高中物理教学设计素材思维导图

说明：法拉第发现电磁感应现象那年，麦克斯韦在苏格兰爱丁堡附近诞生，从小就表现出了惊人的数学和物理天赋，他从小热爱科学，喜欢思考，1854年从剑桥大学毕业后，精心研读了法拉第的著作，法拉第关于"场"和"力线"的思想深深吸引了麦克斯韦，但麦克斯韦也发现了法拉第定性描述的弱点，那就是不能定量的描述电场和磁场的关系。因此，这位初出茅庐的科学家决定用他的数学才能来弥补。1860年初秋，麦克斯韦特意去拜访法拉第，两人虽然在年龄上相差四十岁，在性情、爱好、特长方面也迥然各异，可是对物质世界的看法却产生了共鸣。法拉第鼓励麦克斯韦："你不应停留在数学解释我的观点"，而应该突破它。

说明：麦克斯韦学习了库仑、安培、奥斯特、法拉第、亨利的研究成果，结合了自己的创造性工作，最终建立了经典电磁场理论。

说明：法拉第电磁感应定律告诉我们：闭合线圈中的磁通量发生变化就能产生感应电流，我们知道电荷的定向移动形成电流，为什么会产生感应电流呢?一定是有了感应电场，因此，麦克斯韦认为，这个法拉第电磁感应的实质是变化的磁场产生电场，电路中的电荷就在这个电场的作用下做定向移动，产生了感应电流。即使变化的磁场周围没有闭合电路，同样要产生电场。变化的磁场产生电场，这是一个普遍规律

说明：自然规律存在着对称性与和谐性，例如有作用力就有反作用力。既然变化的磁场能够产生电场，那么变化的电场能否产生磁场呢?麦克斯韦大胆地假设，变化的电场能够产生磁场。

问：什么现象能够说明变化的电场能够产生磁场?(例如通电螺线管中的电流发生变化，那么螺线管内部的磁场要发生变化)

说明：根据这两个基本论点，麦克斯韦推断：如果在空间在空间某区域中有不均匀变化的电场，那么这个变化的电场能够引起变化的磁场，这个变化的磁场又引起新的变化的电场.........这样变化的电场引起变化的磁场，变化的磁场又引起变化的电场，变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播就形成了电磁波。

问：在机械波的横波中，质点的振动方向和波的传播方向之间有何关系?(两者垂直)

说明：根据麦克斯韦的理论，电磁波中的电场强度和磁感应强度互相垂直，而且两者均与电磁波的传播方向垂直，电磁波是横波。

问：电磁波以多大的速度传播呢?(以光速C传播)

问：在机械波中是位移随时间做周期性变化，在电磁波中是什么随时间做周期性变化呢?(电场强度E和磁感应强度B)

说明：德国科学家赫兹证明了麦克斯韦关于电磁场的理论

板书设计

1、变化的磁场产生电场

2、变化的电场和磁场交替产生，由近及远传播形成电磁波

1、电磁波是横波，E和B互相垂直，而且两者均与电磁波的传播方向垂直÷

2、电磁波以光速C传播)

3、电磁波中电场强度E和磁感应强度B随时间做周期性变化

赫兹证明了麦克斯韦关于电磁场的理论

(1)知道什么是弹力，弹力产生的条件 (2)能正确使用弹簧测力计 (3)知道形变越大，弹力越大

(1)通过观察和实验了解弹簧测力计的结构

(2)通过自制弹簧测力计以及弹簧测力计的使用，掌握弹簧测力计的使用方法

通过弹簧测力计的制作和使用，培养严谨的科学态度和爱动手动脑的好习惯

1、弹性和塑性

2、弹力

3、弹性限度

1、测量原理

2、让学生自己归纳使用弹簧测力计的方法和注意事项。

5、探究：弹簧测力计的制作和使用。

2、弹簧测力计的测量原理

3、弹簧测力计的使用方法。

1、乒乓球掉在地上马上会弹起来，使乒乓球自下而上运动的力是 ，它是由于乒乓球发生了 而产生的。

2、弹簧受到的拉力越大，弹簧的伸长就 。它有一个前提条件，该条件是 ， 就是根据这个道理制作的。

3、关于弹力的叙述中正确的是( )

4、下列哪个力不属于弹力( )

5、两个同学同时用4.2N的力，向两边拉弹簧测力计的挂钩和提纽，此时弹簧测力计显示的示数是 。

附：板书设计：

(2)检查指针是否指在零点

思考：不同的物体，下落快慢是否相同?为什么物体在真空中下落的情况与在空气中下落的情况不同?

