第一篇:高中物理勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力教案新人教版必修1
勻速圓周運(yùn)動(dòng) 向心力的教案示例
一、教學(xué)目標(biāo)
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
向心力概念的建立及計(jì)算公式的得出是教學(xué)重點(diǎn),也是難點(diǎn)。通過生活實(shí)例及實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)感知,突破難點(diǎn)。
三、教具
1.轉(zhuǎn)臺(tái)、小傘;
2.細(xì)繩一端系一個(gè)小球(學(xué)生兩人一組); 3.向心力演示器。
四、主要教學(xué)過程
(一)引入新課
演示:將一粉筆頭分別沿豎直向下、水平方向、斜向上拋出,觀察運(yùn)動(dòng)軌跡。復(fù)習(xí)提問:粉筆頭做直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)的條件是什么?
啟發(fā)學(xué)生回答:速度方向與力的方向在同一條直線上,物體做直線運(yùn)動(dòng);不在同一直線上,做曲線運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)一步提問:在曲線運(yùn)動(dòng)中,有一種特殊的運(yùn)動(dòng)形式,物體運(yùn)動(dòng)的軌跡是一個(gè)圓周或一段圓弧(用單擺演示),稱為圓周運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)同學(xué)們列舉實(shí)例。
(學(xué)生舉例教師補(bǔ)充)
電扇、風(fēng)車等轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),上面各個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡是圓……大到宇宙天體如月球繞地球的運(yùn)動(dòng),小到微觀世界電子繞原子核的運(yùn)動(dòng),都可看做圓周運(yùn)動(dòng),它是一種常見的運(yùn)動(dòng)形式。提出問題:你在跑400m過彎道時(shí)身體為何要向彎道內(nèi)側(cè)微微傾斜?鐵路和高速公路的轉(zhuǎn)彎處以及賽車場(chǎng)的環(huán)形車道,為什么路面總是外側(cè)高內(nèi)側(cè)低?可見,圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)在實(shí)際中是很有用的。
引入:物理中,研究問題的基本方法是從最簡(jiǎn)單的情況開始。板書:勻速圓周運(yùn)動(dòng)
(二)教學(xué)過程設(shè)計(jì)
思考:什么樣的圓周運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單? 引導(dǎo)學(xué)生回答:物體運(yùn)動(dòng)快慢不變。
板書:1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體在相等的時(shí)間里通過的圓弧長(zhǎng)相等,如機(jī)械鐘表針尖的運(yùn)動(dòng)。思考:勻速周圓運(yùn)動(dòng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是具有周期性。用什么物理量可以描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢?(學(xué)生自由發(fā)言)
板書:2.描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量
(1)線速度:物體通過的圓弧長(zhǎng)s與所用時(shí)間t的比值。
當(dāng)t很短,s很短,即為某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度。線速度其實(shí)就是物體做圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),各個(gè)時(shí)刻線速度大小相同,而方向時(shí)刻在改變。那么,線速度方向有何特點(diǎn)呢?
演示:水淋在小傘上,同時(shí)搖動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)。觀察:水滴沿切線方向飛出。思考:說明什么?
師生分析:飛出的水滴在離開傘的瞬間,由于慣性要保持原來的速度方向,因而表明了切線方向即為此時(shí)刻線速度的方向。
板書:方向:沿著圓周各點(diǎn)的切線方向。如圖3。
(2)角速度:半徑轉(zhuǎn)過的角度φ所用時(shí)間的比值。如圖4。
(3)周期:質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間。如:地球公轉(zhuǎn)周期約365天,鐘表秒針周期60s等,周期長(zhǎng),表示運(yùn)動(dòng)慢。
(角速度、周期可由學(xué)生自己說出并看書完成)板書:(師生共同完成)
思考:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),v、ω、T是否改變?(ω、T不變,v大小不變、方向變。)講述:勻速周周運(yùn)動(dòng)是勻速率圓周運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)稱,它是一種變速運(yùn)動(dòng)。
提出問題:勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種曲線運(yùn)動(dòng),由物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件可知,物體必定受到一個(gè)與它的速度方向不在同一條直線上的合外力作用,這個(gè)合外力的方向有何特點(diǎn)呢?學(xué)生小實(shí)驗(yàn)(兩人一組):
線的一端系一小球,使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。小球質(zhì)量很?。捎孟鹌と忍娲?,甩動(dòng)時(shí)線速度盡量大,小球重力與拉力相比可忽略,以保證拉線近似在水平方向。觀察并思考:
①小球受力?
②線的拉力方向有何特點(diǎn)? ③一旦線斷或松手,結(jié)果如何?(提問學(xué)生后板書并圖示)
概括:要使物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),必須使物體受到與速度方向垂直而指向圓心的力作用,故名向心力。
板書:3.向心力:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的力。
提出問題:向心力的大小跟什么因素有關(guān)?
(學(xué)生自己設(shè)想,用剛才的儀器做小實(shí)驗(yàn),憑感覺粗略體驗(yàn)。學(xué)生經(jīng)實(shí)驗(yàn)、討論有了自己的看法后,自由發(fā)言。)
演示實(shí)驗(yàn)(驗(yàn)證學(xué)生的設(shè)想):研究向心力跟物體質(zhì)量m、軌道半徑r、角速度ω的定量關(guān)系。
提問:實(shí)驗(yàn)時(shí)能否讓三個(gè)量同時(shí)變? 保持兩個(gè)量不變,使一個(gè)量變化。實(shí)驗(yàn)裝置:向心力演示器。演示:搖動(dòng)手柄,小球隨之做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。提問:向心力由什么力提供?如何測(cè)量?
小球向外壓擋板,擋板對(duì)小球的反作用力指向轉(zhuǎn)軸,提供了小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,兩力大小相等,同時(shí)小球壓擋板的力使擋板另一端壓縮套在軸上的彈簧,彈簧被壓縮的格數(shù)可以從標(biāo)尺中讀出,即顯示了向心力大小。
演示內(nèi)容:
①向心力與質(zhì)量的關(guān)系:ω、r一定,取兩球使mA=2mB 觀察:(學(xué)生讀數(shù))FA=2FB結(jié)論:向心力F∝m ②向心力與半徑的關(guān)系:m、ω一定,取兩球使rA=2rB 觀察:(學(xué)生讀數(shù))FA=2FB結(jié)論:向心力F∝r ③向心力與角速度的關(guān)系:m、r一定,使ωA=2ωB 觀察:(學(xué)生讀數(shù))FA=4FB結(jié)論:向心力F∝ω2
歸納:綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力與物體的質(zhì)量成正比,與半徑成正比,與角速度的二次方成正比。但不能由一個(gè)實(shí)驗(yàn)、一個(gè)測(cè)量就得到一般結(jié)論,實(shí)際上要進(jìn)行多次測(cè)量,大量實(shí)驗(yàn),但我們不可能一一去做。同學(xué)們剛才所做的實(shí)驗(yàn)得出:m、r、ω越大,F(xiàn)越大;若將實(shí)驗(yàn)稍加改進(jìn),如課本中所介紹的小實(shí)驗(yàn),加一彈簧秤測(cè)出F,可粗略得出結(jié)論(要求同學(xué)回去做)。我們還可以設(shè)計(jì)很多實(shí)驗(yàn)都能得出這一結(jié)論,說明這是一個(gè)帶有共性的結(jié)論。測(cè)出m、r、ω的值,可知向心力大小為:F=mrω2。
反饋練習(xí):
①對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,下面說法正確的是:A速度不變;B速率不變;C角速度不變;D周期不變。
②如圖7為一皮帶傳動(dòng)裝置,在傳動(dòng)過程中皮帶不打滑。試比較輪上A、B、C三點(diǎn)的線速度、角速度大小。
③物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力跟半徑的關(guān)系,有人說成正比,有人說成反比。你對(duì)這兩種說法是如何理解的?
