山东省郯城三中高中物理人教版必修1教案:3.1重力 基本相互作用

文档属性

名称 山东省郯城三中高中物理人教版必修1教案:3.1重力 基本相互作用
格式 zip
文件大小 230.7KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(新课程标准)
科目 物理
更新时间 2014-03-10 21:33:42

文档简介

[教学目标]
一、知识与技能
二、过程与方法
1、能够通过实验演示归纳出互成角度的两个共点力的合成遵循平行四边形定则。
2、培养学生动手操作能力、物理思维能力和科学态度、观察能力、分析能力、协作能力、创新思维能力、表达能力。
3、培养学生设计实验、观察实验现象、探索规律、归纳总结的研究问题的方法的能力。
三、情感、态度与价值观
1、培养学生的物理思维能力和科学研究的态度。
2、培养学生热爱生活、事实求是的科学态度,激发学生探索与创新的意识。
3、培养学生合作、交流、互助的精神。
[教学重点]
1、通过实验归纳出力的平行四边形定则
2、力的平行四边形定则的理解和应用。
[教学难点]
1、对物体进行简单的受力分析、通过作图法确定合力
2、合力与分力间的等效替代关系,尤其是合力的大小随两个分力之间夹角变化的关系。
[课时安排]
1课时
[教学过程]
一、引入新课
教师活动:请两位同学到讲台前,让一位同学提起重为200N的一桶水,请下面同学分析该同学施加的提水的力为多大?然后请两同学一起提起水桶,请同学们一起分析提水桶的有几个力?从效果上看跟刚才用一个力提一样吗?
学生活动:观看两位同学的操作,同时考虑并回答教师的问题。
点评:通过实践体验,让学生体会一个力的作用效果与两个或更多力的作用效果相同、目的是激发学生学习兴趣,引导学生体会等效观点。
教师活动:引导学生思考:生活中还有哪些事例是说明几个力与一个力的作用效果相同的?
学生活动:思考讨论列举实际例子:用两条细绳吊着日光灯、很多只狗拉着雪撬前进、抗洪救灾中解放军搬沙袋、打夯等。
点评:通过列举生活中的实例,进一步体会一个力可以与几个力的作用效果相同。培养学生观察生活的能力,同时激发学生对生活的热爱。
教师活动:启发引导同学找出这些例子的共性,给出合力和分力的概念。
学生活动:积极思考,领会合力、分力的等效替代关系。
二、新课讲授
1、力的合成
教师活动:教师出具合力与分力关系模拟演示器,告诉学生有关的器材,以及实验的目的,让学生自己设计一个实验来探究求合力的方法(学生可能提出好多不同的设计方案,教师要引导学生选择其中的最佳方案)。教师可提出如下问题:在这个实验中合力与分力等效的标志是什么?(橡皮条的伸长量相等)然后教师可让学生(2-3人)自告奋勇去前面操作,下面的学生观察,引导学生找出操作同学的不妥之处。在实验结果的处理时,引导学生先做出各力的图示,让操作的同学和下面同学一起讨论合力与分力之间的关系。(学生此时也可能有很多种猜想,比如:把两个力直接加起来等。教师可参与学生的讨论,筛选出有一定道理的猜想)
学生活动:根据老师出示的合力与分力关系模拟演示器,思考:在这个实验中研究什么问题?在这个实验中合力与分力等效的标志是什么?用什么样的方案去探究?然后与邻近的同学交换一下意见。
学生代表到前面去做实验的时候,同学们要认真观察,并与自己设计的方案相比较,看哪个方案更好一些。同时要找一下前面同学的操作有无不恰当的地方,并友好地提出来。当操作的同学根据实验结果画出力的图示时,同学们要积极思考:合力与分力的大小是什么关系,并形成自己的猜想结论。
点评:探究力的合成的平行四边形定则,培养学生实验探究的能力。
学生对于合力和分力的大小关系的猜想,教师应当充分尊重,而不要怕麻烦,要让学生的实验探索落到实处。教师在教学中会发现:学生的思维有时很睿智,教师时常会有惊喜的发现(为学生的聪明而高兴)。
