎn)和峰點(diǎn)）在3T/4前和3T/4后的位置進(jìn)而確定波形。請讀者試著自行分析畫出波形。

延伸閱讀

機(jī)械波

滬科版高一物理下冊《勻速圓周運(yùn)動》教案

滬科版高一物理下冊《勻速圓周運(yùn)動》教案

教學(xué)任務(wù)分析

勻速圓周運(yùn)動是繼直線運(yùn)動后學(xué)習(xí)的第一個曲線運(yùn)動，是對如何描述和研究比直線運(yùn)動復(fù)雜的運(yùn)動的拓展，是力與運(yùn)動關(guān)系知識的進(jìn)一步延伸，也是以后學(xué)習(xí)其他更復(fù)雜曲線運(yùn)動(平拋運(yùn)動、單擺的簡諧振動等)的基礎(chǔ)。

學(xué)習(xí)勻速圓周運(yùn)動需要以勻速直線運(yùn)動、牛頓運(yùn)動定律等知識為基礎(chǔ)。

從觀察生活與實驗中的現(xiàn)象入手，使學(xué)生知道物體做曲線運(yùn)動的條件，歸納認(rèn)識到勻速圓周運(yùn)動是最基本、最簡單的圓周運(yùn)動，體會建立理想模型的科學(xué)研究方法。

通過設(shè)置情境，使學(xué)生感受圓周運(yùn)動快慢不同的情況，認(rèn)識到需要引入描述圓周運(yùn)動快慢的物理量，再通過與勻速直線運(yùn)動的類比和多媒體動畫的輔助，學(xué)習(xí)線速度與角速度的概念。

通過小組討論、實驗探究、相互交流等方式，創(chuàng)設(shè)平臺，讓學(xué)生根據(jù)本節(jié)課所學(xué)的知識，對幾個實際問題進(jìn)行討論分析，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的情感，學(xué)會合作與交流，養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的科學(xué)品質(zhì)。

通過生活實例，認(rèn)識圓周運(yùn)動在生活中是普遍存在的，學(xué)習(xí)和研究圓周運(yùn)動是非常必要和十分重要的，激發(fā)學(xué)習(xí)熱情和興趣。

二、教學(xué)目標(biāo)

1、知識與技能

(1)知道物體做曲線運(yùn)動的條件。

(2)知道圓周運(yùn)動;理解勻速圓周運(yùn)動。

(3)理解線速度和角速度。

(4)會在實際問題中計算線速度和角速度的大小并判斷線速度的方向。

2、過程與方法

(1)通過對勻速圓周運(yùn)動概念的形成過程，認(rèn)識建立理想模型的物理方法。

(2)通過學(xué)習(xí)勻速圓周運(yùn)動的定義和線速度、角速度的定義，認(rèn)識類比方法的運(yùn)用。

3、態(tài)度、情感與價值觀

(1)從生活實例認(rèn)識圓周運(yùn)動的普遍性和研究圓周運(yùn)動的必要性，激發(fā)學(xué)習(xí)興趣和求知欲。

(2)通過共同探討、相互交流的學(xué)習(xí)過程，懂得合作、交流對于學(xué)習(xí)的重要作用，在活動中樂于與人合作，尊重同學(xué)的見解，善于與人交流。

三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)

重點(diǎn)：(1)勻速圓周運(yùn)動概念。(2)用線速度、角速度描述圓周運(yùn)動的快慢。難點(diǎn)：理解線速度方向是圓弧上各點(diǎn)的切線方向。

四、教學(xué)資源

1、器材：壁掛式鐘，回力玩具小車，邊緣帶孔的旋轉(zhuǎn)圓盤，玻璃板，建筑用黃沙，乒乓球，斜面，刻度尺，帶有細(xì)繩連接的小球。2、課件：flash課件——演示同樣時間內(nèi)，兩個運(yùn)動所經(jīng)過的弧長不同的勻速圓周運(yùn)動;——演示同樣時間內(nèi)，兩個運(yùn)動半徑所轉(zhuǎn)過角度不同的勻速圓周運(yùn)動。3、錄像：三環(huán)過山車運(yùn)動過程。