④(前后呼應(yīng))解釋跑400m彎道時(shí)身體為何要傾斜等一類問題。(火車拐彎要求課后看書)
(三)課堂小結(jié) 1.科學(xué)方法
①點(diǎn)明建立概念的過程:是通過大量實(shí)例,概括抽象出本質(zhì)的內(nèi)容,即由個(gè)別到一般的思維過程。
②點(diǎn)明實(shí)驗(yàn)歸納的過程:必須經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn),必須有足夠的事實(shí),由多個(gè)特殊的共同結(jié)論才能歸納出一般情況下的結(jié)論。
2.知識(shí)內(nèi)容:(見板書)
3.對(duì)向心力的理解:向心力并不是一種特殊性質(zhì)的力,它的名稱只是根據(jù)始終指向圓心這一作用效果來命名的。下節(jié)課再進(jìn)一步討論。
五、說明
1.向心力、向心加速度的講授順序。向心力概念的建立有兩條途徑:一是先通過實(shí)驗(yàn)建立向心力概念,歸納出向心力公式,再推出向心加速度;二是先通過理論推導(dǎo)導(dǎo)出向心加速度,再推出向心力。
先講加速度,理論推導(dǎo)嚴(yán)謹(jǐn),又能訓(xùn)練學(xué)生的推理能力,但方法較抽象,對(duì)基礎(chǔ)差的學(xué)生難度較大??紤]到我所任班級(jí)學(xué)生的實(shí)際情況,我選用了先講向心力,降低了難度,便于學(xué)生理解、接受,現(xiàn)行必修教材采用的也是這一順序。不足之處是:由于實(shí)驗(yàn)存在誤差,只能粗略得出結(jié)論,而且課堂不可能做很多實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)歸納的事實(shí)不足。解決的關(guān)鍵是盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差,補(bǔ)充實(shí)例,彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)事實(shí)不足的缺陷。
第二篇:勻速圓周運(yùn)動(dòng) 向心力的教案示例
勻速圓周運(yùn)動(dòng) 向心力的教案示例
一、教學(xué)目標(biāo) 1.物理知識(shí)方面:
(1)理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng);
(2)掌握勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度、角速度、周期的物理意義及它們間的數(shù)量關(guān)系;(3)初步掌握向心力概念及計(jì)算公式。
2.通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)、向心力概念的建立過程,培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、抽象概括和歸納推理能力。
3.滲透科學(xué)方法的教育。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
向心力概念的建立及計(jì)算公式的得出是教學(xué)重點(diǎn),也是難點(diǎn)。通過生活實(shí)例及實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)感知,突破難點(diǎn)。
三、教具
1.轉(zhuǎn)臺(tái)、小傘;
2.細(xì)繩一端系一個(gè)小球(學(xué)生兩人一組); 3.向心力演示器。
四、主要教學(xué)過程
(一)引入新課
演示:將一粉筆頭分別沿豎直向下、水平方向、斜向上拋出,觀察運(yùn)動(dòng)軌跡。復(fù)習(xí)提問:粉筆頭做直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)的條件是什么?
啟發(fā)學(xué)生回答:速度方向與力的方向在同一條直線上,物體做直線運(yùn)動(dòng);不在同一直線上,做曲線運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)一步提問:在曲線運(yùn)動(dòng)中,有一種特殊的運(yùn)動(dòng)形式,物體運(yùn)動(dòng)的軌跡是一個(gè)圓周或一段圓?。ㄓ脝螖[演示),稱為圓周運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)同學(xué)們列舉實(shí)例。
(學(xué)生舉例教師補(bǔ)充)
電扇、風(fēng)車等轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),上面各個(gè)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的軌跡是圓……大到宇宙天體如月球繞地球的運(yùn)動(dòng),小到微觀世界電子繞原子核的運(yùn)動(dòng),都可看做圓周運(yùn)動(dòng),它是一種常見的運(yùn)動(dòng)形式。提出問題:你在跑400m過彎道時(shí)身體為何要向彎道內(nèi)側(cè)微微傾斜?鐵路和高速公路的轉(zhuǎn)彎處以及賽車場(chǎng)的環(huán)形車道,為什么路面總是外側(cè)高內(nèi)側(cè)低?可見,圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)在實(shí)際中是很有用的。
引入:物理中,研究問題的基本方法是從最簡(jiǎn)單的情況開始。板書:勻速圓周運(yùn)動(dòng)
(二)教學(xué)過程設(shè)計(jì)
思考:什么樣的圓周運(yùn)動(dòng)最簡(jiǎn)單? 引導(dǎo)學(xué)生回答:物體運(yùn)動(dòng)快慢不變。
板書:1.勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體在相等的時(shí)間里通過的圓弧長(zhǎng)相等,如機(jī)械鐘表針尖的運(yùn)動(dòng)。思考:勻速周圓運(yùn)動(dòng)的一個(gè)顯著特點(diǎn)是具有周期性。用什么物理量可以描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)的快慢?
(學(xué)生自由發(fā)言)
板書:2.描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量
(1)線速度:物體通過的圓弧長(zhǎng)s與所用時(shí)間t的比值。
當(dāng)t很短,s很短,即為某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度。線速度其實(shí)就是物體做圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),各個(gè)時(shí)刻線速度大小相同,而方向時(shí)刻在改變。那么,線速度方向有何特點(diǎn)呢?
演示:水淋在小傘上,同時(shí)搖動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)。觀察:水滴沿切線方向飛出。
思考:說明什么?
師生分析:飛出的水滴在離開傘的瞬間,由于慣性要保持原來的速度方向,因而表明了切線方向即為此時(shí)刻線速度的方向。
板書:方向:沿著圓周各點(diǎn)的切線方向。如圖3。
(2)角速度:半徑轉(zhuǎn)過的角度φ所用時(shí)間的比值。如圖4。
(3)周期:質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間。如:地球公轉(zhuǎn)周期約365天,鐘表秒針周期60s等,周期長(zhǎng),表示運(yùn)動(dòng)慢。
(角速度、周期可由學(xué)生自己說出并看書完成)板書:(師生共同完成)
思考:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),v、ω、T是否改變?(ω、T不變,v大小不變、方向變。)講述:勻速周周運(yùn)動(dòng)是勻速率圓周運(yùn)動(dòng)的簡(jiǎn)稱,它是一種變速運(yùn)動(dòng)。
提出問題:勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種曲線運(yùn)動(dòng),由物體做曲線運(yùn)動(dòng)的條件可知,物體必定受到一個(gè)與它的速度方向不在同一條直線上的合外力作用,這個(gè)合外力的方向有何特點(diǎn)呢?學(xué)生小實(shí)驗(yàn)(兩人一組):
線的一端系一小球,使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。小球質(zhì)量很小(可用橡皮塞等替代),甩動(dòng)時(shí)線速度盡量大,小球重力與拉力相比可忽略,以保證拉線近似在水平方向。觀察并思考:
①小球受力?
②線的拉力方向有何特點(diǎn)? ③一旦線斷或松手,結(jié)果如何?(提問學(xué)生后板書并圖示)
概括:要使物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),必須使物體受到與速度方向垂直而指向圓心的力作用,故名向心力。
板書:3.向心力:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的力。
提出問題:向心力的大小跟什么因素有關(guān)?
(學(xué)生自己設(shè)想,用剛才的儀器做小實(shí)驗(yàn),憑感覺粗略體驗(yàn)。學(xué)生經(jīng)實(shí)驗(yàn)、討論有了自己的看法后,自由發(fā)言。)
演示實(shí)驗(yàn)(驗(yàn)證學(xué)生的設(shè)想):研究向心力跟物體質(zhì)量m、軌道半徑r、角速度ω的定量關(guān)系。提問:實(shí)驗(yàn)時(shí)能否讓三個(gè)量同時(shí)變? 保持兩個(gè)量不變,使一個(gè)量變化。實(shí)驗(yàn)裝置:向心力演示器。
演示:搖動(dòng)手柄,小球隨之做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。提問:向心力由什么力提供?如何測(cè)量?
