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1.3 竖直方向的抛体运动
1、 设计思路：
《竖直方向的抛体运动》这节课属于理论性的内容，重点是竖直上抛运动的规律及其应用，因此本节课就是围绕这一重点内容来展开的。
在前面同学们已学过自由落体运动及匀变速直线运动的规律，而本节课只不过是匀变速直线运动的一个特例，在教学中先引导学生认真分析竖直抛体时物体的受力情况，运动特点及初末状态等，然后再引导学生自己写出竖直下抛和竖直上抛的规律即公式。此外，还要引导学生运用上一节课学过的知识对这两种运动进行比较分析，从而进一步巩固学过的知识。
在进行竖直上抛运动教学中，用整体法分析并解决物理问题对学生是一个难点，因此在教学中一定要让学生分析物体的运动过程并画出草图，确定正方向，然后再把各物理量（含方向）代入合适的公式求解，并明确结果正负含义。
整个教学过程要以学生活动为主，教师在教学中主要充当组织者，引导者的角色。
2、 课标要求、教材分析和教学对象的分析
（1） 课标要求：1、掌握竖直抛体运动的规律
2、能够运用学过物理规律解决生活中一些简单问题
（二）教材分析：这节课是在学完匀变速直线运动规律及运动的合成和分解后所学的一节算是巩固性的内容，因此难度不大，而且在内容安排上是先易后难，由简到繁，能让学生循序渐进掌握知识，两个例题两种处理方法，能进一步培养学生整体认识物理规律、灵活解决物理问题的能力。
三、教学目标
（一）知识与技能
（1）知道竖直方向上的抛体运动是具有竖直方向的初速度，并且在受重力作用时所做的匀变速直线运动，其加速度为g
（2）理解竖直方向上的抛体运动的特点和规律。
（3）会将竖直方向上的抛体运动分解为匀减（加）速运动和自由落体运动两个过程，并会求解有关的实际问题。
（二）过程与方法
（1）经过交流与讨论，知道竖直方向上抛体运动的特点和规律。
（2）通过对竖直上抛运动的分析，掌握对具体问题进行分步处理和整体处理的方法。
（3）通过具体例题的分析、比较，得到竖直上抛运动的特点，学习比较、归纳等思维方法。
（三）情感、态度与价值观
（1）将竖直下抛和竖直上抛运动进行比较，使学生的比较思维得到训练，激发学生的创新灵感。
（2）通过竖直上抛运动的分析，使学生了解到竖直上抛运动的特点，从而感受到物理学中的对称美
（3）通过对具体实例的分析，让学生感受到抛体运动知识在日常生活中有广泛的应用，鼓励学生形成学以致用的习惯。
通过对具体问题画草图的训练，使学生形成良好的学习习惯。
4、 教学的重、难点
重点：理解掌握竖直上抛运动的特点和规律。
难点：1、竖直下抛和竖直上抛运动的分解；
2、用整体法处理竖直上抛运动问题时矢量公式的应用。
五、课前准备
（幻灯片）人跳起摸高的动作，跳绳的动作，喷泉，例题，习题等
六、教学过程
（一）知识回顾：
一辆汽车以15m/s的速度行驶，突然以大小为5m/s2的加速度减速行驶，则4s内汽车滑行的距离为（ ）
A、20m B、22.5m C、100m D、40m
问：该汽车在减速运动过程中可分解为哪两种简单的运动？
（学生活动）通过对该题的思考、讨论与解答，加深对学过知识的理解，为这一节的知识作铺垫。
（二）引入新课
[用幻灯片放映竖直下抛的蓝球和竖直上抛的蓝球及竖直起跳摸高的动作，让学生观察蓝球和人的运动有何特点？]
教师：以上三种运动有何特点？
学生：都是抛体运动且都在竖直方向上。
教师：由前面的知识，我们可以把这些运动归结为竖直方向的抛体运动，那么这些运动有何特点？遵循什么样的运动规律呢？这就是我们这一节要探究的内容
（三）新课学习
再次放幻灯片让学生认识抛体运动的种类。
板书：一、竖直下抛运动
教师：思考竖直下抛运动有哪些特点？（从运动特点和受力特点方面）
（学生讨论发言，教师总结）
板书：特点：具有一定的初速度v0，方向竖直向下，只受重力
教师：自由落体有何特点？二者有哪些相同点和不同点？
学生回答并完成下表（幻灯片）
不同点 相同点
初速度 运动规律 运动方向：受力特点：运动性质：
自由落体运动 V=S=
竖直下抛运动 V=S=
教师：从运动合成的角度，竖直下抛运动可看作在同一直线上哪两个运动的合运动？
学生思考讨论并回答
板书：匀速直线运动
自由落体运动
二、板书：竖直上抛运动
（幻灯片：竖直上抛蓝球和人跳起摸高的动作）
教师：请同学们仔细观察蓝球抛出手后运动的全过程，并画出草图。
（学生活动：画草图）
教师：再分析一下，蓝球抛出手后运动的特点？
（从运动情况和受力情况）
学生思考回答，教师总结
板书：特点：具有初速度v0，方向竖直向上，只受重力
教师：比较竖直下抛和竖直上抛有哪些异同点，并填写下表（放幻灯）
不同点 相同点
运动方向 运动规律 初速度：受力特点：运动性质：
竖直下抛运动 V=S=
竖直上抛运动 V=S=
教师：从运动合成的角度，竖直上抛运动可以看作是同一直线上哪两个运动的合成？
（学生思考讨论并回答）
板书：匀速直线运动
自由落体运动
教师：由于竖直上抛运动涉及上升和下降两个过程，因此在处理竖直上抛运动时有以下两种思路和方法（幻灯片）
其一：分步处理。上升过程用初速不为零的习减速直线运动来计算，下降过程用自由落体公式来计算。不考虑空气阻力，这两个过程的加速度都等于重力加速度g
其二：整体处理。就整体而言，竖直上抛运动是一种匀变速直线运动，加速度等于重力加速度g，因此，我们可以用匀变速直线运动的公式来统一讨论整个竖直上抛运动的速度和位移。
（注：用该方法一定要注意各物理量的方向及公式的矢量性）
（幻灯片）例1、已知竖直上抛的物体的初速度v0求：
（1）物体上升的最大高度及上升到最大高度所用的时间；
（2）物体由最大高度落回原地时的速度以及落回原地所用的时间。
教师：本题应该用哪一种方法处理？为什么？哪些物理量已知？哪些未知？选用哪些公式解决？
（学生活动）由学生填写以下表格，并认真看书上的解题过程，体会应用物理规律解决实际问题。(幻灯片)
(1)
初状态 运动过程 末状态
vo g S= t= vt=0
(2)
初状态 运动过程 末状态
V1 g s t1= v2=
（幻灯片，由学生讨论交流以下问题，然后提问，并由教师总结竖直上抛的特点和规律）
1、 比较例子中的t和t, vt和v2，你能得出什么结论？
2、 取物体上升过程中通过的某一点，那么，物体由这一点上升到最大高度所用的时间，跟物体由最大高度落到这一点所用的时间，两者是否相等？物体上升到这一点的速度，跟物体下落时，通过这一点的速度，两者的大小是否相等？请实际计算一下
3、 请想一想有没有更为简单的方法求解下列问题：
一个竖直上抛的小球，到达最高点前内上升的高度是它上升最大高度，求小球上升的最大高度。（教师提示，学生讨论，总结出对称性）
（幻灯片）练习（实际应用）跳起摸高是中学生常进行的一项体育运动，某同学的身高是1.80m,站立举手达到的高度为2.20m他起跳后能摸到的最高高度是2.6m.问他起跳时的速度是多大
(学生活动)由学生自己解答,分别找几个犯典型错误的和两个很规范的例子用投影放出来,以纠正错误,规范解答.
(幻灯片)例2、在离地面15m的高处,以10m/s的初速度竖直上抛一小球,求小球落地时的速度和小球从抛出到落地所用的时间 （忽略空气的阻力，g=10m/s2）
教师：请同学们画出小球运动过程的草图，思考本题有几种解法？每种解法的思路如何？哪种解法最简捷？
学生讨论，各抒已见，教师找几种有代表性的简单阐述，具体由学生课下做，最后由教师采用整体法规范地板书出来。
板书（略）
教师：问题1、整体法适合解哪类问题？
问题2、用整体法应注意什么问题？（学生讨论，教师总结）
（幻灯片）练习（实际应用）跳绳是一项很有意义的健身运动，某同学每分钟能跳120次，且该同学脚着地的时间是他完成一次跳绳时间的三分之一，问该同学跳绳时双脚离地的高度最多不超过多高？
（四）小结：1、掌握竖直下抛和竖直上抛运动的特点和规律，并知道这两种运动是由哪两种分运动合成的
2、掌握处理竖直上抛运动的两种思路和方法
（五）课外活动
在公园里经常看到喷泉，请你根据你所学过的知识，估测其中的一支水柱从喷口射出时的速度大小，要求写出估测的依据，估测方法和喷射速度大小的表达式。
（六）作业：课本P12第4题
七、板书设计
竖直方向的抛体运动
一、竖直下抛运动
特点：具有一定的初速度v0，方向竖直向下，只受重力
分解：匀速直线运动
自由落体运动
二、竖直上抛运动
特点：具有初速度v0，方向竖直向上，只受重力
分解：匀速直线运动
自由落体运动
同一直线
方向相同
竖直下抛运动
同一直线
方向相同
竖直下抛运动
竖直上抛运动
同一直线
方向相反
同一直线
方向相同
竖直下抛运动
竖直上抛运动
同一直线
方向相反
同一直线
方向相同
竖直下抛运动
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1.1 什么是抛体运动
【教学目标】
知识与技能
1．知道曲线运动的方向，理解曲线运动的性质
2．知道曲线运动的条件，会确定轨迹弯曲方向与受力方向的关系
过程与方法
1. 体验曲线运动与直线运动的区别
2. 体验曲线运动是变速运动及它的速度方向的变化
情感态度与价值观
能领会曲线运动的奇妙与和谐，培养对科学的好奇心和求知欲
【教学重点】
1. 什么是曲线运动
2. 物体做曲线运动方向的判定
3. 物体做曲线运动的条件
【教学难点】
物体做曲线运动的条件
【教学课时】
1课时
【探究学习】
1、曲线运动：__________________________________________________________
2、曲线运动速度的方向：
质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的 方向。
3、曲线运动的条件：
（1） 时，物体做曲线运动。
（2）运动速度方向与加速度的方向共线时，运动轨迹是___________
（3）运动速度方向与加速度的方向不共线，且合力为定值，运动为_________运动。
（4）运动速度方向与加速度的方向不共线，且合力不为定值，运动为___________运动。
4、曲线运动的性质：
（1）曲线运动中运动的方向时刻_______ （变、不变） ，质点在某一时刻（某一点）的速度方向是沿__________________________________________ ，并指向运动轨迹凹下的一侧。
（2）曲线运动一定是________ 运动，一定具有_________ 。
【课堂实录】
引入新课
生活中有很多运动情况，我们学习过各种直线运动，包括匀速直线运动，匀变速直线运动等，我们知道这几种运动的共同特点是物体运动方向不变。下面我们就来欣赏几组图片中的物体有什么特点（展示图片）
再看两个演示
第1， 自由释放一只较小的粉笔头
第2， 平行抛出一只相同大小的粉笔头
两只粉笔头的运动情况有什么不同？
学生交流讨论。
结论：前者是直线运动，后者是曲线运动
在实际生活普遍发生的是曲线运动，那么什么是曲线运动？本节课我们就来学习这个问题。
新课讲解
一、曲线运动
1. 定义：运动的轨迹是曲线的运动叫做曲线运动。
2. 举出曲线运动在生活中的实例。
问题：曲线运动中速度的方向是时刻改变的，怎样确定做曲线运动的物体在任意时刻速度的方向呢？
引出下一问题。
二、曲线运动速度的方向
看图片：撑开带有水滴的雨伞绕柄旋转。
问题：水滴沿什么方向飞出？
学生思考
结论：雨滴沿飞出时在那点的切线方向飞出。
如果球直线上的某处A点的瞬时速度，可在离A点不远处取一B点，求AB点的平均速度来近似表示A点的瞬时速度，时间取得越短，这种近似越精确，如时间趋近于零，那么AB见的平均速度即为A点的瞬时速度。
结论：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向。
三、物体做曲线运动的条件
实验1：在光滑的水平面上具有某一初速度的小球，在不受外力作用时将如何运动？
学生实验
结论：做匀速直线运动。
实验2：在光滑的水平面上具有某一初速度的小球，在运动方向的正前方或正后方放一条形磁铁，小球将如何运动？
学生实验
结论：小球讲做加速直线运动或者减速直线运动。
实验3：在光滑的水平面上具有某一初速度的小球，在运动方向一侧放一条形磁铁，小球将如何运动？
学生实验
结论：小球将改变轨迹而做曲线运动。
总结论：曲线运动的条件是，当物体所受合力的方向跟物体运动的方向不在同一条直线时，物体就做曲线运动。
四、曲线运动的性质
问题：曲线运动是匀速运动还是变速运动
学生思考讨论
问题引导：
速度是 （矢量、标量），所以只要速度方向变化，速度矢量就发生了 ，也就具有 ，因此曲线运动是 。
结论：曲线运动是变速运动。
【课堂训练】
例题1、已知物体运动的初速度v的方向及受恒力的方向如图所示，则图6-1-1中可能正确
的运动轨迹是：
6-1-1
例题2、一个质点受到两个互成锐角的F1和F2的作用，有静止开始运动，若运动中保持力的方向不变，但F1突然增大到F1+F，则此质点以后做_______________________
例题3、一个物体在光滑的水平面上以v做曲线运动，已知运动过程中只受一个恒力作用，运动轨迹如图所示，则，自M到N的过程速度大小的变化为________________________请做图分析:
5-1-2
【课堂小结】
1. 曲线运动是变速运动，及速度的有可能变化，速度的方向一定变化。
2. 当物体所受合力的方向跟物体运动的方向不在同一条直线时，物体就做曲线运动，所以物体的加速度方向也跟速度方向不在同一直线上。
【板书设计】
第一节 曲线运动
1、 曲线运动
定义：运动的轨迹是曲线的运动叫做曲线运动。
2、曲线运动速度的方向
质点在某一点的速度，沿曲线在这一点的切线方向
3、曲线运动的条件
当物体所受合力的方向跟物体运动的方向不在同一条直线时，物体就做曲线运动。
4、曲线运动的性质
曲线运动过程中，速度方向始终在变化，因此曲线运动是变速运动。
【训练答案】
例1 、B 例2、匀变速曲线运动 例3、自M到N速度变大（因为速度与力的夹角为锐角）
N
V
M
N
M
F
F
V0
B
F
C
V0
F
D
V0
F
A
V0
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量子化现象
(一)教学目标
1．知识与技能
(1)初步了解微观世界中的量子化现象，知道量子论的主要内容。
(2)知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点，了解光的波粒二象性。
(3)知道量子论的建立不仅是物理学的革命，也对人类认识世界和科技发展具有重要影响。
2．过程与方法
(1)通过了解经典物理学能量连续性观点在解释“黑体辐射”现象时的失败，体会普朗克提出量子假说的伟大意义。
(2)通过了解“光电效应”实验与经典物理学理论的矛盾，体会爱因斯坦的光子说对光的本性的揭露。
(3)通过了解光的波粒二象性和氢原子光谱，使学生知道微观世界能量量子化的特征，从而使学生认识到：量子论的观点是作为现代人认识客观世界的重要方法。
(4)通过列举量子论的发展所带来的科学技术的重大变革和对其他自然科学领域的影响，体会量子论对人类认识世界的深远影响。
3．情感、态度与价值观
(1)通过了解量子论的建立和发展过程，使学生体会科学家们探求真理的无限艰辛和他们非凡的创造性思维的光芒，使学生不仅从中获取科学知识，更受到科学思维的熏陶．引导学生善于逆向思维，培养思维的灵活性、发散性和创造性。
(2)关注量子物理对我们生活所造成的影响，体会量子物理对20世纪科学技术领域和人类文明进步所造成的影响。
(3)引导学生沿着前辈科学家的足迹，去体验他们是如何由实验事实出发，尊重经验事实对理论的检验，从而一步步登入微观世界的大门，感受科学家客观求实、理性追求、批判创新的精神，培养学生敢于质疑的科学品质。
(4)通过了解并体会科学假说在物理学理论研究、发展中的作用，学习科学假说的思想方法，培养创新思维。
(二)本节概述
1．本节特点
(1)侧重于定性介绍。
(2)强调物理学思想和方法。
(3)重视实验事实。
(4)重视理性思维的作用。
2．教法与学法
本节内容对学生来说，无法用已有的经典物理的观点去理解，学生缺乏相关知识的铺垫，因而对教学会造成相当大的困难。首先应正确地定位教学的层次和难度，《课程标准》对本节要求的知识技能目标是“初步了解和知道”，在必修课程中编排现代物理的内容，目的是使学生在完成必修课程后对物理学的发展和前景有整体性了解，也是为进一步激发学生学习物理的兴趣，所以教学要求以了解为主，不做更高要求。教学形式可以教师启发性地讲授为主，配合指导学生在课外阅读相关科普读物，希望在学习本节内容之后学生能够产生更多的问题和更浓厚的兴趣。其次，教学中最好能根据学生的认知基本规律，即“从生动的直观到抽象的思维”这一特点出发，创造条件以实验演示、计算机模拟等手段来激发学生兴趣，突破教学难点。此外，教学中应当注意在传授知识的同时，更侧重于科学研究的方法以及科学观点的教学，使学生通过学习能获取更多认识客观世界的研究方法和全面的、发展的科学观点，这对其终身的发展将会起到较大的帮助。
(三)教材说明与教学建议
本节开篇即指出：19世纪末20世纪初的许多现象与经典物理学王理论相矛盾，从而引发了物理学的另一场革命——量子论的建立。这也是本节教学的线索，从矛盾出发去理解量子论诞生的理论背景和必然性，教学中最好以这一思路贯穿始终。
1．黑体辐射：能量子假说的提出
“黑体辐射”的教学首先应指导学生了解人们对“黑体辐射”研究的社会背景(参见课程资源《黑体辐射》)，使学生理解科学的发展总是和社会、经济的需求密切联系的．教学中要突出用经典物理学理论来解释黑体辐射遇到的困难，使学生认识到黑体辐射是经典物理能量连续性概念不适用于微观世界的典型事例，在此基础上讲述普朗克的能量子假设，才能使学生切实地认识到量子概念的必然。同时使学生领会当实验事实和理论相违背时，往往预示着理论存在的缺陷，或是新的理论诞生的萌芽。
普朗克提出“能量子假说”宣告了物理学的一场革命．然而在当时由于经典物理中的能量连续性概念在人们的头脑中根深蒂固，几乎所有的科学家相信包括能量在内的一切自然过程都是连续的，普朗克提出这种与经典物理学截然不同的观点是需要极大的勇气的，教学中可补充介绍普朗克在公开提出“能量子假说”时的“谨慎和大胆”(可查询《世界著名科学家简介》和《物理学家风雅趣闻》中关于普朗克的介绍)，使学生体会科学家尊重客观规律、为揭示真理而勇于挑战传统观念的科学精神。
教学中还应指出尽管普朗克开创了量子论，然而他的工作是不彻底的．他认为，辐射的能量仅仅在原子吸收或发射时是不连续的，一份一份的，而在传播过程中，则仍是连续的．曾有记者问他“您说能量到底是连续的呢 还是不连续的呢 ”普朗克回答说：“如果一个人用小碗从缸里舀水，倒在水池中，您说水是连续的呢 还是不连续的呢 ”从普朗克的回答中，我们可以看出，他认为辐射本质上还是连续的，只是在原子发射或吸收辐射时，才是一份一份的。把量子化思想贯彻到底的是爱因斯坦。
[讨论与交流]
此处安排的“讨论与交流”目的是使学生体会能量子假说与经典物理的传统观念格格不入．过去，人们总认为一切自然过程都是连续的，比如能量的传递和释放中，宏观状态下的能量总是由一切微观状态下的能量连续排列组合而成，中间毫不间断。因此，“能量子假说”是对经典物理学理论的重大突破。
2．光子说：对光电效应的解释
光电效应是经典物理能量连续性概念不适用于微观世界的另一典型现象。教学中应重点将经典物理和光子说对光电效应现象的解释(注意指出一个电子吸收一个光子的能量)进行对比，使学生能将经典物理以“光是电磁波，它的能量是连续的”这种观点对光电效应现象作出解释时与实验事实的矛盾，与光子说对这些矛盾的圆满解释相对照，从而领悟光具有粒子性。出于降低难度考虑，教材中仅介绍了“光电效应的产生与光的频率有关而与强度无关”这一现象特征，教学中可视学生情况决定是否补充介绍其他特征(参见课程资源《光电效应》)。
如果学校条件容许，最好能安排光电效应演示实验或者根据教学实际需要，设计制作多媒体课件，利用计算机模拟实验，尽可能为学生提供一种研究、探索的情景，同时辅以积极的思维活动，不仅使学生较好地掌握了光电效应现象的本质，也使他们受到了一次物理实验方法的熏陶。
3．光的波粒二象性：光的本性揭示