五、教學(xué)設(shè)計思路

本設(shè)計包括物體做曲線運(yùn)動的條件、勻速圓周運(yùn)動、線速度與角速度三部分內(nèi)容。

本設(shè)計的基本思路是：以錄像和實驗為基礎(chǔ)，通過分析得出物體做曲線運(yùn)動的條件;通過觀察對比歸納出勻速圓周的特征;以情景激疑認(rèn)識對勻速圓周運(yùn)動快慢的不同描述，引入線速度與角速度概念;通過討論、釋疑、活動、交流等方式，鞏固所學(xué)知識，運(yùn)用所學(xué)知識解決實際問題。

本設(shè)計要突出的重點(diǎn)是：勻速圓周運(yùn)動概念和線速度、角速度概念。方法是：通過對鐘表指針和過山車兩類圓周運(yùn)動的觀察對比，歸納出勻速圓周運(yùn)動的特征;設(shè)置地月對話的情景，引入對勻速圓周運(yùn)動快慢的描述;再通過多媒體動畫輔助，并與勻速直線運(yùn)動進(jìn)行類比得出勻速圓周運(yùn)動的概念和線速度、角速度的概念。

本設(shè)計要突破的難點(diǎn)是：線速度的方向。方法是：通過觀察做圓周運(yùn)動的小球沿切線飛出，以及由旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤邊緣飛出的紅墨水在紙上的徑跡分布這兩個演示實驗，直觀顯示得出。

本設(shè)計強(qiáng)調(diào)以視頻、實驗、動畫為線索，注重刺激學(xué)生的感官，強(qiáng)調(diào)學(xué)生的體驗和感受，化抽象思維為形象思維，概念和規(guī)律的教學(xué)體現(xiàn)“建模”、“類比”等物理方法，學(xué)生的活動以討論、交流、實驗探究為主，涉及的問題聯(lián)系生活實際，貼近學(xué)生生活，強(qiáng)調(diào)對學(xué)習(xí)價值和意義的感悟。

完成本設(shè)計的內(nèi)容約需2課時。

六、教學(xué)流程

1、教學(xué)流程圖2、流程圖說明

情境I錄像，演示，設(shè)問1

播放錄像：三環(huán)過山車，讓學(xué)生看到物體的運(yùn)動有直線和曲線。

演示：讓學(xué)生向正在做直線運(yùn)動的乒乓球用力吹氣，體驗球在什么情況下將做曲線運(yùn)動。

設(shè)問1：物體在什么情況下將做曲線運(yùn)動?

情境II觀察、對比，設(shè)問2

觀察、對比鐘表指針和過山車這兩類圓周運(yùn)動。

滬科版高一物理下冊《動能和勢能》教案

一位優(yōu)秀的教師不打無準(zhǔn)備之仗，會提前做好準(zhǔn)備，高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是高中教師的任務(wù)之一。教案可以讓學(xué)生們有一個良好的課堂環(huán)境，減輕高中教師們在教學(xué)時的教學(xué)壓力。寫好一份優(yōu)質(zhì)的高中教案要怎么做呢？以下是小編為大家精心整理的“滬科版高一物理下冊《動能和勢能》教案”，僅供參考，歡迎大家閱讀。

滬科版高一物理下冊《動能和勢能》教案

教材解讀

“能量”的概念跟功的概念有密切的聯(lián)系（功是能量變化多少的度量，做功的過程是能量改變或轉(zhuǎn)化的過程），是物理學(xué)中重要的基本概念。新課程標(biāo)準(zhǔn)將“能量”作為三個內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)之一，可見它的重要性。本節(jié)教材，介紹能量中最常見的一種形式——機(jī)械能。學(xué)習(xí)本節(jié)課，既要密切聯(lián)系前面所學(xué)過的運(yùn)動、重力、彈力等知識，還要注意觀察生產(chǎn)、生活中的能量現(xiàn)象。本節(jié)內(nèi)容又是后面學(xué)習(xí)其它各種形式的能、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的基礎(chǔ)。