小球向外壓擋板,擋板對(duì)小球的反作用力指向轉(zhuǎn)軸,提供了小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,兩力大小相等,同時(shí)小球壓擋板的力使擋板另一端壓縮套在軸上的彈簧,彈簧被壓縮的格數(shù)可以從標(biāo)尺中讀出,即顯示了向心力大小。
演示內(nèi)容:
①向心力與質(zhì)量的關(guān)系:ω、r一定,取兩球使mA=2mB 觀察:(學(xué)生讀數(shù))FA=2FB結(jié)論:向心力F∝m ②向心力與半徑的關(guān)系:m、ω一定,取兩球使rA=2rB 觀察:(學(xué)生讀數(shù))FA=2FB結(jié)論:向心力F∝r ③向心力與角速度的關(guān)系:m、r一定,使ωA=2ωB 觀察:(學(xué)生讀數(shù))FA=4FB結(jié)論:向心力F∝ω2
歸納:綜合上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知:物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力與物體的質(zhì)量成正比,與半徑成正比,與角速度的二次方成正比。但不能由一個(gè)實(shí)驗(yàn)、一個(gè)測(cè)量就得到一般結(jié)論,實(shí)際上要進(jìn)行多次測(cè)量,大量實(shí)驗(yàn),但我們不可能一一去做。同學(xué)們剛才所做的實(shí)驗(yàn)得出:m、r、ω越大,F(xiàn)越大;若將實(shí)驗(yàn)稍加改進(jìn),如課本中所介紹的小實(shí)驗(yàn),加一彈簧秤測(cè)出F,可粗略得出結(jié)論(要求同學(xué)回去做)。我們還可以設(shè)計(jì)很多實(shí)驗(yàn)都能得出這一結(jié)論,說明這是一個(gè)帶有共性的結(jié)論。測(cè)出m、r、ω的值,可知向心力大小為:F=mrω2。
反饋練習(xí):
①對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,下面說法正確的是:A速度不變;B速率不變;C角速度不變;D周期不變。
②如圖7為一皮帶傳動(dòng)裝置,在傳動(dòng)過程中皮帶不打滑。試比較輪上A、B、C三點(diǎn)的線速度、角速度大小。
③物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力跟半徑的關(guān)系,有人說成正比,有人說成反比。你對(duì)這兩種說法是如何理解的?
④(前后呼應(yīng))解釋跑400m彎道時(shí)身體為何要傾斜等一類問題。(火車拐彎要求課后看書)
(三)課堂小結(jié) 1.科學(xué)方法
①點(diǎn)明建立概念的過程:是通過大量實(shí)例,概括抽象出本質(zhì)的內(nèi)容,即由個(gè)別到一般的思維過程。
②點(diǎn)明實(shí)驗(yàn)歸納的過程:必須經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn),必須有足夠的事實(shí),由多個(gè)特殊的共同結(jié)論才能歸納出一般情況下的結(jié)論。
2.知識(shí)內(nèi)容:(見板書)
3.對(duì)向心力的理解:向心力并不是一種特殊性質(zhì)的力,它的名稱只是根據(jù)始終指向圓心這一作用效果來命名的。下節(jié)課再進(jìn)一步討論。
五、說明
1.向心力、向心加速度的講授順序。向心力概念的建立有兩條途徑:一是先通過實(shí)驗(yàn)建立向心力概念,歸納出向心力公式,再推出向心加速度;二是先通過理論推導(dǎo)導(dǎo)出向心加速度,再推出向心力。
先講加速度,理論推導(dǎo)嚴(yán)謹(jǐn),又能訓(xùn)練學(xué)生的推理能力,但方法較抽象,對(duì)基礎(chǔ)差的學(xué)生難度較大??紤]到我所任班級(jí)學(xué)生的實(shí)際情況,我選用了先講向心力,降低了難度,便于學(xué)生理解、接受,現(xiàn)行必修教材采用的也是這一順序。不足之處是:由于實(shí)驗(yàn)存在誤差,只能粗略得出結(jié)論,而且課堂不可能做很多實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)歸納的事實(shí)不足。解決的關(guān)鍵是盡量減小實(shí)驗(yàn)誤差,補(bǔ)充實(shí)例,彌補(bǔ)實(shí)驗(yàn)事實(shí)不足的缺陷。
2.對(duì)向心力的教學(xué),本節(jié)完成了感知、概括、定義,即完成了個(gè)別到一般的過程和簡(jiǎn)單的再認(rèn)。而進(jìn)一步的再認(rèn)即一般到個(gè)別,留待下節(jié)完成,所以本節(jié)對(duì)向心力的要求教學(xué)目標(biāo)定為初步掌握。
(常青)
第三篇:高中物理勻速圓周運(yùn)動(dòng)教案1新人教版必修1
勻速圓周運(yùn)動(dòng)
教學(xué)目標(biāo):
二、能力目標(biāo):
能夠勻速圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)公式分析和解決有關(guān)問題。
三、德育目標(biāo):
通過描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的教學(xué),使學(xué)生了解對(duì)于同一個(gè)問題可以從不同的側(cè)面進(jìn)行研究。
教學(xué)重點(diǎn):
1、理解線速度、角速度和周期
2、什么是勻速圓周運(yùn)動(dòng)
3、線速度、角速度及周期之間的關(guān)系
教學(xué)難點(diǎn):
對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)的理解
教學(xué)方法:
講授、推理歸納法
教學(xué)用具:
投影儀、投影片、多媒體
教學(xué)步驟:
一、導(dǎo)入新課
(1)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡是圓周,這樣的運(yùn)動(dòng)是很常見的,同學(xué)們能舉幾個(gè)例子嗎?(例:轉(zhuǎn)動(dòng)的電風(fēng)扇上各點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),地球和各個(gè)行星繞太陽的運(yùn)動(dòng)等)
(2)今天我們就來學(xué)習(xí)最簡(jiǎn)單的圓周運(yùn)動(dòng)——?jiǎng)蛩賵A周運(yùn)動(dòng)
二、新課教學(xué)
(一)用投影片出示本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)
1、理解線速度、角速度的概念
2、理解線速度、角速度和周期之間的關(guān)系
3、理解勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速運(yùn)動(dòng)
(二)學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程
1、勻速圓周運(yùn)動(dòng)
(1)用多媒體投影一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),在相等的時(shí)間里通過相等的弧長(zhǎng)。
(2)并出示定義:質(zhì)點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng),如果在相等的時(shí)間里通過的圓弧長(zhǎng)度相同——這種運(yùn)動(dòng)就叫勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
(3)舉例:通過放錄像讓學(xué)生感知:一個(gè)電風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其上各點(diǎn)所做的運(yùn)動(dòng),地球和各個(gè)行星繞太陽的運(yùn)動(dòng),都認(rèn)為是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
(4)通過電腦模擬:兩個(gè)物體都做圓周運(yùn)動(dòng),但快慢不同,過渡引入下一問題。
2、描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量
(1)線速度
a:分析:物體在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t增大幾倍,通過的弧長(zhǎng)也增大幾倍,所以對(duì)于某一勻速圓周運(yùn)動(dòng)而言,s與t的比值越大,物體運(yùn)動(dòng)得越快。b:線速度
1)線速度是物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。2)線速度是矢量,它既有大小,也有方向。
3)線速度的大小v?s t1 表示單位v????線速度????m/s s???弧長(zhǎng)???mt???時(shí)間???s
??在圓周各點(diǎn)的切線方向上 4)線速度的方向? 5)討論:勻速圓周運(yùn)動(dòng)的線速度是不變的嗎?
6)得到:勻速圓周運(yùn)動(dòng)是一種非勻速運(yùn)動(dòng),因?yàn)榫€速度的方向在時(shí)刻改變。
(2)角速度
a:學(xué)生閱讀課文有關(guān)內(nèi)容 b:出示閱讀思考題
1)角速度是表示 的物理量
2)角速度等于 和 的比值 3)角速度的單位是
c:說明:對(duì)某一確定的勻速圓周運(yùn)動(dòng)而言,角速度?是恒定的 d:強(qiáng)調(diào)角速度單位的寫法rad/s(3)周期、頻率和轉(zhuǎn)速 a:學(xué)生閱讀課文有關(guān)內(nèi)容
b:出示閱讀思考題:
1)叫周期,叫頻率; 叫轉(zhuǎn)速 2)它們分別用什么字母表示?
