所谓教案的艺术性就是构思巧妙,能让学生在课堂上不仅能学到知识,而且得到艺术的欣赏和快乐的体验。教案要成为一篇独具特色“课堂教学散文”或者是课本剧。
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高一物理力的合成教案思维导图模板大纲
所谓教案的艺术性就是构思巧妙,能让学生在课堂上不仅能学到知识,而且得到艺术的欣赏和快乐的体验。教案要成为一篇独具特色"课堂教学散文"或者是课本剧。这里由树图网给大家分享高一物理力的合成教案,方便大家学习。
教学准备
教学目标
知识与技能
1.知道影响物体下落
快慢的因素,理解自由落体运动是在理想条件下的运动.
2.能用打点计时器得到相关的运动轨迹,并能自主分析纸带上记录的位移与时间等运动信息.
3.了解伽利略对自由落体运动的研究思路和方法.
过程与方法
1.通过对落体运动的实验探究,初步学习使用变量控制法.
2.经历伽利略对自由落体运动的研究方法,感悟科学探究的方法.
情感态度与价值观
1.渗透物理方法的教育,在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型——自由落体.
2.培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风.
教学重难点
教学重点
1.自由落体加速度的大小和方向
2.自由落体运动的规律,并运用规律解决实际问题
教学难点
1.自由落体运动的条件及规律
2.应用自由落体运动的规律解决实际问题
教学过程
一、自由落体运动
1.基本知识
(1)定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动.
(2)做自由落体运动的条件:①只受重力作用.②初速度等于零.
(3)运动性质:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.
2.思考判断
(1)物体竖直向下的运动就是自由落体运动.(×)
(2)物体仅在重力作用下的运动就是自由落体运动.(×)
(3)物体由静止释放,当空气阻力很小,可忽略不计时可以看做自由落体运动.(√)
探究交流
(1)一张纸片下落和该纸片揉成团下落快慢不同是什么原因造成的?
(2)为什么在抽成真空的牛顿管中金属片和羽毛下落的快慢相同?
【提示】
(1)纸片受到的空气阻力较大,而纸团受到的空气阻力较小,造成二者下落快慢不同.
(2)由于抽成真空的牛顿管对金属片和羽毛均没有空气阻力,它们只在重力作用下做自由落体运动.
二、自由落体加速度及运动规律
1.基本知识
(1)定义:在同一地点,一切物体自由下落的加速度都相同,这个加速度叫做自由落体加速度,也叫做重力加速度,通常用g表示.
(2)方向:竖直向下.
(3)大小:在地球上不同的地方,g的大小是不同的,一般计算中,g取9.8_m/s2或g=10_m/s2.
(4)运动规律
①自由落体运动实质上是初速度v0=0,加速度a=g的匀加速直线运动.
②基本公式位移速度关系式:v2=2gh.(gt2.)
2.思考判断
(1)自由落体运动加速度的大小与物体质量有关.(×)
(2)重力加速度的方向竖直向下.(√)
(3)在地球上不同的地方,g的大小略有不同.(√)
三、伽利略对自由落体运动的研究
1.基本知识
(1)问题发现
亚里士多德观点:重物下落得快,轻物下落得慢.
矛盾:把重物和轻物捆在一起下落,会得出两种矛盾的结论.
伽利略观点:重物与轻物下落得一样快.
(2)猜想与假说
伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的加速运动,并指出这种运动的速度应该是均匀变化的假说.
(3)理想斜面实验
①如果速度随时间的变化是均匀的,初速度为零的匀变速直线运动的位移x与运动所用的时间t的平方成正比,即x∝t2.
②让小球从斜面上的不同位置由静止滚下,测出小球从不同起点滚动的位移x和所用的时间t.
③斜面倾角一定时,判断x∝t2是否成立.
④改变小球的质量,判断x∝t2是否成立.
⑤将斜面倾角外推到θ=90°时的情况——小球自由下落,认为小球仍会做匀加速运动,从而得到了落体运动的规律.