由于学生没有学过关于“光的波动性”以及“干涉、衍射”的知识，对于认识“光的波粒二象性”显然难度较大．这里最好能做光的双缝干涉实验，结合实验现象来解释何为“概率波”，也可以借助语言，通过比喻或类比，进一步丰富学生的表象，如光的波粒二象性，我们可以想象：光似乎是一群“光子雨”，光的颜色反映出“雨点”的力量，雾霭茫茫，多像烟波；点点滴滴，又多像颗粒这里注意引导学生以全面的、辩证的观点认识事物。实际上光的波粒二象性取决于你观察问题的着眼点，就像我们常常用瞎子摸象来比喻同一个事物的不同侧面的反映，在微观世界中：大量光子运动产生的效果显示出波动性，个别光子运动产生的效果显示出粒子性，光在传播时显示波动性；与物质发生作用时往往显示粒子性。
可以指导学生在课后进一步了解科学界关于“光的本性”的探索历程(参见课程资源《光的本质——波动说与微粒说的交锋》)，鼓励学生撰写小论文或分组交流、汇报各自的学习成果，从而使学生了解近代物理学的形成、发展的历程，这当中包括科学的假说、科学的遗憾、科学的突破、科学的争论、科学的蒙难；使学生在了解物理学史的过程中受到科学研究方法的熏陶，也使学生感受科学家脚踏实地、埋头苦干、不图功利的科学态度和崇高的思想品德。
4．原子光谱：原子能量的不连续
原子光谱是微观粒子能量不连续的典型现象，这里重在通过这一形象实例使学生更深地领会微观世界能量量子化的特征。
量子论建立的意义教材没有作过多介绍，教学中可灵活处理，教师可以举例说明也可以布置学生查询量子论的发展对现代科技领域和社会发展的影响体现在哪些方面。可以向学生说明，普朗克的能量量子化思想、爱因斯坦的光量子假说以及之后的玻尔原子轨道量子化理论统称为旧量子论，具有一定的局限性，很难应用到更复杂的情况。1924年开始，为了摆脱旧量子论的局限性，物理学家们建立了全新的、描述微观世界运动的理论——量子力学，新的量子理论不仅能胜任旧量子理论的全部任务，而且能够准确地描述更复杂的现象，并方便地应用到更广泛的领域(参见课程资源《量子力学的建立和意义》)。也可指导学生在课后了解量子论进一步发展为量子力学的过程以及量子力学与科技、生活的密切联系。
注意应向学生说明，量子论和量子力学的建立并不是完全否定了经典力学，它只是在微观世界领域否定了经典物理中根深蒂固的连续性概念和决定论思想，事实上宏观的经典物理是量子物理的极限形式。
本节教学中应注重突出科学假说的作用和渗透科学假说的思想方法，这是培养学生创新思维的重要途径．对21世纪知识经济时代中参与竞争的学生，培养探究形成假说的能力、严密思维的能力和创新思维的能力无疑是十分必要和十分紧迫的．量子物理的发展与假说方法联系密切，从黑体辐射问题的研究中出现的“紫外灾难”，到1900年普朗克的能量子假说，到1905年爱因斯坦“光量子假说”，到玻尔量子理论解释原子问题，建立旧量子论，到海森堡、薛定谔提出量子力学，再应用爱因斯坦相对论提出相对论量子力学的整个量子理论的发展，无不体现了从假说——理论——新假说——新理论……的循环发展模式，而每一次的发展都是对前一层次理论(假说)的继承、完善和修改，又是后一层次理论(假说)的重要台阶。应引导学生体会假说的意义和方法，使学生了解：卜个自然现象，在其未被揭示出科学本质之前，人们对它的认识是很不完整的，甚至是片面的，只能借助于假说的形式进行研究与探索．当某一假说被大量事实所证实时，它就发展成一种理论；当新的科学事实又积累到一定程序与假说相矛盾时，又必须提出新的假说或修改、补充原来的假说，以便能圆满地解释事实，进而促进理论的进一步研究与发展。因此假说是物理学研究中理论发展必不可少的方法与桥梁。
(四) 小结
（五）作业
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3.2 万有引力定律的应用
一、知识目标
1．会利用万有引力定律计算天体的质量。
2．理解并能够计算卫星的环绕速度。
3．知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含义。
二、情感、态度与价值观：
1．了解万有引力定律在探索宇宙奥秘中的重要作用，感受科学定律的巨大魅力。
2．体会科学探索中，理论和实践的关系。
3．体验自然科学中的人文精神。
三、能力目标
培养学生对万有引力定律的理解和利用有限的已知条件进行近似计算的能力。
四、教学重点：
1．利用万有引力定律计算天体质量的思路和方法
2．发现海王星和冥王星的科学案例
3．计算环绕速度的方法和意义
4．第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含义
五、教学难点：
天体质量计算
教学方法：
自主讨论思考、推导、引导分析
课时安排：1课时
教学步骤：
一、导入新课
牛顿通过对前人研究结果的总结和假设、推理、类比、归纳，提出了万有引力定律
在一百多年后，由英国科学家卡文迪许精确测定了万有引力常数G，从那时候起，万有引力才表现出巨大的威力。尤其在天体物理学计算、天文观测、卫星发射和回收等天文活动中，万有引力定律可称为最有力的工具。
二、新课教学
投影月球绕地转动的动画演示，
提出问题：若月球绕地球做匀速圆周运动，其周期为T，已知月球到地心距离为r，如何通过这些条件，应用万有引力定律计算地球质量？（要求学生以讨论小组为单位就此问题展开6分钟讨论，讨论出结果后，提供计算基本思路、计算过程和结果、并总结万有引力定律计算天体质量的方法，教师在教室巡回，找出两个结果比较完整，讨论思路清晰但计算过程略有不同的组，要求其对所讨论的问题进行回答。）
显示：匀速圆周运动，周期T、月球到地心距离r，求：地球质量M
教师总结两组的讨论过程和结果，比较后，对所讨论的问题得出一个更加完善的答案。板书演示，重现这一完整过程，并对问题的答案做出总结。要求各小组将这个结果和自己小组的结果进行两分钟比较讨论。（总用时约6分钟）
提出问题：利用这种方法，是否可以计算不带卫星的天体的质量？为什么？
学生回答，教师总结。
讲解例题（课本练习1）：已知地球绕太阳做匀速圆周运动的周期为365天，地球到太阳的距离为1.5×1011m，取G＝6.67×10－11N·m2/km，求太阳的质量。
提问学生，将学生的思路地月系扩展到太阳系。提问学生太阳系目前观测到有多少颗行星？他们分别是哪些呢？
学生回答后，投影出太阳系九大行星运行图，并展示部分行星的照片。
提出：引入美国天文学家发现的可能的太阳系的第十颗行星，及海王星和冥王星发现的故事，要求学生就这些案例，联系认识宇宙范围越大，所需探索时间越长这个事实，经过三分钟讨论，谈谈自身获得什么启示。并鼓励学生查阅相关资料，了解更多的关于行星的知识，激发学生对这一问题的兴趣，鼓励学生利用已有条件，探索宇宙的奥秘。
将课堂引回地月系，从地月系的环绕关系，引入地球卫星。提问有关卫星的一些问题。
例如：卫星发射速度、卫星轨道形状、卫星运行速度等等。
讲述卫星的理论模型在牛顿年代已经出现，并演示这一模型。让学生接受环绕速度的概念。通过万有引力定律和向心力公式联系，解出地球附近的环绕速度的值，板书这一题设和计算推理过程。
提出问题：如果发射速度大于环绕速度会有什么结果？提醒学生结合卫星的椭圆形轨道，作出讨论猜想，学生讨论出结果之后，提供不同情况下的卫星运行演示。
引入大于环绕速度的两个特殊发射速度：第二宇宙速度、第三宇宙速度。再用演示和计算结合的方法引导学生得到环绕速度是卫星运行的最大速度，也是最小发射速度这一结论。教师总结指出这里学生常常出现的错误，并加以强调。
提供地球上不同纬度地区单位质量物体所受重力的值（相当于提供重力加速度），和地球表面单位质量物体所受地球的万有引力的值，要求学生作出比较，讨论，学生可以得到两者近似相等的结论：地面附近mg=GMm/R2,即gR2=GM这一结论。
例题（课本练习3）如果近似地认为地球对地面物体地引力等于其重力mg，你能否据此推出环绕速度？提问后，再讲解。
三、小结：本节课的重点问题：
1．利用万有引力定律计算天体质量的思路和方法
2．了解发现海王星和冥王星的科学案例
3．计算环绕速度的方法和意义
4．知道第二宇宙速度和第三宇宙速度及其含义
课后作业：本节课后练习1、3两道题。
教学总结
本节课主要通过万有引力定律在三个方面的重要应用，让学生看到理论和实际之间的重要联系，体会理论与实践的关系。一方面培养学生逻辑思维能力和人文精神，另一方面培养学生对天体物理学的兴趣。
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3.1 万有引力定律
教学目标
知识与技能
1.了解人类对天体运动探索的发展历程。
2.了解开普勒三大定律。
3.了解万有引力定律的发现过程。
4.知道万有引力定律。
5.知道引力常数的大小和意义。
过程与方法
1.通过对“地心说”与“日心说”争论的评述，提高交流、合作能力。
2.以科学探究的方式，了解牛顿是怎样发现万有引力定律的。
情感、态度与价值观
1.由人类对天体运动的探究过程，培养学生尊重客观事实，实事求是的科学态度。
2.让学生认识到科学的想象力建立在对事物长期深入的思考基础上。
3.树立把物理事实作为证据的观念，形成根据证据、逻辑和既有知识进行科学解释的思维方法。
教学重点
万有引力定律及其建立过程
教学难点
万有引力定律的发现过程。牛顿将天体间的力与地面物体受到的重力想象成同一性质的力，而这种想象是建立在十分抽象的逻辑推理之上的。
教学准备
CAI课件
课时安排
1课时
教学步骤
意图 教师活动 学生活动 可能出现的问题
导入新课 人类在自己的发展过程中首先就遇到了时间的测量，如一年为什么有春夏秋冬季节的更替，为什么有白天和黑夜，旱季或雨季什么时候开始等等。为了解决这些问题，人类通过对天体——太阳、月亮、行星和恒星的观察，找到了解决问题的办法，人类就这样开始对天体的位置和运动的研究。 回答问题：地球公转、 地球自转
新课教学 一、天体究竟做怎样的运动(一)古人对天体运动的看法及发展过程1、A.让同学自己阅读天体究竟做怎样的运动这一小节，提出问题：（1）人们对天体运动的探索过程存在哪些看法 （2）这些看法的观点是什么？[投影显示] “地心说”和“日心说”课件B.深入探究[投影显示]请同学们在前面的基础上讨论:1.“地心说”为什么能占领较长的统治时间 2.俗话说“眼见为实”,这种说法是否绝对正确 试举例.3.“日心说”为什么能战胜“地心说” 4.“日心说”的观点是否正确 5. “地心说”和“日心说”理论提出后，即使是错误的理论也包含一定的价值，对人们的生活、生产产生了哪些影响？（同学们课外查找资料了解）C.教师总结事实上从“地心说”向“日心说”的过渡经历了漫长的时间,并且科学家们付出了艰苦的奋斗,哥白尼的 “日心说”观点不符合当时欧洲统治教会的利益,因而受到了教会的迫害。然而，科学真理的确立是任何愚昧势力所阻挡不了的。经过后人的不懈努力和探索，哥白尼的日心说终于取得胜利。前人的这种对问题一丝不苟、孜孜以求的精神值得大家学习,所以我们对待学习要脚踏实地,认认真真,不放过一点疑问.（二）开普勒对行星运动的研究不论“地心说”还是“日心说”，古人把天体的运动看得十分神圣,都认为天体的运动不同于地面物体的运动,天体做的是最完美、最和谐的匀速圆周运动.后来，开普勒在应用行星绕太阳做椭圆运动的模型描述火星的运动时，发现与他的老师第谷对火星运行轨道的观测值有误差。开普勒思考：是第谷观察数据错了，还是火星根本就不做圆形轨道运动呢？开普勒坚信第谷的数据是正确的，经过4年多的刻苦计算，先后否定了十九种设想，最后了发现火星运行的轨道不是圆，而是椭圆，并得出了行星运动的规律。[投影显示]开普勒三大定律[练习] 下列说法正确的是：A.太阳是静止不动的，地球和其它行星都绕太阳运动。B.行星轨道的半长轴越长，自转周期就越大。C.行星在离太阳近的位置时速度大，远离太阳时速度小。D.冥王星离太阳“最远”,绕太阳运动的公转周期最长二、苹果落地的思考：万有引力规律的发现开普勒定律只是描述了行星如何绕太阳运动,但它没有说明是什么原因使它们在各自的轨道上运动。你们会认为是什么原因？当时一些科学家提出了什么猜想，请同学们阅读课本里的插图。[投影显示]科学家的猜想开普勒：太阳磁力的吸引；伽利略：“惯性”自行的维持；笛卡尔：太阳的漩涡带动行星和卫星一起运动；胡克：太阳引力的缘故，并且力的大小与到太阳距离的平方成反比。牛顿也一直在思考为何行星做椭圆运动。据说，某一天，牛顿看到苹果落地发现万有引力定律的。苹果落地是很普通现象，我们会认为它落地就是落地，不会加以思考。牛顿是怎样发现万有引力定律的？引导学生思考：（1）苹果熟了，为什么会落到地上而不是天上？（2）苹果树不论长得矮还是高，树上的苹果都会落地。由此可知，即使苹果长到月球那么高，照样会落地。那么，月球为何没有落地呢？（3）苹果树上的苹果相对地球静止，在重力的作用下，因此会落到地面；若月球相对于地球静止，月球也将像苹果一样的落回地面。月球上的苹果若具有月球一样的运动速度，它也将像月球一样不落回地面。能否假设月球和苹果受到同一性质的力呢 请学生阅读课本第44页第三段到第五段。牛顿在这假设基础上，设计了著名的“月—地”实验，证明了月球和苹果受到同一性质的力。（3）由此可推知重力、行星对其卫星的引力、太阳对行星的引力可能同一性质的力。（4）既然一切天体之间有引力，地球与物体之间有引力。那么，是否所有物体之间都存在相互吸引的力呢？那么，这个力又是多大呢？（5）最后，牛顿在前人研究的基础上，经过了许多年的思考和严密的数学推导以后，才正式提出了万有引力定律。[投影显示]一、万有引力定律的内容： 1. 宇宙间任意两个有质量的物体都存在相互吸引力，其大小与两物体的质量乘积成正比，跟它们间距离的平方成反比。2.式中质量的单位用千克，距离的单位用米，力的单位用牛顿；G= N·m2/kg2 ，叫万有力恒量，它在数值上等于两质量各为1Kg的物体相距1米时的万有引力的大小。3.适用条件是：两个质点间的相互作用，可以看作质点的两个物体间的相互作用。若是两个均匀的球体,应是两球心间距.二、引力恒量的测定 牛顿发现了万有引力定律，却没有给出引力恒量的数值。由于一般物体间的引力非常小，用实验测定极其困难。直到一百多年之后，才由英国的卡文迪许用精巧的扭秤测出。通常情况下取G=6.67×10—11 N·m2/kg2讨论与交流：(1)万有引力定律指出，任何物体间都存在引力，为什么当我们两个人靠近时并没有吸引到一起？请估算你和同桌之间的引力多大？引导他们这是估算，他和同桌的质量都是60kg,相距0.5m。学生算出后，问这个力到底有多大呢？一粒芝麻的质量大约是0.004kg,其重力约为4×10—5N，大约是你和和同桌间引力的40多倍。 (2)如果有一天万有引力突然消失，世界将发生什么变化？对你的生活将产生什么影响？简略介绍发现万有引力定律的重要意义:揭示了地面上物体运动的规律和天体上物体的运动的遵从同一规律，让人们认识到天体上物体的运动规律也是可以认识的,解放了人们的思想,给人们探索自然的奥秘建立了极大信心, 对后来的物理学、天文学的发展具有深远的影响。引导学生思考以下问题：（1）谁都见过苹果；落地，但为何只有牛顿能从中悟出其中的道理呢？（2）胡克、哈雷对重力的认识已相当接近万有引力的表述，但他们为何没能提出万有引力定律呢？（原因：他们没有想到天体间的作用力与地面物体所受的力是同一性质的力；缺乏必要的数学知识。）（3）科学不仅需要一定的专业知识，还需要一定的想象力，由牛顿在发现万有引力定律时所表现出来的想象力，你又受到哪些启发呢？ 阅读课文,并从课文中找出相应的答案.1.地心说—日心说—圆周运动—与事实矛盾—椭圆运动—开普勒对行星运动的描述 2.“地心说”认为地球是宇宙的中心,是静止不动的,太阳\,月亮以及其他行星都绕地球运动;“日心说”认为太阳是宇宙的中心,地球\,月亮以及其他行星都在绕太阳运动.1.“地心说”占领统治地位时间较长的原因是由于它比较符合人们的日常经验,如:太阳从东边升起,从西边落下;同时它也符合当时在政治上占统治地位的宗教神学观点.2.由于“日心说”最终战胜了“地心说”,虽然“地心说”符合人们的经验,但它还是错误的.进而说明“眼见为实”的说法并非绝对正确.例如:我们乘车时观察到树木在向后运动,而事实上并没有动(相对于地面).3.“日心说”所以能够战胜“地心说”是因为好多“地心说”不能解析的现象“日心说”则能说明,也就是说,“日心说”比“地心说”更科学、更接近事实.例如:若地球不动,昼夜交替是太阳绕地球运动形成的.那么,每天的情况就应是相同的,而事实上,每天白天的长短不同,冷暖不同.而“日心说”则能说明这种情况:白昼是地球自转形成的,而四季是地球绕太阳公转形成的.4.从目前科研结果和我们所掌握的知识来看,“日心说”也并不是绝对正确的,因为太阳只是太阳系的一个中心天体,而太阳系只是宇宙中众多星系之一,所以太阳并不是宇宙的中心,也不是静止不动的.“日心说”只是与“地心说”相比更准确一些罢了.学生练习三分钟答案：CD学生会提出一些说法，如引力等学生回答学生阅读课本
小 结 让学生总结，然后通过投影显示出这节课的教学目标
作业 课本中本节课后练习第1、3题
板书 第一节 万有引力定律一、天体究竟做怎样的运动二、开普勒三大定律三、万有引力定律
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4.5 验证机械能守恒定律
一、教学目的：
1．知识与技能
(1)知道机械能守恒定律的内容和意义．应向学生说明定律有两层意思：一是动能和势能可以相互转化，二是总机械能守恒．
(2)知道机械能守恒的条件：只有重力和弹力做功，只发生动能和势能的相互转化．
（3）通过验证机械能守恒定律进一步加深对机械能守恒条件的理解。
2．过程与方法
(1)通过这个开放型实验，了解学生对所学知识的掌握和灵活应用程度，了解学生对实验仪器的作用和使用的掌握情况．
(2)根据学生设计的实验方案，了解学生对机械能守恒条件的理解程度，学会怎样减小实验误差．
(3)通过实验，使学生学会处理和解决实际问题的一般思路和方法．
3．情感、态度与价值观
(1)通过这个开放型实验，培养学生的创新意识和探索能力．
(2)通过汇报与交流，使学生了解实验方案的不足，实际操作的不便，促使学生对实验方案和实验步骤进行改进，提高实验的准确性．
二、教学重难点：
1．验证机械能守恒定律的实验原理。
2．验证机械能守恒定律的误差分析及如何减小实验误差的方法。
三、教学过程：
（一）复习知识，引入新课：
1．机械能守恒定律在本实验中具体表达式：
在图1中，质量为m的物体从O点自由下落，以地作零重力势能面，下落过程中任意两点A和B的机械能分别为：
EA=, EB=
如果忽略空气阻力，物体下落过程中的机械能守恒，于是有
EA=EB，即=
上式亦可写成
该式左边表示物体由A到B过程中动能的增加，右边表示物体由A到B过程中重力势能的减少。等式说明，物体重力势能的减少等于动能的增加。为了方便，可以直接从开始下落的O点至任意一点（如图1中A点）来进行研究，这时应有：----本实验要验证的表达式，式中h是物体从O点下落至A点的高度，VA是物体在A点的瞬时速度。
2．如何求出A点的瞬时速度VA？
根据做匀加速运动的物体在某一段时间t内的平均速度等于该时间中间时刻的瞬时速度可求出A点的瞬时速度VA。
图2是竖直纸带由下而上实际打点后的情况。从O点开始依次取点1,2,3,……图中S1，S2，S3，……分别为0～2点，1～3点，2～4点…… 各段间的距离。
根据公式，t=2×0.02S(纸带上任意两个相邻的点间所表示的时间都是0.02S),可求出各段的平均速度。这些平均速度就等于是1，2，3,……各点相对应的即时速度V1，V2，V3，…….例如：
量出0～2点间距离S1，则在这段时间里的平均速度，这就是点1处的瞬时速度V1。依次类推可求出点2,3,……处的瞬时速度V2，V3，……。
3．如何确定重物下落的高度？
图2中h1,h2,h3,……分别为纸带从O点下落的高度。
根据以上数值可以计算出任意点的重力势能和动能，从而验证机械能守恒定律。
（二）进行新课：
做实验之前，强调如下几个问题：
1．该实验中选取被打点纸带应注意两点：一是第一点O为计时起点，O点的速度应为零。怎样判别呢？因为打点计时器每隔0.02S打点一次，在最初的0.02S内物体下落距离应为0.002m,所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年2mm 的纸带进行测量；二是在纸带上所选的点就是连续相邻的点，每相邻两点时间间隔 t=0.02S.
