高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §5.1 追寻守恒量 课 型 新授课（1课时）
教 学 目 标 1．知识与技能 (1)理解动能、势能及能量的概念与意义。(2)了解守恒思想的重要性，守恒关系是自然界中十分重要的关系， (3)通过具体的事例使同学们对守恒观念有初步的认识．2．过程与方法 (1)再微一次伽利略的斜面实验，启发大家对守恒思想的认讥 (2)利用自制教具(如单摆)的演示，帮助同学们建立能量守恒的观念．3．情感、态度与价值观通过动能、势能间的相互转化来研究生活中的物体的运动，培养热爱生活的情趣。 观察一个物理现象总是很容易的，但从中分析并得到物理规律却不容易，有一句俗语“会看的看门道，不会看的看热闹”，望同学们都做有心人
教学重点、难点 教学重点理解动能、势能的含义。教学难点在动能和势能转化的过程中体会能量守恒。
教 学 方 法 教学方法 教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。
教 学 手 段 教学工具计算机、投影仪、CAI课件、录像片
教 学 活 动（一）引入新课教师活动 ( http: / / www.21cnjy.com )：指导学生列举生活中能量转化的例子，让学生初步体会“能量”在人类生活中的重要性。学生活动：积极思考，列举实例。学生代表发言，其他同学补充。教师活动：总结点评学生的发言情况，引出课题。（二）进行新课1、对能量概念的学习教师活动：让一位学生大声朗读教材开头费恩曼的话，让学生体会能量守恒定律的重要性。课件展示“伽利略斜面实验”，通过动画展示，让学生感受到“有某一量是守恒的”。阅读P2第四自然段学生活动：教师活动：教师帮助学生总结，得出“能量”的概念。2、对势能、动能概念的学习教师活动：课件展示“势能和动能的相互转化”，通过动画展示，建立势能和动能的概念，并让学生感受到“势能和动能”是可以转化的，但总和是不变的。学生活动：认真观看课件演示，用心体会，并发表见解。教师活动：引导学生阅读教材，并用能量的观点，解释“小球”释放后为什么会重新回到原来的高度。点评：培养学生观察问题分析问题的习惯，培养学生的探究意识和进一步学习的欲望。教师活动：提出问题：如果不采用能量的概念，用我们以前的语言能否解释这个实验？这种描述具有什么局限？学生活动：思考老师的问题，讨论后学生代表发言。阅读P3第三自然段教师活动：针对学生的回答进行点评。点评：教师求追不舍，设置疑问，进一步激发学生的探究意识和学习的欲望。（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☆关于机械能相互转化的实例分析［例］以竖直上抛的小球为例说明小球的势能和动能的转化情况。在这个例子中是否存在着能的总量保持不变？解析：竖直上抛运动的小球，首先由动能转化为势能，达到最高点时，动能为零，势能达到最大，在下落时，势能逐渐减小，动能逐渐增大，势能又转化为动能。在小球运动过程中，小球的机械能总量保持不变。 学 生 活 动学生活动：认真观看课件演示，用心体会。
作 业 课后讨论P3“问题与练习”中的问题。
板 书 设 计 §5.1追寻守恒量1．能量：能量是一个守恒量，但它有不同的表现形式2．势能：有重力势能与弹性势能之分，其大小与物体所处高 度或弹簧的形变量有关3．动能：物体由于运动而具有的能量4．动能和势能可以相互转化，而总的能旦保持不变．5．机械能可以和其他形式的能相互转化，而总能量保持不变
教学后记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §6.4抛体运动的规律 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 1．理解平抛运动是匀变速运动，其加速度为g． 2．掌握抛体运动的位置与速度的关系．过程与方法 1．掌握平抛运动的特点，能够运用平抛规律解决有关问题． 2．通过例题分析再次体会平抛运动的规律．情感、态度与价值观 1．有参与实验总结规律的热情，从而能更方便地解决实际问题． 2．通过实践，巩固自己所学的知识．
教学重点、难点 教学重点 分析归纳抛体运动的规律教学难点 应用数学知识分析归纳抛体运动的规律．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 平抛运动演示仪、自制投影片
教 学 活 动[新课导入] 上一节我们已经通过实验探究出平抛运动 ( http: / / www.21cnjy.com )在竖直方向和水平方向上的运动规律，对平抛运动的特点有了感性认识．这一节我们将从理论上对抛体运动的规律作进一步分析，学习和体会在水平面上应用牛顿定律的方法，并通过应用此方法去分析没有感性认识的抛体运动的规律．[新课教学] 一、抛体的位置 我们以平抛运动为例来研究抛体运动所共同具有的性质． 首先我们来研究初速度为。的平 ( http: / / www.21cnjy.com )抛运动的位置随时间变化的规律．用手把小球水平抛出，小球从离开手的瞬间(此时速度为v，方向水平)开始，做平抛运动．我们以小球离开手的位置为坐标原点，以水平抛出的方向为x轴的方向，竖直向下的方向为y轴的方向，建立坐标系，并从这一瞬间开始计时． 师：在抛出后的运动过程中，小球受力情况如何 生：小球只受重力，重力的方向竖直向下，水平方向不受力． 师：那么，小球在水平方向有加速度吗 它将怎样运动 生：小球在水平方向没有加速度，水平方向的分速度将保持v不变，做匀速直线运动． 师：我们用函数表示小球的水平坐标随时间变化的规律将如何表示 生：x=vt 师：在竖直方向小球有加速度吗 若有，是多大 它做什么运动 它在竖直方向有初速度吗 生：在竖直方向，根据牛顿第二定律，小球在重力作用下产生加速度g．做自由落体运动，而在竖直方向上的初速度为0． 师：那根据运动学规律，请大家说出小球在竖直方向的坐标随时间变化的规律． 生：y＝1/2gt2 师：小球的位置能否用它的坐标(x，y)描述 能否确定小球在任意时刻t的位置 生：可以．师：那么，小球的运动就可以看成是水平和竖直两个方向上运动的合成．t时间内小球合位移是多大 生：师：若设s与+x方向(即速度方向)的夹角为θ，如图6．4—1，则其正切值如何求 生：[例1]一架飞机水平匀速飞行．从飞机上海隔l s释放一个铁球，先后释放4个，若不计空气阻力，从地面上观察4个小球( ) A.在空中任何时刻总是捧成抛物线，它们的落地点是等间距的 B.在空中任何时刻总是排成抛物线，它们的落地点是不等间距的 C.在空中任何时刻总在飞机正下方，排成竖直的直线，它们的落地点是等间距的 D.在空中任何时刻总在飞机的正下方，捧成竖直的直线，它们的落地点是不等间距的。解析：因为铁球从飞机上释放后做平抛运动，在水 ( http: / / www.21cnjy.com )平方向上有与飞机相同的速度．不论铁球何时从飞机上释放，铁球与飞机在水平方向上都无相对运动．铁球同时还做自由落体运动，它在竖直方向将离飞机越来越远．所以4个球在落地前始终处于飞机的正下方，并排成一条直线，又因为从飞机上每隔1s释放1个球，而每个球在空中运动的时间又是相等的，所以这4个球落地的时间也依次相差1 s，它们的落地点必然是等间距的．若以飞机为参考系观察4个铁球都做自由落体运动．此题把曲线运动利用分解的方法“化曲为直”，使其成为我们所熟知的直线运动，则据运动的独立性，可以分别在这两个方向上用各自的运动规律研究其运动过程．二、抛体的速度 师：由于运动的等时性，那么大家能否根据前面的结论得到物体做平抛运动的时间 生：由y＝1/2gt2得到，运动时间 师：这说明了什么问题 生：这说明了做平抛运动的物体在空中运动的时间仅取决于下落的高度，与初速度无关． 师：那么落地的水平距离是多大 生：落地的水平距离师：这说明了什么问题 生：这说明了平抛运动的水平位移不仅与初速度有关系，还与物体的下落高度有关．师：利用运动合成的知识，结合图6．4—2，求物体落地速度是多大 结论如何 生：落地速度，即落地速度也只与初速度v和下落高度h有关．师：平抛运动的速度与水平方向的夹角为a，一般称为平抛运动的偏角．实际上， ( http: / / www.21cnjy.com )常称为平抛运动的偏角公式，在一些问答题中可以直接应用此结论分析解答[例2]一个物体以l0 m／s的速度从10 m的水平高度抛出，落地时速度与地面的夹角θ是多少(不计空气阻力) [例3]在5 m高的地方以6 m／s的初速度 ( http: / / www.21cnjy.com )水平抛出一个质量是10 kg的物体，则物体落地的速度是多大 从抛出点到落地点发生的位移是多大 (忽略空气阻力，取g=10m／s2)[交流与讨论]应用运动的合成与分解的方法我们探究了做平抛 ( http: / / www.21cnjy.com )运动的物体的位移和速度．请大家根据我们探究的结果研究一下平抛运动的物体位移和速度之间存在什么关系．参考解答：根据前面的探究结果我们知道，物体的位移，与x轴的夹角的正切值为tanθ=gt/2v．物体的速度，与x轴的夹角的正切值为tanθ=gt/v．可以看到位移和速度的大小没有太直接的关系，但它们的方向与x轴夹角的正切是2倍关系．利用这个关系我们就可以很方便地计算物体速度或位移的方向了． ( http: / / www.21cnjy.com )师：在(2)中，，与匀变速直线运动公式vt2=v02+2as，形式上一致的，其物理意义相同吗 生：物理意义并不相同，在中的h，并不是平抛运动的位移，而是竖直方向上的位移，在中的s就是表示匀速直线运动的位移．对于平抛运动的位移，是由竖直位移和水平位移合成而得的．师：平抛运动的轨迹是曲线(抛物线 ( http: / / www.21cnjy.com ))，某一时刻的速度方向即为曲线上物体所在位置的切线方向．设物体运动的时间为t，则这一时刻的速度与竖直方向夹角的正切值tanβ=v0/gt，而物体下落的高度为h=＝1/2gt2．如图6．4—3．图中的A点为速度的切线与抛出点的 ( http: / / www.21cnjy.com )水平线的交点，C点为物体所在位置的竖直线与水平线的交点，从图中可以看出A为水平线段OC的中点．平抛运动的这一重要特征，对我们分析类平抛运动，特别是带电粒子在电场中偏转是很有帮助的． 平抛运动常分解成水平方向和 ( http: / / www.21cnjy.com )竖直方向的两个分运动来处理，由于竖直分运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以初速度为零的匀加速直线运动的公式和特点均可以在此应用．另外，有时候根据具体情况也可以将平抛运动沿其他方向分解. 三、斜抛运动师：如果物体抛出时的速度不是沿水平方向，而是斜向上方或斜向下方的(这种情况称为斜抛)，它的受力情况是什么样的 加速度又如何 生：它的受力情况与平抛完全相同，即在水平方向仍不受力，加速度仍是0；在竖直方向仍只受重力，加速度仍为g． 师：实际上物体以初速度v沿斜向上或斜向下方抛出，物体只在重力作用下的运动，如何表示 与平抛是否相同 生：斜抛运动沿水平方向和竖直方向初速度与平抛不同，分别是vx=vcosθ和vy=sinθ.由于物体运动过程中只受重力，所以水平方向 ( http: / / www.21cnjy.com )速度vx=vcosθ保持不变，做匀速直线运动；而竖直方向上因受重力作用，有竖直向下的重力加速度J，同时有竖直向上的初速度vy=sinθ，因此做匀减速运动(是竖直上抛运动，当初速度向斜下方，竖直方向的分运动为竖直下抛运动)，当速度减小到。时物体上升到最高点，此时物体由于还受到重力，所以仍有一个向下的加速度g，将开始做竖直向下的加速运动．因此，斜抛运动可以看成是水平方向速度为vx=vcosθ的匀速直线运动和竖直方向初速度为vy=sinθ的竖直上抛或竖直下抛运动的合运动． 师：斜抛运动分斜上抛和斜下抛(由初速度方向确定)两种，下面以斜上抛运动为例讨论． 师：斜抛运动的特点是什么 生：特点：加速度a= ( http: / / www.21cnjy.com )g，方向竖直向下，初速度方向与水平方向成一夹角θ斜向上，θ＝90°时为竖直上抛或竖直下抛运动θ=0°时为平抛运动． 师：常见的处理方法： ①将斜上抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动，这样有由此可以得到哪些特点 ( http: / / www.21cnjy.com ) 生：由此可得如下特点：a．斜向上 ( http: / / www.21cnjy.com )运动的时间与斜向下运动的时间相等；b.从轨道最高点将斜抛运动分为前后两段具有对称性，如同一高度上的两点，速度大小相等，速度方向与水平线的夹角相同． 师：②将斜抛运动分解为沿初速度方向的斜向上的匀速直线运动和自由落体运动两个分运动，用矢量合成法则求解． ③将沿斜面和垂直斜面方向作为x、y轴，分别分解初速度和加速度后用运动学公式解题． [交流与讨论] 对于斜抛运动我们只介绍下船上抛和 ( http: / / www.21cnjy.com )斜下抛的研究方法，除了平抛、斜上抛、斜下抛外，抛体运动还包括竖直上抛和竖直下抛，请大家根据我们研究前面几种抛体运动的方法来研究一下竖直上抛和竖直下抛． 参考解答：对于这两种运动来说，它们都 ( http: / / www.21cnjy.com )是直线运动，但这并不影响用运动的合成与分解的方法来研究它们．这个过程我们可以仿照第一节中我们介绍的匀加速运动的分解过程．对竖直上抛运动，设它的初速度为v0，那么它的速度就可以写成v= v0—gt的形式，位移写成x= v0t—g t2／2的形式．那这样我们就可以进行分解了．把速度写成v1= v0，v2=—gt的形式，把位移写成xl= v0t，x2= —g t2／2的形式，这样我们可以看到，竖直上抛运动被分解成了一个竖直向上的匀速直线运动和一个竖直向上的匀减速运动．对于竖直下抛运动可以采取同样的方法进行处理．[小结] 1．具有水平速度的物体，只受重力作用时，形成平抛运动． 2．平抛运动可分解为水平匀蓬运动和 ( http: / / www.21cnjy.com )竖直自由落体运动．平抛位移等于水平位移和竖直位移的矢量和；平抛瞬时速度等于水平速度和竖直速度的矢量和． 3．平抛运动是一种匀变速曲线运动． 4．如果物体受到恒定合外力作用，并且合外力跟初速度垂直，形成类似平抛的匀变速曲线运动，只需把公式中的g换成a，其中a＝F合／m. 说明：1．干抛运动是学生接触到的第一个曲线运动，弄清其成固是基础，水平初速度的获得是同题的关键，可归纳众两种； (1)物体被水平加速：水平抛出、水干射出、水平冲击等； (2)物体与原来水平运动的载体脱离，由于惯性而保持原来的水平速度． 2．平抛运动的位移公式和速度公式中 ( http: / / www.21cnjy.com )有三个含有时间t，应根据不同的已知条件来求时间．但应明确：平抛运动的时间完全由抛出点到落地点的竖直高度确定(在不高的范国内g恒定)，与抛出的速度无关． 学 生 活 动 ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