教师点评:学生的猜想是否正确,教师要给学生验证的机会:让学生进行分组实验,测量三组数据,处理完后得出自己验证的结论,即原来的猜想是否正确。让学生自己选出各组的代表,把实验的情况进行汇报,教师和学生一起进行归纳总结。最后得出求合力的方法一一平行四边形定则。
在上述过程中教师要引导学生对各组的操作情况、数据处理、语言表述等进行评价和分析。
学生活动:根据学生自己的猜想,利用课桌上仪器进行实验验证,测量三组数据进行处理,看结果如何。(实验过程中同学之间要团结协作,密切配合),各组的学生代表要在同学们面前陈述本组的实验结论,和其他组的情况相比较,最后全班同学一起得出求合力的方法。
点评:验证探究的结果是否正确。培养学生科学的思维方法——探究、验证,以及严谨的科学态度。
教师活动:教师提问:请同学们用比较准确而又简捷的语言表述出平行四边形定则。
学生活动:积极思考并回答老师的问题。
点评:概括得出平行四边形定则,培养学生抽象和概括的能力。
教师活动:教师提出如下问题:力F1=45N,方问水平向右。F2=60 N,方向竖直向上。求这两个力的合力F的大小和方向。若F1和F2的方向相反(夹角为180°),求其合力的大小和方向;若F1和F2的方向相同(夹角为0°),情况又怎样?
进一步引导学生思考:两个力F1、F2、的合力F的大小和方向随着F1、F2、的夹角变化而如何变化?
学生得出结论后,教师可出示多媒体课件演示:
θ= 0°;0°<θ<90°;θ= 180°;90°<θ<180°;θ从0°到180°变化,合力F的大小变化。
什么情况下合力最大?最大值为多大?什么情况下合力最小?最小值为多大?
合力F是否总大于原来两个力F1、F2、?
当F1、F2、相等时:θ= 0°;θ<60°;θ= 90°;θ=180°的情况。
学生活动:解答老师提出的问题、注意做题态度要严谨认真。
思考:两个力F1、F2、的合力F的大小和方向随着 F1、F2、的夹角变化而如何变化?合力F的大小在一个什么样的范围内变化?
认真观察老师提供的课件内容,验证自己得到的结论。
点评:寻找合力F的大小和分力F1、F2、间夹角的关系,培养学生应用知识的能力以及发散思维的能力。
教师活动:教师启发学生思考:在上述问题中,即:F1=45N,方问水平向右。F2=60 N,方向竖直向上。求这两个力的合力F的大小和方向。能否不用图示法而用其它的方法求?如何求?
学生活动:学生思考后回答:可以。可以用直角三角形的边角关系求解。然后学生计算求出。
点评:方法扩展,培养学生解决问题的能力。
不论是多么重要的结论,教师都不要取代学生,一切的思维活动教师都要巧妙引导,让学生得出。
教师活动:教师在学生初步知道求两个力的合力的方法后进一步提出拓展问题:一般情况下物体都受到多个力作用,那么如何求这些力的合力?
学生活动:学生思考教师提出的问题,然后不难想到:可以用平行四边形定则求出它们的合力:先求出任意两个力的合力.再求出这个合力跟第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力。
点评:由两个力合成扩展到多个力合成,培养学生发散思维能力和创新能力。
2、对“共点力”的学习
教师活动:教师让学生自学共点力的概念,然后让学生回答如下问题以检验其自学情况:
1、什么样的力是共点力?
2、你认为在掌握共点力的概念时应注意些什么问题?
3、教师利用计算机网络出示图片:大吊车吊起物体;人担水;举重;比萨斜塔等。吊车吊起物体时钩子受的力为共点力吗?人担水时担子受到的力为共点力吗?举重运动员举起的重物受到的力为共点力吗?比萨斜塔受几个力作用?它们是共点力吗?
4、力的合成的平行四边形定则有没有适用条件?适用于什么情况?