3)它們的單位分別是什么?
c閱讀結(jié)束后,學(xué)生自己復(fù)述上邊思考題。
(4)線速度、角速度、周期之間的關(guān)系
a:過渡:既然線速度、角速度、周期都是用來描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量,那么他們之間有什么樣的關(guān)系呢? b:用投影片出示思考題
一物體做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)
1)它運(yùn)動(dòng)一周所用的時(shí)間叫,用T表示。它在周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過的弧長(zhǎng)為,由此可知它的線速度為。
2)一個(gè)周期T內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為,物體的角速度為。
c:通過思考題總結(jié)得到:
2?rr??t???v?wr 2?r?w??T? d:討論v??r v? 1)當(dāng)v一定時(shí),?與r成反比 2)當(dāng)?一定時(shí)及v與r成正比 3)當(dāng)r一定時(shí),v與?成正比
(三)實(shí)例分析(用投影片出示)
例1:分析下圖中,A、B兩點(diǎn)的線速度有什么關(guān)系?
???分析得到:主動(dòng)輪通過皮帶、鏈條、齒輪等帶動(dòng)從動(dòng)輪的過程中,皮帶(鏈條)上各點(diǎn)以及兩輪邊緣上各點(diǎn)的線速度大小相等。
例2:分析下列情況下,輪上各點(diǎn)的角速度有什么關(guān)系?
???分析得到:同一輪上各點(diǎn)的角速度相同。
三、鞏固訓(xùn)練
用電腦進(jìn)行練習(xí),并且進(jìn)行激勵(lì)評(píng)價(jià)和升級(jí)訓(xùn)練
(一)填空
1、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體線速度的 不變,時(shí)刻在變,所以線速度是(填恒量或變量),所以勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,勻速的含義是。
2、對(duì)于做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,哪些物理量是一定的?
(二)某電鐘上秒針、分針、時(shí)針的長(zhǎng)度比為d1:d2:d3=1:2:3,求 A:秒針、分針、時(shí)針尖端的線速度之比 B:秒針、分針、時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度之比。
(三)師生共同解答課本本節(jié)的思考與討論。
四、小結(jié)
1、什么叫勻速圓周運(yùn)動(dòng)?
2、描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的物理量有哪幾個(gè)?分別說明它們的含義及求解公式,他們間的聯(lián)系。
五、作業(yè)
課本練習(xí)四(P92)
六、板書設(shè)計(jì):
第四篇:高中物理必修1教案
高中物理必修1教案-《功率》(3000字)
高中物理必修1教案-《功率》
一、教學(xué)內(nèi)容分析
1.內(nèi)容與地位
《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》共同必修模塊“物理2”中涉及本節(jié)的內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)是“理解功率,關(guān)心生產(chǎn)和生活中常見機(jī)械功率的大小及其意義”。要求學(xué)生理解功率的概念,會(huì)進(jìn)行功率的計(jì)算;會(huì)分析汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí),牽引力和速度的關(guān)系;嘗試自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),測(cè)量人在某種運(yùn)動(dòng)中的功率。由于功率在生活、生產(chǎn)中應(yīng)用很廣,教學(xué)中可充分利用這一優(yōu)勢(shì),使抽象的物理概念變得富有實(shí)際意義。發(fā)展學(xué)生應(yīng)用知識(shí)解決實(shí)際問題能力,樹立正確的價(jià)值觀。
本節(jié)課的教學(xué)應(yīng)立足于培養(yǎng)學(xué)生的思維能力,通過學(xué)習(xí)物理研究方法,使學(xué)生學(xué)會(huì)思考問題。在建立“功率”概念中,讓學(xué)生體會(huì)用比值方法來建立一個(gè)新物理概念。機(jī)車起動(dòng)過程的分析著重培養(yǎng)學(xué)生的邏輯思維,引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)物理與社會(huì)生活的密切聯(lián)系,綜合運(yùn)用動(dòng)力學(xué)知識(shí)和功率概念分析問題和解決問題的能力。通過學(xué)生設(shè)計(jì)測(cè)量人的做功功率的實(shí)驗(yàn),達(dá)到學(xué)以致用的目的,培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題能力。
2.教學(xué)目標(biāo):
(1)通過實(shí)例體驗(yàn)功率概念的形成過程及功率的實(shí)際意義,理解功率概念。
(2)從功率概念的定義,體會(huì)用比值方法建立物理概念的方法。
(3)理解功率與力和速度的關(guān)系。會(huì)利用功率的兩個(gè)公式來解釋現(xiàn)象和進(jìn)行計(jì)算。
(4)了解平均功率、瞬時(shí)功率、額定功率、實(shí)際功率區(qū)別和聯(lián)系。
(5)具有敢于發(fā)表自己觀點(diǎn),堅(jiān)持原則,善于合作的良好
習(xí)慣。
3.重點(diǎn)難點(diǎn):教學(xué)重點(diǎn)是理解功率的概念;難點(diǎn)是理解功
率與力、速度的關(guān)系,瞬時(shí)功率和平均功率的計(jì)算。
二、案例設(shè)計(jì)
(一)新課引入
問題:人們?cè)谏a(chǎn)、生活和工作中使用了大量的機(jī)械來做功,這與人力直接做功或畜力做功,在完成功的快慢方面有何不同?請(qǐng)舉例說明。(引發(fā)學(xué)生思考,讓學(xué)生從身邊生活尋找做功事例,并思考機(jī)械與人或畜力做功的差異。)
功是能量轉(zhuǎn)化的量度,人們十分關(guān)注做功的多少。然而不同的機(jī)械或人,其做功的快慢是不同的。(分析一些生產(chǎn)事例、工作場(chǎng)面,或展示一些做功快慢不同的圖片。有條件的情況下還可通過多媒體手段更生動(dòng)地展示這些畫面和情景,使學(xué)生對(duì)做功快慢的情形有更為形象和具體的認(rèn)識(shí),從而為建立正確的“功率”概念打下良好基礎(chǔ)。)
參考事例:①挖土機(jī)與人,要完成相同的挖土任務(wù),人花的時(shí)間要長(zhǎng)得多。②建筑工地上要把磚塊或水泥等建筑材料搬到樓頂上,起重機(jī)和搬運(yùn)工相比,起重機(jī)要比工人快得多。③從水井里提水,使用抽水機(jī)比人工要快得多④家住在高樓(如8層),乘電樓比走路要快得多。⑤拖拉機(jī)耕地比牛耕地要快得多,等等。列舉生產(chǎn)、生活中發(fā)生的事例,使學(xué)生體會(huì)功率與生活、生產(chǎn)息息相關(guān),無處不在,研究功率具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
說明:通過引導(dǎo)學(xué)生分析有關(guān)事例,形成初步共識(shí):人們選用機(jī)械來做功時(shí),不僅要考慮做功多少,還要考慮機(jī)械做功的快慢。如挖掘機(jī)做功比人快;大卡車比拖拉機(jī)做功快;拖拉機(jī)耕地比牛耕地要快;起重吊車比搬運(yùn)工人做功快;抽水機(jī)比轆轤提水快,等等。研究做功的快慢有著重要的實(shí)際意義。
通過一個(gè)實(shí)際問題,具體數(shù)據(jù),讓學(xué)生感性地認(rèn)識(shí)做功的快慢。如在某高樓建筑中需要搬運(yùn)一批磚頭
到一高層上,在搬運(yùn)磚頭過程中,起重機(jī)和搬運(yùn)工人的生產(chǎn)記錄情況如下表所示:
師:不同的機(jī)器或物體做功有快有慢,如何來衡量做功的快慢呢?請(qǐng)同學(xué)們思考并提出解決方案。(引導(dǎo)學(xué)生思考:如何比較物體做功快慢?討論中注意培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維能力和批判思維能力。)
預(yù)測(cè)學(xué)生可能有以下回答:
①選擇相同時(shí)間,比較做功多少,做功多的,做功就快;
②選擇做相同的功,比較做功的時(shí)間長(zhǎng)短,時(shí)間長(zhǎng)的,做功就慢。
③類比“速度”的定義方法,用做功和完成這些功所花的時(shí)間的比值來定義“功率”。
說明:對(duì)學(xué)生提出的各種方案可能有問題或不完整,教師應(yīng)鼓勵(lì)學(xué)生在交流中補(bǔ)充完善自己的認(rèn)識(shí)。教學(xué)中注意引導(dǎo)學(xué)生類比如“速度”、“加速度”概念的定義方法,體會(huì)比值法定義功率概念。
(二)新課教學(xué)
1.功率
(1)定義式:物理學(xué)上用物體所做的功W與完成這些功所用時(shí)間t的比值,作為在該時(shí)間內(nèi)物體平均做功快慢的量度。即 P=W/ t(2)物理意義:表示物體做功快慢的物理量.。
(3)單位:教師請(qǐng)一位同學(xué)正確地說出公式中各個(gè)字母所表示的物理量及其單位。
P:功率,單位:瓦(W),常用單位還有千瓦(kW)
W:力所做的功,單位:焦耳(J)
t:做功所用時(shí)間,單位:秒(s)單位換算:1kW = 1000 W1W=1J/s(4)功率是標(biāo)量,功率表示做功過程中能量轉(zhuǎn)化的快慢。
(5)討論與交流:
小實(shí)驗(yàn):把一枚硬幣放在書的封面上,打開書的封面形成一個(gè)斜面,并使硬幣開始下滑。請(qǐng)同學(xué)仔細(xì)分析一下,在下滑的過程中硬幣共受到幾個(gè)力的作用?哪些力做正功?哪些力做負(fù)功?哪些力不做功?如果斜面的傾角增大,情況會(huì)有什么變化??jī)A角增大時(shí),功率是否也增大?