(4)伽利略研究自然规律的科学方法:把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来.他给出了科学研究过程的基本要素:对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→通过实验对推论进行检验→对假说进行修正和推广.
2.思考判断
(1)亚里士多德的观点是:重物、轻物下落得一样快.(×)
(2)伽利略通过实验证明了,只要斜面的倾角一定,小球自由滚下的加速度是相同的.(√)
(3)伽利略科学思想方法的核心是做实验.(×)
探究交流
在研究自由落体运动时,伽利略进行了猜想,亚里士多德进行了猜测,两种研究方法有何不同?
【提示】伽利略的科学猜想是根据所观察、发现的事实,把客观事实与原有的知识结合起来,科学猜想不能直接当做结论使用,只有经过实验验证,才能作为结论使用.
四、自由落体运动及自由落体加速度
【问题导思】
1.物体在重力作用下的下落都是自由落体运动吗?
2.实际中,物体下落的运动是自由落体运动吗?
3.同一物体在不同地点做自由落体运动时,其加速度是否相同?
1.物体做自由落体运动的条件
(1)初速度为零;(2)除重力之外不受其他力的作用.
2.自由落体运动是一种理想化模型
这种模型忽略了次要因素——空气阻力,突出了主要因素——重力.在实际中,物体下落时由于受空气阻力的作用,并不做自由落体运动,只有当空气阻力远小于重力时,物体由静止的下落才可看做自由落体运动,如在空气中自由下落的石块可看做自由落体运动,空气中羽毛的下落不能看做自由落体运动.
3.自由落体加速度的大小
(1)产生原因:由于处在地球上的物体受到重力作用而产生的,因此也称为重力加速度.
(2)大小:与所处地球上的位置及距地面的高度有关.
①在地球表面会随纬度的增加而增大,在赤道处最小,在两极,但差别很小.
②在地面上的同一地点,随高度的增加而减小,但在一定的高度范围内,可认为重力加速度的大小不变.通常情况下取g=9.8 m/s2或g=10 m/s2.
1.自由落体运动是匀变速直线运动的特例.
2.物体不仅在地球上做自由落体运动,在其他星球上也可以做自由落体运动,只不过同一物体在不同星球上所受重力不同,重力加速度不同.
3.g的方向,不是垂直向下,也不一定指向地心.
(一)地位
《生活中的圆周运动》这节课是新课标人教版《物理》必修第二册第六章《曲线运动》一章中的第八节,也是该章最后一节。
本节课是在学生学习了圆周运动、向心加速度、向心力以后的一节应用课,通过研究圆周运动规律在生活中的具体应用,使学生深入理解圆周运动规律,并且结合日常生活中的某些生活体验,加深物理知识在头脑中的印象。
(二)教材处理
教材中的"火车转弯"与"汽车过拱桥"根据学生接受的难易程度,顺序作了对调,并把最后一部分"离心运动"放到下一节课处理。
(三)教学目标
1.知识与技能目标
(1)进一步加深对向心力的认识,会在实际问题中分析向心力的来源。
(2)培养学生独立观察、分析问题、解决问题的能力,提高学生概括总结知识的能力。
(3)了解航天器中的失重现象。
2.过程与方法目标
(1)学会分析圆周运动方法,会分析拱形桥、弯道等实际的例子,培养理论联系实际的能力。
(2)通过对几个圆周运动的事例分析,掌握用牛顿第二定律分析向心力的方法。
(3)能从日常生活中发现与圆周运动有关的知识,并能用所学知识去解决发现的问题。
3.情感态度与价值观目标
(1)通过向心力在具体问题中的应用,培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。