2．因为不需要知道物体在某点动能和势能的具体数值，所以不必测量物体的质量 m，而只需验证就行了。
3．打点计时器要竖直架稳，使其两限位孔在同一竖直平面内，以尽量减少重物带着纸带下落时所受到的阻力作用。
4．实验时，必须先接通电源，让打点计时器正常工作后才能松开纸带让重物下落。
5．测量下落高度时，都必须从起始点算起，不能弄错。为了减小测量 h值的相对误差，选取的各个计数点要离起始点适当远些。
然后学生进行分组实验。
（三）小结
（四）课外作业：
（1）为进行【验证机械能守恒定律】的实验，有下列器材可供选用：铁架台，打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，电键，天平。其中不必要的器材有：
；缺少的器材是 。
（2）在验证机械能守恒定律时，如果以v2／2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是 ，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于 的数值。
（3）在做“验证机械能守恒定律”的实验时，用打点计时器打出纸带如图3所示，其中A点为打下的第一个点，0、1、2……为连续的计数点。现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为T。根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为____ _____。在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为___ _____。要验证机械能守恒定律，为减小实验误差，应选择打下第_________号和第__________号计数点之间的过程为研究对象。
（4）某次“验证机械能守恒定律”的实验中，用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图所示，O点为重锤下落的起点，选取的计数点为A、B、C、D，各计数点到O点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9．8m/s2，若重锤质量为1kg。
①打点计时器打出B点时，重锤下落的速度VB= m/s，重锤的动能EkB= J。
②从开始下落算起，打点计时器打B点时，重锤的重力势能减小量为 J。
③根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出B点的过程中，得到的结论是 。
（参考答案：（1）不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平。缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺。（2）通过原点的直线、 g. (3)(S6+ S5+ S4- S3- S2 –S1)/9T2, (S5+ S6)/2T,1、5. (4)1.175,0.69,0.69 0.69,机械能守恒。
图4
图3
h4
h3
h2
h1
S3
S2
S1
4
3
2
1
0
图2
图1
hB
hA
h
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4.7 功 率
一、教学目的：
1．知道功率是表示做功快慢的物理量。
2．理解功率的概念，能运用功率的公式P=W /t 进行有关计算。
3．正确理解公式P=FVcosα的意义，知道什么是瞬时功率，什么是平均功率，并能用来解释现象和进行计算。
二、重点难点
1．理解功率的概念是本节的重点。
2．瞬时功率和平均功率计算是本节的难点。
3．机车起动问题是本节课对学生的一个能力培养点。
三、教学过程：
（一）引入新课
上节课学习了功的概念及其计算。现在我们研究下面两个问题。
①质量为2kg的物体在4N的水平拉力F1作用下沿F1的方向以2 m/s的速度匀速前进16m.在此过程中，有几个力对物体做功，各做功多少？此过程用多长时间？
②质量为2kg的物体静止在光滑水平面上，在F2=4N的水平拉力作用下前进16 m。在此过程中，有几个力对物体做功？各做功多少？此过程用多长时间？
（学生自己解答，教师小结。）
①中拉力做功：W11=F1S=64J；阻力做功：W12=-fS=-64J；时间：t1=s/V=8s.
②中拉力做功：W2=F2S=64J；时间t2=.
可见，力对物体做功多少，只由F、S及它们间夹角决定，与物体是否还受其它力、物体是匀速运动还是变速运动无关。再比较一下，F1、F2做功一样多，但所用时间不同。说明力对物体做功还有一个快慢问题。本节课学习做功快慢的描述问题。
板书课题：第二节 功率
（二）进行新课
1．我们把描述力做功快慢的物理量定义为功率，这是物理学中的一个重要概念。
2．功率的概念
（1）定义：功跟完成这些功所用时间的比值叫做功率。
定义式：P=W/t
（2）单位：国际单位为瓦(W)，技术上常用“千瓦”（KW）作功率单位。
1W=1J/S，1KW=1000W。
（3）功率的物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量
功率大的做功快。不论在什么条件下，只要明确了功W和所用时间t，就可求出相应的功率。
（4）功率是标量。
由于功有正负，相应的功率也有正负。功率的正负不表示大小，只表示做功的性质，即动力的功率为正，阻力的功率为负，计算时不带符号，只计绝对值。
根据W=FScosα和v=S/ t,可得P=Fvcosα。若F、S同向，可简化为P=Fv。
（5）功率的另一表达式：P=Fvcosα。
F：对物体做功的力。v：物体运动的速度。α：F与v的夹角。
3．平均功率和瞬时功率
（1）平均功率：描述力在一段时间内做功的快慢，用P=W/t 计算，若用P=Fvcosα，V为t时间内的平均速度。
平均功率是针对一段时间或一个过程而言的，因此在计算平均功率时一定要弄清是哪段时间或哪一个过程的平均功率。
（2）瞬时功率：描述力在某一时刻做功的快慢，只能用P=Fvcosα，V为某时刻的瞬时速度。
瞬时功率是针对某一时刻或某一位置而言的，因此在计算瞬时功率时一定要弄清是哪个时刻或哪一个位置的瞬时功率。
【例题1】已知质量为m的物体从高处自由下落，经时间t，在t时间内重力对物体做功的平均功率为 ;在t时刻重力对物体做功的瞬时功率为 。
解析：在t时间内，物体下落的高度h=,重力对物体所做的总功W=,所以在t时间内重力对物体做功的平均功率为;在t时刻重力对物体做功的瞬时功率为.
（3）额定功率和实际功率
额定功率指机器正常工作时的最大输出功率，也就是机器铭牌上的标称值。实际功率是指机器工作中实际输出的功率。机器不一定都在额定功率下工作。实际功率总是小于或等于额定功率。对公式P=Fv的讨论。
①当功率P一定时，。即做功的力越大，其速度就越小。
当汽车发动机功率一定时，要增大牵引力，就要减小速度。所以汽车上坡时，司机用换挡的办法减小速度来得到较大的牵引力。
②当速度v一定时，。即做功的力越大，它的功率也越大。
汽车从平路到上坡，若要保持速度不变，必须加大油门，增大发动机功率来得到较大的牵引力。
③当力F一定时，。即速度越大，功率越大。
起重机吊同一物体以不同速度匀速上升，输出功率不等，速度越大，起重机输出功率越大。
4．先让学生做课本例题。然后再讲解。
5.对公式P=Fv的讨论。
①当功率P一定时，。即做功的力越大，其速度就越小。
当汽车发动机功率一定时，要增大牵引力，就要减小速度。所以汽车上坡时，司机用换挡的办法减小速度来得到较大的牵引力。
②当速度v一定时，。即做功的力越大，它的功率也越大。
汽车从平路到上坡，若要保持速度不变，必须加大油门，增大发动机功率来得到较大的牵引力。
③当力F一定时，。即速度越大，功率越大。
起重机吊同一物体以不同速度匀速上升，输出功率不等，速度越大，起重机输出功率越大。
【例题2】飞机、轮船运动时受到的阻力并不恒定，当速度很大时，阻力和速度的平方成正比，这时要把飞机、轮船的最大速度增大到原来的2倍，发动机的输出功率要增大到原来的：
A．2倍； B．4倍； C．6倍； D．8倍.
解析：飞机、轮船达到最大速度时牵引力F与阻力f相等，即F=f,而f=KV2,所以发动机的输出功率P=FV=KV3，要把飞机、轮船的最大速度增大到原来的2倍，发动机的输出功率要增大到原来的8倍.
（三）课堂小结
（四）作业：课本中本节课后的练习1、3
说明：
1．本节教学的重点是使学生确切地理解公式P＝FV的意义，为此教材通过实例进行分析，教学中还可以补充一些实例。
2．通过本节的例题的教学，应使学生学会应用基本公式进行计算，对平均功率和瞬时功率有所理解。
3．考虑到发动机的额定功率与汽车的最大速度的关系比较难一些，单独列为专题加以讨论。在这个专题中，着重分析了汽车由开动到匀速行驶的物理过程，然后运用公式解题，以便使学生养成分析物理过程的习惯，避免简单地套用公式
额定功率和实际功率
瞬时功率：描述力在某一时刻做功的快慢，只能用P=Fvcosα，V为某时刻的瞬时速度。
平均功率：描述力在一段时间内做功的快慢，用P=W/t 计算，若用P=Fvcosα，V为t时间内的平均速度
功率的物理意义：功率是描述力对物体做功快慢的物理量
功率
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5.4 物理学—人类文明进步的阶梯
（一）教学目标
1.知识与技能
（1）了解物理学与自然科学其他领域的关系，知道物理学的研究成果和研究方法对自然科学的影响和促进作用。
（2）了解物理学对现代科学技术发展的推动，体会物理学的巨大影响和作用。
(3)了解物理学对人类社会文明发展的推动，体验物理学对人类社会生活的影响．
2．过程与方法 。
(1)举例说明物理学的研究成果和方法对自然科学其他领域的影响和作用，体会物理学对自然科学发展所起的重要作用．
(2)列举物理学理论转化为高新技术成果的具体实例，体会物理学对科学技术的推动．
(3)收集科学技术推动人类社会发展的具体实例，关注科技发展对冬类生活的影响．
(4)通过讨论与交流，使学生深刻体会科学技术应与人类和谐发展，‘使学生明确在探索自然界的运动变化规律的同时，应遵循客观规律，使科学技术与社会发展相一致．
3．情感、态度与价值观
(1)通过了解人类借助自然科学认识世界，改造世界，创造美好生活的“事迹” ，激发学生对前人的敬仰，对科学的兴趣和对理想的憧憬．
(2)通过呈现物理学对推动人类社会文明的进步，使学生更深刻感犟物理学的价值．促进学生情感的迁移和人性的完善，进而无限地热爱“物理世界”．
(3)促进学生关注物理知识与技术的发展，使学生感受物理知识对现代生活的影响，从而引发他们的学习热情，利用所学知识和技能开创自己的未来．
(4)通过指导学生收集相关信息、例证，培养学生获取和评价信息的能力、组织信息的能力、交流和表述信息的能力、使用计算机处理信息的能力．
(二)本节概述
1．本节特点
(1)重视展示物理学成果和方法对其他学科的发展产生的影响，体现物理学的博大和精深．
(2)重视物理学对现代技术的推动作用以及对人类生活的影响．
(3)展示物理学对人类社会文明进步的推动作用．
2．教法与学法
本节内容涉及的知识面较广，许多内容在高中阶段都不可能涉及．在此只能作一般性介绍，并不要求学生对诸多具体问题深入理解和掌握．因此本节教学适宜采用师生互动型的讲座、演讲、讨论交流等灵活多样的形式开展，除共同学习、体会教材所提供的实例外，应指导和鼓励学生从多种渠道收集物理学对自然科学、现代科技社会进步起推动作用的例证，学生对自己收集的信息体会更加深刻．同时，信息社会化和社会信息化是当今重要的时代特征，人们在从事科学研究活动的过程中，要处理大量的信息，并需要与其他人进行有效的信息交流．应该说，信息能力既是学生科学素养水平的体现，也是学生今后在现代社会生存和发展所必须的一项基本能力．本节教学十分适于锻炼和培养学生的信息能力．教师可以向学生推荐一些信息来源，如科普网站(www．cctv．cn／science／、www．kepu．gov．cn、www．bikepu．gov．cn)、科普读物(《科技辅导员》、《中学科技》、《科学世界》)电视节目(《走进科学》、《人与自然》、discovery)等．
本节内容有两个主题，安排了“讨论与交流”、“实践与拓展”各两项．在进行活动时需要学生了解大量相关拓展性知识，拓展性知识是基础性知识的拓展，与现实生活密切相关，可以
为学生提供广阔的背景(如知识背景、生活背景、文化背景、政治背景)．实际上，随着物理和物理教育理论的发展，物理教育不应当仅局限于知识的传授，而应当拓宽物理教育的视野和背景，以适应学习化社会的发展．
(三)教材说明与教学建议
教材开篇即指出：物理学肩负着“探索自然、驱动技术、拯救生命”的历史使命，这也是通过本章教学应能使学生产生对物理学如此的认识，深刻体会到物理学的意义和作用．
1．物理学与自然科学一人类文明进步的基石
在物理学的基础性研究过程中，形成和发展出来的基本概念、基本理论、基本实验手段和精密的测试方法，已成为其他许多学科的重要组成部分，并产生了良好的效果．这对于天文学、化学、生物学、地学、医学、农业科学甚至经济学都是如此，1997年诺贝尔经济学奖授予的项目，是一个对全球金融产生巨大影响的期权定价模型——Black一Ccholes公式．该公式的主要创建人F．S．Black的学历背景如下：1959年毕业于哈佛大学物理系，1964一年获该校数学应用系博士，1971年任芝加哥大学经济系教授．当前出身理科的人跻身经济学界的大有人在．
19世纪末、20世纪初，相对论和量子论的确立是物理学革命的高潮，以物理学革命为先导，带动了化学、生物学、天文学、地质学等学科的理论也都发生了革命性的突破，并形成了一些交叉学科，如物理化学、生物物理、地球物理等等．当前科学中最活跃、最引人注目的课题，如生命科学、宇宙起源、材料科学等等，都与物理学的研究成果和研究方法密切相关．现代物理知识对其他学科的渗透比上个世纪要广泛得多，教师在教学过程中必须拓宽视野，重视物理学与人文科学和其他技术科学知识的交叉与拓宽．
物理学对自然科学各个领域都有相当重要的影响和作用，限于篇幅，教材不能过多地介绍，只是列举了物理学的研究方法和成果对化学、生物学、天文学的影响，教学中应鼓励学生结合本节“实践与拓展”第1题了解更多物理学与其他自然科学的关系．
[实践与拓展]
1．数学对物理学的发展起了重要的作用，反过来物理学也促进数学的发展．例如力学与数学在发展中始终相互推动，相互促进．一种力学理论往往和相应的一个数学分支相伴产生，如运动基本定律和微积分，运动方程的求解和常微分方程，弹性力学及流体力学和数学分析理论，天体力学中运动稳定性和微分方程定性理论等，因此有人甚至认为力学应该也是一门应用数学．但是力学和其他物理学分支一样，还有需要实验基础的一面，而数学寻求的是比力学更带普遍性的数学关系，两者有各自不同的研究对象．
地质学与物理学密切相关．地球物理学的研究对象是地球整体及其各组成部分的物理学性质和物理过程，如地球重力加速度的测定、地磁的测定、地震的研究等等．地质学的分支矿物学和岩石学，是在19世纪应用物理学和化学等学科的理论和方法的基础上形成和发展起来的．
物理学与气象学用物理学的相关规律去研究大气的性质和运动，使人们得以进行天气预报．
2．物理学与现代技术——人类文明进步的推动力
为说明物理学的发展与科学技术发展的密切关系，教材列举了电子信息技术、核能发电、激光技术的发展应用以及相关的物理理论和实验基础(详细背景知识可参阅课程资源)，目的在于使学生切实体会物理学的发展对科技发展的推动作用和对人类社会生活的巨大影响，教学中要提示学生特别注意每一项科学技术诞生的物理学发展背景．
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4.6 能量 能量转化与守恒定律
教学目标：
一、知识目标
（1）了解自然界中存在多种形式的能量。
(2) 知道能量守恒定律是最基本、最普遍的自然规律之一．
(3) 通过能量守恒以及能量转化和转移的方向性，认识提高效率的重要性．
（4）通过永动机研制的失败，体会能量守恒定律建立的重要性。
2．过程与方法
(1) 注意自然界中各种不同形式的能量，体会自然界能量形式的多样性．
(2) 关注自然界能量相互转化的过程，知道能量的多样性和复杂性，了解人类创造和发明的许多技术设备都是为人类服务的能量转化器．
(3) 通过讨论与交流，举出生活、生产中接触到的能量转化或转移的例子．
(4) 查阅资料，了解能量守恒定律的建立过程．
(5) 列举自然界中能量转化和转移具有方向性的例子，体会提高能源利用率和节约能源的重要性．
3．情感、态度与价值观
(1) 认识自然界中各种不同形式能量及其转化，体会自然界能量的多样性．
(2) 通过能量守恒定律的建立过程，体会自然界的和谐统一．
(3) 通过永动机研制的失败，体会能量守恒定律建立的重要性．
(4) 通过能量转化和转移的方向性认识，树立节约能源意识，体会提高能源的利用率的重要性．
教学步骤：
一、新课教学
自然界的物质有不同的运动形式，每一种运动形式都有一种能量相对应．能量无处不在.
1．各种各样的能量
教师可就表中每一栏的内容作简单的解释，然后再让学生对照后面的举例进行领会。
在上面学习的基础上，教师可通过将学生分组，然后以小组发言的形式讨论教材图4-6-1的内容. 图片中所展示的能量形式具有多样性，因此学生回答具有开放性，教学中不要拘泥于一种答案．水中航行的汽艇具有机械能等，发光的电灯具有电能、电磁能和内能等，燃烧的树枝放出内能和电磁能，原子弹爆炸释放的核能和内能．
如果条件许可，教师最好用多媒体展示不同形式存在的能量，然后让学生进行讨论，不必拘泥于教材．
2．能量之间的转化
上述物体所具有的能量都是其他能量转化而来的．轮船的机械能是由电能或燃料的化学能转化而来，发光的电灯所具有的电磁能和内能是由电能转化而来，原子弹爆炸释放的电磁能和内能是由原子能转化而来等．从而说明能量是可以相互转化的．
其实学生对能量的转化已具有许多的感性认识，大多数学生只是对能量的各种形式不是太清楚，所以不知道是由什么能量转化为什么能量．这要求教师尽量多举一些不同形式能量转化的例子，让学生体会不同能量的本质区别。
教材图4—6—2说明了太阳能和其他形式能量的相互转化，地面的水吸收太阳能蒸发变为水蒸气，水蒸气升腾到高空变为飘动的云，再变为降落的雨，高处的雨水向下流动经水电站变为电能为人类的生活、生产服务，植物(农作物、蔬菜、树木等)也必须经光合作用才能生长……教师还要适当引申，多举一些例子．如：煤炭、石油主要是古代树木等植物被埋葬后变成的，流动的空气主要是由于太阳光照射到空气上造成的温度差而形成的，洋流也主要是海水的温差而引起的……
教材图4—6—4用框图的形式说明了几种常见能量的转化，教师要提醒学生光能与机械能之间也可直接转化，如光压使风车转动，碰撞产生火花；化学能与电能也可直接转化，如生生物电的产生、电解等．适当利用多媒体技术，能更加直观地表示以上的转化．
3．能量守恒定律
能量守恒定律是自然界最基本、最普遍、最重要的自然规律之一，教师要想尽办法使学生将这种守恒的思想纳入到已有的知识结构中，并能随时提取、随时应用．
教材从机械能守恒人手，目的是让学生进一步思考：(既然物体的动能和势能在只有重力或弹力做功的条件下可以相互转化，使得机械能守碴，那么，自然界中其他形式的能量也是可以相互转化的，它们是否也遵从同样的规律呢 若遵从同样的规律，需要满足一定的条件吗？
在上面问题提出以后，让学生讨论与交流，对历史上曾出现的永动机进行分析，说明其失败的原因。
还可让学生分析一些现实问题：世界各国为了自身的发展，展开了能源抢夺战．如俄罗斯如何向中国和日本铺设石油管道的问题、伊拉克的石油问题、OPEC对世界的重大影响等都成了世界的焦点问题．设想若能量不守恒，一升汽油能让机器永远转动下去、一度电能让电灯永远发光，世界还是如今的样子吗
最后强调，机械能只是能量的一种形式．因此，要保证机械能守恒就必须保证它不和其他形式的能量相互转化，即满足只有重力或弹力做功的条件．而能量守恒定律包含了所有形式的能量，所以一种形式的能量减少多少，另一种形式的能量必然增加多少．
4．能量转化和转移的方向性
为了节省篇幅，教材试图通过事例，揭示能量转化和转移的方向性，让学生有个感性认识．教师在上课时可灵活处理这部分内容．
许多学生在学习了能量之间的转化和转移后，再来学习这部分内容可能会说：各种形式的能量都是可以相互转化的，为什么还说具有方向性呢 对此问题，教师可让学生回忆课本上的另一句话：人类发明的许多技术装置都是为人类服务的能量转化器．也就是说，许多能量的转化和转移必须借助于技术装置，而在自发进行转化和转移的情况下是有方向性的．所以要使房间降温必须借助于空调；要吃雪糕必须借助于冰箱等技术设备．
二、小结
三、作业
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2.3 离心现象及其应用
一、教学目标
1．知道什么是离心现象，知道物体做离心运动的条件。
2．能结合课本所分析的实际问题，知道离心运动的应用和防止。
二、重点难点
重点：物体做离心运动所满足的条件。
难点：对离心运动的理解及其实例分析。
三、教学方法:观察总结
四、教学过程
（一）引入新课
做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向，它之所以没有飞去是因为向心力持续地把物体拉到圆周上来，使物体同圆心的距离保持不变。做匀速圆周运动的物体，它所受的合外力恰提供了它所需要的向心力，如果提供它的外力消失或不足，物体将怎样运动呢？本节课专门研究这一问题。
（二）进行新课
1.离心运动：学生阅读教材【离心现象】
做匀速圆周运动的物体，在所受的合力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。这种运动叫做离心运动。
2．离心运动的条件：
（1） 当产生向心力的合外力突然消失，物体便沿所在位置的切线方向飞出。
（2） 当产生向心力的合外力不完全消失，而只是小于所需要的向心力，物体将沿切线和圆周之间的一条曲线运动，远离圆心而去。
3．离心现象的本质——物体惯性的表现
做匀速圆周运动的物体，由于本身有惯性，总是想沿着切线方向运动，只是由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动。如果提供向心力的合外力突然消失，物体由于本身的惯性，将沿着切线方向运动，这也是牛顿第一定律的必然结果。如果提供向心力的合外力减小，使它不足以将物体限制在圆周上，物体将做半径变大的圆周运动。此时，物体逐渐远离圆心，但“远离”不能理解为“背离”。做离心运动的物体并非沿半径方向飞出，而是运动半径越来越大 。
（二）离心运动的应用和防止
1.离心运动的应用实例——
(1) 雨伞旋转
(2) 链球投掷
(3) 洗衣机的脱水筒
2.离心运动的防止实例
（1） 汽车拐弯时限速
（2） 高速旋转的飞轮、砂轮的限速
（三）课堂练习
1．物体做离心运动时，运动轨迹 【C】
A．一定是直线 B．一定是曲线
C．可能是直线，也可能是曲线 D．可能是圆
2．物体m用线通过光滑的水平板上的小孔与砝码M相连，并且正在做匀速圆周运动，如图所示，如果减小M的质量，则物体的轨道半径r、角速度ω、线速度v的大小变化情况是 【B】
A．r不变，v变小、ω变小
B．r增大，ω减小、v不变 m
C．r减小，v不变、ω增大 M
D．r减小，ω不变、v变小
2．如果汽车的质量为m，水平弯道是一个半径50m的圆弧，汽车与地面间的最大静摩擦力为车重的0.2倍，欲使汽车转弯时不打滑，汽车在弯道处行驶的最大速度是多少？( g取10 m/s2 )
（答案：10 m/s ）
（四）课堂小结
做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.