学生活动:学生认真看书,掌握共点力的概念,并回答老师提出的问题,在回答过程中进一步加深对共点力的理解并搞清它们的适用条件――只适用于共点力。
点评:学生掌握共点力的概念,培养学生自学和分析能力。
教师活动:教师出示课堂练习(见实例探究),学生先独立完成(起自测作用),然后讨论,有些问题可有多种解法,引导学生找出最佳解题方法。
学生活动:保质保量地完成课堂练习,自我评价本节课学习的情况。
点评:在应用中加深对所学知识的理解,培养学生应用知识的能力。
三、课堂总结、点评[教学目标]
一、知识与技能
1、知道滑动摩擦力概念及产生的条件,会判断滑动摩擦力的方向。
2、知道滑动摩擦力概念及产生条件,知道滑动摩擦力的大小跟什么有关,知道滑动摩擦力跟压力成正比。
3、知道静摩擦力概念及产生的条件,会判决静摩擦力的方向,知道最大静降擦力的概念。
4、了解滚动摩擦力和流体阻力。
二、过程与方法
[教学难点]
静摩擦力有无、大小的判定
[课时安排]
2课时
[教学过程]
一、引入新课
教师活动:指导学生实验,提问学生复习摩擦力概念。
学生活动:将手放在桌面上,由静止开始向前移动,体会手受到的阻力。建立摩擦力概念。
点评:通过实验建立静摩擦力概念。
二、进行新课
1、对“静摩擦力”的学习
教师活动:指导学生完成实验,提出问题:为什么弹簧秤有读数?得出静摩擦力概念
提出问题:什么情况下产生静摩擦力?让学生思考讨论。
让学生重复刚才实验,注意观察弹簧秤读数,发现问题,得出最大静摩擦力概念和静摩擦力范围。(0<F≤Fmax)
学生活动:将木块置于水平桌面上,用细线连接木块和弹簧秤,用力水平拉弹簧秤,不要使木块移动,并读数。回答问题:桌面对木块有阻力作用。
思考讨论静摩擦力产生的条件:接触,弹性形变,相对运动趋势。
重复实验,慢慢拉动木块,注意观察弹簧秤读数(木块刚开始移动时读数最大)。
点评:通过实验得到静摩擦力的概念,分析出静摩擦力的产生条件,再得到最大静摩擦力的概念。
教师活动:给学生出示课堂练习:
学生活动:完成练习:注意学习假设法和二力平衡法在分析静摩擦力时的运用。
点评:由实验分析静摩擦力有无,教给学生分析判定静摩擦力的方法。
教师活动:指导学生完成实验和分析皮带传送问题,总结出静摩擦力的方向。
学生活动:将毛刷放置于水平桌面上,用手按住向前推(不要移动),观察毛的变化(弯曲)回答老师问题(摩擦力方向与运动方向相反)
观察皮带传送问题,判定物体所受摩擦力的方向。(与运动方向相向)
总结:与相对运动趋势方向相反
点评:通过实验分析静摩擦力的方向。
2、对“滑动摩擦力”的学习
教师活动:让学生重复实验,提问学生:木块移动时弹簧秤有无读数,得到滑动摩擦力概念。
提问学生:滑动摩擦力的大小与什么有关?让学生讨论回答。
用实验探究滑动摩擦力与压力的关系(控制实验条件:接触面不变)
一块 二块 三块
木块与桌面间压力
弹簧秤读数
得到:F∝FN
F=μFN
让学生再次实验:讨论滑动摩擦力与接触面的关系。(控制实验条件:压力不变)
讲解:动摩擦因数μ,大小与材料和接触面的粗糙程度有关。参看课本第62页表。
学生活动:重复弹簧拉木块的实验,在木块匀速运动的条件下,观察弹簧秤的读数。讨论滑动摩擦力与什么有关(压力和接触面的粗糙程度)
(l)用弹簧秤分别拉一个,两个,三个木块(叠放),将每次的读数填在设计的表格中,分析比较:摩擦力与压力的关系。(成正比)
(2)分别在桌面,玻璃板和毛巾上用弹簧秤拉动木块。观察记录弹簧秤读数。(接触面粗糙的摩擦力大)
(3)在光滑桌面上和粗糙木板上分别拉动同一木块,并读数。
点评:通过实验得到滑动摩擦力概念,探究滑动摩擦力与什么因素有关,得到滑动摩擦力公式。
教师活动:让学生完成实验,总结滑动摩擦力方向。
学生活动:将毛刷放在桌面上,用力水平拉动,观察毛变弯的方向。总结滑动摩擦力的方向。并将静摩擦力和滑动摩擦力方向合起来总结。
点评:通过实验,分析滑动摩擦力的方向。培养学生归纳能力。
教师活动:指导学生完成课本第63页例题。
学生活动:完成训练。
点评:训练学生解决问题的能力。
教师活动:提问学生:在我们身边有哪些地方在增大摩擦力?那些地方在减小摩擦?