(2)体会圆周运动的奥妙,培养学生学习物理知识的求知欲。
(四)重点
分析具体问题中向心力的来源。
依据:学生常常误认为向心力是一种特殊的力,是做匀速圆周运动的物体另外受到的力,课本中明确指出这种看法是错误的,以及如何正确认识向心力的来源,并且对向心力的来源分析地比较仔细,因此教学中应充分重视这一点。
(五)难点
在具体问题中分析向心力来源,尤其是在火车转弯问题中。
突破办法:组织学生多讨论,多做练习,对学生不太熟悉的火车车轮结构等问题借助演示图片加以说明,使学生更易理解。
二、教法分析
(一)教学方法:创设情景法,讨论法,推理法和分析归纳法。
(二)教学手段:多媒体辅助教学,主要PowerPoint演示文稿以及图片,并辅以视频。
多媒体使用说明:多媒体作为教学辅助手段,使空洞的语言描述得以形象地展现,增强学生的感性认识。
三、学法分析
通过展示图片、视频创设情境,以提问的方式引导学生展开问题的讨论,并归纳总结出结论。过程中体现"教师为主导,学生为主体"的教育思想。
让学生进入角色充当课堂教学的主体,帮助学生自觉、生动地进行思维活动。使学生既学到了知识又掌握了学习方法,既培养了能力又发展了智力。
四、课堂教学设计
(一)引课
复习提问圆周运动向心加速度、向心力相关知识,以及物体做匀速圆周运动和变速圆周运动向心力的来源。
请同学举例生活中的圆周运动,以此引入新课。
(二)新课教学主要过程
●汽车过拱形桥的问题
通过提问,引导学生进入状态。
问题1:如果汽车在水平路面上匀速行驶或静止时,在竖直方向上受力如何?
问题2:如果汽车在拱形桥顶点静止时,桥面受到的压力如何?
问题3:如果汽车在拱形桥上,以某一速度v通过拱形桥的点的时候,桥面受到的压力如何?
引导学生分析受力情况,并逐步求得桥面所受压力。
分析过程:
(1) 确定研究对象;
(2) 分析汽车的受力情况;
(3) 找圆心;
(4) 确定F合即F向心力的方向;
(5) 列方程,得结论。
问题4:根据上式,结合前面的问题你能得出什么结论?
a、汽车对桥面的压力小于汽车的重力mg;
b、汽车行驶的速度越大,汽车对桥面的压力越小。
问题5:试分析如果汽车的速度不断增大,会有什么现象发生呢?
当速度不断增大的时候,压力会不断减小,当达到 时,汽车对桥面完全没有压力,汽车"飘离"桥面。
问题6:汽车的速度比 更大呢?汽车会怎么运动?(提示,此时汽车受力、速度、加速度如何)
汽车以大于或等于 的速度驶过拱形桥的点时,汽车与桥面的相互作用力为零,汽车只受重力,又具有水平方向的速度的 ,因此汽车将做平抛运动。
问题7:如果是凹形桥,汽车行驶在最低点时,桥面受到的压力如何?
问题8:前面我们曾经学习过超重和失重现象,那么试利用"超、失重"的观点定性分析汽车在拱形桥点,凹形桥的最低点分别处于哪种状态?
超失重现象不只发生在竖直方向运动的物体上,而是竖直方向是否有加速度,与速度方向无关。
强调:汽车做的不是匀速圆周运动,我们仍使用了匀速圆周运动的公式,原因是向心力和向心加速度的公式对于高速圆周运动同样适用。
汽车过桥问题,实质上是物体在竖直平面内做圆周运动,由于物体所受重力的大小mg及方向(竖直向下)恒定不变,因此当物体经过圆周上各个不同位置时,重力对物体做圆周运动的作用是不同的。
此处可以引导学生分析竖直面内圆周运动在点和最低点以外的向心力的来源。
●火车转弯的问题
展示火车沿直线运动情况,火车车轮的特殊结构。
问题1:请根据你了解的以及你刚才从图片中观察到的情况,说一说火车的车轮结构如何?轨道结构如何?
车轮内侧轮缘半径大于车轮半径,轨道将两车轮的轮缘卡在里面。
问题2:火车在平直的轨道上匀速行驶时,所受合力如何?