作业 [布置作业] 教材第43页“问题与练习”第l题．
板 书 设 计 ( http: / / www.21cnjy.com )
教学后记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §6.5 圆周运动 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 1．认识匀速圆周运动的概念，理解 ( http: / / www.21cnjy.com )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。过程与方法 1．运用极限法理解线速度的瞬时性．掌握运用圆周运动的特点如何去分析有关问题． 2．体会有了线速度后．为什么还要引入角速度．运用数学知识推导角速度的单位．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．激发学习的兴趣．
教学重点、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。
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 多媒体教学课件；用细线拴住的小球；实物投影仪．
教 学 活 动[新课导入] 师：先请同学观看两个物 ( http: / / www.21cnjy.com )体所做的曲线运动，并请注意观察它们的运动特点： 第一个：老师用事先准备好的用细线拴住的小球，演示水平面内的圆周运动； 第二个：课件展示同学们熟悉的手表指针的走动． 学生可能答：它们的轨迹是一个圆． 师：对，这就是我们今天要研究的圆周运动． 点评：此过程的方法特点是充分调动学生的感性认识，借助于实验和多媒体课件等直观手段，激发学生的学习兴趣．[新课教学] 继续请学生举一些生产和生活中物体做四周运动的实例(把物理学与学生的生活实践联系起来) 学生纷纷举例，选出代表发言． 生1：行驶中的汽车轮子． 生2：公园里的“大转轮”． 生3：自行车上的各个转动部分． 师：刚才同学们列举了很多例 ( http: / / www.21cnjy.com )子，都说得很好．日常生活和生产实践中做圆周运动的物体可以说是“举不胜举”．同学们所列举的这些做圆周运动物体上的质点，哪些运动得较慢 哪些运动得更快 我们应该如何比较它们运动的快慢呢 下面就请同学们对自行车上的各个转动部分，围绕课本第44页“思考与讨论”中提出的问题，前后每四人一组进行讨论． [交流与讨论] 开始讨论时，学生之间有激烈的争 ( http: / / www.21cnjy.com )论，各人考虑的出发点不一样，思考的角度不同．有人认为小齿轮、后轮上各点运动的快慢一样，因为它们是一起转动的；有人认为大齿轮、小齿轮各点运动的快慢一样，因为它们是用链条连在一起转动的，等等．这时需要老师的引导． 师：你衡量快慢的标准是什么 你从哪个角度去进行比较的 这时学生好像明白了什么． 老师听取学生的发育，针对学生的不同意 ( http: / / www.21cnjy.com )见，从思考的角度出发，通过与直线运动快慢描述的对比，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：让学生最大限度地发表 ( http: / / www.21cnjy.com )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． 一、线速度 师：我们曾经用速度这个 ( http: / / www.21cnjy.com )概念来描述物体做直线运动时的快慢，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 下面就请同学们自主学习课本第45页上有关线速度的内容： 给出阅读提纲，学生先归纳，然后师生互动加深学习． (出示课件)阅读提纲 (1)线速度的物理意义， (2)线速度的定义(和直线运动中速度定义的比较)； (3)线速度的定义式； (4)线速度的瞬时性； (5)线逮度的方向； (6)匀逮圆周运动的‘匀速”同’匀速直线运动’的‘匀遵”一样吗 学生在老师的指导下，自主阅读，积极思考，然后每四人一组进行讨论、交流，形成共识． 生：线速度的物理意义反映了质点在单位时间内通过的弧长的多少． 生：线速度是利用物体通过的弧长与所用时间的比值来定义的． 生：线速度也是矢量，其运动过程中方向在不断变化着，因此要注意其瞬时性．生：匀速圆周运动的“匀速”，不是真正的匀速，而是指速度的大小不变……老师展示知识点并点评、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△s和所用时间△t的比值叫做线速度．(比值定义法)(这里是弧长，而直线运动中是位移) (3)大小：v=△l/△t单位：m/s(s是弧长．非位移)． (4)当选取的时间△t很小很小时(趋近零)．弧长△s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)“匀逮圆周运动 ( http: / / www.21cnjy.com )”中的“匀速”指的是速度的大小不变，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． 注意点：学生讨论中教师要因势利导，做增强学生思维的“催化剂”． 二、角速度 教师出示课件展示手表指针的转动，提出问题： (1)根据线速度的定义，请你比较手表指针中点和端点线速度的大小． (2)同一根指针上不同的点，其线速度 ( http: / / www.21cnjy.com )大小却不一样，而它们是应该有共同点的．因此这就需要我们去思考：描述圆周运动的快慢，除了用线速度外，还有没有其他方法 给出阅读提纲，学生先归纳，然后师生互动加深学习． (出示课件)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．点评：要让学生体会一个新的物理量的引入，不是凭科学家的想象，而是研究问题的实际需要． 生：角速度能把同一物体上各点做圆周运动的共同点反映出来． 生：角速度大反映了物体转动的快慢…… 教师投影知识点并点评、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△θ的角度跟所用时间△t的比值，就是质点运动的角速度． (3)定义式：ω＝△θ/△t． 三、角速度的单位 师：每接触一个新的物理量．我们都要 ( http: / / www.21cnjy.com )关心它的物理单位是什么．那么线建度的单位是米／秒，角速度的单位又是什么呢 下面就请同学们自主学习课本第46页上有关角速度的内容．课件投影出阅读提纲： (1)怎样度量圆心角的大小 弧度这个单位是如何得到的 在计算时要注童什么 (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 学生在老师的指导下．自主阅读，积极思考，然后每四人一组进行讨论，交流，形成共识． (教师总结) 投影知识点并点评、总结： (1)圆心角θ的大小可 ( http: / / www.21cnjy.com )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．弧度不是通常煮义上的单位．计算时，不能将弧度带进算式中． (2)国际单位制中，角速度的单位是弧度／秒(rad／s)． (3)这一句话是错误的，因为线速度是 ( http: / / www.21cnjy.com )矢量．其方向在不断变化，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，因为角速度是不变的(如果有学生提出角速度是矢量吗 教师可明确说是矢量，但高中阶段不研究其方向，而不能违背科学说角速度是标量)． 点评，教师明确告诉学生角速度是矢量．但高中阶段不研究其方向，让学生体会学习是无止境的． 师：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 下面请同学们阅读教材第46页的有关内容，掌握转速和周期的概念． 四、线速度与角速度的关系 师：线速度和角速度都能描述圆周运动的 ( http: / / www.21cnjy.com )快慢，它们之间有何关系呢 下面请同学们依据刚学过的线速度和角速度的概念和定义，推导出线速度和角速度的关系v=rω．点评：通过推导，加深对所学 ( http: / / www.21cnjy.com )知识的理解，掌握知识间的联系．到此，教师还需引导学生进一步思考；以上都能描述圆周运动快慢的线速度、角速度、转速和周期，除了有以上的联系外，还有没有不同的地方 如果学生通过讨论发现周期这一概念更能突显出圆周运动的周期性和重复性，将使学生对圆周运动有进一步的认识．例题分析先下一页[小结]师：请同学们在笔记本上根据前面的共同研究和自己的理解概括总结本节课的内容．[交流与讨论]将一同学的小结投影出来，请其他同学评价小结内容。师：请同学们认真总结概括本节内容，比较投影出的小结和自己的小结优、缺点，看谁的更好，好在什么地方，并把自己的体会写下来．点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力．教 ( http: / / www.21cnjy.com )师要放开，让学生自己总结所学内容．允许内容的顺序不同和从不同的角度去总结，从而构建他们自己的知识框架． ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) 学 生 活 动
作 业 [布置作业] 完成教材第47页“问题与练习”中的l～5题．
板 书 设 计 6．5 圆周运动 一、描述匀速圆周运动的有关物理量 1．线速度 (1)定义：做圆周运动的物体通过的弧长与所用时间的比值 (2)公式：v=△l/△t单位：m/s(s是弧长．非位移) (3)物理意义： 2．角速度 (1)定义：做圆周运动的物体的半径扫过的角度与所用时间的比值 (2)公式：ω＝△θ/△t． (3)单位：rad／s (4)物理意义： 3．转速和周期 二、线速度，角速度、周期间的关系 v=rω=2πr／T ω=2π／T
教 学 后 记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §6.2 运动的合成和分解 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 1．在具体情景中，知道合运动、分运动分别是什么，知道其同时性和独立性． 2．知道运动的合成与分解，理解运动的合成与分解遵循平行四边形定则． 3．会用作图和计算的方法，求解位移和速度的合成与分解问题．过程与方法 1．通过对抛体运动的观察和思考，了解一个运动可以与几个不同的运动效果相同，体会等效替代的方法． 2．通过观察和思考演示实验，知道运动独立性．学习化繁为筒的研究方法． 3．掌握用平行四边形定则处理简单的矢量运算问题．情感、态度与价值观 1．通过观察，培养观察能力． 2．通过讨论与交流，培养勇于表达的习惯和用科学语言严谨表达的能力．
教学重点、难点 教学重点 1．明确一个复杂的运动可以等效为两个简单的运动的合成或等效分解为两个简单的运动． 2．理解运动合成、分解的意义和方法．教学难点 1．分运动和合运动的等时性和独立性． 2．应用运动的合成和分解方法分析解决实际问题．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教学用具 演示红蜡烛运动的有关装置．