当F=mω2r时，物体做匀速圆周运动
当F= 0时，物体沿切线方向飞出
当F＜mω2r时，物体逐渐远离圆心
当F＞mω2r时，物体逐渐靠近圆心
五、课外作业：课本中本节课后练习 1、2
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4.8 能源的开发与利用
(一)教学目标
1．知识与技能
(1)了解能源与人类生存和社会发展的关系．
(2)知道什么是能源及其分类．
(3)知道可持续发展的重大意义．
2．过程与方法
(1)列举常见的能源，试着将它们分类，并说出自己分类的标准，能尝试经过思考发表自己的见解．
(2)提高信息收集和处理的能力，通过历史上的典型事件说明能源对人类生存的意义．
(3)由学生对周围环境的切身体验，说出能源的利用和开发对环境所造成的危害．思考怎样合理利用和开发能源，怎样解决日益增加的能源危机．尝试应用物理知识解决实际问题的能力．
(4)能源是有限的，但能源又是无限的．如何节约能源，如何开发利用可再生能源，又如何发现新能源，都是值得人们深思的问题．引导学生就此讨论，发表自己的见解．
(5)未来的能源应该是安全、环保、高效的能源．对能源标准的讨论，将有助于学生树立有关能源的正确观点．
3．情感、态度与价值观
(1)由亲身经历，体会能源对人类的重要性．
(2)树立“可持续发展”的意识，培养利用和开发能源的正确态度．在力所能及的范围内，为社会的可持续发展做出贡献．
(3)以实际行动节约能源，养成利用能源的良好习惯．
(4)关心世界范围内能源发展的现状，积极思考未来的能源发展趋势．
(二)教学步骤
能源的利用能力和能源工业的水平，反映了一个国家的综合实力．近几年来，有关能源的话题在人们的生活中不断出现：石油价格的飞涨，世界各国对石油输出国的依赖，OPEC在国际舞台上举足轻重的地位，各个国家投巨资研究开发新能源，世界范围内的大气、水土等环境污染……所有这些，无不提醒人们要重视能源问题．
教师可让学生举出大量的具体例子来说明能源的重要性：例如以目前各国使用的主要能源——石油为例，在过去的2003年度，中国的石油日消耗量达546万桶，日本则为每日543万桶．中国不断增长的经济对石油的需求激增，使中国已经成为仅次于美国的世界第二大石油消费国。目前美国的石油日消耗量超过2000万桶，遥遥领先于其他国家，相当于中国的3～4倍，仍然是全球最大的石油消耗国．
1．能源及其分类
学生通过初中物理或科学课程的学习，虽然对能源的概念及其分类已不陌生，但往往把能量和能源的概念相混淆，对能源如何分类也非常模糊．因此，本节的教学应该使学生对能源及其分类有一个较为明确的认识，这是思考能源问题的基础．教材对什么是能源给出了一个较为明确的定义：能源指的是在一定条件下能够提供可利用能量的物质资源 这里可利用能量包括机械能、热能、电能、化学能、原子能等．对所研究的大量问题进行分类是科学研究常用的方法，能否对要认识的事物进行科学分类，从一个侧面反映了一个人的科学素养。如平常所说“工业用品、农业用品、日常用品”是根据用途分类，“金属、非金属和半导体”是根据导电的难易程度分类，“生物和非生物” 是根据是否具有生命分类等．由此可见，对问题分类时必须明确分类的依据，对能源的分类也是如此．本节将能源按照两种不同的方式分类：生产方式和能否被再利用．教师也可以让学生试着按其他的方式来分，如：根据它们的初始来源，概括为四大类：第一类是与太阳有关的能源．如煤炭、石油、天然气、油页岩等化石燃料．水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的．第二类是与地球内部的热能有关的能源．从地下喷出地面的温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现．第三类是与原子核反应有关的能源．第四类是与地球一月球一太阳相互联系有关的能源．如海水涨落而形成潮汐能．按照能源的地位来分，可分为常规能源和新能源等．
[讨论与交流]
(1)汽油机、柴油机是利用石油，发电机是利用石油、煤、核能、风能、水能、太阳能、海洋能等，电灯是利用电能，电话也是利用电能等．(2)植物要靠太阳能进行光合作用才生长，食草动物要靠植物生存，而食肉动物要以食草动物或其他的食肉动物才能生存，经过这样的过程太阳能就转化成了化石能源的能量．
2．能源危机与环境污染
教材通过一些事实从两个方面说明了能源的消耗和利用所带来的社会问题：能源危机与环境污染．能源危机是世界性问题，在我国，这一问题更为突出．教学中，可列举大量的事实是学生认识到节约能源的重要性．学生对诸如酸雨、温室效应、城市热岛效应不会陌生，但这些现象是怎样产生的呢 课文对此进行了简要的介绍，教师可要求学生查找有关资料，写一篇如《谁污染了我们的环境 》等类的文章，弄清环境污染的主要来源，最好经过调查提出解决的办法或建议．
由于环境污染越来越严重，所以人们提出了“可持续发展”的观点．查找资料，判断一下目前人类的哪些行为与“可持续发展”相吻合，哪些做法与“可持续发展”背道而驰．也可以在课堂上采取“讨论与交流”的方式进行．
[讨论与交流]
(1)方便之处有夜晚照明的电灯，外出时乘坐的飞机、汽车、轮船等，电脑。电话等，洗澡时用的热水等……、
烦恼之处有飞机、汽车等产生的噪音，由于大气污染所造成的灰蒙蒙的天空，能源工业所造成的水污染导致饮用水和农业灌溉水质量的降低等．
(2)可联系当地近年来的生活环境的变化，展开对这一问题的讨论，增强学生环境保护的意识．
3．未来的能源
化石能源的不断枯竭，环境污染的不断加重，迫使人们寻找和开发新能源．而储量丰富、低污染、安全稳定的能源成为人们追求的目标．课文主要介绍了核能、风能、地热能、太阳能、生物质能、水能、海洋能、氢能等，这些能源基本代表了未来能源的开发方向．通过本节的学习，学生应能认识到，只要人类合理利用和开发能源，那么，地球上的能源将是取之不尽的．
（三）小结
（四）作业：课本练习3
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3.3 飞向太空
1．知识与技能
(1)了解火箭的基本原理。
(2)了解万有引力定律对航天技术发展的重大贡献。
(3)了解人类在航天技术领域取得的伟大成就。
2．过程与方法
(1)通过观察实验，了解火箭发射的原理。
(2)认识火箭的演变过程。
(3)了解多级火箭的发射过程。
(4)通过观察图片和录像，了解人类对太空的探索。
3．情感、态度与价值观
(1)体会理论对实践的巨大指导作用。
(2)体会航天事业对人类所产生的影响。
(3)认识太空探险是一项光荣而危险的任务。
(4)通过观看录像，激发爱国之情和为祖国的科学事业做贡献的决心。
教学步骤：
一、新课教学
1．走向太空的桥梁——火箭
理论和技术是航天事业不可分割的两个方面，技术需要理论给以指导，理论可以转化为技术。本节通过“观察与思考”引导学生认识火箭的基本原理，体会火箭技术在实现人类飞天梦想的作用，认识火箭技术使得牛顿所设想的卫星理论得以变为实现。
对我国古代人民所发明的“烟花”学生并不陌生，而现代火箭正是在我国古代“烟花”的基础上发展起来的。“观察与思考”栏目是让学生弄清“烟花”的组成以及各部分的作用。而实际地放飞一枝“烟花”更能让学生明白“烟花”升空的原理．“烟花”升空靠的是火药燃烧向后喷出的高压燃气的反作用力实现的，显然在真空中火药不能燃烧，因此也就不能升空。所以，现代火箭必须自带氧化剂。
在“实践与拓展”中，要求学生上网查找资料，制作一个“水火箭”，目的是让学生更加明白现代火箭的原理，同时消除对火箭的神秘感。给予学生一定的指导。
教材给出了三级火箭的典型飞行图，一方面为了让学生感受三级火箭是怎样将卫星送到太空的，另一方面也为了说明多级火箭优于单级火箭在此，适当指出从理论上可知，单级火箭是不可能将卫星达到第一宇宙速度的，只有二级以上的火箭才可达到第一宇宙速度。另外，火箭级数越多，技术越复杂，可靠性越低。
简单介绍火箭升空的主要几个阶段，如一级点火后加速上升、二级点火加速上升、二级关闭并惯性上升同时调整姿势等。
2．梦想成真——邀游太空
通过观看录像来完成教学任务。从1957年前苏联第一颗人造卫星上天至今，人类已经走过了近50年的太空探险之路，其间的大小航空事件不胜枚举。
在学生看录像之前，教师要做一定的引导，让学生带着问题思考．如可提出这样的问题：
(1)人类为何要冒很大的风险实现太空遨游
(2)太空探险有何积极的意义 有消极的影响吗
(3)太空探险与人类生存有何关系
(4)随着宇宙资源的不断开发，许多新的能源将被人类发现并利用。这是否意味着人类可以随便浪费已有的地球资源
(5)你能为我国的航天事业作出怎样的贡献呢
这些问题的提出是让学生更加认真、积极地观看录像．
课文主要是从遨游太空的角度，向学生展示迄今为止人类所经过的艰难道路和所取得的成就，基本是按时间顺序展开的。第一幅图是太空旅行第一人——加加林的照片，第二幅图是1969年美国的宇航员登上月球漫步的情景，标志着地球已不再是人类唯一的家园。如何在地球以外的天体中寻找到人类适宜居住的地方已成为人类关注的热点问题。在这里要适当引导学生关注人类对宇宙的开发和利用，包括居住环境的开发、能源的开发、新物质的开发等，让生充分发挥其想像力。“在国际空间站上生长的豌豆”和“天空实验室”的图片是让学生知道可以在太空条件下，完成许多在地面上无法进行的实验。那么“太空条件”和“地面条件”有哪些区别呢 要让学生知道太空中的物体处于失重状态，因此植物各方向的生长具有同等的优势，它的形状和果实就可能与地面上的不同；由于太空中具有很强的紫外线，在它的照射下，植物的种子会发生变异，从而产生新的品种；太空中生长的晶体也和有重力情况下不同……让学生充分发挥想象，设计一些在太空中进行的实验。
航天飞机的发射成功，标志着人类可以在有限的太空空间中自由翱翔。让学生看历次航天飞机的发射和返航，了解它的成功和失败，了解宇航员的喜悦和付出生命代价时的悲壮，体会太空探险的艰险。“人类无安全索太空行走”的实现意味着人类在一定条件下可在太空自由生存，这具有重大意义。无安全索太空行走的原理是：座椅相当于一个火箭装置，宇航员控制它向不同的方向、以不同的速度喷出高压燃气，从而实现宇航员在太空的行走。
2003年l0月15日，我国“神舟五号”载人飞船的发射成功，标志着我国成为继前苏联、美国后第三个将宇航员送入太空的国家。让学生多方收集资料，了解我国的科学工作者是经过怎样的努力来实现这一切的，了解杨利伟是怎样不畏艰难在科学工作者的指导下进行航天训练的。
3．探索宇宙奥秘的先锋——空间探测器
此部分也最好通过观看录像学习。同样，教师也要让学生带着问题观看。
(1)人类深空探测的主要历程是怎样的
(2)为什么要进行深空探测
(3)地球上的生物会对其他星球产生污染吗
(4)深空探测要注意什么
(5)你能否设想出以后的深空探测将会是怎样的吗
深空探测既是人类认识宇宙的需要，又是人类为了开发宇宙资源，扩大自身生存环境的需要。因此，世界上的科技大国都投入巨资进行研究，使得深空探测水平和载人航天技术成为衡量一个国家科技发展水平的标志。
录像的播放从1962年美国“水手2号”的发射成功开始，一直到2004。年1月美国“勇气号”成功登陆火星为止。其间，有成功也有失败，但科学家从不气馁，从而取得了世人瞩目的成就。
最后应当向学生说明，航天之路并不是一帆风顺的，航天事业的成就是无数科学家的心血和许多航天员的生命换来的，目的是激发学生对科学家的仰慕之情和投身到航天事业中的决心。
二、总结：
三、作业：课本中的本节课后练习1－3
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1.2 运动的合成与分解
【教学目的】:
一、知识目标
1．理解合运动和分运动的概念；
2．知道运动的合成、分解，理解运动合成和分解法则:平行四边形法则；
3．理解互成角度的直线运动的合运动可能是直线运动，也可能是曲线运动。
二、能力目标
1．培养学生解决实际问题的方法——简单问题与复杂问题的辨证关系；
2．培养学生的发散思维、求异思维的能力。
【教学重点、难点分析】:
1．讲授知识的同时，渗透解决复杂实际问题的物理思想和方法是本节核心内容；
2．本节的另一个重点是进行运动的合成和分解的方法应用；
3．合运动和分运动概念的理解是本节的难点。
【教学方法】:演示分析、讲解、练习、讨论.
【教学器材】：计算机多媒体展示台、及相关课件
【主要教学过程】:
一、新课引入
前面的教学中，我们研究了两种简单的运动：匀速直线运动和匀变速直线运动。然而在现实生活中，绝大数运动都是较为复杂的。通过本节的学习，我们就能够利用“运动的合成和分解”及学过的动力学知识来分析一些基本的复杂运动。
提问1. 什么是曲线运动？曲线运动是一种轨迹为曲线的运动.
提问2. 曲线运动的条件是什么？条件：合力的方向跟速度的方向不在一条直线上，而是成一角度，产生的加速度的方向也跟速度的方向不在一条直线上。
即：合外力与速度不在同一直线上时,物体做曲线运动。
二、讲授新课
1．合运动和分运动的概念
指导学生阅读教材第83页的实验部分内容，并提出相关的问题。先在电脑上模拟实验分析，再在讲台上演示并投影到屏幕。
归纳：师生共同得出物体的复杂运动可以看成同时参与了两种简单运动，运动的合成和分解是研究复杂运动的工具。
归纳合运动、分运动的概念。
利用前面所做的实验分析。让学生理解由两个简单运动可以合成一个复杂的运动，加深对“同时参与”的意义：
①物体同时参与了两个分运动；
②合运动与分运动具有等时性。
合运动、分运动的几个概念
①合位移、分位移：
②合速度、分速度：
③合加速度、分加速度：
2．合运动与分运动的关系
利用前面所做的实验分析合运动、分运动中位移、速度、加速度各个物理量的关系。
归纳：①合运动与分运动具有等时性；
②合运动与分运动之间遵循平行四边形法则。
3．运动的合成与分解
运动的合成：已知分运动求合运动，叫做运动的合成。
[例1] 如果在前面所做的实验中（图5-11）玻璃管长90cm，红蜡块由玻璃管的一端匀速地竖直向上运动，同时匀速水平移动玻璃管，当玻璃管水平移动了80cm时，红蜡块到达玻璃管的另一端，整个运动过程所用的时间为20s，求红蜡块运动的合速度。
分析：红蜡块沿玻璃管匀速竖直向上的运动和玻璃管水平的移动是两个分运动。这是一个已知分运动求合运动的问题，分运动和合运动所用的时间是相同的，可以先分别求出分运动的速度，再求合速度；也可以先求出合位移的大小，再计算出合速度。这里我们用第一种方法。
解：如下图所示，由于合运动和分运动具有等时性，即t=t1=t2=20s。
S1(m) V1(m/s)
V
S
0.9m
0.8m S 2(m) V2(m/s)
∴ 竖直方向：v1=s1/t =0.9/20(m/s)=4.5*10-2m/s
水平方向：v2=s2/t=0.8/20(m/s)=4.0*10-2m/s
根据平行四边形法则：
v2=v12+v22 v=√v12+v22 =6*10-2m/s
合速度的方向与合位移的方向相同，即与合运动的方向的相同。
（2）运动的分解：已知合运动求分运动，叫做运动的分解。
例2 飞机以300KM每小时的速度斜向上飞行，方向与水平方向成30度角。求水平方向的分速度V和竖直方向的分速度（图5―13）。
先动画分析,再展示解题过程.