在空气中与在真空中的区别是，空气中存在着空气阻力.对于一些密度较小的物体，例如降落伞、羽毛、纸片等，在空气中下落时，受到的空气阻力影响较大;而一些密度较大的物体，如金属球等，下落时，空气阻力的影响就相对较小了.因此在空气中下落时，它们的快慢就不同了.

在真空中，所有的物体都只受到重力，同时由静止开始下落，都做自由落体运动，快慢相同.

(1)有空气阻力时，由于空气阻力的影响，轻重不同的物体的下落快慢不同，往往是较重的物体下落得较快.

(2)若物体不受空气阻力作用，尽管不同的物体质量和形状不同，但它们下落的快慢相同.

(1)v0=0

(2)加速度恒定(a=g).

规律：赤道上物体的重力加速度最小，南(北)极处重力加速度;物体所处地理位置的纬度越大，重力加速度越大.

问题与探究

问题1：物体在真空中下落的情况与在空气中下落的情况相同吗?你有什么假设与猜想?

探究思路：物体在真空中下落时，只受重力作用，不再受到空气阻力，此时物体的加速度较大，整个下落过程运动加快.在空气中，物体不但受重力还受空气阻力，二者方向相反，此时物体加速度较小，整个下落过程较慢些.

问题2：自由落体是一种理想化模型，请你结合实例谈谈什么情况下，可以将物体下落的运动看成是自由落体运动.

探究思路：回顾第一章质点的概念，谈谈我们在处理物理问题时，根据研究问题的性质和需要，如何抓住问题中的主要因素，忽略其次要因素，建立一种理想化的模型，使复杂的问题得到简化，进一步理解这种重要的科学研究方法.

问题3：地球上的不同地点，物体做自由落体运动的加速度相同吗?

探究思路：地球上不同的地点，同一物体所受的重力不同，产生的重力加速度也就不同.一般来讲，越靠近两极，物体做自由落体运动的加速度就越大;离赤道越近，加速度就越小.

(1)知道物体做曲线运动的条件。

(2)知道圆周运动;理解匀速圆周运动。

(3)理解线速度和角速度。

(4)会在实际问题中计算线速度和角速度的大小并判断线速度的方向。

(1)通过对匀速圆周运动概念的形成过程，认识建立理想模型的物理方法。

(2)通过学习匀速圆周运动的定义和线速度、角速度的定义，认识类比方法的运用。

(1)从生活实例认识圆周运动的普遍性和研究圆周运动的必要性，激发学习兴趣和求知欲。

(2)通过共同探讨、相互交流的学习过程，懂得合作、交流对于学习的重要作用，在活动中乐于与人合作，尊重同学的见解，善于与人交流。

(1)匀速圆周运动概念。

(2)用线速度、角速度描述圆周运动的快慢。

情境I 录像，演示，设问1

播放录像：三环过山车，让学生看到物体的运动有直线和曲线。

演示：让学生向正在做直线运动的乒乓球用力吹气，体验球在什么情况下将做曲线运动。

设问1：物体在什么情况下将做曲线运动?