提示:①比較不同傾角時(shí)的功率,應(yīng)注意硬幣開始下滑處的高度應(yīng)相同。討論功率時(shí)須指明哪個(gè)力的功率。②實(shí)驗(yàn)的分析討論,要注意所分析的是某個(gè)力的平均功率。注意引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行受力分析、做功分析,可利用功率的定義式,在理論上進(jìn)行的推演,使思維更加嚴(yán)密。
(6)認(rèn)識(shí)一些常見機(jī)械做功功率
①汽車發(fā)動(dòng)機(jī):5×10 W ~ 15×10 W ②摩托車約2×10 W ③噴氣客機(jī)約2×10 W ④火箭的發(fā)動(dòng)機(jī)約 1×10 W ⑤ 人的平均功率約 1×10 W,優(yōu)秀運(yùn)動(dòng)員短時(shí)間內(nèi)的功率可達(dá)1000W ⑥人心臟跳動(dòng)的功率 1.5W左右 ⑦萬噸巨輪 10W以上 ⑧藍(lán)鯨游動(dòng)的功率可達(dá)350kW 等等。61324438 2.功率與力、速度的關(guān)系
思考與討論:一部汽車載重時(shí)和空車時(shí),在公路上以相同的速度行駛,試討論這兩種情況下汽車的輸出功率是否相同?為什么?
預(yù)測(cè)學(xué)生會(huì)回答:
①載重汽車與地摩擦力較大,牽引力也大,由于行駛速度一樣,故相同時(shí)間內(nèi),載重車的牽引力做功較多,所以載重汽車的輸出功率較大。
②載重汽車行駛得比空車慢,因此功率較小。
③載重汽車比空車費(fèi)力,因此載重車的輸出功率較空車時(shí)要大些。
說明:上述分析討論的目的是啟發(fā)學(xué)生思考功率與力和速度有何關(guān)系。學(xué)生分析可能會(huì)出現(xiàn)片面和不完整回答,教師要參加到學(xué)生的討論分析中,幫助、啟發(fā)和引導(dǎo)學(xué)生形成正確的認(rèn)識(shí)。
(正確的回答應(yīng)是①)。教師根據(jù)課堂需要還可以提出一些問題讓學(xué)生進(jìn)一步討論,如汽車在上坡和下坡時(shí)功率、速度和牽引力會(huì)怎樣變化? 接著,教師引導(dǎo)學(xué)生思考,如何計(jì)算牽引力的功率。(讓學(xué)生根據(jù)所學(xué)知識(shí)和功率定義式進(jìn)行推演,培養(yǎng)良好的科學(xué)思維能力和思維習(xí)慣)
提出問題:某汽車在平直公路上做勻速直線運(yùn)動(dòng),已知其在牽引力大小為F,運(yùn)行速度為V,試求此時(shí)汽車牽引力F的功率為多少?
注意引發(fā)學(xué)生思考解決問題的思路,應(yīng)用功和功率的定義式進(jìn)行分析和推導(dǎo)。
課堂分析結(jié)果: P=F〃v
即力F的功率等于力F和物體運(yùn)動(dòng)速度v的乘積.。注意:這里的F是速度V方向上的作用力。
分析討論:由V=S/t求出的是物體在時(shí)間t內(nèi)的平均速度,代入公式P=Fv求出的功率是F在時(shí)間t內(nèi)的平均功率;如果t取得足夠小,則V表示瞬時(shí)速度,此時(shí)由P=Fv求得的功率就是F在該時(shí)刻的瞬時(shí)功率。即當(dāng)V為平均速度時(shí),求得的功率就是平均功率,V為瞬時(shí)速度時(shí),求得的功率就是瞬時(shí)功率。
(1)總結(jié):
①平均功率P=Fv(v是平均速度)
②瞬時(shí)功率P=Fv(v是瞬時(shí)速度)
③如果物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),由于瞬時(shí)速度與平均速度相等,故此時(shí)平均功率等于瞬時(shí)功率。交流討論問題:由求出的是瞬時(shí)功率還是平均功率?
學(xué)生小組討論后得出:由公式求出的功率,反映了該力在t時(shí)間內(nèi)做功的平均快慢,故由公式求出功率是平均功率。
(2)額定功率與實(shí)際功率的認(rèn)識(shí)
問:人力直接做功能否像汽車做功那樣快呢?汽車做功能否像飛機(jī)做功那樣快呢?人如果做功過快,會(huì)產(chǎn)生什么后果呢?汽車超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生什么后果呢?(人做功過快,會(huì)引起疲勞、甚至受傷、生病等,汽車超負(fù)荷工作會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或燒毀。)
問:奧運(yùn)長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員能否用100米短跑的速度來完成5000米的賽跑路程呢?為什么?
提示:奧運(yùn)比賽是一種挑戰(zhàn)運(yùn)動(dòng)局限的比賽,人與機(jī)器一樣,不能長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)動(dòng),短跑運(yùn)動(dòng)員在100米賽跑中,時(shí)間不過是十幾秒,能以最大的速度跑完全程,此時(shí)運(yùn)動(dòng)員的輸出功率是正常時(shí)的數(shù)十倍。在5000米的長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)中,運(yùn)動(dòng)員不可能長(zhǎng)時(shí)間超負(fù)荷運(yùn)動(dòng),因此長(zhǎng)跑運(yùn)動(dòng)員不可能一直保持百米賽跑那樣的速度。
說明:此問目的在于學(xué)生通過思考自己身邊所熟悉的問題,認(rèn)識(shí)額定功率和實(shí)際功率的概念以及概念的意義。
①額定功率:指動(dòng)力機(jī)械在長(zhǎng)時(shí)間正常工作時(shí)最大輸出功率。也是機(jī)械發(fā)動(dòng)機(jī)銘牌上的標(biāo)稱值,額定功率是動(dòng)力機(jī)械重要的性能指標(biāo),一個(gè)動(dòng)力機(jī)械的額定功率是一定的。
②實(shí)際功率:機(jī)械在運(yùn)行過程中的功率是實(shí)際功率,實(shí)際功率可以小于額定功率,可以等于其額定功率(稱滿負(fù)荷運(yùn)行),但不能大于額定功率,否則會(huì)損壞機(jī)械。③很多機(jī)械的銘牌上都標(biāo)有這臺(tái)機(jī)器的額定功率,請(qǐng)同學(xué)將家里的電器設(shè)備上的額定功率都記錄下來,并計(jì)算家里的每部機(jī)器每天要做多少功?要消耗多少電能?哪一部機(jī)器最耗電?請(qǐng)與同桌同學(xué)進(jìn)行交流。
(3)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一定時(shí),牽引力與速度的關(guān)系
當(dāng)汽車輸出功率一定時(shí),根據(jù)公式P=FV可知,物體的運(yùn)動(dòng)速度V與牽引力F成反比,如果汽車需要較大的牽引力,就必須減小運(yùn)動(dòng)速度。
思考:汽車以額定功率在平直公路行駛時(shí),若前方遇到了一段較徒的上坡路段,汽車司機(jī)要做好什么調(diào)整,才能確保汽車駛到坡頂?為什么?