用滚动摩擦代替滑动摩擦力。
学生活动:思考回答。
实验:用弹簧秤在桌面上拉木块,记下弹簧秤读数;在木块下放两支铅笔,再用弹簧秤来拉,记下弹簧秤读数.比较两种情况下弹簧秤读数的大小。
点评:通过实际事例说明摩擦力的利害以及增大和减小摩擦力的方法。
教师活动:指导学生阅读课本第64页“流体的阻力”
学生活动:阅读“流体的阻力”
点评:培养学生阅读能力。
教师活动:出示课堂练习。
学生活动:完成练习。
点评:培养解决问题的能力。
三、课堂总结、点评
判断弹力的方向及计算弹力的大小是这节课学习的重点。只有掌握了弹力方向的判断方法,确定了弹力的方向,才能为今后的受力分析打下良好的基础。弹力大小的计算在今后也将有许多实际的应用,方法有多种,主要有:利用平衡条件及动力学规律,利用公式F=kx来计算。
四、实例探究
关于摩擦力在日常生活中的应用
l、观察自行车上哪些地方存在摩擦,其中那些是有益的,那些是有害的,你能想出哪些办法来增大和减小它们?试分析你骑自行车在加速行驶和减速滑行时,前轮和后轮受到路面所给的摩擦力的方向。
关于静摩擦力的求解
2、如图所示,用50N的作用力F将重10N的物体压在竖直墙壁上,问物体受到的摩擦力多大?方向如何?
关于摩擦力的理解[教学目标]
一、知识与技能
1、了解力是物体对物体的作用,力的作用是相互的,知道力能使物体发生形变或运动状态发生改变
2、知道力的三要素
3、知道重力产生的原因及其定义。
4、知道重力的方向以及重力的大小与物体质量的关系,能用重锤线检验一条线或一个面是否竖直或水平。
5、知道物体重心的含义
6、了解四种基本相互作用
二、过程与方法
三、情感、态度与价值观
1、通过实例激发学生对科学的求知欲,激励探索与创新的意识
2、培养主动与他人合作的精神和与他人交流的愿望,敢于质疑,勇于修正
3、通过介绍“神五”发射升空过程,培养学生的爱国主义情操,了解科学技术对人类生活和社会所起的巨大推动作用
[教学重点]
1、重力的方向以及重力的大小与物体质量的关系
2、力能使物体发生形变或运动状态发生改变
[教学难点]
1、力的作用效果与力的大小、方向、作用点三个因素有关
2、重心的概念
[课时安排]
1课时
[教学过程]
一、引入新课
我们在初中已经学过力的有关知识,今天我们继续学习力的知识。
二、进行新课
1、对“力和力的图示”的学习
教师活动:利用多媒体投影播放“运动员踢球、守门员接球、运动员用头顶球”等录像资料。教师提出问题,启发引导学生讨论解释现象
学生活动:学生观看,讨论现象的共同点,教师引导,得出结论
点评:通过实际问题以及现象的分析,激发学生学习兴趣,培养学生发现问题的能力。
教师活动:演示用手压锯条、拉橡皮条等等,提出问题;
l、类似这些你还能举出哪些生活实例?
2、所有这些现象说明什么?
学生活动:学生思考讨论列举实例,概括总结自己的结论
点评:通过生活实例,激发兴趣,完成力的定义的教学
教师活动:教师提出问题:
1、用手指推长方形小木块,你能看到几种不同的现象?
2、比较几种不同的现象,你能说出力的作用和它所产生的效果之间的关系吗?