教 学 活 动[新课导入] 师：上节课我们学习了曲线运动的定义，性质及物体做曲线运动的条件，先来回顾一下这几个问题：什么是曲线运动 生：运动轨迹是曲线的运动是曲线运动． 师：怎样确定做曲线运动的物体在某一时刻的速度方向 生：质点在某一点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向． 师：物体在什么情况下做曲线运动 生：当物体所受合力的方向跟它的速度方向不在同一直线上时，物体做曲线运动．师：通过上节课的学习．我们对曲线运动有了一个 ( http: / / www.21cnjy.com )大致的认识，但我们还投有对曲线运动进行深入的研究．要研究曲线运动需要什么样的方法呢 这节课我们就来研究这个问题。[新课教学]师：我们先来回想一下我们是怎样研究直线运动的，同学们可以从如何确定质点运动的位移来考虑．生：可以沿着物体或质点运动的轨迹建立直线坐标系，通过物体或质点坐标的变化可以确定其位移，从而达到研究物体运动过程的目的．师：现在我们先看一个匀加速直线运动的例子。 ( http: / / www.21cnjy.com )生：物体运动轨迹是直线，位移增大的越来越快，初逮度为零，速度均匀增大，加速度保持不变，所以这种运动为初速度为零的匀加速直线运动．师：现在我们可以看到，我们已经把这个物体的 ( http: / / www.21cnjy.com )运动分解成了两个运动：其一是速度为vO的匀速直线运动：其二是同方向的初速度为0、加速度为a。的匀加速直线运动．可以说这种方法可以将比较复杂的一个运动运动转化成两个或几个比较简单的运动．这种方法我们称为运动的分解．实际上运动的分解不仅能够应用在直线运动中，对于曲线运动它同样适用．下面我们就来探究一下怎样应用运动的合成与分解来研究曲线运动。(演示实验)如图6．2—l所示，在一端封闭、长约l m的玻璃管内注满清水．水中放一红蜡做的小圆柱体R，将玻璃管的开口端用胶塞塞紧．(图甲) ( http: / / www.21cnjy.com )将这个玻璃管倒置(图乙)，蜡块R就沿玻璃管上．如果旁边放一个米尺，可以看到蜡块上升的速度大致不变，即蜡块做匀连直线运动．再次将玻璃管上下颠倒，在蜡块上升的同时将玻璃管水平向右匀速移动，观察蜡块的运动．(图丙) 师：在黑板的背景前观察由甲到乙的过程．可以发现蜡块做的是匀速直线运动，而过程丙中蜡块微的是什么运动呢 生：有可能是直线运动．速度大小变不变化不能判断；有可能是曲线运动．师：也就是说，仅仅通过用眼睛观察我们并不能 ( http: / / www.21cnjy.com )得到物体运动的准确信息，要精确地了解物体的运动过程，还需要我们进行理论上的分析．下面我们就通过运动的分解对该物体的运动过程进行分析．对于直线运动，很明显，其运动轨迹就是直线， ( http: / / www.21cnjy.com )直接建立直线坐标系就可以解决问题，但如果是一个运动轨迹不确定的运动还能这样处理吗 很显然是不能的，这时候我们可以选择平面内的坐标系了．比如选择我们最熟悉的平面直角坐标系．下面我们就来看一看怎样在乎面直角坐标系中研究物体的运动。一、蜡块的位置师：建立如图6．2—2所示的平面直角坐标系：选蜡块开始运动的位置为原点，水平向右的方向和竖直向上的方向分别为x轴和y轴的正方向．在观察中我们已经发现蜡块在玻璃管中是 ( http: / / www.21cnjy.com )匀速上升的，所以我们设蜡块匀速上升的速度为vy，玻璃管向右匀速运动的速度为vx，从蜡块开始运动的时刻开始计时，我们就可以得到蜡块在t时刻的位置P(x，y)，我们该如何得到点p的两个坐标呢 生：蜡块在两个方向上做的都是匀速直线运动，所以x、y可以通过匀速直线运动的位移公式x=vt获得，即 x=vxt y=vyt师：这样我们就确定了蜡块运动过程中任 ( http: / / www.21cnjy.com )意时刻的位置，然而要知道蜻块做的究竟是什么运动这还不够，我们还要知道蜡块的运动轨迹是什么样的．下面我们就来操究这个问题．二、蜡块的运动轨迹师：我们在数学课上就已经学 ( http: / / www.21cnjy.com )过了怎样在坐标中表示一条直线或曲线．在数学上。关于x、y两个变量的方程就可以代表一条直线或曲线．现在我们要找的蜡块运动的轨迹，实际上我们只要找到表示蜡块运动轨迹的方程就可以了．观察我们刚才得到的关于蜡块位置的两个方程．发现在这两个关系式中．除了x、y之外还有一个变量“那我们应该如何来得到蜡块的轨迹方程呢 生：根据数学上的消元法．我们可以从这两 ( http: / / www.21cnjy.com )个关系式中消去变量t，就可以得到关于x，y两个变量的方程了．实际上我们前面得到的两个关系式就相当于我们在数学上学到的参数方程，消t的过程实际上就是消参数的过程。师：那消参数的过程和结果应该是怎样的呢 生：我们可以先从公式(1)中解出tt=x/vx y=vy x/vx师：现在我们对公式④进行数学分析，看看它究竟代表的是一条什么样的曲线呢 生：由于蜡块在x、y两个方向上做的都是匀速 ( http: / / www.21cnjy.com )直线运动，所以vy 、vx都是常量．所以vy /vx也是常量，可见公式④表示的是一条过原点的倾斜直线．师：在物理上这代表什么意思呢 生：这也就是说，蜡块相对于黑板的运动轨迹是直线，即蜡块做的是直线运动．师：既然这个方程所表示的直线就是蜡块的运动 ( http: / / www.21cnjy.com )轨迹，那如果我们要找靖块在任意时刻的位移，是不是就可以通过这条直线来实现呢 下面我们就来看今天的第三个问题．三、蜡块的位移师：在直线运动中我们要确定物体运动的位 ( http: / / www.21cnjy.com )移，我们只要知道物体的初末位置就可以了对于曲线运动也是一样的．在前面建立坐标系的时候我们已经说过了，物体开始运动的位置为坐标原点，现在我们要找任意时刻的位移，只要再找出任意时刻t物体所在的位置就可以了．实际上这个问题我们已经解决了，前面我们已经找出物体在任意时刻的位置P(x，y)，请同学们想一下在坐标中物体位移应该是怎么表示的呢 生：在坐标系中，线段OP的长度就代表了物体位移的大小．师：现在我找一位同学来计算一下这个长度．生：师：我们在前面的学习中已经知道位移是矢量，所以我们要计算物体的位移仅仅知道位移的大小是不够的，我们还要再计算位移的方向．这应该怎样来求呢 生：因为坐标系中的曲线就代表了物体运动的轨迹，所以我们只要求出该直线与x轴的夹角θ就可以了．要求"我们只要求出它的正切就可以了． tanθ＝=vy /vx这样就可以求出θ，从而得知位移的方向． 师：现在我们已经知道了蜡块做的是 ( http: / / www.21cnjy.com )直线运动，并且求出了蜡块在任意时刻的位移．但我们还不知道蜡块做的是什么样的直线运动，要解决这个问题，我们还需要求出蜡块的速度．[交流与探究]现在我们探讨了蜡块在玻璃管中的运动，请大 ( http: / / www.21cnjy.com )家考虑实际生活中我们遇到的哪些物体的运动过程与蜡块相似 典型事例：小船过河．对小船在水里的运动加以讨论．参考解答：小船过河时的运动 ( http: / / www.21cnjy.com )情况和蜡块在玻璃管中的运动基本是相同的．首先小船过河时它会有一个自己的运动速度，当它开始行走的时候，同时由于水流的作用，它要顾着水流获得一个与水的运动速度相同的速度．小船自己的速度一般是与河岸成一定角度的，而水流给小船的速度却是沿着河岸的．所以小船实际的运动路径是这两个运动合成的结果．而合速度的大小取决于这两个建度的大小和方向．而小船渡河的时间仅与小船自身的速度有关，与水流的速度是没有关系的．四、蜡块的速度师：根据我们前面学过的速度的定义，物体在某过程中的速度等于该过程的位移除以发生这段位移所需要的时间，即前面我们已经求出了蜡块在任意时刻‘的位移的大小．所以我们可以直接计算蜡块的位移．直接套入速度公式我们可以得到什么样的速度表达式 生：带人公式可得师：分析这个公式我们可以得到什么样的结论 生：vy /vx都是常量，也是常量．也就是说蜡块的速度是不发生变化的，即蜡块做的是匀速运动．师：结合我们前面得出的结论，我们可以概括起来总结蜡块的运动，它做的应该是个什么运动 生：蜡块做的是匀速直线运动．师：在这个实验中，我们看到的蜡 ( http: / / www.21cnjy.com )块实际的运动是相对于黑板向右上方运动的，而这个运动并不是直接发生的，它是由向上和向右的两个运动来构成的，在这种情况中，我们把蜡块沿玻璃管向上的运动和它随着玻璃管向右的运动，都叫做分运动；而蜡块相对于黑板向右上方的运动叫做合运动．明确了合运动和分运动的概念之后，我们就可以得出运动合成与分解的概念了：由分运动求合运动的过程叫做运动的合成；由合运动求分运动的过程叫做运动的分解．[思考与讨论]如果物体在一个方向上的分运动是匀速直线运动，在与它垂直方向的分运动是匀加速直线运动．合运动的轨迹是什么样的 参考提示：匀速运动的速度V1和匀速运动的初速度的合速度应如图6．2—3所示，而加速度a与v2同向，则a与v合必有夹角，因此轨迹为曲线．(实验探究运动的独立性)在如图6．2—4所示的装 ( http: / / www.21cnjy.com )置中，两个相同的弧形轨道M、N，分别用于发射小铁球P、Q；两轨道上端分别装有电磁铁C、D；调节电磁铁C、D的高度，使AC=BD，从而保证小铁球P、Q在轨道出口处的水平初速度v0相等． ( http: / / www.21cnjy.com )现将小铁球p、Q分别吸在电磁铁C、D上，然后 ( http: / / www.21cnjy.com )切断电源，使两小铁球能以相同的初速度V0同时分别从轨道M、N的下端射出．实验结果是两小球同时到达E处，发生碰撞．增大或者减小轨道M的高度，只改变小铁球P到达桌面时速度的竖直方向分量的大小，再进行实验，结果两小铁球总是发生碰撞．实验结果显示，改变小球P的高度． ( http: / / www.21cnjy.com )两个小球仍然会发生碰撞．说明沿竖直方向距离的变化．虽然改变了两球相遇时小球P沿竖直方向速度分量的大小．但并不改变小球P沿水平方向的速度分量大小．因此，两个小球一旦处于同一水平面，就会发生碰撞．这说明小球在竖直方向上的运动并不影响它在水平方向上运动．下面我们来看一个通过运动的合成与分解解决实际问题的例子．(书上例题剖析)师；我们现在来总结一下运动的合成与分解．先来回想一下，对蜡块运动的分解有几个方面的内容 生：包括对运动速度的合成与分解．对位移的合成与分解．师：对．实际上关于运动的合成与分解．不 ( http: / / www.21cnjy.com )仅包含这两方面的内容，还包括对加速度的合成与分解，我们这节课中没有牵扯到这个问题，在以后的学习中我们会遇到这样的情况的． 现在请大家再来想一下．在运动的合成与分解的过程中，合运动和各个分运动之间有什么关系 生：合运动和分运动总是同时开始同时结束，没有合运动也就没有分运动，反之也成立，即没有分运动也就没有合运动．师：很好，对于运动的合成与分解过 ( http: / / www.21cnjy.com )程的这个特点，我们把它称为运动的合成与分解的等时性原理．也就是说，在物体的运动过程中，合运动持续的时间和各分运动所持续的时间是致的．这是合运动与分运动之间的关系．现在大家再来考虑各个分运动之间有什么关系 生：就蜡块的运动来说，当玻璃管上下 ( http: / / www.21cnjy.com )颠倒后静止时，在竖直方向上蜡块做的是匀速直线运动，当玻璃管上下颠倒后增加了一个向右的匀速直线运动后，蜡块竖直方向的运动仍然为匀速直线运动，也就是说，蜡块在竖直方向上的分运动并不会受到其他分运动的影响．师：实际上不仅仅蜡块竖直方向上的分运动 ( http: / / www.21cnjy.com )不受其他分运动的影响，在运动的过程中，虽然体现出来的是合运动的运动效果，但各个分运动仍然保持各自的独立性，并不会因为参与了运动合成而改变自己的状态，在运动的合成的过程中，各个分运动是互不影响的．我们把这个特点称为运动的合成与分解的独立性原理．现在再来考虑我们在对蜡块的速度、位移 ( http: / / www.21cnjy.com )进行分解与合成的时候是采用的什么方法 或者说是在合成与分解的过程中合速度与分速度、合位移与分位移之间存在着什么样的联系 生：合速度是两个分速度通过平行四边形定则求出来的．也就是它们之间是进行的矢量加减．合位移与分位移之间也存在这种关系．师：也就是说在运动的合成与分解 ( http: / / www.21cnjy.com )的过程中，统一的遵守着平行四边形定则．之所以会出现这种规律，其根本在于我们在运动的合成与分解中所合成与分解的各个物理量都是矢量，而矢量的加减是遵循平行四边形定则的．在这节课的学习中，我们遇到的 ( http: / / www.21cnjy.com )都是相互垂直的两个方向上的运动的合成与分解．实际上．对于互成任意角度的两个方向上的运动同样可以根据平行四边形定则进行合成与分解．[实验与探究]1．