學(xué)生可能回答:①加大油門,汽車可順利到達(dá)坡頂。②汽車要換檔,才能順利駛到坡頂。
師生共同分析:①根據(jù)P=FV 知,汽車以額定功率行駛,因遇上坡路段,汽車所需的牽引力增大了,若要保持行駛速度不變,這是不可能的;加大油門,只會(huì)增加發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率(超過額定功率),發(fā)動(dòng)機(jī)將因超負(fù)荷而過熱損壞。②這是一種正確的操作方式,當(dāng)司機(jī)將發(fā)動(dòng)機(jī)的速度檔位調(diào)低后,速度減少了,牽引力加大了,只要牽引力足夠,汽車便可順利上坡。
思考:汽車等交通工具,如何才能獲得更大的行駛速度?
3.學(xué)生進(jìn)行測(cè)功率活動(dòng)。(建議課后安排)
問題:如何才能知道在某種運(yùn)動(dòng)中自己做功的功率呢?請(qǐng)同學(xué)設(shè)計(jì)一個(gè)測(cè)量方案,并進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。說明:應(yīng)激勵(lì)積極思考、設(shè)計(jì)可行方案,動(dòng)腦動(dòng)手,體驗(yàn)科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和感受實(shí)驗(yàn)成果的喜悅。實(shí)驗(yàn)方案舉例:(讓學(xué)生結(jié)合自己的情況來進(jìn)行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn))
方案1:學(xué)生快速跑上樓,來測(cè)量做功的最大功率。
方案2:估算學(xué)生自己平時(shí)上樓或爬山過程的功率。
方案3:設(shè)計(jì)沿某一竹桿或樹桿上爬一定的高度,來測(cè)量做功功率。
方案4:利用跳繩運(yùn)動(dòng),來測(cè)量做功功率。
方案5:測(cè)算自己舉起杠鈴時(shí)的最大功率(需要同學(xué)的幫忙)
說明:①有關(guān)實(shí)驗(yàn)方案、原理、器材、數(shù)據(jù)的測(cè)定及同學(xué)協(xié)作等,都應(yīng)放手讓學(xué)生自行討論、分工,這樣才能培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?,給學(xué)生以合作交流的機(jī)會(huì)。
②方案選定后,要注意引導(dǎo)學(xué)生如何求功和功率,需要選擇哪些實(shí)驗(yàn)器材,測(cè)量哪些物理量?測(cè)量是否存在誤差問題,如何才能較準(zhǔn)確地測(cè)量。
③根據(jù)學(xué)生設(shè)計(jì)的方案,組織學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。最后實(shí)驗(yàn)結(jié)果,讓學(xué)生通過實(shí)物展臺(tái)進(jìn)行交流匯報(bào),師生共同觀看,最后還可以進(jìn)行評(píng)選活動(dòng)。
④活動(dòng)目的是:培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題能力,并通過親身的實(shí)驗(yàn),達(dá)到內(nèi)化知識(shí),提升能力。同時(shí)也在實(shí)驗(yàn)過程中培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。
三、案例評(píng)析
本案例的教學(xué)設(shè)計(jì)體現(xiàn)了物理知識(shí)源于生活,又應(yīng)用于生活?!肮β省迸c生活、生產(chǎn)聯(lián)系密切,在引入功率、額定功率、實(shí)際功率等概念時(shí),都注意通過生產(chǎn)、生活的具體實(shí)例引入,使原本枯燥無味的概念教學(xué)變得生動(dòng)和有趣,學(xué)生易于認(rèn)識(shí)和理解“功率”概念,有利于激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。在知識(shí)形成過程中,注重引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)思維方法,體會(huì)比值法在定義“功率”概念的作用,提高學(xué)生的應(yīng)用科學(xué)思維方法解決問題的能力。通過設(shè)計(jì)測(cè)定人在某種運(yùn)動(dòng)中做功功率實(shí)驗(yàn),來達(dá)到內(nèi)化和強(qiáng)化物理概念和物理規(guī)律的理解,實(shí)現(xiàn)知識(shí)由理論向?qū)嵺`的轉(zhuǎn)化,加強(qiáng)物理與生活、生產(chǎn)和科技的聯(lián)系。
在“功率”的整個(gè)教學(xué)過程中,始終關(guān)注“生活與物理,物理與社會(huì)”的關(guān)系,培養(yǎng)學(xué)生關(guān)注物理學(xué)的技術(shù)應(yīng)用,形成將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí),較好地體現(xiàn)了在知識(shí)與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀上對(duì)學(xué)生進(jìn)行教育的課程理念。
四、相關(guān)鏈接
1.瓦特其人其事
生平簡(jiǎn)介
瓦特(James Watt,1736~1819年)蘇格蘭發(fā)明家。1736年1月19日生于蘇格蘭格林諾克。童年時(shí)代的瓦特曾在文法學(xué)校念過書,然而沒有受過系統(tǒng)教育。瓦特在父親做工的工廠里學(xué)到許多機(jī)械制造知識(shí),以后他到倫敦的一家鐘表店當(dāng)學(xué)徒。
1763年瓦特到格拉斯大學(xué)工作,修理教學(xué)儀器。在大學(xué)里他經(jīng)常和教授討論理論和技術(shù)問題。1781年瓦特制造了從兩邊推動(dòng)活塞的雙動(dòng)蒸汽機(jī)。1785年,他也因蒸汽機(jī)改進(jìn)的重大貢獻(xiàn),被選為皇家學(xué)會(huì)會(huì)員。1819年8月25日瓦特在靠近伯明翰的希斯菲德逝世。
科學(xué)成就
1763年,瓦特修理格拉斯哥大學(xué)的一臺(tái)紐可門泵,得以仔細(xì)研究了結(jié)構(gòu)和工作原理,找到了熱量損失消耗大量燃料的癥結(jié)所在,他終于想出了加一個(gè)與汽缸分離的冷凝器,汽缸外裝上絕熱套子,使它一直保持高溫,新的蒸汽機(jī)的效率大大提高。瓦特并不滿足于已經(jīng)取得的成就,1781年他又制造了從汽缸兩邊推動(dòng)活塞的雙動(dòng)作蒸汽機(jī),并采用曲柄機(jī)構(gòu),使往復(fù)的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。瓦特還設(shè)計(jì)了離心節(jié)速器,利用反饋原理控制蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)速。經(jīng)過一系列的改革,蒸汽機(jī)迅速被各工業(yè)部門采用,為產(chǎn)業(yè)革命鋪平了道路。蒸汽機(jī)車加快了19世紀(jì)的運(yùn)輸速度。蒸汽機(jī)→蒸汽輪機(jī)→發(fā)電機(jī),蒸汽為第二次工業(yè)革命即電力發(fā)展鋪平了道路。
趣聞?shì)W事
童年時(shí)代的瓦特和茶壺的故事
一天晚上,瓦特和一個(gè)小女孩在家里喝茶。瓦特不停地?cái)[弄茶壺蓋,一會(huì)兒打開,一會(huì)兒蓋上,當(dāng)他把茶壺嘴堵住時(shí),蒸汽頂開了茶蓋。在旁的外祖母對(duì)瓦特的這種無聊動(dòng)作極為不滿,加以訓(xùn)斥。瓦特并不介意,他一心想著蒸汽的力量,從此萌發(fā)制造蒸汽機(jī)的念頭。
蒸汽機(jī)與產(chǎn)業(yè)革命
羅爾特所著《詹姆斯〃瓦特》中,曾寫道:“瓦特蒸汽機(jī)巨大的、不知疲倦的威力使生產(chǎn)方法以過去所不能想象的規(guī)模走上了機(jī)械化道路。
2.機(jī)動(dòng)車輛常見的兩種啟動(dòng)過程
對(duì)于汽車或機(jī)車等交通工具,在靜止開始啟動(dòng)的過程中,發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率、牽引力和速度的關(guān)系滿足公式P=F〃v,在P、F、v三個(gè)物理量中,若保持一個(gè)量不變,當(dāng)另一個(gè)量變化時(shí),第三個(gè)量也隨之變化。關(guān)于汽車的啟動(dòng)過程是一個(gè)較為復(fù)雜的物理過程,下面我們就兩種常見的啟動(dòng)過程分析如下: ①汽車(或機(jī)車)以恒定的功率啟動(dòng)和行駛過程(請(qǐng)把握教材的難度和課標(biāo)的難度)
汽車牽引功率保持恒定時(shí),由P = FV可知,牽引力大小與速度成反比。結(jié)合牛頓第二定律F – f = ma可知,汽車以恒定功率啟動(dòng)的過程,隨著汽車速度V的逐漸增大,汽車的加速度逐漸減小,直至加速度等于0,最后汽車做勻速運(yùn)動(dòng)。
思考:當(dāng)汽車在平直公路行駛時(shí),前方遇到了一段較徒的上坡路段,汽車司機(jī)應(yīng)做好什么調(diào)整,才能確保汽車駛到坡頂?只靠加大油門能否順利到達(dá)坡頂?