4．不在同一直线上的两个直线运动的合成
教师提出问题，引导学生作图分析。
学生相互讨论，阅读课本内容，总结：
（1）两个分运动都是匀速直线运动，合运动是匀速直线运动；
（2）一个分运动是匀速直线运动，另一个不同方向的分运动是初速度为零的匀加直线运动，合运动是匀变速曲线运动。
我们看到，两个直线运动的合运动可以是曲线运动，反过来，曲线运动也可以分解为两个方向上的直线运动。分别弄清楚作为分运动的直线运动的规律，就可以知道作为合运动的曲线运动的规律。
三、课堂练习：课本 P85 ：（1）题、（4）题
四、课堂小结：略
五、作业布置：━ 巩固落实
课本中本节课后 ：（2）题、（3）题
【教学反馈】:
如果时间足够
课件分析 小船过河专题
小船过河问题的分析及处理方法:（假设小船和河水都是做匀速直线运动）
１．如果小船静止放在水里，小船会随着河水漂移，小船的速度和河水的流速相同；
２．如果河水静止，小船将会以原速度驶向对岸。
3．如果小船在流动的河水中驶向对面的岸边，小船既要沿着河水运动,又要向着对面岸边的方向行驶，所以小船的实际运动状态是１和２中两个运动的合运动。
A.最短时间过河问题处理方法：
小船过河的问题有一个特点，就是小船在垂直于河岸的方向上的位移是不变的，我们只要使得在垂直于河岸方向上的速度最大，小船过河所用的时间就最短，河水的速度是沿河岸方向的，这个分速度和垂直于河岸的方向没有关系，所以使小船垂直于河岸方向行驶，
小船过河所用时间才最短。
B.最小位移问题处理方法：
因为两平行线之间的最短距离是它们的公垂线段。所以只有当小船的实际运动方向
（即合运动方向）是垂直于河岸的方向时，小船的位移最小
小船过河专题
小船过河专题
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1.4 平抛物体的运动
教学目标：
一、知识目标：
1．知道什么是平抛及物体做平抛运动的条件。
2．理解平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向自由落体运动的合运动，并且这两个运动并不相互影响。
3．知道平抛运动的特点。
4．理解平抛运动的基本规律。
5．会运用平抛运动的规律解答实际问题。
二、能力目标：
通过平抛运动的研究方法的学习，使学生能够综合运用已学知识，来探究新问题的研究方法。
三、德育目标：
通过平抛的理论推证和实验证明，渗透实践是检验真理的标准。
教学重点：
1．平抛运动的特点和规律
2．学习和借借鉴本节课的研究方法
教学难点：
平抛运动的规律
教学方法：
实验观察法、推理归纳法、讲练法
教学步骤：
一、导入新课：
用枪水平地射出一颗子弹，子弹将做什么运动，这种运动具有什么特点，本节课我们就来学习这个问题。
二、新课教学
（一）出示本节课的学习目标
1．理解平抛运动的特点和规律
2．知道研究平抛运动的方法
3．能运用平抛运动的公式求解有关问题
（二）学习目标完成过程
1．平抛物体的运动
（1）简介平抛运动：
a：将物体用一定的初速度沿水平方向抛出，不计空气阻力，物体只在重力作用下所做的运动，叫平抛运动。
b：举例：用力打一下桌上的小球，使它以一定的水平初速度离开桌面，小球所做的就是平抛运动，并且我们看它做的是曲线运动。
c：分析说明平抛运动为什么是曲线运动？（因为物体受到与速度方向成角度的重力作用）
（2）巩固训练
a：物体做平抛运动的条件是什么？
b：举几个物体做平抛运动的实例
（3）a：分析说明：做平抛运动的物体；在水平方向上由于不受力，将做匀速直线运动
b：在竖直方向上物体的初速度为0，且只受到重力作用，物体做自由落体运动。
c：实验验证：
1．模拟课本图5—16的实验，
2．模拟的同时说明：用小锤打击弹性金属片时，A球就向水平方向飞出，做平抛运动，而同时B球被松开，做自由落体运动。
3．实验现象：（学生先叙述，然后教师总结）
现象一：越用力打击金属片，A飞出水平距离就越远。
现象二：无论A球的初速度多大，它会与B球同时落地。
对现象进行分析：得到平抛运动在竖直方向上是自由落体运动，水平方向的速度大小并不影响平抛物体在竖直方向上的运动。
4．显示出在相等时间内水平方向前进的水平距离是相等的。
得到平抛运动的水平分运动是匀速的，且不受竖直方向的运动的影响。
（4）针对训练：出示平抛运动是一种曲线运动，它的水平分运动是__________，竖直分运动是_______________。
2．平抛运动的规律
（1）平抛运动的物体在任一时刻的位置坐标的求解。
a：以抛点为坐标原点，水平方向为x轴（正方向和初速度v的方向相同），竖直方向为y轴，正方向向下，则物体在任意时刻t的位置坐标为
b：运用该公式我们就可以求得物体在任意时刻的坐标找到物体所在的位置，用平滑曲线把这些点连起来，就得到平抛运动的轨迹→抛物线。
（2）平抛速度求解：
a：水平分速度
b：竖直分速度
c：t秒末的合速度
d：Vt的方向
（三）例题分析
1 .一架老式飞机高处地面0.81km的高度，以2.5×102km/h的速度水平飞行，为了使飞机上投下的炸弹落在指定的目标，应该在与轰炸目标的水平距离为多远的地方投弹？不计空气阻力。
2．模拟题目所述的物理情景
3．出示下列思考题：
（1）从水平飞行的飞机上投下的炸弹，做什么运动？为什么？
（2）炸弹的这种运动可分解为哪两个什么样的分运动？
（3）要想使炸弹投到指定的目标处，你认为炸弹落地前在水平方向通过的距离与投弹时飞机离目标的水平距离之间有什么关系？
4．解决上述问题，并让学生书写解题过程
5．解题过程：
答：飞机应在离轰炸目标水平举例是0.89km的地方投弹。
三、巩固训练
1．填空：
（1）物体做平抛运动的飞行时间由-----------决定。
（2）物体做平抛运动时，水平位移由--------------决定。
（3）平抛运动是一种-------------曲线运动。
2．从高空中水平方向飞行的飞机上，每隔1分钟投一包货物，则空中下落的许多包货物和飞机的连线是( )
A．倾斜直线 B．竖直直线 C．平滑直线 D．抛物线
3．平抛一物体，当抛出1秒后它的速度与水平方向成45o角，落地时速度方向与水平方向成60o角。
（1）求物体的初速度；
（2）物体的落地速度。
四、小结
本节课我们学习了
1．什么是平抛运动
2．平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向自由落体运动的合运动
3．平抛运动的规律
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4.4 机械能守恒定律
1．知识与技能
（1）了解动能与重力势能之间的相互转化，初步领会机械能守恒定律的内容。
（2）会正确推导自由落体过程中的机械能守恒定律。
（3）正确理解机械能守恒定律的含义及适用条件，并能判断物体机械能守恒的条件，会合理选择零势面。
（4）分析实际生活中的事例，进一步理解机械能守恒定律的含义及适用条件。
（5）掌握应用机械能守恒定律的解题步骤，知道机械能守恒定律处理问题的优点，提高运用所学知识综合分析、解决问题的能力。
2．过程与方法
(1) 通过讨论与交流，使学生知道物体的动能和势能之间是如何实现相互转化的.
(2) 通过理论推导，掌握机械能守恒定律的推导方法与过程。
(3) 通过讨论与交流，知道机械能守恒的条件——只有重力和弹力做功．加深对机械能守恒条件的理解。
(4) 通过例题的讲解，掌握应用机械能守恒定律解题的一般步骤，知道利用机械能守恒定律解题的优点。
3．情感、态度与价值观
(1) 通过讨论与交流，培养学生勤于思考的习惯、积极合作的态度、敢于提出问题的胆识、准确的表述能力。
(2) 通过理论推导机械能守恒定律，培养学生灵活应用所学知识的能力，提高学生的推理论证能力。
(3) 通过对例题的分析，培养学生灵活处理实际问题的能力，如将实际问题抽象化，抓住主要因素而忽略次要因素等能力。
4.重点难点：
1．推导机械能守恒定律。
2．正确理解机械能守恒定律的含义及适用条件。
3. 会用机械能守恒定律解决力学问题。
三、教学过程：
（一）引入新课：
1.复习动能定律的内容和适合条件。
2.在初中我们已经学过，重力势能和动能之间可以发生相互转化，如物体自由下落或竖直上抛时，前者下落过程中高度不断减小，重力势能减小，速度增加，动能增大，是一个重力势能向动能转化的过程；后者在上升过程中高度不断增大，重力势能增加，速度减小，动能减小，是一个动能向重力势能转化的过程。既然重力势能和动能之间可以相互转化，那么“转化”过程中的动能和势能之和即机械能变不变呢？这就是我们这堂课要研究的机械能守恒定律的知识。
板书课题：机械能守恒定律
（二）进行新课：
1．机械能：物体的动能和势能之和称为物体的机械能。用E表示，即E=EK+EP。
2．重力势能与动能之间的相互转化。
观察图，分析出哪个过程是动能向重力势能转化，哪个过程是重力势能向动能转化。
自由落体运动是重力势能向动能的转化过程，我们应用学过的动能定理和重力做功与重力势能的关系等知识，可推导证明在这个过程中机械能守恒。
3．证明机械能守恒定律
如图4所示，设一个质量为m的物体自由下落，经过高为h1 的B点（初位置）时速度为V1。下落到高度为h2的C点（末位置）时速度为V2，在自由落体运动中，物体只受重力G=mg的作用，重力做正功，设重力所做的功为WG，则由动能定理可得：
(1)
（1）式表示，重力所做的功等于动能的增加。
另一方面，由重力做功与重力势能的关系知道：
WG=mgh1-mgh2 (2)
（2）式表示，重力所做的功等于重力势能的减少。由（1）式和（2）式可得：
（3）
由（3）式可知，在自由落体运动中，重力做了多少功，就有多少重力势能转化为等量的动能。通过对（3）式移项后可得：
或写成EK2+EP2= EK1+EP1 （4）
（4）式表明，在自由落体运动中，动能和重力势能之和即总机械能保持不变。
同样，我们还可以分析物体做竖直上抛运动及平抛运动几种情况下的受力情况、做功情况及能量转化情况，归纳总结出：在只有重力做功的情况下，不论物体做直线运动还是曲线运动（如竖直上抛运动、平抛等），物体的机械能总量保持不变。
4．机械能守恒定律
（1）．内容：在只有重力做功的情况下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变．
板书（2）．适用条件：1.只有重力做功。
以上学习了机械能守恒定律的基本内容，下面进一步理解机械能守恒定律及其适用条件．
5． 进一步认识机械能守恒定律
下面我们对机械能守恒的适用条件进行扩展．我们可想像到，在光滑的水平面上，放开一根被压缩的弹簧，它可以把跟它接触的小球弹出去，这时弹簧的弹力做功，弹簧的弹性势能转化为小球的动能．以后可以证明：在弹性势能和动能的相互转化中，如果只有弹力做功，动能和弹性势能之和保持不变，即机械能守恒，所以机械能守恒的适用条件还有：
板书2．在只有弹力做功的情形下，物体系（弹簧和物体）的机械能也守恒。
通过以上学习，我们可以归纳出机械能守恒定律的适用条件：
只有重力或弹力做功，没有任何外力做功。
做课本练习2（学生对机械能守恒定律的适用条件应该有明确的认识，并且会根据适用条件判断具体过程中机械能是否守恒，这是应用机械能守恒定律解决问题的前提。）
归纳：在判定物体机械能是否守恒时，常从两方面来考虑：对于物体来说，要看除重力外，还有没有其它外力做功。如果没有，机械能守恒.
6．应用机械能守恒定律的基本思路：
应用机械能守恒定律时，相互作用的物体间的力可以是变力，也可以是恒力，只要符合守恒条件，机械能就守恒。而且机械能守恒，只涉及物体系的初、末状态的物理量，而不须分析中间过程的复杂变化，使处理问题得到简化。应用的基本思路如下；
1． 选取研究对象----物体系或物体。
2． 根据研究对象所经历的物理过程，进行受力，做功分析，判断机械能是否守恒。
3． 恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初、末态时的机械能。
4． 根据机械能守恒定律列方程，进行求解。
【例题1】课本例题
【例题2】一物体从光滑斜面顶端由静止开始滑下，如图3所示，
斜面高1m，长2m 。不计空气阻力，物体滑到斜面底端的速度是多大？
解析：斜面是光滑的，不计摩擦，又不计空气阻力，物体所受的力有重力和斜面的支持力。支持力与物体的运动方向垂直，不做功。物体在下滑过程中只有重力做功，所以可用机械能守恒定律求解。
设物体质量为m，地面为零势点。物体在开始下滑时，EP1=mgh,EK1=0;设物体到达斜面底端时的速度为V，则有EP2=0，EK2=。
根据机械能守恒定律有：EK2+EP2=EK1+EP2，即
课堂小结：
1．机械能守恒定律：在只有重力或弹力做功的情况下，物体的动能和重力势能或弹性势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变．
2．应用机械能守恒定律的基本思路：
选取研究对象----物体系或物体。
根据研究对象所经历的物理过程，进行受力，做功分析，判断机械能是否守恒。
恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初、末态时的机械能。
根据机械能守恒定律列方程，进行求解。
（三）作业：
1． 做课本中本节课后练习第（4）、（5）题。
说明：
1．机械能守恒定律是本意的重点，学生对定律的得出、含义、适用条件应该有明确的认识。这是能够用这个定律解决力学问题的基础。教学中首先要着重这些内容，而不要一开始就着重解题。
2．课本是就自由落体的情形推导机械能守恒定律的，教师可以补充就竖直上抛运动的上升阶段进行推导。课后可建议学生就自由落体运动的情形独立推导这个定律，以加深对这个定律的认识，提高推导论证的能力。
3．学生对机械能守恒定律的适用条件应该有明确的认识，并且会根据适用条件判断具体过程中机械能是否守恒，这是应用机械能守恒定律解决问题的前提。课本练习第2题就是为了使学生明确定律的适用条件而设的。
4．课本对机械能守恒定律的表述，限于动能和重力势能相互转化的情况。有弹性势能参与转化的情况，只要求学生知道，并能定性地解释有关的现象。
图3
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2.1 匀速圆周运动
★新课标要求
（一）知识与技能
1、理解线速度的概念，知道它就是物体做匀速圆周运动的瞬时速度、理解角速度和周期的概念，会用它们的公式进行计算。
2、理解线速度、角速度、周期之间的关系：v=rω=2πr／T
3、理解匀速圆周运动是变速运动。
（二）过程与方法
1、运用极限法理解线速度的瞬时性。
2、运用数学知识推导角速度的单位。
（三）情感、态度与价值观
1、通过极限思想和数学知识的应用，体会学科知识间的联系，建立普遍联系的观点。
2、体会应用知识的乐趣。
★教学重点
线速度、角速度的概念以及它们之间的联系。
★教学难点
理解线速度、角速度的物理意义。
★教学方法
教师启发、引导，学生归纳分析，讨论、交流学习成果。
★教学工具
投影仪等多媒体教学设备
★教学过程
（一）引入新课
上节课我们学习了抛体运动的规律，这节课开始我们再来学习一类常见的曲线运动――圆周运动。
（二）进行新课
教师活动：引导学生列举生活中常见的圆周运动的实例，增强学生的感性认识。
学生活动：学生纷纷举例。选出代表发言。
教师活动：待学生举例后，提出问题：
这些作圆周运动的物体，哪些运动得更快？我们应该如何比较它们运动的快慢呢？
引导学生讨论教材“思考与讨论”中的问题，选出代表发表见解。
学生活动：思考并讨论自行车的大齿轮、小齿轮、后轮上各点运动的快慢。
教师活动：听取学生的发言，针对学生的不同意见，引导学生过渡到对描述圆周运动快慢的物理量――线速度的学习上来。
点评：让学生的最大限度的发表自己的见解，教师不必急于纠正学生回答中可能出现的错误。要给学生创造发表见解的机会，创设问题情境，拓宽思考问题的空间。保护学生的学习积极性。
1、线速度
教师活动：我们曾经用速度这个概念来描述物体作直线运动时的快慢，那么我们能否继续用这个概念来描述圆周运动的快慢呢？如果能，该怎样定义呢？
给出阅读提纲，学生先归纳，然后师生互动加深学习。
［投影］阅读提纲
（1）线速度的物理意义
（2）线速度的定义
（3）线速度的定义式
（4）线速度的瞬时性
（5）线速度的方向
（6）匀速圆周运动的“匀速”同“匀速直线运动”的“匀速”一样吗？
学生活动：（1）结合阅读提纲阅读课本内容
（2）尝试自己归纳知识点
（3）交流讨论，查缺补漏
师生互动：投影知识点并点评、总结
（1）物理意义：描述质点沿圆周运动的快慢.
（2）定义：质点做圆周运动通过的弧长Δl和所用时间Δt的比值叫做线速度。（比值定义法）
（3）大小：v =。单位：m/s（s是弧长，非位移）（4）当选取的时间Δt很小很小时（趋近零），弧长Δl就等于物体在t时刻的位移，定义式中的v，就是直线运动中学过的瞬时速度了。
（5）方向：在圆周各点的切线上
（6）“匀速圆周运动”中的“匀速”指的速度的大小不变，即速率不变；而“匀速直线运动”的“匀速”指的速度不变是大小方向都不变，二者并不相同。
［结论］匀速圆周运动是一种变速运动.
2、角速度
教师活动：描述圆周运动的快慢，除了用线速度外，还有没有其它方法？
给出阅读提纲，学生先归纳，然后师生互动加深学习。
［投影］阅读提纲
（1）角速度的物理意义
（2）角速度的定义
（3）角速度的定义式
学生活动：（1）结合阅读提纲阅读课本内容
（2）尝试自己归纳知识点
（3）交流讨论，查缺补漏
师生互动：投影知识点并点评、总结
（1）物理意义：描述质点转过的圆心角的快慢.
（2）定义：在匀速圆周运动中，连接运动质点和圆心的半径转过Δθ的角度跟所用时间Δt的比值，就是质点运动的角速度；
（3）定义式：ω=
3、角速度的单位
教师活动：线速度的单位是米每秒，角速度的单位又是什么呢？
［投影］阅读提纲
（1）怎样度量圆心角的大小？弧度这个单位是如何得到的？在计算时要注意什么？
（2）国际单位制中，角速度的单位是什么？
（3）有人说，匀速圆周运动是线速度不变的运动，也是角速度不变的运动，这两种说法正确吗？为什么？
学生活动：结合阅读提纲阅读课本内容，完成对角速度单位的学习。
师生互动：投影知识点并点评、总结
（1）圆心角θ的大小可以用弧长和半径的比值来描述，这个比值是没有单位的，为了描述问题的方便，我们“给”这个比值一个单位，这就是弧度。弧度不是通常意义上的单位，计算时，不能将弧度带道算式中。
（2）国际单位制中，角速度的单位是弧度每秒（rad／s）
（3）第一句话是错误的，因为线速度是矢量，匀速圆周运动是线速度大小不变的运动，后一句话是正确的，因为角速度是标量，没有方向，因此角速度是不变的。
教师活动：教材中还提到了描述圆周运动快慢的两种方法，它们是什么？单位如何？
学生活动：阅读教材，掌握转速和周期的概念。
4、线速度跟角速度的关系
教师活动：线速度和角速度都能描述圆周运动的快慢，它们之间有何关系呢？
引导学生阅读教材，推导出线速度和角速度的关系。
学生活动：在练习本上推导线速度和角速度的关系式。
点评：通过推导，加深对知识的学习，掌握知识间的联系。
（三）课堂总结、点评
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）实例探究
［例1］如图所示的传动装置中，B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，A、B两轮用皮带传动，三轮半径关系是rA＝rC＝2rB.若皮带不打滑，求A、B、C轮边缘的a、b、c三点的角速度之比和线速度之比.
【解析】A、B两轮通过皮带传动，皮带不打滑，则A、B两轮边缘的线速度大小相等，即 va＝vb或va∶vb＝1∶1 ①
由v＝ωr得 ωa∶ωb＝rB∶rA＝1∶2 ②
B、C两轮固定在一起绕同一轴转动，则B、C两轮的角速度相同，即
ωb＝ωc或 ωb∶ωc＝1∶1 ③
由v＝ωr得 vb∶vc＝rB∶rC＝1∶2 ④
由②③得 ωa∶ωb∶ωc＝1∶2∶2
由①④得 va∶vb∶vc＝1∶1∶2
【说明】 解这类题时要注意抓住传动装置的特点：同轴传动的是角速度相等，皮带传动是两轮边缘的线速度大小相等，再注意运用v＝ωr找联系.
［例2］如图所示，直径为d的纸制圆筒，使它以角速度ω绕轴O匀速转动，然后使子弹沿直径穿过圆筒。若子弹在圆筒旋转不到半周时在圆筒上留下a、b两个弹孔，已知aO、bO夹角为φ，求子弹的速度。
【解析】子弹从a穿入圆筒到从b穿出圆筒，圆筒转过的角度为π－φ，则子弹穿过圆筒的时间为 t＝（π－φ）／ω
在这段时间内子弹的位移为圆筒的直径d，则子弹的速度为 v＝d／t＝ωd／（π－φ）.
思考：若把原题中的“在圆筒旋转不到半周时”去掉，子弹的速度又如何
［例3］一把雨伞，圆形伞面的半径为r，伞面边缘距地面的高度为h，以角速度ω旋转这把雨伞，问伞面边缘上甩出去的水滴落在水平地面上形成的圆的半径R多大？
【解析】 水滴从伞面边缘甩出去以后做平抛运动，水滴的水平速度为
v0＝ωr.
水滴在空中做平抛运动的时间为
t＝ .
水滴做平抛运动的水平射程为 x = v0t =ω·r .
如图所示为俯视图，表示水滴从a点甩离伞面，落在地面上的b点；O是转动轴（圆心），可见水滴落在地面上形成的圆的半径为
R＝ .
【说明】 这是一个涉及匀速圆周运动和平抛运动的综合性题目，正确解答该题的关键有三点：一是知道水滴离开伞缘时的速度方向与伞缘相切，且线速度的大小与伞缘的线速度大小相同；二是认识到水滴离开伞缘后做平抛运动；三是正确画出示意图，将三维空间的运动情况简化为平面图形.画示意图往往能帮助形成清晰的物理情景，若能养成画示意图的良好习惯，对于提高解题能力是十分有益的.
★课余作业
课后讨论完成P47“问题与练习”中的问题。
★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
附：教学建议
本节课从运动学的角度来研究匀速圆周运动，围绕着如何描述匀速圆周运动的快慢展开，要求理清各个物理量的相互关系，并能在具体的问题中加以应用.
线速度、角速度和周期都是用来描述质点做匀速圆周运动快慢的物理量，用线速度比较质点做匀速圆周运动的快慢时,质点运动的圆周半径必须是相同的，用周期和角速度描述匀速圆周运动的快慢程度时，则不必考虑圆周的半径.在教学时应指明，我们可根据研究问题的方便，选用不同的描述方法.