让玻璃管倾斜一个适当的角度"，沿水平方 ( http: / / www.21cnjy.com )向匀速运动，同时让红色的蜡块沿玻璃管匀速运动，如图6．2—6所示，请大家思考如何确定红蜡块的位置、运动轨迹以及红蜡块的速度． ( http: / / www.21cnjy.com )2．在你的铅笔盒里取一块橡皮，用一根细线拴 ( http: / / www.21cnjy.com )住，把线的另一端用图钉固定在竖直放置的图板上．按6．2—7所示的方法，用铅笔靠着线的左侧，沿直尺向右匀速移动．再向左移动，来回做几次．仔细观察橡皮的运动轨迹． 结合实验现象，讨论以下问题． (1)橡皮的运动是由哪两个运动合成的 (2)合运动的位移与分运动的位移之间有什么关系 (3)合运动的速度V与分运动的速度V1、V2，有什么关系 [课堂训练] 1．关于运动的合成，下列说法中正确的是…………………………………( ) A.合运动的速度一定比每一个分运动的速度大 B．两个匀速直线运动的合运动，一定是匀速直线运动 C.两个分运动是直线运动的合运动，一定是直线运动 D．两个分运动的时间，一定与它们的合运动的时间相等 2．如果两个分运动的速度大小相等．且为定值，则以下说法中正确的是……( ) A. 两个分运动夹角为零，合速度最大 B．两个分运动夹角为90°，合速度大小与分速度大小相等 C. 合速度大小随分运动的夹角的增大而减小 D．两个分运动夹角大于120°，合速度的大小等于分速度 3．小船在静水中的速度是v，今小 ( http: / / www.21cnjy.com )船要渡过一河流，渡河时小船朝对岸垂直划行，若航行至中心时，水流速度突然增大，则渡河时间将………………………( ) A．增大 B．减小 C．不变 D．无法确定 [小结] 这节课我们学习的主要 ( http: / / www.21cnjy.com )内容是探究曲线运动的基本方法——运动的合成与分解．这种方法在应用过程中遵循平行四边形定则．在实际的解题过程中，通常选择实际看到的运动为合运动，其他的运动为分运动．运动的合成与分解包括以下几方面的内容： (1)速度的合成与分解； (2)位移的合成与分解； (3)加速度的合成与分解． 合运动与分运动之间还存在如下的特点： (1)独立性原理：各个分运动之间相互独立，互不影响． (2)等时性原理，合运动与分运动总是同时开始，同时结束，它们所经历的时间是相等的． 学 生 活 动 ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
作业 [布置作业] 教材第37页“问题与练习”1，2．
板 书 设 计 ( http: / / www.21cnjy.com )
教学后记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §6.7 向心力 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 1．理解向心力的概念及其表达式的确切含义． 2．知道向心力大小与哪些因素有关，并能用来进行计算． 3．知道在变速圆周运动中，可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度．过程与方法 1．通过用圆锥摆粗略验证向心力的表达式的实验来了解向心力的大小与哪些因素有关，并具体“做一做”来理解公式的含义． 2．进一步体会力是产生加速度的原因，并通过牛顿第二定律来理解匀速圆周运动、变速圆周运动及一般曲线运动的各自特点．情感、态度与价值观 1．在实验中，培养学生动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能力． 2．感受成功的快乐．体会实验的意义，激发学习物理的兴趣．
教学重点、难点 教学重点 1．体会牛顿第二定律在向心力上的应用． 2．明确向心力的意义、作用、公式及其变形．教学难点 1．圆锥摆实验及有关物理量的测量． 2．如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 多媒体课件、圆锥摆等实验设备
教 学 活 动[新课导入] 师：前面两节课，我们学习、研究了 ( http: / / www.21cnjy.com )圆周运动的运动学特征，知道了如何描述圆周运动．这节课我们再来学习物体做圆周运动的动力学特征——向心力．[新课教学] 一、向心力 [自主阅读] 师：请同学们阅读教材“向心力”部分，思考并回答以下问题， 1．举出几个物体做圆周运动的实例，说明这些物体为什么不沿直线飞去． 2．用牛顿第二定律推导出匀速圆周运动的向心力表达式． 学生认真阅读教材，列举并分析实例，体会向心力的作用效果，并根据牛顿第二定律推导出匀速圆周运动的向心力表达式． [交流与讨论] 师：请同学们交流各自的阅读心得并进行相互间的讨论． 生：用手枪一个被绳子系着的物体，使它做圆周运动，是因为绳子的力在拉着它．一旦绳子断了，小球就会飞出去． 生：月球之所以绕地球做圆周运动，是地球对月球的引力在“拉”着它． 师：同学们有没有发现过，做圆周运动的物体由于突然不受力了，结果物体沿直线飞出去的现象 生：我自己做过这个实验：用手抡一个被绳子系着的物体，使它做圆周运动，一旦绳子断了，小球就会飞出去． 生：本章第一节中，砂轮上的砂粒被刀具碰掉后，沿切线方向飞出去的现象． 师：刚才同学们说得很好，圆 ( http: / / www.21cnjy.com )周运动是变速运动，有加速度，故做圆周运动的物体一定受到力的作用．而我们知道做匀速圆周运动的物体具有向心加速度，根据牛顿第二定律，这个加速度一定是由于它受到了指向圆心的合力的作用．这个合力叫做向心力．下面请同学们把刚才由牛顿第二定律推出的向心力的表达式展示出来．投影学生推出的向心力表达式：FN=mv2/r , FN=mrω2点评：学生的思维在于老师的激发，学习的积极性在于老师的调动．通过让学生发表见解，提出疑问，培养学生的语言表达能力和分析问题的能力．二、实验：用圆锥摆粗略验证向心力的表达式 [实验与探究] 师：请同学们阅读教材“实验”部分，思考下面的问题： 1．实验器材有哪些 2．简述实验原理(怎样达到验证的目的)． 3．实验过程中要注意什么 如何保证小球在水平面内做稳定的圆周运动，测量哪些物理量(记录哪些数据) 4．实验过程中产生误差的原因主要有哪些 学生认真阅读教材，思考问题，找学生代表发言．教师听取学生的见解，点评、总结． 教师巡视并指导学生完成实验，及时发现并记录学生实验过程中存在的问题． 点评：让学生亲历实验验证的过程．体验成功的乐趣．培养动手能力和团结协作的团队精神． 教师听取学生汇报验证的结果，引导学生对实验的可靠性作出评估． [交流与讨论]生：实验的过程中，多项测量都是粗略的，存在较大的误差，用两个方法得到的力并不严格相等．生：通过实验我们还体会到．向心力并 ( http: / / www.21cnjy.com )不是像重力、弹力、摩擦力那样具有某种性质的力来命名的．它是效果力，是按力的效果命名的．在圆锥摆实验中，向心力是小球重力和细线拉力的合力，还可以理解为是细线拉力在水平面内的一个分力．生：数圈数测时间时，要从零开始数起．生：我有一个改进的实验，不知是否可行，其装置 ( http: / / www.21cnjy.com )如图6．7—1所示，让小球在刚好要离开锥面的情况下做匀速圆周运动，我认为利用该装置可以使测量值减少误差． 师：同学们能积极思维，勇于 ( http: / / www.21cnjy.com )发表自己的见解，这很好．至于该方案效果如何，老师没有做过，这里也不敢妄下结论，还请同学们课后进一步进行比较性的研究，老师期待着你们的实验结论． 点评：新课程理念强调，老师不一定要能回答学生提出的所有问题，但老师要起到一个引导者、一个领路人的作用．[课堂训练] 说明以下几个圆周运动的实例中向心力是由哪些力提供的．(师生互动) 1．绳的一端拴一小球，手执另一端使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动． 2．火星绕太阳运转的向心力是什么力提供的 3．在圆盘上放一个小物块，使小物块随圆盘一起做匀速圆周运动，分析小物块受几个力，向心力由谁提供． 参考答案 1．解析：小球受重力、支持力 ( http: / / www.21cnjy.com )、绳的拉力而做匀速圆周运动．由于竖直方向小球不运动，故重力、支持力合力为零，那么水平方向上的匀速圆周运动由水平面上的绳的拉力来提供． 2．解析：火星和太阳间的万有引力提供火星运转的向心力． 3．解析：小物块受重力、支持力和静摩擦力，静摩擦力提供向心力． 点评：通过实例分析，达到巩固所学知识的目的． [课堂分组实验] 师：请同学们两人一组，完成课本第54页“做一做”栏目中的实验，自己感受向心力的大小． 学生按照“做一做”栏目中的实验介绍，独立操作，在实验中去体验． 点评：通过实验，增强学生的感性认识，同时激发学生学习物理学的兴趣．三、变速圆周运动和一般曲线运动 师：在刚才“做一做” ( http: / / www.21cnjy.com )的实验中，我们可以通过抡绳子来调节沙袋速度的大小，这就给我们带来一个疑问：难道向心力能改变速度的大小吗 为什么 生：不能．因为我 ( http: / / www.21cnjy.com )刚才做实验时发现，当我的手保持不动时，沙袋的速度并不能改变，只有当我的手在动时，沙袋的速度才能改变，所以不能．但具体细节我还没有搞清． 生：刚才XXX同学的发现我也体会 ( http: / / www.21cnjy.com )到了，我认为手不动时，绳子的拉力和沙袋运动的速度方向垂直，故沙袋的速度不变．而当手动时，绳子的拉力和沙袋运动的速度方向不垂直，此时可以把拉力分解为沿速度方向和垂直于速度方向的两个分力，其垂直于速度方向的分力提供沙袋所需的向心力，并不改变沙袋的速度大小；而沿速度方向的分力产生的加速度使沙袋的速度发生了改变． 师：刚才同学们交流、讨论得很好，实际上这些现象，我们都可以通过运用牛顿第二定律来解决，希望同学们课后能进一步地认真总结，细细体会。 点评：老师及时对学生进行恰当 ( http: / / www.21cnjy.com )的评价，是使学生能获得成功培的保证．同时要善于培养学生阅读教材并从中获取信息的能力，培养学生发现问题解决问题的主动求知的意识． 师：对于做一般曲线运 ( http: / / www.21cnjy.com )动的物体，我们可以用怎样的分析方法进行简化处理 请同学们阅读教材并结合课本图6.7—4的提示发表自己的见解．同时再与刚才研究的变速圆周运动去进行对比．点评：对学生注重物理学方法的教育．[课堂训练]1．如图6．7—2所示，在光滑的水平面上钉两 ( http: / / www.21cnjy.com )个钉子A和B，相距20cm用一根长1 m的细绳，一端系一个质量为0.5 kg的小球，另一端固定在钉子A上．开始时球与钉子A、B在一条直线上，然后使小球以2 m／s的速率开始在水平面内做匀速圆周运动．若绳子能承受的最大拉力为4 N，那么从开始到绳断所经历的时间是多少 说明：需注意绳磋钉子的瞬间，绳的拉力和速度方向仍然垂直，球的速度大小不变，而绳的拉力随半径的突然减小而突然增大．2．如图6.7—3所示，水平转盘的中心有个 ( http: / / www.21cnjy.com )竖直小圆筒，质量为m的物体A放在转盘上，A到竖直筒中心的距离为r，物体A通过轻绳、无摩擦的滑轮与物体月相连，月与A质量相同．物体A与转盘问的最大静摩擦力是正压力的μ倍，则转盘转动的角速度在什么范围内，物体A才能随盘转动 ( http: / / www.21cnjy.com )说明：根据向心力公式，解题的关键是分析做匀速田用运动物体的受力情况；明确哪些力提供了它需要的向心力．3．如图6.7—4所示，在质量为 ( http: / / www.21cnjy.com )M的电动机上，装有质量为m的偏心轮，飞轮转动的角速度为ω，当飞轮重心在转轴正上方时，电动机对地面的压力刚好为零．则飞轮重心离转轴的距离多大 在转动过程中，电动机对地面的最大压力多大 [小结]师：请同学们概括总结本节课的内容．投影展示出几个学生的课堂小结，同时引导同学们分析，讨论，并与各自的小结进行对比，看看谁总结得好，并把自己的体会写下来．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．[课外训练]1．如图6.7—5所示，一 ( http: / / www.21cnjy.com )圆盘可以绕一个通过圆盘中心且垂直于盘面的竖直轴转动，在圆盘上放置一木块，当圆盘匀速转动时，木块随圆盘一起运动，那么…( ) A.木块受到圆盘对它的摩擦力，方向背离圆盘中心 B.木块受到圆盘对它的摩擦力．方向指向圆盘中心 C.因为木块与圆盘一起做匀速转动，所以它们之间没有摩擦力D.因为摩擦力总是阻碍物体运动的，所以木块受到圆盘对它的摩擦力的方向与木块运动方向相反2．一个2.0kg的物体在半径是1.6 m的圆周上以4 m／s的速率运动，向心加速度为多大 所需向心力为多大 3．太阳的质量是1．98X1030kg ( http: / / www.21cnjy.com )，它离开银河系中心大约3万光年(1光年：9．46X1012km)，它以250km／s的速率绕着银河系中心转动．计算太阳绕银河系中心转动的向心力．4．关于匀速圆周运动的周期大小，下列判断正确的是…………………( ) A．若线速度越大，则周期一定越小 B．若角速度越大，则周期一定越小 C．若半径越大，则周期一定越大 D．若向心加速度越大，则周期一定越大5．线的一端系一个重物，手执线的另一端使 ( http: / / www.21cnjy.com )重物在光滑水平面上做匀速圆周运动，当转速相同时．线长易断，还是线短易断 为什么 如果重物运动时系线被桌上的一个钉子挡住，随后重物以不变的速率在系线的牵引下绕钉子做圆周运动，系线碰钉子时钉子离重物越远线易断 还是离重物越近线易断 为什么 6．如图6．7-6所示，线段OA＝2AB．A、B两球质量相等．当它们绕O点在光滑的水平桌面上以相同的角速度转动时，两线段的拉力之比为多少 参考答案 1．B 2．10m／s2 20 N 3．4.36×1020 N 4．B 5．线长易断，因为转 ( http: / / www.21cnjy.com )速相同时，由向心力公式知，半径越大，所需向心力越大．越近易断，因为线速度相同时，由向心力公式知，半径越小，所需向心力大． 6．3:5 学 生 活 动 ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