问题3:如果轨道是水平的,火车转弯时火车做曲线运动,所受外力怎么样?
问题4:如果轨道是水平的,火车转弯时,做曲线运动,需要的向心力由哪些力提供呢?
问题5:火车的质量很大,行驶的速度也不很小,如此长时间后,对轨道和列车有什么影响?
问题6:如何改进才能够使轨道和轮缘不容易损坏呢?
提示:从分析向必力的来源着手。
设计 :使路面向圆心一侧倾斜一个很小的角度,使外轨略高于内轨,这样,重力和支持力的合力提供了向心力,外轨就不受轮缘的挤压了。
再次展示火车转弯时候的图片,提醒学生观察轨道的情况。
总结:
1、如果在转弯处使外轨道略高于内轨道,火车受力不是竖直的,而是斜向轨道的内侧。它与重力的合力指向圆心,成为使火车转弯的向心力。
2、如果根据R和火车行驶速度v适当调整内外轨道的高度差,使转弯时所需要的向心力完全由重力G和支持力FN的合力提供,这样外轨道就不再受轮缘的挤压了。
问题7:当轨道平面与水平面之间的夹角θ和转弯半径R确定的时候,速度多大时轨道不受挤压?
问题8:如果火车实际行驶的速度大于此速度时,向心力应该由哪些力提供?如果小于此速度又怎么样呢?
引申:公路转弯处路面的特点。
●航天器中的失重现象
就教材58页"思考与讨论"展开讨论。
教学目标
知识与技能
1.知道时间和时刻的区别和联系.
2.理解位移的概念,了解路程与位移的区别.
3.知道标量和矢量,知道位移是矢量,时间、时刻和路程是标量.
4.能用数轴或一维直线坐标表示时刻和时间、位置和位移.
5.知道时刻与位置、时间与位移的对应关系.
过程与方法
1.围绕问题进行充分的讨论与交流,联系实际引出时间、时刻、位移、路程等,要使学生学会将抽象问题形象化的处理方法.
2.会用坐标表示时刻与时间、位置和位移及相关方向
3.会用矢量表示和计算质点位移,用标量表示路程.
情感态度与价值观
1.通过时间位移的学习,要让学生了解生活与物理的关系,同时学会用科学的思维看待事实.
2.通过用物理量表示质点不同时刻的不同位置,不同时间内的不同位移(或路程)的体验,领略物理方法的奥妙,体会科学的力量.
3.养成良好的思考表述习惯和科学的价值观.
4.从知识是相互关联、相互补充的思想中,培养同学们建立事物是相互联系的唯物主义观点.
教学重难点
教学重点
1.时间和时刻的概念以及它们之间的区别和联系
2.位移的概念以及它与路程的区别.
教学难点
1.帮助学生正确认识生活中的时间与时刻.
2.理解位移的概念,会用有向线段表示位移.
教学工具
教学课件
教学过程
[引入新课]
师:上节课我们学习了描述运动的几个概念,大家想一下是哪几个概念?
生:质点、参考系、坐标系.
师:大家想一下,如果仅用这几个概念,能不能全面描述物体的运动情况?
生:不能.
师:那么要准确、全面地描述物体的运动,我们还需要用到哪些物理概念?
一部分学生可能预习过教材,大声回答,一部分学生可能忙着翻书去找.
师指导学生快速阅读教材第一段,并粗看这节课的黑体字标题,提出问题:要描述物体的机械运动,本节课还将从哪几个方面去描述?
生通过阅读、思考,对本节涉及的概念有个总体印象,知道这些概念都是为了进一步描述物体的运动而引入的,要研究物体的运动还要学好这些基本概念.
引言:宇宙万物都在时间和空间中存在和运动.我们每天按时上课、下课、用餐、休息。从幼儿园、小学、中学,经历一年又一年,我们在时间的长河里成长.对于时间这个名词,我们并不陌生,你能准确说出时间的含义吗?物体的任何机械运动都伴随着物体在空间中位置的改变,你们用什么来量度物体位置的改变呢?这就是我们今天要研究的课题--§1.2 时间和位移.