情境II 观察、对比，设问2

观察、对比钟表指针和过山车这两类圆周运动。

设问2：以上两类圆周运动有什么不同?钟表指针所做的圆周运动有什么共同特 征?建立匀速圆周运动的概念。

情境III 演示，动画

情景：月、地快慢之争。

多媒体动画 ：演示同样时间内两个运动所经过的弧长不同的匀速圆周运动，比较得出线速度表

表达式。

演示1：用细绳捆着小球在水平面内做圆周运动，突然松开绳的一端，看到小球沿着圆弧切线方向运动。

演示2：通过实物投影演示旋转的转盘边缘飞出的红墨水在纸上的径迹分布，显示线速度的方向。

情景：变换教室内电风扇的变速档，看到圆周运动转动快慢的不同情况，引入角速度概念。

多媒体动画 ：演示同样时间内两个运动半径所转过角度不同的匀速圆周运动，比较得出角速度表达式。

活动 讨论、实验、交流、小结。

识别：请同学们说说生活中有哪些圆周运动可以看作是匀速圆周运动。了解学生对匀速圆周运动的理解以及是否具有建模能力。

观察分析：磁带、涂改修正带、自行车链条等传动设备中，两轮轴边缘各点的线速度有何关系。了解对线速度概念的理解情况。

算一算：计算壁挂钟的时针、分针、秒针针尖的线速度大小和它们角速度的倍数关系。了解能否通过实际测量获取有用数据，灵活运用线速度的公式和角速度公式解决实际问题。

小实验：提供回力玩具小车，玻璃板，建筑用黄沙，通过对实验的观察说明汽车车轮的挡泥板应安装在什么位置合适，了解对线速度方向的掌握情况。

释疑：评判地球与 月亮之争。

小结：幻灯片小结。

第一环节，通过播放录像和演示，归纳物 体做曲线运动的条件。

第二环节，通过观察对比，建立理想模型，归纳匀速圆周运动特征，类比匀速直线运动得出匀速圆周运动概念。

第三环节，以情景激疑引入用线速度、角速度描述圆周运动，借助多媒体动画，类比匀速直线运动得出线速度、角速度定义和公式。

第四环节，以学生活动为中心，针对几个实际问题开展讨论、探究、交流，深化对本节课知识的理解和应用。

[创设情景] 播放录像：森林公园三环过山车的运动。

[提出问题] 1、请同学们说说过山车都做了哪些不同性质的运动? (匀速直线运动、匀加速直线运动、匀减速直线运动、曲线运动、圆周运动等)

2、什么条件下物体将做曲线运动?

[观察讨论] 钟表的时针、分针、秒针的圆周运动有什么共同的特征?它们与过山车的圆周运动有什么不同?

(钟表的时针、分针、秒针的圆周运动，它们的共同特征是匀速转动的，而过山车的圆周运动列车的速度大小是不断变化的)

[提出问题] 怎样给匀速圆周运动下定义呢?(引导学生类比匀速直线运动定义匀速圆周运动)

[结 论] 质点在任何相同时间内，所通过的弧长都相等的圆周运动叫做匀速圆周运动。

匀速圆周运动是最基本最简单的圆周运动，它是一种理想化的物理模型。

[引 言] 我们如何对圆周运动进行研究呢?

[创设情景] 地、月快慢之争

地球：我绕太阳运动1秒走29.79千米，你绕我1秒才走1.02千米，你太慢了!

月亮：你一年才绕一圈，我28天就绕一圈，你才慢呢!

[提出问题] 怎样定义 描述圆周运动快慢的物理量?(引导 学生与匀速直线运动的速度类比)多媒体动画 ：演示同样时间内，两个运动所经过的弧长不同的匀速圆周运动;

[结 论] 线速度定义：质点经过的圆弧长度s与所用时间t的比值，叫做圆 周运动的线速度。

公式： 单位：m/s(米/秒)

[问 题] 速度是矢量，圆周运动的线速度方向是怎样的?

[演 示] 1、用一端连有细线的小球，将线的一端套在钉子上，钉子竖直立在桌面上，给球初速让球在水平桌面上做圆周运动，突然向上抽出钉子，看到球沿圆周的切线方向运动;

2、通过投影仪观察旋转圆盘边缘红墨水飞出的情景以及落在纸面上的径迹分布;

教学重难点

教学重点：线速度、角速度、周期的概念及引入的过程，掌握它们之间的联系。

教学难点：理解线速度、角速度的物理意义及概念引入的必要性。

新课导入

建议在我们周围，与圆周运动有关的事物比比皆是，像机械钟表的指针、齿轮、电风扇的叶片、收音机的旋钮、汽车的车轮……在转动时，其上的每一点都在做圆周运动.你即使坐着不动，其实也在随着地球的自转做圆周运动.

地球绕太阳公转的速度为每秒29.79km，公转一周所用时间为1年，月亮绕地球运转速度为每秒1.02km，运转一周所用时间为27.3天，有人说月亮比地球运动得快，有人说月亮比地球运动得慢，你怎样认为呢?

一、描述圆周运动的物理量

物体沿着圆周的运动，它的运动轨迹为圆，圆周运动为曲线运动，故一定是变速运动.

二、匀速圆周运动

①线速度大小不变，方向不断变化，是一种变速运动.

②角速度不变.

③转速、周期不变.

三、描述圆周运动的物理量间的关系