作 业 [布置作业]完成P55“问题与练习”中的l～5题．
板 书 设 计 7．向心力一、向心力1．通过实例进一步感受做圆周运动的物体必须受到力的作用．2．向心力的概念3．向心力的表达式二、向心力的实验验证1．圆锥摆的实验．2．向心力公式的实验讨论(“做一做”)．三、变速圆周运动和一般曲线运动的研究
教学后记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §7.6经典力学的局限性 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 1．知道牛顿运动定律的适用范围． 2．了解经典力学在科学研究和生产技术中的广泛应用． 3.知道质量与速度的关系，知道高速运动中必须考虑速度随时过程与方法 通过阅读课文体会一切科学都有自己的局限性，新的理论会不断完善和补充旧的理论，人类对科学的认识是无止境的．情感、态度与价值观 通过对牛顿力学适用范围的讨论，使学生知道物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神．
教学重点、难点 教学重点 牛顿运动定律的适用范围教学难点 高速运动的物体，速度和质量之间的关系．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 录像资料，多媒体课件
教 学 活 动[新课导入] 师：自从17世纪以来 ( http: / / www.21cnjy.com )，以牛顿运动定律为基础的经典力学不断发晨，如：在宏观、低速、弱引力的广阔领域，包括天体力学的研究中取得了巨大的成就．经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，如，从地面物体的运动到天体的运动，从大气的流动到地壳的变动，从拦河筑坝、修建桥梁到设计各种机械；从自行车到汽车、火车、飞机等各种交通工其：从投出的篮球到发射火箭、人造卫星、宇宙飞船……从而证明了牛顿运动定律的正确性。但是，经典力学也不是万能的，像一切科学一样，它没有也不会穷尽一切真理，它也有自己的局限性．它像一切科学理论一样，是一部“未完成的交响曲”．那么经典力学在什么范围内适用呢 有怎样的局限性 呢 这节课我们就来了解这方面的知识． [新课教学] 一、从低速到高速 (展示问题) 师：请同学们阅读教材“从低速到高速”部分．回答低速与高速的概念、质速关系、速度合成与两个公设． 生：低速到高速的概念， ( http: / / www.21cnjy.com )通常所见的物体的运动皆为低速运动，如行驶的汽车，发射的导弹、人造卫星及宇宙飞船等．有些微观粒子在一定条件下其速度可以与光速相接近，这样的速度称为高速． 质速关系是：在经典力学中，物体的质量是不变的，但爱因斯坦的狭义相对论指出，物体的质量随速度的增大而增大，即 其中Db为静止质量，m是物体速度为v时的质量，c是真空中的光速． 例如：(1)v＝0．8c时，物体的质量约增大到静止质量的1．7倍，这时经典力学就不再适用了． (2)如地球以v＝30km／s的速度绕太阳公转时，m=l 010 lOlmo，它的质量增大十分微小，可以忽略不计． 速度合成与两个公设．一条河 ( http: / / www.21cnjy.com )流中的水以相对河岸的速度v水岸流动，河中的船以相对于河水的速度v船水顺流而下．在经典力学中，船相对于岸的速度即为v船岸=v船水+v水岸 经验告诉我们，这简直是天经地义的 ( http: / / www.21cnjy.com )．但是，仔细一看，这个关系式涉及两个不同的惯性参考系，而速度总是与位移(空间长度)及时间间隔的测量相联系．在牛顿看来，位移和时间的测量与参考系无关，正是在这种时空的观念下，上式才成立．然而，相对论认为，同一过程的位移和时间的测量在不同的参考系中是不同的，因而上式不能成立，经典力学也就不再适用了． (1)相对性原理：物理规律在一切惯性参考系中都具有相同的形式． (2)光速不变原理：在一切惯性参考系中，测量到的真空中的光速‘都一样． 师：经典力学是适用于低速运动的物体还是适用于高速运动的物体呢 生：适用于低速运动的物体． 师：阅读教材科学漫步部分，体会时间和空间是什么． 生：时间与空间并没有讲清时间与空间的问题，只是提出问题，激励我们对未来的探索． 二、从宏观到微观 师：请同学们阅读教材“从宏观到微观”部分，并说明经典力学是适用于宏观物体还是微观物体。 生：19世纪末到20世纪初，人们 ( http: / / www.21cnjy.com )相继发现了电子、质子、中子等微观粒子，发现它们不仅具有粒子性，面且具有波动性，它们的运动规律不能用经典力学描述． 20世纪20年代，建立了量子力学，它能够正确地描述微观粒子运动的规律性，并在现代科学技术中发挥了重要作用． 经典力学一般不适用于微观粒子． 师：相对论和量子力学的出现，是否表示经典力学失去了意义 生：相对论和量子力学的出现，说明人类 ( http: / / www.21cnjy.com )对自然界的认识更加广泛和深入，而不表示经典力学失去了意义．它只是使人们认识到经典力学有它的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动，只适用于宏观世界，不适用于微观世界。 三，从弱引力到强引力 (展示问题) 师：请同学们阅读教材“从弱引力到强引力”部分，并回答问题：何为弱引力 何为强引力 生：万有引力属于弱引 ( http: / / www.21cnjy.com )力．利用万有引力定律可以解释天体的运动，并预言和发现了海王星和冥王星，首次把天上的星体运动规律与地面物体的运动规律统一起来． 爱因斯坦引力理论表明，当天体半径减小到一定程度时(太阳的引力半径为3 km，地球的引力半径为1 m)，天体间的引力就趋于无穷大． [讨论与交流) (展示问题) (1)实际的天文 ( http: / / www.21cnjy.com )观测，行星的运行轨道并不是严格闭合的，它们的近日点在不断地旋进．经典力学的解释令人满意吗 用什么理论来圆满地进行了解释 (投影) 生：按牛顿的万有引力定律推算，行星 ( http: / / www.21cnjy.com )的运动应该是一些椭圆或圆，行星沿着这些椭圆或圆做周期性运动，与实际观测结果不符．经典力学也能作出一些解释，但是，水星旋进的实际观测值比经典力学的预言值多．经典力学的解释不能令人满意． 爱因斯坦根据广义相 ( http: / / www.21cnjy.com )对论计算出水星近日点的旋进还应有43’的附加值，同时还预言了光线在经过大质量的星体附近时，如经过太阳附近时会发生偏转现象．并且都被观测证实． (2)何为天体的引力半径 生：假定一个球形天 ( http: / / www.21cnjy.com )体的质量不变，并通过压缩减小它的半径，天体表面上的引力将会增加，当引力趋于无穷大时，被压缩天体半径接近的值——“引力半径”． 只要天体的实际半 ( http: / / www.21cnjy.com )径远大于它们的引力半径，那么爱因斯坦和牛顿的理论计算出的力的差异并不很大．但当天体的实际半径接近引力半径时，这种差异将急剧增大．这就是说，在强引力的情况下，牛顿的万有引力理论将不再适用． 对于这样的科学发展过程，英国剧作家萧伯纳曾诙谐地说，‘科学总是从正确走向错误．”这种调佩倒也不失为一种幽默的表述． (3)历史上的科学成就与新的科学成就的关系是什么 生：历史上的科学 ( http: / / www.21cnjy.com )成就不会被新的科学成就所否定，而是作为某些条件下的局部情形，被包括在新的科学成就之中．如：当物体的速度远小于光速c(3X108m／s)时，相对论与经典理论的结论没有区别；当另一个重要常数即“普朗克常数”h(6．63X10-34J·s)可以忽略不计时．量子力学和经典力学的结论没有区别．相对论和量子力学都没有否定过去的科学，面只认为过去 的科学是自己在一定条件下的特殊情形． (例11以牛顿运动定律为基础的经典力学，在科学研究和生产技术中有哪些应用 参考答案：经典力学在科学研究和生产技 ( http: / / www.21cnjy.com )术中有广泛的应用．经典力学与天文学相结合建立了天体力学；经典力学和工程实际相结合，建立了应用力学，如水利学，材料力学、结构力学等．从地面上各种物体的运动到天体的运动：从大气的流动到地壳的变动：从拦柯筑坝、修建桥梁到设计各种机械；从自行车到汽车、火车、飞机等现代交通工具的运动，从投出篮球到发射导弹、卫星、宇宙飞船等等，所有这些都服从经典力学规律． (例2)以牛顿运动定律为基础的经典力学的适用范围是什么 参考答案：经典力学只适用于解 ( http: / / www.21cnjy.com )决低速运动问题，不能用来处理高速运动问题，经典力学只适用于宏观物体，一般不适用于微观粒子：经典力学只适用于解决弱引力问题，不能用来处理强引力问题． [课堂训练] 1．20世纪初，著名物理学家 ( http: / / www.21cnjy.com )爱因斯坦提出了 ，改变了经典力学的一些结论．在经典力学中，物体的质量是 的，而相对论指出质量随着速度变化而 2．20世纪初期，建立了 ，它能够正确地描述微观粒子的运动规律． 3．经典力学只适用于解决 问题，不能用来处理——问题，经典力学只适用于物体，一般不适用于 ． 4．微观粒子的运动 ( http: / / www.21cnjy.com )不仅具有 性．同时具有波动性．它们的运动规律很多情况下不能用经典力学来说明．要增强正确描述微观粒子的运动规律，需要用 ． 5．牛顿运动规律只适用于 物体的运动，狭义相对论阐述物体在以 的速度运动时所遵从的规律． 参考答案 1．狭义相对论 固定不变 变化 2．量子力学 3．低速运动 高速运动 宏观 微观粒子 4．粒子 量子力学 5．宏观、低速 接近光速 [小结] 本节学习了经典力学的局限性： (1)从低速到高速：在经典力学中，物体的质量m是不随运动状态改变的，而狭义相对论指出，质量要随着物体的运动速度的增大而增大．即 (2)从宏观到微观 ( http: / / www.21cnjy.com )：相对论和量子力学的出现，并不说明经典力学失去了意义．只说明它有一定的适用范围：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界． (3)从弱引力到强引力：相对论物理学与经典物理学的结论没有区别．相对论与量子力学都没有否定过去的科学，而只是认为科学在一定条件下有其特殊性．经典力学只适用于弱引力，不适用于强引力． 学 生 活 动
作 业 [布置作业] 认真阅读教材．认识到物理中的结论和规律一般都有其适用范围，认识知识的变化性和无穷性，培养献身于科学的时代精神． [课外训练] 阅读教材83页‘科学足迹’栏目中的短文《牛顿的科学生涯，，体会和学习牛顿献身科学的精神．
板 书 设 计 6．经典力学的局限性 一、从低速到高速 经典力学只适用于低速运动 二、从宏观到微观 经典力学只适用于宏观物体 三、从弱引力到强引力 万有引力定律只适用于弱引力
教 学 后 记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §6.6向心加速度 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 1．理解速度变化量和向心加速度的概念， 2．知道向心加速度和线速度、角速度的关系式． 3．能够运用向心加速度公式求解有关问题． 过程与方法 体会速度变化量的处理特点， ( http: / / www.21cnjy.com )体验向心加速度的导出过程，领会推导过程中用到的数学方法，教师启发、引导．学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果． 情感、与价值观 培养学生思维能力和分析问题的能 ( http: / / www.21cnjy.com )力，培养学生探究问题的热情，乐于学习的品质．特别是“做一做”的实施，要通过教师的引导让学生体会成功的喜悦．