本節(jié)教材的編寫思路：先簡單介紹功和能的關(guān)系，然后通過大量的實例讓學(xué)生真實感受到動能和勢能的存在，理解動能和勢能的概念；教材還安排了兩個實驗，讓學(xué)生通過觀察實驗了解動能、重力勢能的大小各與什么因素有關(guān)。

教學(xué)目標(biāo)

知識與技能

1.理解動能和勢能的基本概念，并能識別具有動能和勢能物體的事例；

2.理解動能、勢能的大小跟什么因素有關(guān)。

過程與方法

1.熟練掌握分類法、控制變量法等具體的研究方法；

2.通過參與科學(xué)探究活動，培養(yǎng)初步的科學(xué)探究能力。

情感、態(tài)度與價值觀

1.使學(xué)生通過知識的探究過程形成研究探索的意識和勇于創(chuàng)新的精神；

2.在與小組一起探究的過程中，養(yǎng)成與人共處、協(xié)作學(xué)習(xí)的習(xí)慣。

重難點(diǎn)處理

重點(diǎn)：（1）動能和勢能的概念——采用先擺事例，由學(xué)生主動發(fā)現(xiàn)它們各自的特點(diǎn)來進(jìn)行分類，運(yùn)用分類法自然地得出動能和勢能的定義，以便于學(xué)生接受和理解。

（2）動能和勢能的大小與什么因素有關(guān)——對于動能和勢能的影響因素方面，從動能入手，采用典型的探究教學(xué)模式，充分體現(xiàn)“以人為本”的教學(xué)原則，使學(xué)生具有求知的欲望，積極探索問題的答案，在獲取知識的同時，也大大地提高了能力。

難點(diǎn)：探究動能的影響因素——利用最簡單的器材，讓學(xué)生參與實驗操作的全過程，幫助學(xué)生理清思路，明確操作方法。

【教學(xué)過程】

教學(xué)