在匀速圆周运动中，周期和角速度这两个量是不随时间而变化的，线速度则是随时间而变化的，因为线速度是匀速圆周运动的瞬时速度，其大小虽然不变，但它的方向却是时刻改变的，因此匀速圆周运动是变速运动，匀速圆周运动中的“匀速”是相对线速度的大小不变而言的。
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1.5 斜抛物体的运动
教学课题 《斜抛物体的运动》
学习任务分析 本课题是在学完运动的合成与分解、竖直方向上的抛体运动和平抛运动的基础上,来探究斜抛运动的问题。不仅使学生对抛体运动有完整的认识，且能进一步理解运动的独立性、运动的合成与分解。对斜抛运动可以从运动轨迹和射高、射程两方面理解。斜抛运动的运动轨迹是一条抛物线，可以把斜抛运动看成是水平方向的匀速直线运动与竖直方向的竖直上抛运动的合运动；射高与射程和初速度及抛射角有关。斜抛运动是学生生活中比较熟悉的现象，因此教学时尽量贴近生活，从生活中来，到生活中去，在教学过程尽量创设情景让学生有切身的体会，以加深对斜抛运动的理解。
重点难点分析 重点：1.斜抛运动的规律的推导。2.用运动的的合成与分解方法处理斜抛运动。难点：1.斜抛运动的规律的推导。2.影响射高、射程的因素。
学情分析 学生已学过用运动的合成与分解来研究平抛运动，知道在研究曲线运动时可采用化曲为直的方法，但不是很熟悉；虽然日常生活中常见斜抛运动，能知道斜抛运动的轨迹是抛物线，但不知道射程与射高，也不知射程与射高和初速度及抛射角有关。
教学目标 知 识与技能 1.知道斜抛运动，知道斜抛运动可以分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动。2.通过实验探究斜抛运动的射高和射程跟初速度和抛射角的关系，并能将所学的知识应用到生产、生活中。3.了解弹道曲线。
过 程与方法 1. 经历斜抛运动的探究过程，尝试运用科学探究的方法研究和解决斜抛运动问题。2.能运用运动的合成与分解方法解决日常生活中有关的斜抛问题，培养理论联系实际、运用理论解决实际问题的能力。3.尝试通过物理实验解决实际问题，在实验中能考虑实验的变量及其控制方法。
情感态度与价值观 使学生领略斜抛运动的对称与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲；通过对斜抛运动规律的探究，培养学生探究自然界奥秘的热情，并从中体验到探究过程中的艰辛与喜悦；使学生勇于探究日常生活有关的斜抛问题；通过合作实验认识到合作的重要性，培养合作意识，在合作中能坚持原则又尊重他人，具有团队精神。
教学媒体运用 1. 频闪照片、铁架台、细玻璃容器、静脉注射针头、演示用量角器、直尺、水槽、铁夹子、红色稀释水。2．计算机、投影仪。3．视频录像剪辑。
教学演示课件
教 学 程 序 设 计
教学程序 教 师 活 动 学 生 活 动 教学资源
创设情境引入新课 播放一段视频(视频展示在各种不同情况下向垃圾桶投掷易拉罐的情形) 。视频播放完后引入本节新课：师：各位同学大家好，在日常生活中的某些时候，我们也可以象视频中的这些小伙子们一样，挥手间就使得易拉罐在空中划出近乎完美的曲线后进入回收箱。同学们可曾意识到，这些细节里蕴藏了丰富的物理学知识，今天，我们就来探究一下易拉罐在空中所完成的运动——斜抛运动。 学生观看视频（斜抛运动）。 视频
新课教学 复习：曲线运动、平抛运动师：同学们，我们在前几节课中学习了抛体运动和抛体运动的三个具体实例——竖直下抛运动、竖直上抛运动和平抛运动，那么，大家能不能告诉我？什么是抛体运动？（学生回答：将物体以一定的初速度向空中抛出，仅在重力作用下物体所做的运动叫做抛体运动。）师：在日常生活中，还有一些运动，既不是竖直下抛运动、又不是竖直上抛运动，更不是平抛运动，比如，节日夜空中绽放的礼花、篮球比赛中被投向篮框的篮球和被推出去的铅球等，我们把这一类运动的理想化状态称为斜抛运动。请看视频（播放视频），请同学们根据以下几个问题进行讨论、交流。1.礼花刚在空中散开时；篮球、铅球刚要在空中运动时，是否具有一定的初速度？2.这个初速度是沿水平方向还是其他方向？3.铅球及篮球在空中的运动轨迹是什么样的？4.这些物体在空中运动的过程中受到什么力的作用？引导学生分析并归纳得出斜抛运动的概念。[板书] 1.斜抛运动：以一定的初速度将物体与水平方向成一定的角度斜向上抛出，物体仅在重力作用下所做的曲线运动。 引导学生回答：将物体以一定的初速度向空中抛出，仅在重力作用下物体所做的运动叫做抛体运动。（可以用竖直下抛、竖直上抛、平抛运动引导）学生对问题进行讨论、交流。分析并归纳得出斜抛运动的概念：以一定的初速度将物体与水平方向成一定的角度斜向上抛出，物体仅在重力作用下所做的曲线运动叫斜抛运动。在这里忽略空气阻力对物体运动的影响，这是一种理想情况。 投影问题
[讲述]：如果用带有频闪照相技术将小球做斜抛运动的过程拍摄下来就得到频闪照片，从照片中可看出这是一条对称的曲线，我们把这样的曲线称为抛物线。用什么方法研究这类运动较方便？ 投影频闪照片
（回顾）师：带着这样的问题，我们来回顾一下前面已学过的平抛运动也是曲线运动，我们是用什么方法来研究、分析的？ 有的学生答化曲为直，有的学生答用分解，有的不知道该怎样回答。
[讲述]：根据运动的独立性，把平抛运动正交分解为沿水平方向的匀速直线运动和沿竖直方向的自由落体运动。同学们可否来探究一下，为何我们要把平抛运动沿竖直方向和水平方向分解？我们可否采用类似的方法研究斜抛运动？（复习平抛运动的处理方法） 引导学生探究：因为平抛运动只受竖直方向的重力作用，在竖直方向上的运动与自由落体运动相同，水平方向不受力的作用，根据运动的等时性和独立性，可以把平抛运动沿竖直方向和水平方向分解。根据斜抛运动的定义，斜抛运动也是物体仅在重力作用下的曲线运动。故可以采用类似的方法研究斜抛运动。
新课教学 将频闪照片和印有方格坐标的薄纸分给学生，让学生按要求进行分析。要求：1.将塑料纸覆盖在频闪照片上，用描迹法在塑料纸上画出斜抛运动的轨迹图.2.在坐标纸上建立平面直角坐标系，画出小球所受的力。3.标出小球的初速度V0方向，并将初速度V0进行正交分解，讨论、分析小球沿水平方向及竖直方向各做什么样的运动。 学生探究：将塑料纸覆盖在频闪照片上，用描迹法在塑料纸上画出斜抛运动的轨迹图，并以抛出点为原点建立平面直角坐标系，画出小球所受的力及初速度方向，将初速度V0进行正交分解，和同桌讨论、分析小球沿水平方向及竖直方向各做什么样的运动。 每组一张频闪照片和一张印有方格坐标的透明塑料纸
取几份学生做的分析图进行投影，并根据学生所做图的情况，在黑板上画出正确的图,引导学生对小球沿水平方向及竖直方向所做的运动进行分析。[板书]2. 斜抛运动分解为:水平方向——匀速直线运动竖直方向——竖直上抛运动 分析归纳得出：1 物体抛出方向与X轴正方向之间的夹角称为抛射角，用θ表示。2斜抛运动物体在水平方向不受力，以水平初速度VX做匀速直线运动；在竖直方向有方向向上的初速度vy，且受到重力的作用，因此做初速度为vy的竖直上抛运动。 投影学生做的分析图
引导学生推导出速度公式和位移公式来描述斜抛运动规律。[板书]3. 学生在老师的引导下推导速度和位移公式。
[讲述]：师：从公式中可看出：当vy=0时，小球达到最高点，所用时间；小球自最高点自由落下所需时间，与上升到最高点所需时间相等，因此小球飞行时间为。小球能达到的最大高度（h）叫做射高；从抛出点到落地点的水平距离(s)叫做射程。[板书]
新课教学 [讲述]师：我们知道，铅球、标枪、铁饼在空中的运动在忽略空气阻力等因素的情况下，所做的运动为斜抛运动。在田径运动会上，运动员投掷铅球、标枪、铁饼，都会非常注意投掷的角度。如果你参加学校田径运动会的投掷比赛，你知道怎样才能投掷得更远吗？ 让学生先猜想、议论再请两个学生上台做游戏，一个用玩具手枪从同一水平线上的不同角度、不同的位置做射击，同时另一个学生剪断吊玩具熊的细线。从游戏中看到的现象是：子弹不一定能打中玩具熊；能否射中与初速度v0、抛射角θ及射程有关。
[讲述]师：根据公式可以得出，斜抛运动中的射高和射程的大小与初速度v0、抛射角θ有很大的的关系，我们用实验进行探究。探究实验一：探究射高、射程与初速度的关系。 （引导学生：在实验中采用控制变量法，即先保持抛射角θ不变，探究射高、射程与初速度的关系；再保持初速度v0不变，探究射高、射程与抛射角的关系。）1. 探究射高h和射程s与初速度v0的关系：（1）细玻璃容器内装有红墨水，用橡皮塞塞紧容器口，倒置于铁架台上；用注射针头连接软管组成喷水嘴。（2）将木尺、量角器及喷水嘴固定在铁架台上，（喷水口与水平木尺等高，且尽量让容器口离固定点远点）在木尺末端的地面上放一水槽，如图所示。3 保持喷水嘴方向不变，即抛射角不变，观察随着容器中水位的降低，喷出水流的初速度减小，水流的射程、射高的变化。实验现象：初速度减小，水流的射程和射高都变小。 探究实验器材：细玻璃容器、注射针头、演示用量角器、直尺、铁架台、水槽等。投影实验图
新课教学 探究实验二：探究射高、射程与抛射角的关系。 2.探究射高h和射程s与抛射角θ的关系。（1）将实验一的细玻璃容器、注射针头取下， 改装，从小到大逐渐改变喷水嘴的与方向，观察水流的射程和射高的变化。实验现象：在抛射角小于450范围内，随着抛射角的增大，水流的射程增大，射高也增大；当抛射角等于450时，射程达到最大；当抛射角超过450，随着抛射角的增大，射程反而减小，射高仍增大；当抛射角等于900时，射程为0，而射高达到最大；抛射角等于300和等于600时，射程一样。 探究实验器材：细玻璃容器、注射针头、演示用量角器、直尺、铁架台、水槽等。投影实验图
归纳实验结论：斜抛运动中的射高和射程的大小与初速度和抛射角都有关，且初速度不变，当抛射角等于450时，射程达到最大。[板书]4.影响射高和射程的因素:初速度、抛射角
讲述：自然界里许多动物虽然不懂什么是射高、什么是射程，却在不自觉地在应用，比如青蛙跳跃时，常常取45°角，以便跳得更远。如图所示。 学生观看图片。 投影青蛙跳的图片。
[讲述]弹道曲线，师：实际上，在物体运动的过程中，特别是物体运动初速度很大时，其飞行的射高和射程比理论来得小。 投影图片
新课教学 设问：为什么实际上物体在运动过程中的射程和射高都比理论上来得小？引导学生进行分析。 学生先议论，师生再共同分析：在前面讨论斜抛运动时，忽略了空气阻力的影响，如当物体的初速度较小时就可以忽略空气阻力的影响；当物体的初速度很大时，如射出的子弹、炮弹，空气阻力的影响很大，既影响了射高，也影响了射程，子弹或炮弹的运动轨迹不再是抛物线，通常称为弹道曲线。如图所示。 投影弹道曲线图
问题讨论：在一次投篮游戏中，小刚同学调整好力度，将球从A点向篮筐B投去，结果球如图所示划着一条弧线飞到篮筐后方，已知A、B等高，请问：（1）下次再投时，他应如何调整？（2）若保持力度不变，要把球投入篮筐，他有几种投法？
小结并布置作业 作业：1. 课本P23的作业。2. 课后找一个球，练习从不同角度及不同的速度进行投掷，体验射程、射高与抛射角及初速度的关系。 根据学生的讨论，对本节课所学的知识进行小结：1.斜抛运动是曲线运动，可以把斜抛运动分解成水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动。2. 斜抛运动的射高、射程跟初速度和抛射角有关。 投影问题
教学流程图
教学反思
拓展
问题1
问题2
问题
讨论
学生作图、分析、推导、归纳
游戏导入
斜抛运动的概念
斜抛运动的特征
抽象、分析、归纳
实验探究
知识
小结
斜抛运动的射高、射程与初速度、抛射角的定性关系
情境
（视频）
A
B
弹道
曲线
理论
抛物线
6
3
3
5
x/km
y/km
θ=450
θ=600
θ=300
θ
h
s
s
θ
h
h
θ
s
o
V0
x
y
x
vy
vx
θ
o
V0
y
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4.2 动能 势能
一、教学目的：
1．知道做功的过程就是物体能量的转化过程。知道功是能量转化的量度。
2．正确理解动能的概念，会用动能的定义式进行计算．
3．理解重力势能的概念和相对性，会用重力势能的定义式进行计算．
4．理解重力势能的变化和重力做功的关系．知道重力做功与路径无关．
5．了解弹性势能．
二、重点难点：
重力势能以及重力势能的变化与重力做功的关系.
三、教学过程
（一）引入新课
复习提问：在初中，我们已经学过关于能的初步知识，请说出学过哪几种形式的能？
（机械能、热能、电能、化学能等）。
不同形式的能量是可以相互转化的，各种形式的能量之间的转化是由什么量来量度呢？
（二）进行新课
一．提问：请同学们举出课本里的物体能够做功的例子。
（引导学生分析物体能够做功的共同点就是都有做功的本领-----能）
1．一个物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量
提问：我们知道，各种不同形式的能量可以相互转化，而且在转化过程中守恒，那么在这个转化过程中，功扮演着怎样的角色？
2．功是能量转化的量度
转化过程中，转化了的能量的多少可以用做功的多少来量度．功这个物理量重要的意义在于它表示了有多少数量的能从一种形式转化为另一种形式，做功的过程就是物体能量的转化过程,做了多少功，就表示有多少能量发生了转化．
知道了功和能的这种关系，就可以通过做功的多少，定量地研究能量及其转化的问题了。
二.动能
（1）定义：在物理学中用这个量表示物体的动能，动能的符号为Ek=.
（2）单位：在国际单位制中，动能的单位是：1kg.m2/s2=1N.m=1J.
（3）动能是标量，只有大小，没有方向。
（4）动能是一个状态量，是针对某物体在某时刻而言。因此，动能表达式中的v只能是瞬时速度。
例题1：质量m=3kg的物体以v0= 5m/s的初速度竖直上抛，经过一段时间后，速度变为竖直向下的vt=4m/s，求这段时间内物体动能的变化量。
（学生独立分析，教师巡回指导）
三．重力势能的大小与什么因素有关呢？
怎样定量地表示重力势能呢？
把一个物体举高，要克服重力做功，同时物体的重力势能增加。一个物体从高处下落，重力做功，同时重力势力能减小。可见重力势能跟重力做功有密切关系。
如图1所示，设一个质量为m的物体，从高度为h1的A点下落到高度为h2的B点，重力所做的功为：
WG=mgΔh=mgh1-mgh2
我们可以看出WG等于mgh这个量的变化。在物理学中就用这个物理量表示物体的重力势能。重力势能用EP来表示。
1．重力势能
（1）定义：由于物体被举高而具有的能量。
（2）重力势能的计算式：EP=mgh.
即物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积。
（3）重力势能是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位中 都是焦耳(J)
2．对EP=mgh的理解：
（1）式中h应为物体重心的高度。
（2）重力势能具有相对性，是相对于选取的参考面而言的。因此在计算重力势能时，应该明确选取零势面。
（3）重力势能可正可负，在零势面上方重力势能为正值，在零势面下方重力势能为负值。
（4）选取不同的零势面，物体的势能值是不同的，但势能的变化量不会因零势面的不同而不同。
3．重力势能的变化和重力做功的关系
引导学生进一步分析：图1中，重力做正功，重力势能减少，减少的重力势能转化为物体的动能了。重力势能的变化是否在任意情况下都等于重力所做的功？重力做功有什么特点？
讨论课本P64的讨论与交流1：
重力做功WG=Fssinθ=mgh1-mgh2
由此发现重力做功与路径无关，只跟初末位置高度有关，物体减少的重力势能仍等于重力所做的功。
师生共同总结出重力势能变化只与重力做的功有关，两者关系如下：
当物体由高处运动到低处时，重力做正功，重力势能减少。减少的重力势能等于重力所做的功。
当物体由低处运动到高处时，重力做负功，即物体克服重力做功，重力势能增加。增加的重力势能等于克服重力所做的功。
引导学生总结出重力做功的特点：
4．重力做功的特点：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有关，跟物体的运动路径无关。
5．弹性势能：发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外界做功，我们把物体因发生弹性形变而具有的势能叫弹性势能。
引导学生举些具有弹性势能物体的实例。如张紧的弓、卷紧的发条、位伸或压缩的弹簧、击球时的网球拍等都具有弹性势能。初步了解弹簧所具有弹性势能的大小与什么因素有关。
分析：弹簧被拉伸或压缩的长度越大，恢复原状时对外做的功就越多，弹簧的弹性势能就越大。弹簧的弹性势能不跟弹簧的劲度有关，被拉伸或压缩的长度相同时，劲度越大的弹簧弹性势能越大。
重力势能和弹性势能是由相互作用物体的相对位置决定的，所以势能又叫位能。今后还将学习其它形式的势能。
【例题2】沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上拉同一物体到顶端，以下说法中正确的是：
A．沿着坡度小、长度大的斜面上升克服重力做的功多；
B．沿长度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多；
C．沿长度大、粗糙程度小的斜面上升克服重力做的功多；
D．上述几种情况重力做功同样多。
学生先做，老师再评讲。正确答案为D。
（三）课堂小结：
1．重力势能：由于物体被举高而具有的能量；重力势能的计算式：EP=mgh.，即物体的重力势能等于物体的重量和它的高度的乘积；重力势能是标量，其单位与功的单位相同，在国际单位中都是焦耳。
2．重力做功的特点：重力所做的功只跟初始位置的高度和末位置的高度有关，跟物体的运动路径无关。
3．弹性势能：发生弹性形变的物体，在恢复原状时能够对外界做功，我们把物体因发生弹性形变而具有的势能叫弹性势能。
（四）课外作业：
把课本中的本节课后练习(4)、(5)题做在作业本上。
说明：
1．重力势能以及重力势能的变化与重力做功的关系，是同时引人的，理由与上一节同时引人动能和动能定理是相同的。
2．重力做正功时，重力势能减少；克服重力做功（重力做负功）时，重力势能增加。这个结论与动能定理的表述不一致，学生往往不理解。教师最好能举出一些实例，从能量转化的角度加以分析，解开学生的困惑。例如在自由落体运动中，重力做正功，重力势能减少，同时由动能定理可知，动能增加，重力势能转化动能。这样做，也可为下一节讲解机械能守恒定律做好准备。
3．重力所做的功只跟物体初位置的高度h1和末位置的高度h2有关，跟物体运动的路径无关。这一点，只要求学生知道。
图1
B
A
Δh
h2
h1
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5.2 经典时空观与相对论时空观
(一)教学目标
1．知识与技能
(1)了解伽利略相对性原理，知道时空观与参考系的联系。
(2)了解经典时空观及其基本推论，知道牛顿引入绝对时空观的原因。
(3)了解狭义相对论的理论基础与狭义相对论时空观的几个推论，知道相对论时空观对人们认识世界的影响。
(4)知道经典时空观与相对论时空观的主要区别。
2．过程与方法
(1)通过关于参考系和运动的“讨论与交流”，认识惯性系的概念与伽利略相对性原理。
(2)解读并分析教材图5-2-1和图5-2-2，了解绝对时空观与实验事实的矛盾。
(3)通过了解爱因斯坦创立狭义相对论的过程，学习创立科学理论的基本方法——“提出假设”。
(4)解读并分析教材图5-2-3和图5-2-4，通过“讨论与交流”理解同时的相对性．
(5)对比经典时空观的推论与相对论时空观的推论，认识经典时空观与相对论时空观的区别。
3．情感、态度与价值观
(1)通过“讨论与交流”活动，培养学生的独立思考能力、逻辑分析能力、口头表达的能力和合作学习的精神。
(2)通过了解时空观的变革，从中认识物理学的发展和变革，体会相对论对人类认识世界的影响，感受物理学的发展对推动社会的作用。
(3)感受科学家客观求实、理性追求、批判创新的精神和富有创造性的想像力，启发学生勇于质疑，富于想象，培养思维的多向性和发散性。
(4)通过了解时空观的变革，使学生认识到自然界是可以被人认识的，科学是认识自然最有效的途径，科学对自然现象有解释和预见的功能，科学知识具有相对的稳定性并不断发展和进步，从过程的意义来看，科学的本质就是探究，是不断地追求真理和不断地修正错误，不断地创新。
（二)本节概述
1．本节特点