3、说出你的结论。
学生活动:学生实验推木块。
操作参考:
l、用大小不同的力推木块靠近桌面的地方
2、用大小相同的力推木块的不同侧面
3、用大小相同的力推距离桌面不同高度的地方
学生叙述现象,讨论交流得出结论
点评:通过实验分析现象,培养学生利用物理语言叙述实验现象、抽象概括总结物理问题的能力。
教师活动:总结、点评、提出问题:
力是物体间的相互作用,力的作用效果是使物体发生形变或运动状态发生改变。力也是一个矢量。
1、我们学过的物理量中,有哪些是矢量? 2、我们怎样用数学方法来表示力?
引导学生阅读教材并观看课件《力的图示作图法》,完成对力的图示的教学。
学生活动:思考问题、阅读教材,观看课件。
2、对“重力”的学习
教师活动:多媒体展示神州五号升空录像,带有苹果落地、航天飞机绕地飞行、人抛出物体、月球绕地运行的图片。教师提出问题:
1、发射卫星或飞船为什么用那么大的火箭?
2、苹果落地、航天飞机绕地飞行、人抛出物体落向地面、月球绕地运行说明了什么?
学生活动:学生观看录像和图片,感受人类探索自然的成就感,交流讨论得出结论。
点评:进一步分析实际问题,培养学生热爱生活、热爱科学并勇于探索科学,得出重力的定义。
教师活动:指导学生用弹簧秤测已知质量的物体的重力,提出问题:
l、通过测量不同质量物体的重力,你能发现他们有一个共同点吗?
2、关于重力与哪些因素有关,你的结论是什么?
学生活动:学生实验测量,交流讨论,得出结论
点评:通过实验探究重力的大小与什么因素有关,培养学生实验探究物理问题的能力。
教师活动:教师提出问题:重力的方向是怎样的?演示不同情况下的重锤线。
学生活动:学生猜想、观察、分析得出重力方向的结论。
点评:通过演示实验的观察,培养学生分析观察概括总结的能力。
教师活动:教师提出问题:
l、你能用一支铅笔将一个刻度尺水平支起来吗?做做看。
2、根据二力平衡,你能找到刻度尺的重心吗?
3、根据刻度尺的重心的位置,猜想质量均匀分布的物体的重心在哪里?
4、你的猜想正确吗?你该怎么做?
5、若在刻度尺的一端放上一块橡皮,刚才支点的位置改变了吗?说明什么?
学生活动:学生动手做实验:
l、平衡刻度尺 2、确定形状规则、质量分布均匀的金属板的重心并实验验证。
点评:通过实验验证质量均匀分布的物体重心的位置.培养学生实验能力。
3、对“四种基本相互作用”的学习
教师活动:引导学生阅读“四种基本相互作用”,提出回答:[教学目标]
一、知识与技能目标
1、理解弹力的概念,知道弹力产生的原因和条件.
2、知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,会分析弹力的方向,能正确画出弹力的示意图.
3、理解形变概念,了解放大法显示微小形变.
二、过程和方法目标
[教学重点]
什么是弹力,正确使用弹簧测力计。
[教学难点]
弹簧测力计的测量原理。
[课时安排]
1课时
[教学过程]
一、观察实验
1、观察用弹簧拉静止的小车
小车:由静止→运动
弹簧:被拉长
2、水平支起竹片,竹片上放置砝码,观察砝码和竹片
竹片:发生弯曲
砝码:处于静止状态
3、观察用弹性钢片推放置在桌面上的物体
钢片:发生弯曲
物体:被推开
二、形变:
物体的形状或体积的改变,叫做形变.
三、弹力:发生弹性形变的物体,由于要恢复原状,对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力.显然受力物体之所以受到了弹力,是由于与之相接触的施力物体发生了形变所产生的.