過程

教學(xué)內(nèi)容

教學(xué)策略

教師活動

學(xué)生活動

引

入

課

題

通過給學(xué)生觀看“溫州動車追尾事故過程還原視頻”和圖片引出能量的概念。

以重大事件引起學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

播放課件

仔細(xì)觀察，思考。

講

授

新

課

一、動能和勢能的概念

1．課件展示六幅具有動能和勢能的事例。

高速行使的列車

拉彎的弓

舉高的重錘

流動的水

形變的跳板

高處的石頭

本節(jié)課講授的能量形式較多，所以采用分類法幫助學(xué)生理解各能量之間的差別。

請學(xué)生討論并提出各種分類方案。

交流小組分類方案：

從運(yùn)動與靜止角度分類：

……

2．將動能和勢能進(jìn)行分類，引出本節(jié)課的課題：§15.4動能和勢能

通過學(xué)生對圖片信息的處理，自發(fā)地找到動能與勢能的不同。

啟發(fā)引出動能和勢能。

學(xué)生發(fā)現(xiàn)一類物體是運(yùn)動的，引出動能；另外一類物體雖然是靜止的，但是它們卻儲存能量，引出勢能。

3．反饋與交流：列舉生活中具有動能的事例。

及時的反饋練習(xí)可鞏固學(xué)生對動能、勢能定義的理解。

認(rèn)真聽取學(xué)生的回答，對需要說明的給予說明

討論回答

二、動能大小的影響因素

1．提出探究課題：動能的大小跟什么因素有關(guān)。

從日常生活中發(fā)現(xiàn)動能有大小。

小球從斜面不同高度下落時，木塊被推動的遠(yuǎn)近不同。

觀察發(fā)現(xiàn)能量有大小

2．猜想動能的大小跟什么因素有關(guān)。

利用不同渠道收集動能信息，培養(yǎng)初步的信息收集能力。

讓學(xué)生根據(jù)生活經(jīng)驗以小組為單位來猜想，并說出理由。

啟發(fā)：我們是否能將相近的因素進(jìn)行合并呢？

猜想：動能的大小可能與質(zhì)量、高度、速度、重力有關(guān)……

如：質(zhì)量和重力合并等，最后得到猜想：質(zhì)量和速度

3．設(shè)計實驗方案

如選用大小不同的鋼球從同一高度沿斜面滾下?lián)舸蚰緣K和用同一鋼球從不同高度滾下?lián)舸蚰緣K。

使學(xué)生在明確的探究目的指導(dǎo)下擬定實驗方案，避免學(xué)生盲目操作產(chǎn)生消極心理。

提示學(xué)生有控制變量的意識。

選擇科學(xué)探究的方法及所需器材，如小鋼球、木塊、斜面等。

4．進(jìn)行實驗并收集證據(jù)。

分組進(jìn)行實驗，組內(nèi)的角色分工要明確。

巡視指導(dǎo)

獨(dú)立操作簡單儀器；正確記錄實驗數(shù)據(jù)并完成探究報告。

5．分析與論證

以實驗現(xiàn)象為依據(jù)進(jìn)行推理分析。

讓學(xué)生嘗試對探究結(jié)果進(jìn)行描述和解釋。

交流實驗

7．反饋練習(xí)

鞏固練習(xí)

展示題目

思考回答

8．評估與交流

從經(jīng)驗、教訓(xùn)等多角度交流評估。

參與交流

參與交流

布置作業(yè)

基本作業(yè)——探究：勢能大小跟什么因素有關(guān)。

提高作業(yè)——你認(rèn)為質(zhì)量和速度誰對動能影響較大？大膽作出猜想并設(shè)計實驗來驗證你的猜想。

滬科版高一物理下冊《重力勢能》教案

滬科版高一物理下冊《重力勢能》教案

新課標(biāo)要求

㈠知識與技能

1、理解重力勢能的概念，會用重力勢能的定義進(jìn)行計算.

2、理解重力勢能的變化和重力做功的關(guān)系，知道重力做功與路徑無關(guān).

3、知道重力勢能的相對性.

㈡過程與方法

用所學(xué)功的概念推導(dǎo)重力作功與路徑的關(guān)系，親身感受知識的建立過程

㈢情感、態(tài)度與價值觀

滲透從對生活中有關(guān)物理現(xiàn)象的觀察，得到物理結(jié)論的方法，激發(fā)和培養(yǎng)學(xué)生探索自然規(guī)律的興趣．

教學(xué)重點(diǎn)

重力勢能的概念及重力做功跟物體重力勢能改變的關(guān)系。

教學(xué)難點(diǎn)

重力勢能的系統(tǒng)性和相對性。

教學(xué)方法

實驗觀察法、分析歸納法、講練法。

教學(xué)工具

鐵球(大小、質(zhì)量均不同)兩個、透明玻璃容器、沙子、投影片。

教學(xué)過程

（一）引入新課

師：放錄像：打樁機(jī)的重錘從高處落下，把水泥樁打進(jìn)地里。

從錄像中，同學(xué)們想到了什么？

生：觀看錄像，思考問題。

重錘把水泥樁打進(jìn)地里，說明重錘對水泥樁做了功。據(jù)功和能的關(guān)系，既然重錘可以對水泥樁做功，表明重錘具有能。

總結(jié)點(diǎn)評：實際上重錘在下落過程中把重力勢能轉(zhuǎn)化為動能，再對水泥樁做功，把其打入地里。

導(dǎo)入：在初中我們已經(jīng)學(xué)過：物體由于被舉高而具有的能量叫重力勢能。那么重力勢能的大小與什么有關(guān)，又如何定量表示呢？本節(jié)課我們就來學(xué)習(xí)這個問題。

（二）進(jìn)行新課

1、重力的功

師：投影教材上的圖，引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“重力作功”部分。一邊閱讀，一邊在練習(xí)本上把推導(dǎo)過程寫出來。