教学重点、难点 教学重点 理解匀速圆周运动中加速度的产生原因，掌握向心加速度的确定方法和计算公式．教学难点 向心加速度方向的确定过程和向心加速度公式的推导与应用．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 多媒体辅助教学设备等
教 学 活 动[新课导入] 师：通过前面的学习，我们已经知道，做 ( http: / / www.21cnjy.com )曲线运动的物体速度一定是变化的．即使是我们上一堂课研究的匀速圆周运动，其方向仍在不断变化着．换句话说，做曲线运动的物体，一定有加速度．圆周运动是曲线运动，那么做圆周运动的物体，加速度的大小和方向如何确定呢 ——这就是我们今天要研究的课题．[新课教学]一、感知加速度的方向 下面先请同学们看两例：(展示多 ( http: / / www.21cnjy.com )媒体动态投影图6.6—1和图6.6—2)并提出问题．(1)图6．6—1中的地球受到什么力的作用 这个力可能沿什么方向 (2)图6.6—2中的小球受到几个力的作用 这几个力的合力沿什么方向 生1：(可能回答)感觉上应该受到指向太阳的引力作用． 生2：小球受到重力、支持力和绳子的拉力三个力的作用，其合力即为绳子的拉力，其方向指向圆心． 师：可能有些同学有疑惑，即我们这节课要研究的是匀逮圆周运动的加速度，可以上两个例题却在研究物体所受的力，这不是“南辕北辙”了吗 点评：激发学生的思维，唤起学生进一步探究新知的欲望．通过发表自己的见解，解除疑惑，同时为下一步的研究确定思路． 生：(可能的回答)根据牛顿第二定律可知，知道了物体所受的合外力，就可以知道物体的加速度，可能是通过力来研究加速度吧． 师：回答得很好，由于我 ( http: / / www.21cnjy.com )们之前没有研究过曲线运动的加速度问题，特别是加速度的方向较难理解，而牛顿第二定律告诉我们，物体的加速度方向总是和它的受力方向一致，这个关系不仅对直线运动正确，对曲线运动也同样正确．所以先通过研究力来感知加速度，特别是加速度的方向．但我们具体研究时仍要根据加速度的定义来进行，为了进一步增加感性认识，请同学们再举出几个类似的做圆周运动的实例，并就刚才讨论的类似问题进行说明． (学生的回答和讨论这里略去) 师：在刚才的研究中， ( http: / / www.21cnjy.com )同学们已充分感知了做匀速圆周运动的物体所受的力或合外力指向圆心，所以物体的加速度也指向圆心．是不是由此可以得出结论：“任何物体做匀速圆周运动的加速度都指向圆心” 暂时不能，因为上面只研究了有限的实例．还难以得出一般性的结论．然而，这样的研究十分有益，因为它强烈地向我们提示了问题的答案，给我们指出了方向． 点评：刚才的叙述主要是给学生进行物理问题研究方法上的指导． 下面我们将对圆周运动的加速度方向作一般性的讨论．二、速度变化量 师：请同学们阅读教材“速度变化量”部分，同时在练习本上画出物体加速运动和减速运动时速度变化量△v的图示，思考并回答问题： 速度的变化量△v是矢量还是标量 如果初速度v1和末速度v2不在同一直线上，如何表示速度的变化量△v 生：认真阅读教材，思考问题，在练习 ( http: / / www.21cnjy.com )本上画出物体加速运动和减速运动时速度变化量的图示．每小组4人进行交流和讨论：如果初速度v1和末速度v2不在同一直线上，如何表示速度的变化量△v ( http: / / www.21cnjy.com )(交流与讨论)投影学生所面的图示，并与课本上的图6．6—3和图6．6—4进行对比． 师：同学们在刚才的交流与讨论中是否有什么问题提出来 生：我们小组把相互问画出的速度变 ( http: / / www.21cnjy.com )化量的图示，进行了交流、比较，一起讨论了如何表示做曲线运动的物体在一段时间内的速度变化量△v，并与课本上的图进行对比．觉得课本上表示做曲线运动的物体在一段时间内的速度变化量△v，是由直线运动中速度变化量的做法推广而来的，缺乏一定的说服力，能否更完善地把这一做法推出来 师：这一问题提得很好，不过现在我想把这一问题再抛给所有的同学们去讨论，看看有没有哪一组能解决这一问题． 点评：学生提出的问题，老师可不立即回答，可将该问题再交给学生讨论；甚至可以由老师提出另一个与之相关的问题让学生讨论． 生l：速度变化量实际上 ( http: / / www.21cnjy.com )就是速度的差值，但由于速度是矢量，故应是矢量差．同一直线的两个矢量相减，可以通过选取正方向将矢量相减转化为代数量相减．而不在同一直线上的两个矢量的相减，我们现在无法处理． 生2：好像把我们在第三章中学过的两个矢量相加的三角形法则逆过来运用就可以得出两个不在同一直线上的矢量的相减． 师：刚才同学们回答得很好，说明同学 ( http: / / www.21cnjy.com )们学习过程中碰到的一些问题，可以通过同学们之间的交流和讨论去解决．同时也希望同学们在今后的学习过程中，加强相互间的合作、交流，共同提高． [课堂训练] 请一位学生上黑板画 ( http: / / www.21cnjy.com )出做平抛运动的物体在运动的过程中，连续相等的时间内速度变化量的矢量图．其他同学画在笔记本上．将同学们画出的各种情形投影出来如图6．6—5所示．让同学们交流、讨论，指出哪个图是符合实际的矢量图．(具体过程略) ( http: / / www.21cnjy.com )点评：该课堂训练设计的目的是让学生通过交流与讨论进一步加深和理解速度变化量的求法．三、向心加速度师：请同学们阅读教材“向心加速度”部分，分析投影图6．6—6．并思考以下问题： ( http: / / www.21cnjy.com )(1)在A、B两点画速度矢量vA和vB时，要注意什么 (2)将vA的起点移到B点时要注意什么 (3)如何画出质点由A点运动到B点时速度的变化量△V？ (4)△v／△t表示的意义是什么 (5)△v与圆的半径平行吗 在什么条件下．△v与圆的半径平行 学生按照思考提纲认真阅读教材，思考问题，在练习本上独立完成上面的推导过程，并准备接受老师的提问．(学生的具体回答略) 点评：让学生亲历知识的导出过程，体验成功的乐趣是新课程的重要理念． 老师倾听学生回答．如果学生回答不理想，可引导学生进一步去阅读教材解决，老师也可提出递进性的问题引导学生进一步去思考．如： 师：在图6．6—6丁中，△v的延长线并不通过圆心，为什么说这个加速度是“指向圆心”的 此时，学生可能不知如何回答 ( http: / / www.21cnjy.com )，老师一定要在学生充分讨论的基础上再引导学生从课本上找答案．即课本第50页上的第5行的“将vA的起点移到B，同时保持vA的长度和方向不变，它仍可代表质点在A处的速度．”这一句话就是答案的依据． 点评：通过这一形式，将课本第50页的“思考与讨论”融进师生的交流与讨论中． 得出结论：当△t很小很小时，△v指向圆心． 老师概括性地指出：上面 ( http: / / www.21cnjy.com )的推导不涉及“地球公转“小球绕图钉转动”等具体的运动，结论具有一般性：做匀速圆周运动的物体加速度指向圆心．这个加速度称为向心加速度．师：匀速圆周运动的加速度方向明确了 ( http: / / www.21cnjy.com )，它的大小与什么因素有关呢 下面请大家按照课本第5l页“做一做”栏目中的提示，在练习本上推导出向心加速度的表达式．也就是下面这两个表达式：aN=v2/r , aN=rω2 学生阅读教材“做一做”栏目中的内容．边思考，边在练习本上推导向心加速度的公式．教师巡视学生的推导情况．解决学生推导过程中可能遇到的困难，给予帮助，回答学生可能提出的问题．点评：教师要放开，让学生独立完成推导过程．有的学生可能会走弯路．甚至失败，推导结果并不重要，重要的是让学生亲历推导的过程．投影学生推导的过程，和学生一起点评、总结．并把学生中有个性化的处理过程投影出来让所有学生进行分析、比较． [思考与讨论] 教师引导学生思考并完成课本第5l页“ ( http: / / www.21cnjy.com )思考与讨论”栏目中提出的问题．可将同一观点的学生编为一组，不同组之间进行辩论，深化本节课所学的内容． [课堂训练] 关于北京和广州随地球自转的向心加速度，下列说法中正确的是……( ) A．它们的方向都沿半径指向地心 B. 它们的方向都在平行赤道的平面内指向地轴 C. 北京的向心加速度比广州的向心加速度大D．北京的向心加速度比广州的向心加速度小答案；BD 点评：因为地球自转 ( http: / / www.21cnjy.com )时，地面上的一切物体都在垂直于地轴的平面内绕地轴做匀速圆周运动，它们的转动中心(圆心)都在地轴上，而不是地球球心，向心力只是引力的一部分(另一部分是重力)，向心力指向地轴，所以它们的向心加速度也都指向地轴． [小结] 师：请同学们学着概括总结本节的内容． 投影两到三位同学的小结，再请两 ( http: / / www.21cnjy.com )到三位同学进行评价、比较，然后要求所有同学都要把投影出来的小结和自己的小结比较，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．[课外训练] 1．一个拖拉机后轮直 ( http: / / www.21cnjy.com )径是前轮直径的2倍，当前进且不打滑时，前轮边缘上某点A的线速度与后轮边缘上某点月的线速度之比VA：VB=_________，角速度之比ωA：ωB=_________，向心加速度之比aA：aB=_________。 2．甲、乙两个物体都做匀速 ( http: / / www.21cnjy.com )圆周运动．转动半径比为3：4，在相同的时间里甲转过60圈时，乙转过45圈，则它们所受的向心加速度之比为……………………( ) A．3：4 B．4；3 C．4：9 D．9：16 3．下列关于向心加速度的说法中，正确的是………………………( ) A.向心加速度的方向始终与速度的方向垂直 B.向心加速度的方向保持不变 C.在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的 D.在匀速圆周运动中，向心加速度的大小不断变化 4．小球做圆锥摆运动时，摆线与竖直方向的夹角大小不变，下列说法中正确的是 ( ) A．小球受重力、摆线拉力和向心力作用 B．小球运动过程中线速度是恒定的 C. 小球运动过程中向心加速度是恒定的D．小球向心加速度的大小，决定于摆线偏离竖直方向的角度5．如图6．6—8的皮带传动装置中 ………………………( ) A.A点与C点的角速度相同，所以向心加速度也相同 B.A点半径比C点半径大，所以A点向心加速度大于C点向心加速度 C.A点与B点的线速度相同，所以向心加速度相同 D.B点与C点的半径相同，所以向心加速度也相同6．如图6．6—9所示，质量为m的小球用长 ( http: / / www.21cnjy.com )为L的悬绳固定于O点，在O点的正下方L／3处有一颗钉子，把悬绳拉直与竖直方向成一定角度，由静止释放小球，则小球从右向左摆的过程中悬绳碰到钉子的前后．小球的向心加速度之比为多少 7．如图6．6—10所示，长度为 ( http: / / www.21cnjy.com )L=0．5m的轻杆，一端固定质量为M=1．0kg的小球A(小球的半径不计)，另一端固定在一转动轴O上．小球绕轴在水平面上匀速转动的过程中，每隔0.1s杆转过的角度为30°．试求：小球运动的向心加速度． 学 生 活 动 ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
作 业 参考答案 1．1： 1 2： l 2： 1 2．B 3．A 4．D 5．B 6．2：3 7．14 m／S2[布置作业] 完成第52页“思考与练习”中的1～4题．
板 书 设 计 6．6向心加速度一、感知做匀速圆周运动的物体加速度的方向二、速度变化量的求法三、向心加速度(1)名称的由来(2)表达式：aN=v2/r , aN=rω2(3)对两种表达式的比较、分析
教 学 后 记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §5.8 机械能守恒定律 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 1．知道什么是机械能，知道物体的动能和势能可以相互转化． 2．会正确推导物体在光滑曲面上运动过程中的机械能守恒，理解机械能守恒定律的内容，知道它的含义和适用条件． 3．在具体问题中，能判定机械能是否守恒，并能列出机械能守恒的方程式。过程与方法学会在具体的问题中判定物体的机械能是否守恒．2．初步学会从能量转化和守恒的观点来解释物理现象，分析问题．情感、态度与价值观 通过能量守恒的教学，使学生树立科学观点，理解和运用自然规律，并用来解决实际问题． 的机械能，尤其是分析、判断物体所具有的重力势能． 3．应用机械能守恒定律解决具体问题．
教学重点、难点 教学重点1．掌握机械能守恒定律的推导、建立过程，理解机械能守恒定律的内容．2．在具体的问题中能判定机械能是否守恒，并能列出定律的数学表达式．教学难点1．从能的转化和功能关系出发理解机械能守恒的条件． 2．能正确判断研究对象在所经历的过程中机械能是否守恒，能正确分析物体系统所具有