(1)侧重于定性介绍。
(2)强调物理学思想和方法。
(3)重视实验事实。
(4)重视理性思维的作用。
2．教法与学法
本节内容有一定难度，教学形式建议在教师的组织和引导下，以教师讲解和师生共同讨论为主进行教学，渗透对科学研究方法的领悟和学生创造性思维的培养。
本节分两个主题，主要安排了“讨论与交流”活动项目，教学中注意通过交流与讨论培养学生的逻辑思维能力，引导学生乐于合作，集智取长。
(三)教材说明与教学建议
本节教学可以从启发学生思考自己对时间和空间的感觉或认识来引入．举例如下：
或许大多数人对时空的认识就像19世纪作家查里斯·兰姆写的：“世间万物没有任何东西像时间和空间那么使我困惑．然而没有任何东西比时间和空间更少使我烦恼，因为我从不想起它们．”的确，我们中的大多数人几乎从来不去细想我们每天的时空观念，可是，若要问一问“时空是何物 时间和空间是否存在于我们的知觉之外 时间和宇宙有开端吗 它们会结束吗 ”这些问题的答案是什么 此类问题的提出可以激发学生了解时空奥秘的兴趣。
什么是时间与空间 人们一提到时间，常常想到的是秒、时、天、年；一提到空间，便想到尺、米、千米．实际上这些都是时间和空间的计量单位．说出这些单位的名称，不等于理解了什么是时间和空间．其实，所谓时空观，就是有关时间和空间的物理性质的认识。时空观同自然科学的发展是密切相关的，科学上的重大变革往往伴随着新时空观的产生。甚至，一定意义下可以反过来说时空观的变革才是科学上大变革的基本标志。
教学中可以简要介绍或布置学生课下了解古代人们对时空的一些认识和思考．参见课程资源《时空观的发展》，从而使学生认识到人类对时间和空间本质的探索是自生命之始就有的，从古到今人们做出许多努力，希望解开时空之谜．古人尝试由宗教和神话去了解空间、时间与宇宙；如今我们利用科学来了解这些概念。
1．经典时空观
从参考系的概念引入经典时空观，是为了介绍牛顿引入经典时空观的理论出发点，使学生领会经典时空观是经典力学的理论基础。
[讨论与交流]在匀速前进的车厢中的自由落体，相对于车厢中静止的观察者做竖直向下初速度为零的匀加速直线运动，相对于地面上静止的观察者做平抛运动。
[讨论与交流]
(1)我们所说的匀速运动实际上是以地面为参考系，物体不受外力或者所受合外力为零时的惯性运动。
(2)一个物体的运动对两个相互做匀速直线运动的惯性系来说，速度、加速度以及所遵循的力学规律都是相同的。
教学中要组织好学生通过“讨论与交流”体会伽利略相对性原理的含义，理解惯性系的概念．对“相对性原理”的理解重点在于理解所有的惯性系都是平等的，不能用任何实验来区分一个系统是静止还是在做匀速直线运动．这一原理是物理学最重要的基石之一，不管是经典力学还是相对论都要用到它。可以补充介绍伽利略在《关于两大世界体系的对话》一书中运用理想实验对“相对性原理”的阐述，参见课程资源《伽利略相对性原理》。
了解牛顿引入绝对时空观的缘由，教学中要注意理清以下思路：
(1)经典力学是讨论物体的运动状态及其改变的，而所有的运动都是在一定的时间、空间中进行的，机械运动是物体的位置移动，位置涉及空间概念，移动涉及速度，涉及时间概念，所以牛顿力学必定与一定的时空观相联系。
(2)机械运动的描述离不开参考系，然而牛顿定律并不适用于所有的参考系(后人把牛顿定律适用的参考系叫做惯性参考系)，但是经典力学的理论框架本身并不能能明确给出什么是惯性参考系，牛顿的解决办法是引入一个客观标准——绝对空间，用以判断各物体足处于静止、匀速运动还是加速运动状态．参见课程资源——《牛顿对绝对空间的设想》。
对绝对时空观及其三个推论的教学建议采用举例和联想、比喻的方式，使学生结合生活经验了解和领会。
牛顿认为，宇宙本身结构是不会变的，他称这结构为绝对空间．我们打个比方，把“空间”设想成物体做机械运动的舞台和背景，在日常生活中我们有这样的经验：在一个箱子中可以放进一定数量的东西，这是箱子的一种性质，可以叫做箱子的容积，也就是箱子的空间．这个容积大小或空间大小是与箱子里放什么东西(以及放不放东西)没有关系的．在卖箱子的商店里，总是要标出26×26×10等等尺寸，之所以能这样标出，就是以容积是箱子的不受“外在的情况”影响的本性这一点为依据的．进一步，我们设想箱子无限地扩大，这就得到了一个与任何特殊的物质无关的、绝对的空间．它就是牛顿的绝对空间。
牛顿的绝对时间由于其内在性质而均匀地、与任何外界事物无关地流逝着．如何理解绝对时间呢 时间是绝对的，意味着人们可以毫不含糊地测量两个事件之间的时问间隔，只要用好的钟，不管谁(在什么参考系中)去测量，这个时间都是一样的．而时间像空间的结构一样，是永远稳定而可靠的，是永恒的，它均匀连续地流过．这样我们可以想象时间是一根单独的线，或者是两端无限延伸的铁轨。
在牛顿的时空观中，空间、时间脱离物质及其运动而客观存在，空间的延伸和时间的流逝都是绝对的，也就是说，空间、时间就像是事件发生的背景，但是这种背景不受事件的影响．并且时间和空间相互分离。
对经典时空观的几个具体结论，教材没有做更多的介绍，教学中可举例说明：
(1)同时的绝对性．绝对时空观中的同时是绝对的．就是说，在两个不同地点发生的两个事件，只要对一个惯性参考系来说是同时，那无论对什么惯性参考系来说都是同时的，例如，有一辆做匀速直线运动的火车，车厢内观察者看到两个事件是同时发生的，那站在站台上的观察者也必定看到两个事件是同时发生的，反过来说也如此．在这点上，经典时空观与人们的日常生活经验似乎是一致的。
(2)时间间隔的绝对性．例如一个人看到自己的手表走过一分钟，往往以为世界上所的钟和表也都同样地走过一分钟，而不管是在哪一种运动状态的钟．这就是时间间隔的绝对性。
(3)空间距离的绝对性．例如一把直尺的长度，如果从某一个参考系测量它是一尺．那么，我们的日常经验会以为从任何参考系来测量它，它仍旧是一尺，而与参考系的运动状态无关。
显然以上结论与我们的日常生活经验相符，所以绝对时空观很容易被人们接受；而且绝对时空观与经典力学是一致的，所以在经典力学广泛应用的过程中，牛顿的绝对时空观也广为流传，在大约一个世纪的时间里，人们都以绝对时空观去认识和思考世界。
2．相对论时空观
相对论时空观的教学可分三个层次：狭义相对论的提出、相对论时空观、相对论对人类认识世界的影响。
爱因斯坦为什么会提出狭义相对论的两条理论假设 这一问题既包含物理学发展过程中引起重大变革的实验发现，又蕴含了物理学家丰富的想像力、敏锐的洞察力以及富有探索性和创造性的思维特征。
本节开篇直接指出：光在空间是如何传播的 对这一问题的研究和思考引发了物理学的革命，改变了人们的时空观；目的是交代理论变革的线索，教学时应使学生对19世纪末物理实验与理论的矛盾有所了解，可参见课程资源《以太危机》、《相对论“出世” 》。
教学中应结合教材图5—2—1、图5—2—2使学生理解光的传播与经典力学的矛盾，使学生体会科学强调和尊重经验事实对理论的检验，实验验证是物理学的生命线。
学生对相对论时空观的理解会有一定难度，教学的重点应放在理解“同时的相对性” 。
在师生进行讨论与交流活动时，要注意提示学生在光速不变和运动的相对性两条原理下思考问题．运动的相对性即某物对于一个惯性系来说是静止的，而对于另一个惯性系来说，却可能发生了运动，这是理解狭义相对论的前提，因为物质运动是在时间和空间中进行的，时间和空间是物质运动的形式；没有运动的相对性，就不会有时间和空间的相对性。
所谓两个事件是同时的，意思是说：两件事的空间位置可以不同，但发生的时间是一样的．举一个例，每当广播电台在播送对钟信号的时候，在不同地点的许多人都要对一下自己的钟或表．我们可以说，不同地点的人对钟动作是同时的．仔细分析，这个说法并不严格．因为电台发射的信号要经过一定的时间才能传到收音机那里．距离越大，传播时间越长，不同地点收到信号的时间，实际上并不完全一样．当然，由于电波速度很快，这种对钟方法产生的差别相当小，在日常生活中这种不严格性不会带来任何麻烦。
注意同时的相对性是针对发生在不同地点的事件而言的．因为两个事件发生在不同地点、光信号的传递是两段不同的路程，这两个不同的过程才会相互比较．因为是两个基本点不同的地点，才会有是否同时接受到光信号的问题．如果两个事件发生在同一个地点(更准确地说是同一个点)，那这两个事件光信号的传递就是相同的过程．在这种情况下，就不可能出现先后接收到光信号的问题，同时就是绝对的，与参考系的选择无关．比如，在教材图5—2—3、5—2—4的例子中，如果我们把车厢里的前后两个门安装在一起，两个门面相贴，就像一个门的正反两面．那这两个门无论放在车厢内的什么位置，总是同时接到光信号，总是同时打开．无论车厢里的观察者，还是站台上的观察者，他们看到的都是两个门同时打开。
视学生程度来把握对“同时的相对性”探讨的深度，可参见课程资源——《关于“同时”的概念》及《同时的相对性》。
“运动的时钟变慢、运动的尺子缩短、物体质量随速度的增加而增大”这三种相对论效应利用教材插图进行解释。
(1)运动的时钟变慢，其实质是指在相对论中每位观察者都有自身的时间测度，即如果一时钟在天空高速飞驰，对静止不动的观察者来说似乎钟的时间走得慢了．时钟飞驰得越快，钟的时间走得越慢；在与光速相等的时候，钟将似乎完全停止，时间就会停顿了．这种效应得到了实验的验证．f1971年，美国人把原子钟放到喷气式飞机上，当飞机绕地球飞行一周回到地面后，飞机上的原子钟与地面上的原子钟的读数出现了微小的差别，这个微小的差别主要是由相对论中的时钟变慢引起的．1喷气式飞机的速度毕竟不是很快，跟光速相比则差距更大．试想，若飞机的速度接近光速，那么时钟读数的差别将绝不会是微小的．高能量基本粒子的运动速度很高，非常接近光速．把测量到的静止介子的衰变寿命，同实验测量到的高速运动介子的衰变寿命比较，就会发现运动介子的寿命确实比静止介子的寿命长了很多。
(2)运动的尺子缩短．在对教材图5—2—6解释时，应注意指出左图中A尺相对于B尺静止，右图中A尺相对于B尺运动，在B尺看来A尺长度缩短，尺缩和钟慢一样，是对称的．即如果A、B之间有相对运动，那么，A看B的尺缩短了，B看A的尺缩短了．这个结论表示空间的大小并不是绝对的，而是相对的。
即物体运动起来以后，运动的物体沿运动方向收缩，长度变短．例如，一列以速度v匀速前进的火车，从站台一端到达另一端时，按车站钟表计需要时间t1，站台长为v×t1；但是，按火车上乘客的手表计只需要时间t2，站台长为v×t2．由于运动的时钟变慢，即t2小于t1，故v×t2小于v×t1．所以，乘客完全有理由得出这样的结论：站台缩短了．实际上在车站上的人看来站台却并没有缩短，但他们也同样有理由说，火车缩短了。
这种现象绝不是一种光幻视，因为用任何测长仪器测量都会得出同样的结论．我们在平时看不到这种收缩现象．(只不过是由于在低速缓慢的运动中，这种现象不明显而已．事实上，即使物体运动的速度达到每秒3万千米，长度的收缩也不过是千分之五十．由此可见，时间、空间和运动的确是紧密联系的，时间和空间的这种性质就叫做时空的相对性。)
(3)物体质量随速度的增加而增大．爱因斯坦在时空观的彻底变革的基础上建立了相对论力学，指出质量随着速度的增加而增加，当速度接近光速时，质量趋于无穷大．他给出了著名的质能关系式：E=mc。，质能关系式对后来发展的原子能事业起到了指导作用。
[讨论与交流]
此处的讨论与交流意在使学生认识相对论效应显著与否依赖于运动速度的快慢．长度收缩和时间膨胀的效果只有当你以接近光速运动的时候才能注意到，当运动得非常慢(你可能认为你的车开得很快，每小时120千米，但这对于相对论来说，是极慢的)时，相对论效应极其微小，完全可以忽略不计。
狭义相对论时空观对人类认识自然和社会的影响是教学中要着重引导学生体会的，其意义与影响应包含以下内容：
(1)相对论的创立对人们的思维方式产生了深刻的影响．人们从中领悟：对同一个事物，不同的人从不同的角度来观察，观察的结果会有一定的差异．所以我们不应当把自己的认识绝对化，尽管这种认识是合理的．相对论时空观使我们摒弃了一些习以为常但却并不正确的成见，也是人类突破牛顿绝对时空观的束缚，走向现代物理学真理的一场伟大科学革命。
(2)相对论严格地考察了时间、空间、物质和运动这些物理学的基本概念，揭示了空间——时间的辩证关系以及物质同时空的关系，给出了科学而系统的时空观和物质观，加深了人们对物质和运动的认识，反映了自然科学的辩证唯物主义倾向，从而使物理学在逻辑上成为更完美的科学体系。
(3)没有相对论，现代物理学不可能存在．狭义相对论在很大程度上解决了19世纪以来出现的古典物理学危机，推动了整个物理学理论的革命，并且为原子物理学的发展和应用提供了依据；可以说，相对论的建立是现代物理学最伟大的成就之一，对于现代物理学的发展和现代人类思想的发展都有巨大的影响。
(4)经典力学与绝对时空观可以很好的对付运动较慢的诸如苹果、行星的问越，但在处理以光速或接近光速运动的物体时却根本无效．实际上，经典力学是相对论在低速条件下的近似．可以让学生小结和归纳经典时空观与狭义相对论时空观的主要区别，
如下表所示：
绝对时空观 狭义相对论时空观
光速 相对的 绝对的
同时 绝对的 相对的
时间与空间 与运动无关，绝对的 与运动联系，相对的
质量 与运动无关，不变的 随速度增大而增大
[实践与拓展]
推荐书目供对“相对论”有兴趣的学生进一步自学和了解相对论的知识。
(四) 小结
（五）作业
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2.2 向心力
教学目标：
一、知识目标：
1．理解向心力是做物体匀速圆周运动的物体所受的合外力。
2．理解向心力大小与哪些因素有关，理解公式的含义，并能用来进行计算。
3．理解向心加速度的概念，结合牛顿第二定律，得出向心加速度的公式。
4．知道在变速圆周运动中，可用公式求质点在圆周上某一点的向心力和向心加速度。
二、能力目标：
1．学会用运动和力的关系分析分题
2．理解向心力和向心加速度公式的确切含义，并能用来进行计算。
三、德育目标：
通过a与r及、v之间的关系，使学生明确任何一个结论都有其成立的条件。
教学重点：
1．理解向心力和向心加速的概念。
2．知道向心力大小，向心加速的大小，并能用来进行计算。
教学难点：
匀速圆周运动的向心力和向心加速度都是大小不变，方向在时刻改变。
教学方法：
实验法、讲授法、归纳法、推理法
教学步骤：
一、引入新课
1．复习提问（出示思考题）
（1）什么是匀速圆周运动
（2）描述匀速圆周运动快慢的物理量有哪几个？
（3）上述物理量间有什么关系？
2．引入：由于匀速圆周运动的速度方向时刻在变，所以匀速圆周运动是变速曲线运动。而力是改变物体运动状态的原因。所以做匀速圆周运动的物体所受合外力有何特点？加速度又如何呢？本节课我们就来共同学习这个问题。
二、新课教学
（一）出示本节课的学习目标：
1．理解什么是向心力和向心加速度
2．知道向心力和向心加速度的求解公式
3．了解向心力的来源
（二）学习目标完成过程
1．向心力的概念及其方向
（1）在光滑水平桌面上，做演示实验
a：一个小球，拴住绳的一端，绳的另一端固定于桌上，原来细绳处于松驰状态
b：用手轻击小球，小球做匀速直线运动
c：当绳绷直时，小球做匀速圆周运动
（2）模拟上述实验过程
（3）引导学生讨论、分析：
a：绳绷紧前，小球为什么做匀速圆周运动？
b：绳绷紧后，小球为何做匀速圆周运动？小球此时受到哪些力的作用？合外力是哪个力？这个力的方向有什么特点？这个力起什么作用？
（4）通过讨论得到：
a：做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力的作用，这个力叫向心力。
b：向心力指向圆心，方向不断变化。
c：向心力的作用效果——只改变运动物体的速度方向，不改变速度大小。
2．向心力的大小
（1）通过课本实验体验向心的大小
a：拉住绳的一端，让小球尽量做匀速圆周运动，改变转动的快慢、细线的长短多做几次。
b：引导学生猜想：向心力可能与物体的质量、角速度、半径有关。
c：过渡：刚才同学们已猜想大向心力可能与m、v、r有关，那么，我们的猜想是否正确呢？下边我们通过实验来检验一下。
（2）操作方法：
a：用两个质量相同的小球，保持小球运动的角速度相同，观察向心力的大小与运动半径之间的关系。
b：用两个质量相同的小球，保持运动半径相同，观察向心力与角速度之间的关系
c：仍用质量不同的钢球和铝球，使他们运动的半径r和角速度相同观察得到：向心力的大小与质量有关，质量越大，向心力也越大。
（4）总结得到：向心力的大小与物体质量m、圆周半径r和角速度都有关系，且给出公式：F＝mr2（说明该公式的得到方法，空气变量法、定量测数据）
（5）学生据推导向心力的另一表达式
3．向心加速度
（1）做圆周运动的物体，在向心力F的作用下必然要产生一个加速度，据牛顿运动定律得到：这个加速度的方向与向心力的方向相同，叫做向心加速度。
（2）结合牛顿运动定律推导得到
4．说明的几个问题：
（1）由于a向的方向时刻在变，所以匀速圆周运动是瞬时加速度的方向不断改变的变加速运动。
（2）做匀速圆周运动的物体，向心力是一个效果力，方向总指向圆心，是一个变力。
（3）做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力。
三、巩固训练
1．向心加速度只改变速度的 ，而不改变速度的 。
2．一个做匀速圆周运动的物体，当它的转速度为原来的2倍时，它的线速度、向心力分别变为原来的几倍？如果线速度不变，当角速度变为原来的2倍时，它的轨道半径和所受的向心力分别为原来的几倍
3．（1）展示思考与讨论中的物理情景
（2）分析木块受几个力的作用？各是什么性质的力？
（3）木块所受的向心力是由什么提供的？
四、小结
1．什么是向心力和向心加速度？它们的大小和方向有什么特点？
2．向心力的求解公式（1） （2）
3．向心加速度的求解公式（1） （2）
4．匀速圆周运动是一种什么性质的运动？
五、作业：本节课后课后练习三
六、板书设计
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4.1 功
教材分析
新课程比较注重物理量引入、建立的来龙去脉，这也是为实现教学三维目标服务的。高中物理粤教版（必修2）第五章非常重视概念、规律的探究过程。探究守恒定律一定涉及能量的转化过程，而要进一步研究能量的转化，最终得到机械能守恒定律，对功的知识的掌握，就显得尤为重要。本章的第一节引入功是为进一步探究能量作铺垫的。使学生很自然的联想到功和能是紧密联系在一起的。因此在教学设计中教师可以紧紧围绕“功是能量转化的量度”这条主线展开。这样不仅可以使学生明白“为什么要引入功”，还可以利用这个结论探究功是标量还是矢量，同时也为后面学习重力势能、探究弹性势能的表达式、动能定律等知识打好基础。可以这样说，“功是能量转化的量度”是贯穿于整个第五章的主线，在教学设计、探究过程中应始终立足于这条主线上。
教学设计思路
从生活中的物质生产的基本动作和学生参与的互动实验，探究“功”的来历和做功的不可缺少的因素；再通过特殊情景引出一般情景，并通过等效思想，借鉴两种特殊情况推导出功的一般表达式；从功的一般表达式的深化研究得出功有正、负；从功的正、负引出功是矢量还是标量，通过“功是能量转化的量度”探究功是标量；通过例题得出几个力做功和它们的合力做功的关系；通过例题的拓展得出的适用条件，并为以后探究弹性势能的表达式埋下伏笔。
本节课的教学流程图如右图所示。
整个教学的设计和课堂教学的过程还应紧紧围绕着课程目标的三个维度展开。
教学目标
（一）知识与技能
1、知道功的来历，掌握做功的两个必要因素。
2、能从特殊到一般，一般到特殊推导功的一般表达式，知道功的单位。
3、掌握 只适用于恒力，应为对地位移。
（二）过程与方法
1、通过演示和事例，并同时通过启发式探究，使学生明白“功”的来历并掌握做功的两个因素。
2、在推导过程中，通过猜想、从特殊到一般，再从一般到特殊的理论论证等方法培养学生科学论证能力和推理能力，并渗透等效思想，有意识地培养学生的科学思维和科学方法。
（三）情感态度与价值观
1、通过“为什么要引入功”和“功”的来历的探究，使学生体会到物理来源于生活，并使学生体验到物理学家在追寻守恒量和守恒定律过程中所做的研究过程。
2、通过科学探究教学培养学生的科学探究兴趣和热情。
教学用具
弓箭、重物、锯、木板、榔头、钉子、起子
教学过程
一．引入新课：
不同形式的能量之间可以互相转化。能量变化的过程必然伴随着做功的过程，可见，功与能是紧密联系的两个物理量。因此，在本章追寻守恒定律的过程中，首先学习功。
设问：为什么要引入功？
二．通过启发式探究，使学生明白“功”的来历并掌握做功的两个因素。