通過推導(dǎo)重力在這幾種不同情況下做的功，可以得出什么結(jié)論？

生：閱讀教材，推導(dǎo)三種情況下重力做的功。選出代表發(fā)表自己的見解。

點(diǎn)評：通過學(xué)生親手實踐，培養(yǎng)學(xué)生探求知識的欲望和分析問題解決問題的能力。

師：聽取學(xué)生匯報，總結(jié)點(diǎn)評。

生：認(rèn)真思考，分組討論，選出代表回答。

師：傾聽學(xué)生回答，點(diǎn)評。

結(jié)論：物體運(yùn)動時，重力對它做的功只跟它的起點(diǎn)和重點(diǎn)的位置有關(guān)，而跟物體運(yùn)動的路徑無關(guān)。WG=mgh1－mgh2。可見，物體的重力mg與它所在位置的高度h的乘積“mgh”是一個具有特殊意義的物理量。

2、對重力勢能的學(xué)習(xí)

師：指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“重力勢能”一段，提出問題

⑴怎樣定量表示物體的重力勢能？

⑵重力勢能與什么因素有關(guān)？你能否列舉生活中的實例加以說明？

⑶重力勢能的改變和重力作功之間的關(guān)系是怎樣的？寫出它們之間的關(guān)系式。

生：閱讀教材，認(rèn)真思考問題。選出代表發(fā)表自己的見解、列舉實例。

點(diǎn)評：通過學(xué)生閱讀，培養(yǎng)學(xué)生的閱讀理解能力；通過學(xué)生的回答，培養(yǎng)學(xué)生的語言表達(dá)能力。通過學(xué)生列舉生活實例，培養(yǎng)學(xué)生觀察生活、熱愛生活的良好品質(zhì)。

師：聽取學(xué)生匯報，總結(jié)點(diǎn)評。

如果學(xué)生列舉實力有困難，教師可以給與指導(dǎo)和幫助，比如錄像中打樁機(jī)的例子等。也可以設(shè)計演示實驗。如下：

【演示】在一個玻璃容器內(nèi)放入沙子，拿一個鐵球分別從不同的高度釋放，使其落到沙子中，觀察鐵球落入的深度.

【演示】把大小不同的兩個鐵球從同一高度釋放，觀察它們落入沙子中的深度.

學(xué)生敘述實驗現(xiàn)象：

1.當(dāng)鐵球質(zhì)量一定時，釋放點(diǎn)越高，鐵球落入沙子中越深；

2.當(dāng)釋放高度一定時，鐵球質(zhì)量越大，鐵球落入沙子中越深.

實驗現(xiàn)象說明：

物體的質(zhì)量越大，高度越大，重力勢能就越大。

3、重力勢能的相對性和系統(tǒng)性

師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀課文相關(guān)內(nèi)容.

投影閱讀思考題：

1.為什么說重力勢能具有相對性？

2.什么是參考平面？參考平面的選取是唯一確定的嗎？

3.選擇不同的參考平面，物體的重力勢能的數(shù)值是否相同？是否會影響有關(guān)重力勢能問題的研究？

4.如果物體在參考平面的上方，重力勢能取什么值？表示什么含義？

5.如果物體在參考平面的下方，重力勢能取什么值？表示什么含義？

6.為什么說“勢能是系統(tǒng)所共有的”？

生：帶著問題閱讀教材。然后選出代表發(fā)言。

師：聽取學(xué)生匯報，總結(jié)點(diǎn)評：

1.重力勢能總是相對于某個水平面來說的，這個水平面叫參考平面.參考平面選取不同，重力勢能的數(shù)值就不同。可見，重力勢能具有相對性。

選擇哪個水平面作為參考平面，可視研究問題的方便而定，通常選擇地面作為參考平面.

2.選擇不同的參考平面，物體的重力勢能的數(shù)值是不同的，但并不影響研究有關(guān)重力勢能的問題，因為在有關(guān)的問題中，有確定意義的是重力勢能的差值，這個差值并不因選擇不同的參考平面而有所不同.