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 投影仪、细线、小球，带标尺的铁架台、弹簧振子．
教 学 活 动[新课导入] 师：我们已学习了重力势能 ( http: / / www.21cnjy.com )、弹性势能、动能．这些不同形式的能是可以相互转化的，那么在相互转化的过程中，他们的总量是否发生变化 这节课我们就来探究这方面的问题．[新课教学] 一、动能和势能的相互转化 师：现在大家看这样几个例子，分析各个物体在运动过程中能量的转化情况． (投影展示教材上 ( http: / / www.21cnjy.com )的实例，包括自由下落的物体、沿光滑斜面向下运动的物体、竖直上抛的物体等等，这些物体最好是具体的实物，以增加学生学习的兴趣，减小问题的抽象性) 师：我们先来看自由落体运动的物体，自由落体运动是一种最简单的加速运动，在这个运动过程中能量的转化情况是怎样的 生：在自由落体运动中，物体在下落的过程中速度不断增大，动能是增加的；而随着高度的减小，物体的重力势能是减少的． 师：在竖直上抛运动的过程中，能量的转化情况又是怎样的 生：竖直上抛运动可以分 ( http: / / www.21cnjy.com )成两个阶段，一个是上升过程的减速阶段，一个是下落过程的加速阶段，下落过程的加速阶段能量的变化过程和自由落体运动中能量的转化过程是一样的，动能增加，重力势能减少，因为这个阶段的运动实质上就是自由落体运动．在上升过程中，物体的动能减少，重力势能增加． 师：物体沿光滑斜面上滑，在运动过程中受到几个力，有几个力做功，做功的情况又是怎么样的 生：在物体沿光滑的斜面 ( http: / / www.21cnjy.com )上滑时，物体受到两个力的作用，其中包括物体受到的重力和斜面对它的支持力，这两个力中重力对物体做负功，支持力的方向始终和物体运动方向垂直，所以支持力不做功． 师：在竖直上抛过程中能量的转化情况是怎样的 生：在竖直上抛过程中，先是物体的动能减少，重力势能增加，然后是重力势能减少，动能增加．师：我们下面再看这样一个例子：(演示：如图5．8—1，用细线、小 ( http: / / www.21cnjy.com )球、带有标尺的铁架台等做实验．把一个小球用细线悬挂起来，把小球拉到一定高度的A点，然后放开，小球在摆动过程中，重力势能和动能相互转化．我们看到，小球可以摆到跟A点等高的C点， ( http: / / www.21cnjy.com )如图5．8—1甲．如果用尺子在某一点挡住细线，小球虽然不能摆到C点，但摆到另一侧时，也能达到跟A点相同的高度，如图5．8—1乙) ( http: / / www.21cnjy.com )师：在这个小实验中，小球的受力情况如何 各个力的做功情况如何 这个小实验说明了什么问题 生：小球在摆动过程中受重力和绳的拉力作用．拉力和速度方向总垂直，对小球不做功，只有重力对小球能做功．实验证明，小球在摆动过程中重力势能和动能在不断转化．在摆动过程中，小球总能回到原来的高度．可见，重力势能和动能的总和不变．师：上面几个例子都是说明动能和重力势能之间的相互转化，那么动能和另外一个势能——弹性势能之间的关系又是什么呢 我们看下面一个演示实验．(实验演示，如图5．8—2，水平方向的弹簧振于．用弹簧振子演示动能和弹性势能的相互转化) ( http: / / www.21cnjy.com )师：在这个小实验中，小球的受力情况如何 各个力的做功情况如何 这个小实验说明了什么 (学生观察演示实验，思考问题，选出代表发表见解)生1：小球在往复运动过程中，竖直 ( http: / / www.21cnjy.com )方向上受重力和杆的支持力作用，水平方向上受弹力作用．重力、支持力和速度方向总垂直，对小球不做功；只有弹簧的弹力对小球能做功．生2：实验证明，小球在往复运动过程中弹性势能和动能在不断转化．小球在往复运动过程中总能回到原来的位置，可见，弹性势能和动能的总和应该不变．师：动能和重力势能的总和或者动能和弹性势能的总和叫做什么能量 生：动能和重力势能和弹性势能的总和叫做机械能．师：上述几个例子中，系统的机械能的变化情况是怎样的 生：虽然动能不断地变化，势能也不断地变化，它们的变化应该存在一个规律，即总的机械能是不变的．(课堂训练) 如图5．8—3所示，桌面高为A ( http: / / www.21cnjy.com )，质量为m的小球从离桌面高为H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为零，则小球落到地面前瞬间的机械能为…………………………………………( ) A.mgh B.mgH C.mg(H+h) D.mg(H—h)解析：机械能是动能和势能的总和，因为选桌 ( http: / / www.21cnjy.com )面为零势舶面，所以开始时机械能为mgH，由于小球在下落过程中只受重力，所以小球在落地之前机械能守恒，即在下落过程中任意一个位置机械能都与开始时机械能相等．答案：B师：刚才这些例子只是半定量地 ( http: / / www.21cnjy.com )了解机械能内部动能和势能的转化情况，要想精确地解决这个问题，还需要进一步的研究．我们得到动能和势能之间可以相互转化，那么在动能和势能的转化过程中，动能和势能的和是否真的保持不变 下面我们就来定量讨论这个问题． 二、机械能守恒定律师：我们来看这样一个问题： (投影课本23页图5． ( http: / / www.21cnjy.com )8—3的问题，学生自主推导结论，老师巡视指导，及时解决学生可能遇到的困难．投影学生的推导过程，和其他学生一起点评)物体沿光滑曲面滑下，只有重力对物体做功．用我们学过的动能定理以及重力的功和重力势能的关系，推导出物体在A处的机械能和B处的机械能相等．师：这个问题应该怎样解决，结论是什么 生：推导的结果为：Ek2 +EP2 =Ek1 + EP1，即E1= E2．师：这个结论用文字叙述应该是什么 生：动能和重力势能可以相互转化，而总的机械能保持不变．师：这个结论的前提是什么 生：这个结论的前提是在只有重力做功的物体系统内．师：除了这样一个条件之外，在只有弹力做功的系统内，动能和弹性势能可以相互转化，而总的机械能不变．师(得出结论)：在只有重力或弹力做功的物 ( http: / / www.21cnjy.com )体系统内，动能和弹性势能可以相互转化，总的机械能也保持不变，这就是机械能守恒定律．为了熟悉机械能守恒定律的解题步骤，我们看下面的例题．(投影展示课本23页例题，学生尝试独立解决这个问题，在解决问题中体会用机械能守恒定律解决问题的一般步骤)把一个小球用细线悬挂起来，就成为一个摆，摆长为L，最大倾角为θ．小球到达最底端的速度是多大 师：这个问题应该怎样分析 生：和刚才举的例子一样，小球在摆动过程 ( http: / / www.21cnjy.com )中受到重力和细线的拉力．细线的拉力与小球的运动方向垂直，不做功，所以整个过程中只有重力做功，机械能守恒．小球在最高点只有重力势能，没有动能，计算小球在最高点和最低点的重力势能的差值，根据机械能守恒定律就能得到它在最低点的动能，从而计算出在最低点的速度．师：具体的解答过程是什么 ( http: / / www.21cnjy.com )师：通过这个题目的解答，你能够得到什么启发呢 生1：机械能守恒定律不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便．生2：用机械能守恒定律解题，必须明确初末状态机械能，要分析机械能守恒的条件．师：下面大家总结一下用机械能守恒定律解决问题的一般步骤．(投影学生总结的用机械能守恒定律解题的一般步骤，组织学生讨论完善这个问题，形成共同的看法)(参考解题步骤) 生：可以分为以下几步进行：1．选取研究对象——系统或物体．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状态时的机械能．4．根据机械能守恒定律列方程，进行求解． 师：它和动能定理解题的相同点是什么呢 生：这两个定理都可以解决变力做功问题和运动轨迹是曲线的问题．它们都关心物体初末状态的物理量． 师：用动能定理和机械能守恒定律解题的不同点是什么 生：机械能守恒定律需要先判断机械能是 ( http: / / www.21cnjy.com )不是守恒，而应用动能定理时要求要比机械能守恒定律条件要宽松得多．应用机械能守恒定律解决问题首先要规定零势能面，而用动能定理解决问题则不需要这一步． 师：刚才同学们分析得都很好，机械能守恒定律是一个非常重要的定律，大家一定要熟练掌握它．（四）实例探究☆ 对机械能守恒定律条件的理解［例1］如图所示，下列四个选项的 ( http: / / www.21cnjy.com )图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动。在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是 ( http: / / www.21cnjy.com )解析：机械能守恒的条件是： ( http: / / www.21cnjy.com )物体只受重力或弹力的作用，或者还受其它力作用，但其它力不做功，那么在动能和势能的相互转化过程中，物体的机械能守恒。依照此条件分析，ABD三项均错。答案：C☆ 对机械能守恒定律的应用［例2］长为L的均匀链条，放在光滑 ( http: / / www.21cnjy.com )的水平桌面上，且使其长度的1/4垂在桌边，如图 所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？ ( http: / / www.21cnjy.com )解析：链条下滑时，因桌面光滑 ( http: / / www.21cnjy.com )，没有摩擦力做功。整根链条总的机械能守恒，可用机械能守恒定律求解。设整根链条质量为m，则单位长度质量（质量线密度）为m／L设桌面重力势能为零，由机械能守恒定律得 解得 点拨：求解这类题目时，一是注意零势点的 ( http: / / www.21cnjy.com )选取，应尽可能使表达式简化，该题如选链条全部滑下时的最低点为零势能点，则初始势能就比较麻烦。二是灵活选取各部分的重心，该题最开始时的势能应取两部分（桌面上和桌面下）势能总和，整根链条的总重心便不好确定，最后刚好滑出桌面时的势能就没有必要再分，可对整根链条求出重力势能。[小结]继动能定理以后，我们紧接着又开始学习用能量 ( http: / / www.21cnjy.com )方法解决问题的另外一个重要的知识点，在这一节的教学中，首先让学生能够从各种不同的例子中体会能量之间可以相互转化，而机械能内部的动能和重力势能以及弹性势能之间当然可以相互转化，转化的条件是相应的重力做功或者弹力做功．在教学中可以利用例题让学生自己总结用机械能守恒定律解决问题的一般步骤，由于是学生自己推导出来的，所以记忆当然深刻．在教学中对学有余力的同学可以安排较难的题目供他们选择，也可以让他们分别用动能定理和机械能守恒定律解决同样一个问题，以便比较这两种方法的相同点和不同点． 学 生 活 动 ( http: / / www.21cnjy.com )
作 业 [布置作业] 课本25页“问题与练习”中1～5题．
板 书 设 计 5．8 机械能守恒定律 一、动能和势能的相互转化 1．动能和重力势能的相互转化． 2．动能和弹性势能的相互转化． 二、机械能守恒定律 1．内容：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能和势能能够相互转化，而总的机械能保持不变． 2．应用：应用机械能守恒定律解题的步骤．
教学后记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §5.2 功 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 1．知识与技能 (1)理解功的概念和做功两个要素。(2)会利用公式进行有关运算．2．过程与方法 (1)理解正、负功的含义，能解释相关现象． (2)W=Flcosa要灵活运用．3．情感、态度与价值观 (1)生产、生活中处处体现了功的问题． (2)合理、正确地做“功”有益于社会．
教学重点、难点 教学重点理解功的概念及正负功的意义。教学难点利用功的定义式解决有关问题。
教 学 方 法 教学方法 教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。
教 学 手 段 教学工具计算机、投影仪、CAI课件、录像片