通过功的英文单词是“work”，“work”不就是“工作”吗？那“做工”和“做功”意思是不是一样？引出本节课要探究的第二个问题：“功”的来历和做功的因素。
互动演示：请同学背或抱着一桶纯净水。
教师“命令”：“你今天的‘工作’就是抱着这桶纯净水站一个小时。”
提问学生：“这个同学有没有在工作？”，“有没有使这桶纯净水的能量发生改变？”
围绕“功是能量转化的量度”使学生明白这种情况是劳而无“功”，对纯净水桶的运动能量并无影响。因此从有没有对物体的能量变化产生影响使学生明白“功”的来历。
下面我们来探究一下影响做功的因素。请同学们考虑一下汽车刹车的情况。
通过引导使学生明白：要使两辆完全相同的以同样速度行驶的汽车停下来，从受到的阻力大小和通过的位移大小考虑可以采用两种方法，一种是用较大的阻力，通过较小的位移，使车停下；还有一种是车受到较小的阻力，通过比较长的位移使车停下。两种方法在改变车的运动能量上是等效的，可见，做功也是一样的。由此可见，做功是和两个因素相联系的，一个是力，还有一个是在力方向上发生的位移大小。
实际上物理学家在定义功的过程中，还考虑了大量的实际生产工作。
演示：锯木头、敲钉子等工作。
我们说物理来源于生活，功的定义也是如此。
如锯木头，可以分为“推锯”和“拉锯”两个动作；敲钉子，可以分为“举锤子”和“碰钉子”两种动作。物质生产工作都是由一些简单的动作组合起来的。即使一些比较复杂的工作，其实也只是一些推、拉、踏、旋等简单动作，按照一定的规律，进行连续的活动罢了。而推是向前用力，拉是向后用力，踏是向下用力，举是向上用力，旋是边推边拉，碰是快推或快拉，而拉又是向后的“推”。归结起来，所有这些简单的动作，可以说都是不同方向的“推”，而“推”显然是一切工作的基本单位。而之所以能构成推的动作，必须要有两个内容，一是作用力，二是移动的距离，两者缺一不可。显然，功定义成力和在力方向上发生位移的乘积是非常准确的。这也是物理来源于生活又和生活相统一的一个很好的例子。
而这也就是做功的两个必不可缺少的两个因素。
四．通过从特殊到一般，再从一般到特殊，借鉴等效思想，引导学生探究出求功的一般表达式
特殊情景1：
如图，物体在水平恒力F的作用下前进L位移，力F做功多少？
特殊情景2：
如图用竖直向上的提力提水桶水平匀速前行一段位移l，提力对水桶有没有做功？做了多少功？
一般情景3：
一般的情况力F的方向与运动方向并不一致，也不是与运动方向发生的位移相垂直，力F方向与运动方向成某一角度时，力F对物体有没有做功呢？
若做了功，所做的功又是多少呢？
a．提出猜想：
通过做功的两个必要因素启发引导学生进行猜想，并交流猜想。可能提出几种猜想：
（1）力F做功大小和力与运动方向的夹角α没有关系。
（2）力F做功大小和力与运动方向的夹角α有关系。
同样一个力F作用方向不同，在改变物体能量上效果不相同，可从两种特殊情况作定性分析，否定猜想（1）。
对猜想（2）提出运用特殊到一般的思维来理论验证的思路。
b．师生交流协作，学生分析论证，验证猜想：
1、教师启发：运用矢量分解，把一般情境问题转化为二个简单的特殊问题，同时渗透等效思想。
2、学生论证：
c。优化表述论证成果：一般的情况力对物体所做的功，等于力的大小，位移的大小，力与位移夹角的余弦这三者的乘积。即
五．从一般到特殊，深化对的认识
讨论一个力做功时可能出现的几种情形:
（1）当= /2 时 ，cos =0，W=0。表示力F方向跟位移l的方向垂直时，力F不做功。物体在这个力F作用下能量不发生变化（既没有增加也没有减小）
（2）当0 < /2 时，cos > 0，W>0。表示力F对物体做了正功。
（3）当/2 < 时，cos < 0，W <0。表示力F对物体做了负功。
功既可以是正值，还可以是负值。
结合书本P5图5.2-5进一步讨论正功和负功含义（仅限于学生的现有知识水平，对运动只学习了直线运动，因此对物体的能量也只限于讨论运动物体的能量）：
（1）正功：力对物体做正功时，这个力对物体而言是动力，对物体而言是输入了能量，物体的能量发生了增加。
（2）负功：力对物体做负功时，这个力对物体而言是阻力，对物体而言是输出了能量，物体的能量发生了减小。也可以表述成“物体克服这个力做了功”。例如某个力做了－10J的功，可以说这个物体克服这个力做了10J的功。
顺便说明在国际单位制中，功的单位是J。1J等于1N的力使物体在力的方向上发生1m的位移时所做的功。即
六．功的拓展研究1: 功是矢量还是标量呢？
引导学生围绕“功是能量转化的量度”出发讨论功是标量还是矢量。
得出：力做功的效果表现为物体在力的作用下能量发生了变化（增加了或减少了）。也就是做功能增加（或减少）作用物体的能量。而能量没有方向性。那么促使能量变化的力的作用效果——功也没有方向性。可见，功是标量，正负不表示方向，仅表示做功的性质。
通过例题探究几个力对一个物体做功的代数和，等于这几个力的合力对这个物体所做的功。
例 质量为m的物体沿着倾角为的光滑斜面下滑L的距离，斜面保持不动，求物体所受的各力做功多少？物体的合力做功多少？
解：
我们发现：物体所受合力做的功恰等于各力做功的代数和。
若斜面粗糙，上面结论是否还成立？
若斜面粗糙，同样发现上面结论成立。因此几个力对一个物体做功的代数和，等于这几个力的合力对这个物体所做的功。
而这再一次验证了功是标量，运算遵循代数法则。
上例中，若物体在光滑斜面上向下滑行过程中，斜面同时往后退，试判断重力和支持力做功的性质。
我们发现，同一个客观的运动，相对于不同的参考系，位移是不同的。因此，一般在中学物理中我们约定，计算功位移都以地面为参考系。
七．功的拓展研究2
新的问题情境：如图：小木块受到水平向右的拉力F=1N作用，在水平地面上向右移动了l=1m后，再然后拉力大小不变又向左拉了来回到原处。求：拉力F所做的功。
通过分析、引导得出：功的计算公式只适用于恒力做功。
拓展推广研究并留下新的问题情境：
提出问题：功的计算式不适用于变力做功，那么对于物体在受到变力作用下发生了一段位移做功的情况是不是有新的求变力做功的理论和方法呢？例如用水平力F拉伸弹簧L的距离，如何求这个变力做功呢？（留下悬念，为第五节探究弹性势能的表达式埋好伏笔。）
这个问题留待我们在以后的学习中去解决
板书设计
教后反思
学习《功》是为了追寻守恒定律服务的，也为后面的动能定理学习打好基础。
本节课通过五个问题的设置（见板书方框部分的内容），层层推进，一环紧扣一环，每一个问题的探究和下一个问题的引出都很自然，符合学生的认知规律。尤其是前面部分探究功的来历和做功的因素，学生探究的积极性很高。在不知不觉中，顺其自然地完成了整节课知识点的教学任务，又为后面的探究弹性势能的表达式设下伏笔，从而使学生认识到功和能是紧密联系在一起的，自然地为后面的教学做好铺垫、打好基础。
F
功的拓展研究2
如何求变力做功？（留待以后学习）
θ
θ
b.只适用于恒力做功。
a.计算功位移以地面为参考系。
5.几个力对一个物体做功的代数和，等于这几个力的合力对这个物体所做的功。
功的拓展研究1
功是矢量还是标量呢？
4.功是标量，正负不表示方向，仅表示做功的性质。
3、功的一般表达式
从特殊 一般 推导功的一般表达式。（等效思想）
2、功的两个必不可缺少的两个因素：力和物体在力方向上发生的位移
探究“功”的来历和做功的因素。
1、功是能量转化的量度。
为什么要引入功？
F
θ
θ
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5.1 经典力学的成就与局限性
(一)教学目标
1．知识与技能
(1)了解经典力学的发展历程，知道经典力学发展历程中有哪些物理学家作出了突出贡献。
(2)了解经典力学所取得的伟大成就及其对当时自然科学、社会发展的影响。
(3)认识经典力学的局限性和适用范围。
2．过程与方法
(1)通过收集对经典力学建立作出重要贡献的物理学家的故事，把科学成果的发现过程展现为历史的过程，即科学家是如何在前人的基础上进行求索的，并将科学家的成果放在特定的历史背景下去评说，从而让学生认识到历史的发展有承接，科学的发展也一样。
(2)通过收集和交流具体实例来分析说明经典力学所取得的伟大成就，培养学生就某一观点或结论收集例证的能力，培养学生获取和评价信息的能力。
(3)通过对比亚里士多德、伽利略、牛顿所采用的科学研究方法，了解科学研究方法不断发展的过程，学习科学实验研究方法的思想。
(4)通过查阅文献或网络资料撰写小论文，更多地了解经典力学的成就、局限性与适用范围，培养学生查阅文献的能力，筛选和组织信息的能力、交流和表述信息的能力。
3．情感、态度与价值观
(1)通过查阅、对比、举例、交流等学习活动，培养学生自主学习的习惯和善于合作的意识；培养学生懂得尊重他人的成果、与他人合作交流的能力与习惯，锻炼学生在讨论与交流活动中敢于发表自己的感想和看法，共同探讨交流与合作学习的途径。
(2)使学生领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义，体会经典力学在人类认识自然以及物理学发展中的重要影响和作用。
(3)感受物理学家充满着艰巨性和创造性的科学探究过程，体会科学家们忘我的献身精神和刻意追求的严谨作风，从而让学生更好地把握科学探究的本质，帮助学生建立起像科学家从事科学探究那样来学习科学的意识，领悟科学探究的真谛。
(4)感受物理学所揭示的自然规律中蕴藏着和谐、有序、简单、统一的科学美，培养学生对科学的审美能力，领悟自然界的内在秩序与和谐，唤起人的真、善、美的自然天性，达到认识和情感的完美统一。
(二)本节特点
(1)展示经典力学的发展历程、成就和局限性，体现历史与逻辑、继承与发展的统一．
(2)渗透科学精神、科学研究的思想和方法。
(3)突出学生的自主合作学习。
（三）教法与学法
教学方法上建议多采用引导学生自主学习和合作学习的方法，鼓励和组织学生在收集资料的基础上进行讨论和交流，建立起对经典力学的整体性认识。
(四)教材说明与教学建议
本节引入先对学生前面所学内容进行了简要概括，接着指出学生所学知识是多位物理学家的重要贡献，从而使学生产生了解这些物理学家，了解所学知识由来的兴趣。
1．经典力学的发展历程
对经典力学发展历程的了解建议以学生自主学习和合作学习为主，可以课前将学生分小组，布置学生收集、查阅相关资料和书籍，有条件的学校可以组织学生上网查找经典力学发展史，在学生自学及小组内相互交流的基础上引导学生理清经典力学理论形成和发展的线索，建议从以下几个角度进行提炼和分析：
(1)领会力学体系得以建立的原因。
一是生产需要的推动，由于生产实践为力学研究提出了许多问题，促使许多科学家投身于地上物体运动和天体运动规律的研究。
二是科学自身发展的要求。
三是因为力学研究的对象最简单，它抛开物体的物理、化学性质，只把它作为一个有质量的实体来看待，研究物体间的作用及在这一作用下物体运动状态的变化规律。
四是有一系列科学家为牛顿力学的建立打下了重要的科学基础，特别是：(1)伽利略发现了惯性定律和重力作用下的匀加速运动，奠定了牛顿第一定律和第二定律的基本思想。②“天空的立法者”——开普勒所发现的行星运动三定律，是牛顿万有引力定律产生的最重要的前提。
(2)明确力学发展的三个阶段。
第一阶段是在伽利略、牛顿时代之前，人们对力学现象的研究大多直接反映在技术之中或完全融合在哲学之内，物理学就整体而言还没有成为独立的科学．在这个阶段对力学作出突出贡献的是阿基米德，在本节“实践和拓展”第l题中要求收集、整理阿基米德在力学方面取得的成就以及有关他的故事(可参见课程资源《阿基米德》)，并在班上和同学交流或展示。合作、交流在科学探究中有助于对科学过程的理解，当今科学的发展都是人们合作探索的结果，教学中要利用这类交流活动培养学生善于合作的意识和沟通、交往的能力，懂得尊重他人的成果。
第二阶段是从伽利略到牛顿，是经典力学从基本要领、基本定律到建成理论体系的阶段，在这一阶段有一系列的科学家为经典力学打下重要基础．要让学生知道伽利略、笛卡儿、惠更斯、开普勒、牛顿各自有怎样的发现，他们对科学的杰出贡献与意义所在，可查询《中国科普》网站“科学人物”网页．例如法国物理学家笛卡儿(1596—1650)补充和完善了伽利略的观点；强调了伽利略没有明确表述的惯性运动的直线性．他在《哲学原理》一书中这样描述：“所有的运动，其本身都是沿直线的．”笛卡儿认为惯性运动不仅仅局限于水平面上的运动，而且包括一切方向上的运动．又如荷兰物理学家惠更斯((~hristiaan Huygens 1629一1695)，全面细致地解决完全弹性碰撞问题，则为牛顿第三定律的表述奠定了基础．相关内容教材作了简要介绍，但最好能让学生查询和收集更多的这些科学家进行科学研究的故事，并相互交流，使学生在了解物理学史的过程中更深地体会科学家们忘我的献身精神和刻意追求的严谨作风，而了解科学家是如何在前人的基础上进行求索的，可以让学生更好地把握科学探究的本质。
第三个阶段是牛顿之后，经典力学又有新的发展，这一阶段主要是后人对经典力学的表述形式和应用对象进行了拓展和完善(可参见课程资源《三大守恒原理的确立》)．
(3)分析科学研究方法的发展。
在本节“实践和拓展”第2题中要求比较亚里士多德、伽利略、牛顿所采用的科学研究方法的特点和区别以及对科学发展的意义．实际上他们所采用的科学方法也是科学研究方法发展的三个阶段．可建议学生列表来进行对比。
这里是学生在课余自学、收集和查询资料之后一个进行相互交流的机会，也是学生在教材内容指引下进一步了解经典力学的发展历程的一个小结，在进行成果交流当中，注意使学生在归纳问题、表述、口头表达、交往、自信心、宽容心等一系列方面得到充分的锻炼。
学生在了解这些科学家的故事和贡献时，也完全可能了解到对某些科学家有褒有贬的评价，对此应指导学生看待科学家的成果要放在特定的历史背景下去评说，应用历史的观点进行科学教育．例如在力学发展历程中，以往人们容易把亚里士多德看成是阻碍科学进步的反动或落后势力的代表而进行批判，而实际上亚里士多德是世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家．在人类科学史上，亚里士多德是第一个阐明各学科研究对象和基本概念的人，他对混沌一团的科学进行了分类，为科学的发展奠定了基础．虽然亚里士多德对很多问题处理是错误的，但每个人的认识均受其所处时代科技水平的影响，和所有科学家一样，亚里士多德的一些观点存在错误是难免的．我们应该在历史背景下客观评价科学家的贡献和科学的发展，要知道历史的发展有承接，科学的发展也一样．包括认识经典力学的成就和局限性也要联系当时的历史和科学背景，以史为镜，更好地认识科学事业的前景。
2．经典力学的伟大成就
首先要引导学生从教材中提炼经典力学的伟大成就体现在哪些方面：
(1)把人类对整个自然界的认识推进到一个新水平，牛顿把天上运动和地上运动统一起来，实现了天上力学和地上力学的综合，从力学上证明了自然界的统一性．这是人类认识自然历史的第一次大飞跃和理论大综合．它开辟了一个新时代，并对科学发展的进程以及后代科学家们的思维方式产生了极其深刻的影响．这里可结合学生学习运动学与动力学的情况对经典力学的成就做简单补充介绍(参见课程资源《经典力学在科学史上的成就》)。
(2)经典力学的建立首次明确了一切自然科学理论应有的基本特征，这标志着近代理论自然科学的诞生，也成为其他各门自然科学的典范．牛顿运用归纳与演绎、综合与分析的方法极其明晰地得出了完美的力学体系，被后人称为科学美的典范，显示出物理学家在研究物理时，都倾向于选择和谐与自洽的体系，追求最简洁、最理想的形式．教学中应有意识地引导学生去领会在物理学揭示的自然规律中所蕴藏的和谐、有序、简单、统一的科学美，培养学生对科学的审美能力，领悟自然界的内在秩序与和谐，陶冶学生的情操，达到认识和情感的完美统一。
(3)经典力学的建立对自然科学和科技的发展、社会进步具有深远影响．这部分的教学思路应突出以下三个层面：一是经典力学形成的科学研究方法推广应用到物理学的各个分支学科上，对经典物理学的建立意义重大．二是经典力学与其他基础科学相结合产生了许多交叉学科，促进了自然科学的进一步发展．三是经典力学在科学技术上有广泛的应用，促进社会文明的发展。
教材此处设置的“讨论与交流”栏目意在结合具体实例使学生体会经典力学的伟大成就，可以在学生收集资料和例证的基础上在课堂让学生讨论与交流，也可以分小组讨论交流，将小组成果制作成手抄报或其他作品在班内展示。
3．经典力学的局限性和适用范围
这部分内容可以结合本节“实践与拓展”第3题展开教学，组织学生在班内相互交流自己撰写的小论文．在认识经典力学的局限性和适用范围时建议了解19世纪末经典物理学与实验发现的矛盾，由理论与实验的矛盾去联系经典力学的局限性和适用范围，也是为第二、第三节的新物理学革命作铺垫(可参见课程资源《经典力学的局限性》)。
（五）小结
（六）作业：课本中的本节课后练习3
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4.3 探究外力做功与物体动能变化的关系
一、教学目的：
1．知道外力对物体做功可以改变物体的动能。
2．正确理解动能定理。知道动能定理的适用条件，会用动能定理进行计算．
3．会用实验方法来探究物理定律或规律。
4．会推导动能定理。
5．会用动能定理解决力学问题，知道用动能定理解题的步骤．
二、重点难点：
1．正确理解动能定理是本节课的重点。
2．推导动能定理是本课的难点。
3．会用动能定理解决力学问题是本节课的能力培养点。
教学步骤
一、复习引入：上节课我们学习了功和能关系。运动的物体具有动能，而做功又可以改变物体的动能，如离站加速行驶的汽车。那么做功和物体的变化又有什么定量关系？
二、新课教学：
1．动能定理推导：
设质量为m的物体，初速度为v1，在与运动方向相同的恒力F的作用下发生一段位移s，速度增加至v2，如图1所示。在这个过程中，力F所做的功W=Fs。根据牛顿第二定律有F=ma，由匀加速运动的公式，有由此可得：
板书：W=FS= ma.=
Ek2=表示物体的末动能，Ek1=表示物体的初动能。
板书：W= Ek2- Ek1说明外力对物体所做的总功等于物体动能的变化-----此即动能定理。
2．对动能定理的理解：
（对动能定理的理解是一个难点，要多举实例帮助学生理解）
（1）动能定适用于物体的直线运动；适用于恒力做功，也适用于变力做功，力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分段作用。只要求出在作用过程中各力做功的多少和正负即可。这些正是动能定理解题的优越性所在。
（2）若物体运动的过程中包含几个不同过程，应用动能定理，可以分段考虑，也可以全过程为一整体来处理。
板书：3．动能定理解题的基本思路：
（1）选取研究对象，明确它的运动过程。
（2）分析研究对象的受力情况和各力做功情况，然后求各个外力做功的代数和。
（3）明确物体在过程始末状态的动能EK1和EK2。
（4）列出动能定理的方程W和= EK2- EK1。
课本例题1：
三、课堂练习：
优化设计例题2：一物体以初速v0竖直上抛，落回原处速度为v1，空气阻力不能忽略且大小不变，求物体上升的最大高度。
解析：本题必须分为上升和下降两个过程进行研究，而且要注意重力和阻力的功的不同特点，设上升的最大高度为h，空气阻力大小为f，则：
上升过程：-mgh-fh=0-
下降过程：mgh-fh=
由上述二式解得：.
四、课堂小结：
1．动能定理：外力对物体所做的总功等于物体动能的变化。即W总=
2．动能定理解题的基本思路：
（1）选取研究对象，明确它的运动过程。
（2）分析研究对象的受力情况和各力做功情况，然后求各个外力做功的代数和。
（3）明确物体在过程始末状态的动能EK1和EK2。
（4）列出动能定理的方程W和= EK2- EK1。
五、作业：
说明：
1．动能定理实际上是一个质点的功能关系，它贯穿于这一章教材，是这一章的重点。
2．为了使学生加深理解动能定理的推导过程，学生独立进行推导，这样做，可以加深对功能关系的认识，提高学生的推导能力。
3．应该使学生对动能定理的适用条件有清楚的认识，知道不论外力是否为恒力，也不论物体是否做直线运动，动能定理都成立。
4．本节安排一个例题，目的是使学生了解应用动能定理的解题过程，知道利用动能定理解力学问题，要分析物体的受力情况，列出各个力所做的功，要明确物体的初动能和末动能，然后利用动能定理求解。
6．讲解例题之后，可要求学生用牛顿运动定律和运动学的公式求解同一问题，并进行比较。这样，可以使学生体会到应用动能定理解题，不涉及物体运动过程中的加速度和时间，因此用它来处理问题有时比较方便。同时，可增加学生应用动能定理解题的信心
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