3.對選定的參考平面而言，在參考平面上方的物體，高度是正值，重力勢能也是正值，表示物體在該位置具有的重力勢能比在參考平面具有的重力勢能要大.

4.在參考平面下方的物體，高度是負(fù)值，物體具有負(fù)的重力勢能，表示物體在該位置具有的重力勢能比在參考平面上具有的重力勢能要少。

5.重力勢能根重力有關(guān)，而重力是地球施加給物體的，沒有地球，也就談不上重力勢能。可見，重力勢能是“地球和物體”這個系統(tǒng)共有的。

點(diǎn)評：培養(yǎng)學(xué)生閱讀理解能力和語言概括能力。

（三）課堂總結(jié)、點(diǎn)評

師：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(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)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。

生：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：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)建他們自己的知識框架。

（四）實例探究

⑴對重力勢能的理解

【例1】關(guān)于重力勢能的幾種理解，正確的是

A.重力勢能等于零的物體，一定不會對別的物體做功

B.放在地面上的物體，它的重力勢能一定等于零

C.在不同高度將某一物體拋出，落地時重力勢能相等

D.相對不同的參考平面，物體具有不同數(shù)值的重力勢能，但并不影響研究有關(guān)重力勢能的問題

答案：CD.

⑵關(guān)于重力勢能的相對性

【例2】如圖所示[轉(zhuǎn)載]高中物理(必修二)課時教案-7.4wbr重力勢能，桌面高為h，質(zhì)量為m的小球從離桌面高H處自由落下，不計空氣阻力，假設(shè)桌面處的重力勢能為0，則小球落到地面前瞬間的重力勢能為

A.mgh

B.mgH

C.mg(h+H)

D.-mgh

【思路】重力勢能的大小是相對參考平面而言的，參考平面選擇不同，物體的高度不同，重力勢能的大小則不同.

解：據(jù)題意知已選定桌面為參考平面，則小球在最高點(diǎn)時的高度為H，小球在桌面的高度為零，小球在地面時的高度為－h(huán)，所以小球落到地面時，它的重力勢能為Ep=-mgh.

答案：D

⑶重力做功及重力做功與重力勢能的關(guān)系

【例3】[轉(zhuǎn)載]高中物理(必修二)課時教案-7.4wbr重力勢能一物體從A點(diǎn)沿粗糙面AB與光滑面AC分別滑到同一水平面上的B點(diǎn)與C點(diǎn)，則下列說法中正確的是

A.沿AB面重力做功多

B.沿兩個面重力做的功相同

C.沿AB面重力勢能減少多

D.沿兩個面減少的重力勢能相同

答案：BD.

⑷綜合應(yīng)用

【例4】起重機(jī)以g/4的加速度將質(zhì)量為m的物體勻減速地沿豎直方向提升高度h，則起重機(jī)鋼索的拉力對物體做的功為多少？物體克服重力做功為多少？物體的重力勢能變化了多少.

解：由題意可知起重機(jī)的加速度a=g/4，物體上升高度h，

據(jù)牛頓第二定律得mg-F=ma所以F=mg-ma=mg-m×g/4=3mg/4

方向豎直向上.

所以拉力做功WF=Fhcos0°=3mgh/4

重力做功WG=mghcos180°=-mgh

即物體克服重力做功為mgh

又因為WG=Ep1-Ep2=-mgh

WG0，Ep1Ep2

即物體的重力勢能增加了mgh

（五）作業(yè)布置

書面完成“問題與練習(xí)”中1－4題。

板書設(shè)計

4．重力勢能

一、重力的功與重力做功有關(guān)的因素：重力的大小和下落的高度大?。c物體的路徑無關(guān)．

二、重力勢能物體的重力勢能等于它所受的重力和所處高度的乘積．

三、重力勢能的相對性

1．重力勢能與參考平面的選取有關(guān)．但重力勢能的變化量與參考平面的選取無關(guān)．

2．勢能是系統(tǒng)所共有的．