②機(jī)車以恒定的牽引力啟動(dòng)的過程:機(jī)車做的是加速度a=(F-f)/m的勻加速直線運(yùn)動(dòng),汽車的輸出功率P隨汽車速度增大而增大,直至汽車輸出功率等于額定功率,勻加速過程結(jié)束。接著汽車保持功率不變,汽車通過減少牽引力,進(jìn)一步提高速度,直到加速度a=0,最后做勻速行駛運(yùn)動(dòng)。這一過程中各量的變化,可用下列流程圖來表示。
案例來源:陳峰主編,《走進(jìn)課堂——高中物理(必修)新課程案例與評(píng)析》,高等教育出版社
薦初二物理《浮力》教學(xué)案例(5000薦薦初初二中物物理
教理
案教
學(xué)
案物
態(tài)例
變
字)
化
薦初中物理教學(xué)設(shè)計(jì)和反思(3000字)薦初中物理教學(xué)案例《密度》(800字)
第五篇:高中物理 5.7向心力教案 新人教版必修2
物理必修2人教新課標(biāo)5.7向心力教案
★新課標(biāo)要求
(一)知識(shí)與技能
1、理解向心力的概念。
2、知道向心力大小與哪些因素有關(guān)。理解公式的確切含義,并能用來進(jìn)行計(jì)算。
3、知道在變速圓周運(yùn)動(dòng)中,可用上述公式求質(zhì)點(diǎn)在某一點(diǎn)的向心力和向心加速度。
(二)過程與方法
通過用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式的實(shí)驗(yàn)來了解向心力的大小與哪些因素有關(guān),并理解公式的含義。
(三)情感、態(tài)度與價(jià)值觀
1、在實(shí)驗(yàn)中,培養(yǎng)動(dòng)手的習(xí)慣并提高分析問題、解決問題的能力。
2、感受成功的快樂,體會(huì)實(shí)驗(yàn)的意義,激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣?!锝虒W(xué)重點(diǎn)
明確向心力的意義、作用、公式及其變形?!锝虒W(xué)難點(diǎn)
如何運(yùn)用向心力、向心加速度的知識(shí)解釋有關(guān)現(xiàn)象。★ 教學(xué)方法
教師啟發(fā)、引導(dǎo),學(xué)生自主閱讀、思考,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,討論、交流學(xué)習(xí)成果?!锝虒W(xué)工具
圓錐擺實(shí)驗(yàn)裝置,多媒體輔助教學(xué)設(shè)備等 ★教學(xué)過程
(一)引入新課
教師活動(dòng):前面兩節(jié)課,我們學(xué)習(xí)、研究了圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)特征,知道了如何描述圓周運(yùn)動(dòng)。這節(jié)課我們?cè)賮韺W(xué)習(xí)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)特征――向心力。
(二)進(jìn)行新課
用心
愛心
專心 1
1、向心力
教師活動(dòng):指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材 “向心力”部分,思考并回答以下問題:
1、舉出幾個(gè)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例,說明這些物體為什么不沿直線飛去。
2、用牛頓第二定律推導(dǎo)出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力表達(dá)式。
學(xué)生活動(dòng):認(rèn)真閱讀教材,列舉并分析實(shí)例,體會(huì)向心力的作用效果,并根據(jù)牛頓第二定律推導(dǎo)出勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力表達(dá)式。學(xué)生代表發(fā)表自己的見解。
教師活動(dòng):傾聽學(xué)生回答,幫助學(xué)生分析實(shí)例,引導(dǎo)學(xué)生解決疑難,回答學(xué)生可能提出的問題。
v2 投影向心力表達(dá)式:Fn?m或Fn?mr?2
r點(diǎn)評(píng):激發(fā)學(xué)生的思維,充分調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性。通過學(xué)生發(fā)表見解,培養(yǎng)學(xué)生語言表達(dá)能力和分析問題的能力。
2、實(shí)驗(yàn):用圓錐擺粗略驗(yàn)證向心力的表達(dá)式
教師活動(dòng):指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材 “實(shí)驗(yàn)”部分,引導(dǎo)學(xué)生思考下面的問題:
1、實(shí)驗(yàn)器材有哪些?
2、簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)原理(怎樣達(dá)到驗(yàn)證的目的)
3、實(shí)驗(yàn)過程中要注意什么?測(cè)量那些物理量(記錄哪些數(shù)據(jù))?
4、實(shí)驗(yàn)過程中差生誤差的原因主要有哪些?
學(xué)生活動(dòng):認(rèn)真閱讀教材,思考問題,學(xué)生代表發(fā)言。教師活動(dòng):聽取學(xué)生見解,點(diǎn)評(píng)、總結(jié)。
教師活動(dòng):指導(dǎo)學(xué)生完成實(shí)驗(yàn),及時(shí)發(fā)現(xiàn)并記錄學(xué)生實(shí)驗(yàn)過程中存在的問題。學(xué)生活動(dòng):分成小組,進(jìn)行實(shí)驗(yàn),獨(dú)立驗(yàn)證。
點(diǎn)評(píng):讓學(xué)生親歷實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過程,體驗(yàn)成功的樂趣。培養(yǎng)動(dòng)手能力和團(tuán)結(jié)協(xié)作的團(tuán)隊(duì)精神。
教師活動(dòng):聽取學(xué)生匯報(bào)驗(yàn)證的結(jié)果,引導(dǎo)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的可靠性作出評(píng)估。師生互動(dòng),得出結(jié)論:
用心
愛心
專心 2
1、實(shí)驗(yàn)的過程中,多項(xiàng)測(cè)量都是粗略的,存在較大的誤差,用兩個(gè)方法得到的力并不嚴(yán)格相等。
2、通過實(shí)驗(yàn)我們還體會(huì)到,向心力并不是像重力、彈力、摩擦力那樣具有某種性質(zhì)的力來命名的。它是效果力,是按力的效果命名的。在圓錐擺實(shí)驗(yàn)中,向心力是小球重力和細(xì)線拉力的合力,還可以理解為是細(xì)線拉力在水平面內(nèi)的一個(gè)分力。
教師活動(dòng):實(shí)例分析:說明以下幾個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例中向心力是由哪些力提供的?
1、繩的一端拴一小球,手執(zhí)另一端使小球在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。
2、月球繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力是什么力提供的?
3、在圓盤上放一個(gè)小物塊,使小物塊隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),分析小物塊受幾個(gè)力?向心力由誰提供?
學(xué)生活動(dòng):思考并回答問題:
1、小球受重力、支持力、繩的拉力而做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。由于豎直方向小球不運(yùn)動(dòng),故重力、支持力合力為零,那么水平方向上的勻速圓周運(yùn)動(dòng)效果由水平面上的繩的拉力效果來提供.2、月球和地球間的引力提供月球運(yùn)轉(zhuǎn)的向心力
3、小物塊受重力、支持力和靜摩擦力,靜摩擦力提供向心力
點(diǎn)評(píng):通過實(shí)例分析,達(dá)到鞏固所學(xué)知識(shí)的目的。
教師活動(dòng):指導(dǎo)學(xué)生兩人一組,完成課本54頁“做一做”欄目中的實(shí)驗(yàn),自己感受向心力的大小。
學(xué)生活動(dòng):按照“做一做”欄目中的實(shí)驗(yàn)介紹,獨(dú)立操作,在實(shí)驗(yàn)中獲得體驗(yàn)。點(diǎn)評(píng):通過實(shí)驗(yàn),增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí),同時(shí)激發(fā)學(xué)習(xí)物理學(xué)的興趣。
3、變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線運(yùn)動(dòng)
教師活動(dòng):向心力能改變速度的大小嗎?為什么? 學(xué)生活動(dòng):思考并發(fā)表見解。
教師活動(dòng):聽取學(xué)生代表的發(fā)言,點(diǎn)評(píng)。
教生活動(dòng):設(shè)疑:我們?cè)凇白鲆蛔觥钡膶?shí)驗(yàn)中,通過掄繩子來調(diào)節(jié)沙袋速度的大小,不
用心
愛心
專心 3
就說明向心力可以改變速度的大小嗎?這該怎樣解釋呢?