教学目标
1、 理解自由落体运动,知道它是初速度为零的匀加速直线运动
2、明确物体做自由落体运动的条件
3、理解重力加速度概念,知道它的大小和方向,知道在地球上不同的地方,重力加速度的大小是不同的
4、培养学生实验、观察、推理、归纳的科学意识和方法
5、通过对伽利略自由落体运动研究的学习,培养学生抽象思维能力,并感受先辈大师崇尚科学、勇于探索的人格魅力
教学重难点
理解在同一地点,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同是本节的重点。
掌握并灵活运用自由落体运动规律解决实际问题是难点。
教学工具
教学课件
教学过程
一、课前提问:初速为零的匀加速直线运动的规律是怎样的?
二、自由落体运动
演示1:左手掷一金属片,右手掷一张纸片,在讲台上方从同一高度由静止开始同时释放,让学生观察二者是否同时落地.然后将纸片捏成纸团,重复实验 ,再观察二者是否同时落地
结论:第一次金属片先落下,纸片后落下,第二次几乎同时落下。
提问:解释观察的现象
显然,空气对纸的阻力影响了纸片的下落,而当它被撮成纸团以后,阻力减小,纸片和金属片才几乎同时着地。
假设纸片和金属片处在真空中同时从同一高度下落,会不会同时着地呢?
演示2:牛顿管实验
自由落体运动:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动。
显然物体做自由落体运动的条件是:
(1)只受重力而不受其他任何力,包括空气阻力。
(2) 从静止开始下落
实际上如果空气阻力的作用同重力相比很小,可以忽略不计,物体的下落也可以看做自由落体运动。
三、自由落体运动是怎样的直线运动呢?
学生分组实验(每二人一组)
将电火花计时器呈竖直方向固定在铁架台上,让纸带穿过计时器,纸带下方固定在重锤上,先用手提着纸带,使重物静止在靠近计时器下放,然后接通电源,松开纸带,让重物自由下落,计时器就在纸带上打下一系列小点。
运用该纸带分析重锤的运动,可得到:
1、自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
2、重锤下落的加速度为a=9.8m/s2
四、自由落体加速度
学生阅读课文
提问:什么是重力加速度?标准值为多少?方向指向哪里?用什么字母表示?(略)
重力加速度的大小有什么规律?
(1)在地球上同一地点,一切物体的重力加速度都相同。
(2)在地球上不同的地方,重力加速度是不同的,由教材第37页表格可知,纬度愈高,数值愈大。
(3)在通常的计算中,可以把g取作9.8m/s2,在粗略的计算中,还可以把g取作
10m/s2
五、自由落体运动的规律
注意式中的h是指下落的高度。
课后习题
1、阅读《伽利略对自由落体运动的研究》
2、教材练习(1)至(4)题
1.教学目标
知识与技能目标:
1)能通过实验探究,得出导体电阻与其影响因素的定量关系;
2)深化对电阻的认识,掌握电阻定律,并能进行简单的应用。
3)掌握电阻率的概念,知道温度对电阻率的影响。
点评:在课程标准中,有关《电阻定律》的"知识与技能"目标是:通过实验,探究决定导线电阻的因素,知道电阻定律。这里有一个非常重要的水平动词——"知道",属于知识目标中四个水平中的最低水平。但教师给出的目标中"掌握电阻定律"、"掌握电阻率的概念"都是第三层级的水平要求,远远超出了课程标准对《电阻定律》的知识要求。对于非学科重点知识,将教学要求提到如此的高度是没有太大的意义的。
2.教学过程
1)引入新课
同学们学习了电阻的定义式R=U/I,电阻与U和I没有关系,只与导体本身的因素有关。根据已有的知识,同学们可以猜出:电阻与导体的材料、长度、横截面积有关。本节课我们就通过实验,探究它们之间的定量关系。