弹力产生的条件:1.直接接触 2.产生弹性形变
四、实例探究
(一)关于弹力产生的原因
1、下列说法正确的是
A、木块放在桌面上受到向上的支持力,这是木块发生微小形变而产生的
B、用一根细竹竿拨动水中的木头,木头受到竹竿的推力,这是由于木头发生形变而产 生的
C、绳对物体的拉力方向总是竖直向上
D、挂在电线下面的电灯受到向上的拉力,是由于电线发生微小形变而产生的
2、放在水平桌面上的书,在重力的作用下与桌面互相接触,由于书发生了微小的形变,产生了 对 的 力,其方向 。
(二)弹力产生的条件
3、已知物体甲和乙之间有弹力的作用,那么
A、物体甲和乙必定直接接触,且都发生形变
B、物体甲和乙不一定直接接触,但必定都发生形变
C、物体甲和乙必定直接接触,但不一定都发生形变
D、物体中和乙不一定直接接触;也不一定都发生形变
(三)对弹力的理解
4、关于弹力的下列说法中,正确的是
A、只有发生形变的物体,才会对它接触的物体产生弹力
B、只有受弹簧作用的物体才受到弹力
C、通常所说的压力、支持力和绳子的拉力都是弹力
D、压力和支持力的方向总是垂直接触面
5、画出图中物体受力的示意图
(四)对胡克定律的应用
6、一弹簧秤由于弹簧老化而换用了一新弹簧。将弹簧秤竖直挂起来,当下面不挂重物时其指什恰好指在5N刻度处,当弹簧下挂上20N的重物时,弹簧秤示数为30N,当弹簧下挂上多重的物体时弹簧秤的示数为100N?[教学目标]
一、知识教学点
三、德育透点
联系实际,培养研究周围事物的习惯.
[教学重点]
运用平行四边形定则对力进行效果分解.
[教学难点]
1.力的分解方法
2.按效果分解时如何确定两分力的方向.
[课时安排]
1课时
[教学过程]
1.力的分解
[演示1]在一台秤托盘上放一长度合适的长木板,木板上放一重物,静止时指针指示一定的值,用一斜向上的拉力使重物在此木板上运动(运动距离不宜太长),观察台秤读数减小.如图1-28所示.
图1-28
师生共同分析:力F产生两个效果:使重物克服阻力前进时,同时把重物上提这两个效果,相当于两个力产生.水平力使重物前进,竖直向上的力使重物上提.F的作用效果可用两个力、代替,、就叫做F的分力.
[结论]几个力,如果它们产生的效果跟原来一个力产生的效果相同,这几个力就叫做原来那个力的分力.求一个力的分力叫做力的分解.
[提问]力的合成遵守平行四边形定则,力的分解呢?
分解是合成的逆运算,力的分解也遵守平行四边形定则.
[问题]在演示1中,若F=10N,=30 ,和的大小分别为多少?请同学用三角形知识列式计算、的值.
图1-29
学生列式:=F·cos=5N≈8.7N =F·sin=5.0N
[问题]还可以用什么方法得出、的大小?
引导学生得出:可以由作图法求出、的大小.
[演示2]在黑板上固定一彩色橡皮绳,并在绳的另一端(结点)系上两根细线,请同学用一竖直向下的力把结点拉到O位置,如图1-30所示.
图1-30
[演示3]请同学用沿OA方向的拉力和沿OB方向的拉力同时作用于结点,将结点拉到O位置,如图1-31所示.
图1-31
[分析]、共同作用的效果与F作用的效果相同.
[演示4]请同学用不同的方式将结点拉到O位置,例如图1-32为其中一种方式.
图1-32
[分析]、共同作用的效果与F作用的效果相同.
[提问]、是力F的一对分力;,也是力F的一对分力,如果只知道F,则F有多少对分力?
[分析]同一对角线可作出无数个平行四边形,同一已知力若不加条件限制可分为无数对大小、方向不同的分力.
[提问]什么情况下力的分解有惟一确定的解?
[分析](1)已知两分力方向.
(2)已知一分力大小和方向.
(3)实例分析.
[演示5]用薄塑料板做斜面,将物块放在斜面上,斜面被压弯,同时物块沿斜面下滑.
[分析]重力G产生两个效果:使物体沿斜面下滑和压紧斜面.
图1-33
设G=20N,=30
计算法:=G·sin=10N
=G·cos≈17.3N
作图法:≈9.6N ≈18N
作图法直观、但误差较大,特殊角度时用计算法,精确、简便.
[问题]木块放在光滑斜面上,有同学分析得出木块受四个力的作用:重力、支持力、下滑力、压斜面的力,对不对?