學(xué)生活動(dòng):認(rèn)真閱讀課本,思考并討論問題,學(xué)生代表發(fā)表見解。教師活動(dòng):聽取學(xué)生見解,點(diǎn)評(píng)、總結(jié)。
點(diǎn)評(píng):培養(yǎng)學(xué)生閱讀教材并從中獲取信息的能力,培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題解決問題的主動(dòng)求知的意識(shí)。
教師活動(dòng):對(duì)于做一般曲線運(yùn)動(dòng)的物體,我們可以用怎樣的分析方法進(jìn)行簡(jiǎn)化處理? 學(xué)生活動(dòng):閱讀教材并結(jié)合圖6.7-4的提示發(fā)表自己的見解。點(diǎn)評(píng):對(duì)學(xué)生注重物理學(xué)方法的教育。
(三)課堂總結(jié)、點(diǎn)評(píng)
教師活動(dòng):讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)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(qǐng)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。
(四)實(shí)例探究
[例1]如圖所示,在光滑的水平面上釘兩個(gè)釘子A和B,相距20 cm.用一根長(zhǎng)1 m的細(xì)繩,一端系一個(gè)質(zhì)量為0.5 kg的小球,另一端固定在釘子A上.開始時(shí)球與釘子A、B在一直線上,然后使小球以2 m/s的速率開始在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng).若繩子能承受的最大拉力為4 N,那么從開始到繩斷所經(jīng)歷的時(shí)間是多少?
【解析】 球每轉(zhuǎn)半圈,繩子就碰到不作為圓心的另一顆釘子,然后再以這顆釘子為圓心做勻速圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)的半徑就減少0.2 m,但速度大小不變(因?yàn)槔K對(duì)球的拉力只改變球的速度方向).根據(jù)F=mv/r知,繩每一次碰釘子后,繩的拉力(向心力)都要增大,2用心
愛心
專心 4
當(dāng)繩的拉力增大到Fmax=4 N時(shí),球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的半徑為rmin,則有
Fmax=mv2/rmin
rmin=mv2/Fmax=(0.5×22/4)m=0.5 m.繩第二次碰釘子后半徑減為0.6 m,第三次碰釘子后半徑減為0.4 m.所以繩子在第三次碰到釘子后被拉斷,在這之前球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為:
t=t1+t2+t3
=πl(wèi)/v+π(l-0.2)/v+π(l-0.4)/v =(3l-0.6)·π/v =(3×1-0.6)×3.14/2 s =3.768 s 【答案】 3.768 s 【說明】 需注意繩碰釘子的瞬間,繩的拉力和速度方向仍然垂直,球的速度大小不變,而繩的拉力隨半徑的突然減小而突然增大.[例2]如圖所示,水平轉(zhuǎn)盤的中心有個(gè)豎直小圓筒,質(zhì)量為m的物體A放在轉(zhuǎn)盤上,A到豎直筒中心的距離為r.物體A通過輕繩、無摩擦的滑輪與物體B相連,B與A質(zhì)量相同.物體A與轉(zhuǎn)盤間的最大靜摩擦力是正壓力的μ倍,則轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度在什么范圍內(nèi),物體A才能隨盤轉(zhuǎn)動(dòng).【解析】 由于A在圓盤上隨盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng),所以它所受的合外力必然指向圓心,而其中重力、支持力平衡,繩的拉力指向圓心,所以A所受的摩擦力的方向一定沿著半徑或指向圓心,或背離圓心.當(dāng)A將要沿盤向外滑時(shí),A所受的最大靜摩擦力指向圓心,A的向心力為繩的拉力與最大靜摩擦力的合力.即
F+Fm ′=mω12r
由于B靜止,故
①
用心
愛心
專心 5
F=mg
②
由于最大靜摩擦力是壓力的μ倍,即
Fm ′=μFN=μmg
由①、②、③解得 ω1=g(1??)/r;
③
當(dāng)A將要沿盤向圓心滑時(shí),A所受的最大靜摩擦力沿半徑向外,這時(shí)向心力為:
F-Fm ′=mω22r
④
由②、③、④得ω2=g(1??)/r.要使A隨盤一起轉(zhuǎn)動(dòng),其角速度ω應(yīng)滿足
g(1??)/r≤ω≤g(1??)/r
【答案】 g(1??)/r≤ω≤g(1??)/r
【說明】 根據(jù)向心力公式解題的關(guān)鍵是分析做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體的受力情況;明確哪些力提供了它需要的向心力.★課余作業(yè)
完成P55“思考與練習(xí)”中的題目?!锝虒W(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。
附:資料袋
向心加速度的深入理解
注意:①向心加速度是勻速圓周運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)加速度而不是平均加速度;
在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,加速度不是恒定的,這里的向心加速度是指某時(shí)刻或某一位置的瞬時(shí)加速度,它等于包含該時(shí)刻(或該位置)在內(nèi)的一小段時(shí)間內(nèi)的平均加速度的極限值,即?vv2an=lim,公式an=中的速度v應(yīng)為瞬時(shí)速度值.?tr用心
愛心
專心
②向心加速度不一定是物體做圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)際加速度;
在勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,向心加速度就是物體做圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)際加速度,而在一般的非勻速圓周運(yùn)動(dòng)中,它只是物體實(shí)際運(yùn)動(dòng)的加速度的一個(gè)分加速度,另一個(gè)分加速度為切向加速度,如圖所示.可見物體做圓周運(yùn)動(dòng)的加速度不一定指向圓心,只有勻速圓周運(yùn)動(dòng)的加速度才一定指向圓心;但向心加速度方向始終沿著半徑指向圓心.圓周運(yùn)動(dòng)的切向加速度是描述圓周運(yùn)動(dòng)的線速度的大小改變快慢的,向心加速度是描述線速度的方向改變快慢的.v2③所有做曲線運(yùn)動(dòng)的物體都需要向心力,其向心力Fn=m,其中R為物體所在曲線處
Rv2的曲率半徑,對(duì)應(yīng)的向心加速度an=.R④質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)和剛體的勻速轉(zhuǎn)動(dòng)是兩個(gè)不同的物理模型;
我們不能說質(zhì)點(diǎn)在轉(zhuǎn)動(dòng),也不能說剛體做圓周運(yùn)動(dòng),注意剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),其上各點(diǎn)均做圓周運(yùn)動(dòng),它們做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑可以不相等,但各點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的角速度相等。
⑤一個(gè)常見的錯(cuò)誤是:在確定了做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體受到的各力(重力、彈力、摩擦力等)
v2后,認(rèn)為物體還受到一個(gè)大小等于m的向心力.例如,長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩拴著一個(gè)小球做圓錐
r擺運(yùn)動(dòng)(如圖所示)在分析小球受力時(shí),有些同學(xué)除確認(rèn)小球受豎直向下的重力mg和繩子的拉力FT外,還錯(cuò)誤地認(rèn)為小球受到一個(gè)在水平面內(nèi)指向圓心的向心力.其錯(cuò)誤在于忘掉了向心力是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體受到的合外力.實(shí)際上,小球只受到重力和拉力,這兩個(gè)力的合力F=mgtanθ就稱為向心力.試想,如果把向心力當(dāng)做一個(gè)額外的力,認(rèn)為小球受三個(gè)力,顯然歪曲了物體的受力情況(相當(dāng)于把物體受到的每個(gè)力算了兩遍),是完全錯(cuò)誤的.用心
愛心
專心 7