2)方案交流
学生提出两种方案,一种是将几种不同的金属丝串联,控制电流不变,研究电压、导体的某一属性和电阻之间的关系;一种是将几种不同的金属丝并联,控制电压不变,研究电流、导体的某一属性和电阻之间的关系。
经过讨论,师生决定采用串联的方式实施测量,和书本上的要求相一致。
教师在这里着重引导学生分析每一次测量需要注意的问题,明确每一次操作应注意的事项,电压表示数的意义,让学生出充分认识到控制变量在本实验中的意义。
3)学生实验
根据学生的方案实施实验。在实验的过程中,教师特别强调的一个要求,就是让学生自己设计实验记录表格,将测量得到的数据记录在自己设计的表格中。
点评:科学探究是由多个环节组成的系列活动,要让学生经历一次比较简单但环节完整的科学探究过程,一般情况下总要一两个小时的时间。在有限的课堂时间内,师生是很难做到这一点的。怎样解决这一问题呢?这位老师给我们提供了一个很好的思路,即去掉一些环节,突出某些环节,实现课堂教学的有限开放。
在这里,教师简化掉的几个环节是:第一,猜想的环节,让学生在课下就先进行猜想,课堂上一带而过,节约了不少时间;第二,电表的接法。要测量一个电阻,必然要测量电流和电压,就需要两个电表。两个电表接入电路,就有了内接法和外接法的讨论,仅这个讨论就可以花上一节课的时间,这不是本节课的重点,因此采用了四个金属丝串联的方式,让它们在测量中电流相等,去掉了一个电表,也简化了电路的设计;第三,滑动变阻器的接法。是采用分压接法还是限流接法?这也不是本节课要讨论的关键,所以教师基本上没有提,随学生自己选用。
教师突出的两个方面是:第一,控制变量的思想和做法。本实验中,有四根不同的金属丝,要通过比较的方式寻找它们之间的关系,因此控制变量非常关键。教师充分意识到了这一点,给予了不同角度的强调;第二,数据记录表格的设计。遇到测量就要首先设计数据记录表格,是人的科学素养的一个组成部分,但这一点通常不被重视。很多教师总是将设计好的表格发给学生填写,放弃了培养学生数据意识的时空。
4)电阻定律
介绍电阻定律的内容,电阻率的概念。通过标准电阻、灯泡电阻阻值变化的特点,分析并理解材料的性质,知道不同材料电阻率的特点。
5)巩固练习
略
点评:本节课的教学,核心的内容就是通过实验探究,得到《电阻定律》,了解生活中的一些问题可以通过它来进行解释。从教学的重点看,知识本身并不是这节课的重点,科学探究的方法才是重点。
本节课的科学探究,和教材中其他部分的探究相比,有一点不同,那就是有两种形式的探究,一是理论探究;二是实验探究。是不是两种方法任选一个即可呢?其实并非如此,教材设计的目的就是希望教师引导学生用两种方式都来进行探究,既让学生知道探究不仅仅是做实验,又让学生明白理论探究和实践探究是可以相结合的。有相当一批物理理论被确认,就是先有了理论上的探究,然后通过实验得到证实的。
教材的编写顺序是先实验探究,然后再理论探究,是否意味着教师的教学设计也要如此呢?这倒未必。从学的逻辑看,先理论、再实践,先简单、再复杂比较符合学生一般的认知规律,因此,在学生实验探究之前,应该首先安排学生进行理论探究。
教师在本节课中,将理论探究这部分的内容给放弃了,不知道是出于二选一的考虑,还是前面专门进行了理论探究。如果前面专门进行了探究,那是值得肯定的(当然,是否要花费两节课的时间讲授这一内容,还可以讨论)。如果将理论探究放弃了,那就很可惜了,失去了一个理论探究和实践探究相结合的很好的教育资源。
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