教 学 活 动（一）引入新课教师活动：初中我们学过做功的两个因素是什么 学生思考并回答：一是作用在物体上的力，二是物体在力的方向上移动的距离。 扩展：高中我们已学习了位移，所以做功的两个要素我们可以认为是：①作用在物体上的力；②物体在力的方向上移动的位移。 导入：一个物体受到力的作用，且在力的方 ( http: / / www.21cnjy.com )向上移动了一段位移，这时，我们就说这个力对物体做了功。在初中学习功的概念时，强调物体运动方向和力的方向的一致性，如果力的方向与物体的运动方向不一致呢？相反呢？力对物体做不做功？若做了功，又做了多少功？怎样计算这些功呢？本节课我们来继续学习有关功的知识，在初中的基础上进行扩展。（二）进行新课1、推导功的表达式教师活动：如果力的方向与物体的运动方向一致，该怎样计算功呢？投影问题一：物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为s，如图甲所示，求力F对物体所做的功。 学生活动：思考老师提出的问题，根据功的概念独立推导。在问题一中，力和位移方向一致，这时功等于力跟物体在力的方向上移动的距离的乘积。W=Fs教师活动：如果力的方向与物体的运动方向成某一角度，该怎样计算功呢？投影问题二：物体m在与水平方向成α角的力F的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为s，如图乙所示，求力F对物体所做的功。 ( http: / / www.21cnjy.com )学生活动：思考老师提出的问题，根据功的概念独立推导。在问题二中，由于物体所受力的方向与运动 ( http: / / www.21cnjy.com )方向成一夹角α，可根据力F的作用效果把F沿两个方向分解：即跟位移方向一致的分力F1，跟位移方向垂直的分力F2，如图所示： ( http: / / www.21cnjy.com )据做功的两个不可缺少的因素可知：分力F1 ( http: / / www.21cnjy.com )对物体所做的功等于F1s。而分力F 2的方向跟位移的方向垂直，物体在F 2的方向上没有发生位移，所以分力F2所做的功等于零。所以，力F所做的功W=W1＋W2=W1=F1s=Fscosα教师活动：展示学生的推导结果，点评、总结，得出功的定义式。力F对物体所做的功等于力的大小、位移的大小、力和位移夹角的余弦这三者的乘积。即：W=FscosαW表示力对物体所做的功，F表示物体所受到的力，s物体所发生的位移，α力F和位移之间的夹角。功的公式还可理解成在位移方向的分力与位移的乘积，或力与位移在力的方向的分量的乘积。在SI制中，功的单位为焦。1J=1N·m在用功的公式计算时，各量要求统一采用国际单位制。2、对正功和负功的学习教师活动：指导学生阅读课文P5的正功和负功一段。通过上边的学习，我们已明确了力F和位移s之间 ( http: / / www.21cnjy.com )的夹角，并且知道了它的取值范围是０°≤α≤180°。那么，在这个范围之内，cosα可能大于0，可能等于0，还有可能小于0，从而得到功W也可能大于0、等于0、小于0。请画出各种情况下力做功的示意图，并加以讨论。学生活动：认真阅读教材，思考老师的问题。①当α=π/2时，cosα=0，W=0。力F和位移s的方向垂直时，力F不做功； ( http: / / www.21cnjy.com )②当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。这表示力F对物体做正功； ( http: / / www.21cnjy.com )③当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0。这表示力F对物体做负功。 ( http: / / www.21cnjy.com )教师活动：投影学生画图情况，点评、总结。点评：培养学生分析问题的能力。教师活动：指导学生阅读课文。提出问题，力对物体做正功或负功时有什么物理意义呢？结合生活实际，举例说明。学生活动：阅读课文，理解正功和负功的含义。回答老师的问题。教师活动：倾听学生回答，点评、总结。①功的正负表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功功的正负由力和位移之间的夹角决定，所 ( http: / / www.21cnjy.com )以功的正负决不表示方向，而只能说明做功的力对物体来说是动力还是阻力。当力对物体做正功时，该力就对物体的运动起推动作用；当力对物体做负功时，该力就对物体运动起阻碍作用。 ②功的正负是借以区别谁对谁做功的标志功是标量，只有量值，没有方向。功的正、 ( http: / / www.21cnjy.com )负并不表示功的方向，而且也不是数量上的正与负。我们既不能说“正功与负功的方向相反”，也不能说“正功大于负功”，它们仅表示相反的做功效果。正功和负功是同一物理过程从不同角度的反映。同一个做功过程，既可以从做正功的一方来表述也可以从做负功的一方来表述。一个力对物体做负功，往往说成物体克服这个 ( http: / / www.21cnjy.com )力做功。打个比喻，甲借了乙10元钱，那么从甲的角度表述，是甲借了钱；从乙的角度表述，乙将钱借给了别人。例如：一个力对物体做了-6J的功，可以说成物体克服这个力做了6J的功。3、几个力做功的计算教师活动：刚才我们学习了一个力对物体所做功的求解方法，而物体所受到的力往往不只一个，那么，如何求解这几个力对物体所做的功呢 投影例题：如图所示，一个物体在拉力 ( http: / / www.21cnjy.com )F1的作用下，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少 各个力对物体所做功的代数和如何 物体所受的合力是多少 合力所做的功是多少 ( http: / / www.21cnjy.com )学生活动：认真审题，解决问题。教师活动：投影学生解题过程，点评总结。解析：物体受到拉力F1、滑动摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用。重力和支持力不做功，因为它们和位移的 ( http: / / www.21cnjy.com )夹角为90°；F1所做的功为：W1=Fscosα，滑动摩擦力F2所做的功为：W2=F2scos180°=-F2s。各个力对物体所做功的代数和为：W=（F1cosα-F2）s根据正交分解法求得物体所受的合力F=F1cosα-F2 合力方向向右，与位移同向；合力所做的功为：W=Fscos０°=（F1cosα-F2）s 总结：当物体在几个力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的功可以用下述方法求解（1）求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和；（2）求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功。教师活动：投影例题：一个质量m=2kg ( http: / / www.21cnjy.com )的物体，受到与水平方向成37°角斜向上方的拉力F1=10N，在水平地面上移动的距离s=2m。物体与地面间的滑动摩擦力F2=4.2N。求外力对物体所做的总功。 ( http: / / www.21cnjy.com )学生活动：认真审题，解决问题。教师活动：投影学生解题过程，点评总结。解析：拉力F1对物体所做的功为W1= F1scos37°=16J。摩擦力F2对物体所做的功为W2= F2scos180°= -8.4J。外力对物体所做的总功W=W1＋W2=7.6J。（另解：先求合力，再求总功）点评：通过实际问题的应用，培养学生独立分析问题的能力。（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☆对“功”的理解［例1］水流从高处落下，对水轮机做3×108J 的功，对这句话的正确理解是（ ）A．水流在对水轮机做功前，具有3×108J的能量B．水流在对水轮机做功时，具有 3×108J的能量C．水流在对水轮机做功后，具有 3×108J的能量D．水流在对水轮机做功的过程中，能量减少3×108J解析：本题考查了功和能的关系，并且同实际中的科技应用联系起来。解：根据“功是能量转化的量度 ( http: / / www.21cnjy.com )”可知，水流在对水轮机做功的过程中，有能量参与转化，水流对水轮机做了3×108J的功，则有3×108J的机械能减少了。故答案应选D。点拨：功是能量转化的量度是指做功的过程就是能量转化的过程。做了多少功，就有多少能量发生转化，绝不能说功是能量的量度。☆关于“功”的计算［例2］以一定的初速度竖直 ( http: / / www.21cnjy.com )向上抛出一小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的 大小恒为f，则从抛出至落回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为 （ ） A．零 B． C． D．解析：在小球从抛出至落回原地的过程中，小球所受阻力的方向变化了，所以是变力，如何求这一变力做的功，可分段处理。答案：C点拨：对于变力所做的功，可分段处理，求出每一段上（转换为恒力）该力所做的功，再求各段上功的代数和，或者求平均力，再求平均力所做的功。★巩固练习 1、起重机将质量为100 kg的重物竖直向 ( http: / / www.21cnjy.com )上移动了2ｍ，下列三种情况下，做功的力各有哪几个 每个力做了多少功 是正功还是负功 （不计阻力，ｇ=9.8ｍ/s2） （1）匀加速提高，加速度a1=0.2ｍ/s2； （2）匀速提高；（3）匀减速下降，加速度大小a2=0.2ｍ/s2.答案：（1）拉力和重力；W拉=2×103J，WＧ= -1.96×103 J；拉力做正功，重力做负功（2）拉力和重力；均等于1.96×103 J；拉力做正功，重力做负功（3）拉力和重力；拉力做功-2×103 J；重力做功1.96×103 J；拉力做负功，重力做正功2、如图在光滑的水平面上，物块在恒力F=10 ( http: / / www.21cnjy.com )0 Ｎ的作用下从A点运动到B点，不计滑轮的大小，不计绳与滑轮的质量及绳、滑轮间的摩擦，Ｈ=2.4ｍ，α=37°，β=53°，求拉力F做的功。答案：100 J 学 生 活 动
作 业 ★课余作业书面完成P6“问题与练习”中1-4题。
板 书 设 计 §5.2功1．功的定义：2．做功的两个要素3．功的公式：W=Flcosa4．单位：焦耳（J）5．功有正、负之分①当α=π/2时，cosα=0，W=0。力F和位移s的方向垂直时，力F不做功；②当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。这表示力F对物体做正功；③当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0。这表示力F对物体做负功。
教学后记
A
B
α
β
F
H高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §5.4 探究弹性势能的表达式 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 理解弹性势能的概念及意义，学习计算变力做功的思想方法．过程与方法 1．猜测弹性势能的表达式与哪些因素有关，培养学生科学预测的能力． 2．体会计算拉力做功的方法，体会微分思想和积分思想在物理学上的应用．情感、态度与价值观 通过对弹性势能公式的探究过程和所用方法，培养学生探究知识的欲望和学习兴趣，体味弹性势能在生活中的意义，提高物理在生活中的应用意识．
教学重点、难点 教学重点 1．探究弹性势能公式的过程和所用方法． 2．理论探究的方法．教学难点 1．推导拉伸弹簧时，用微分思想和积分思想求解拉力所做功的表达式． 2．图象方法解决问题．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 弹簧(两根，劲度系数不同)，小物块，多媒体．
教 学 活 动[新课导入] [实验演示] 一个弹簧自然伸长，一个小车在光滑的水平面上从弹簧的左侧向弹簧运动，当它遇到弹簧后减速，让学生注意观察实验现象。 师：刚才大家观察到什么样的实验现象呢 生：小车速度减小了． 师：小车速度为什么减小了 生1：这是因为它遇到了弹簧，弹簧对它的作用力的方向与物体运动方向相反，所以物体速度减小了， 生2：从能量的角度来讲，物体运动的速度减小，也就是物体的动能减小，物体动能的减少应该对应一种能量的增加． 师：这种能量与什么因素有关 生：与弹簧弹力做功有关． 师：通过上一节课的学 ( http: / / www.21cnjy.com )习我们知道，物体重力做功对应着重力势能的变化，那么弹簧弹力做功也应该对应着一种能量的变化，我们把这种能量叫做什么能呢 生：我们可以把这种能量叫做弹簧的弹性势能． 师：(总结)发生弹性形变的物体各部分 ( http: / / www.21cnjy.com )之间，由于弹力的相互作用，也具有势能，这种势能叫做弹性势能．我们今天这节课就来研究一下与弹簧弹性势能有关的因素[新课教学] 师：大家现在来猜想一下弹簧的弹性势能与什么因素有关。 生1：可能与弹簧的劲度系数有关，劲度系数越大，弹簧的弹性势能越大． 生2：我想应该与弹簧的形变量有关，形变量越大，弹力越大，弹性势能越大。 师：要想验证刚才雨个同学的想法，我们应该怎样做 生：可以通过实验先来粗略验证一下。 师：说一下你的思路． 生：对于第一个同学的猜想，我们可以 ( http: / / www.21cnjy.com )重复刚开始做的那个实验，把实验傲两次，两次分别用不同劲度系数的弹簧，使小车以相同的速度冲向静止的两个弹簧，看哪一个在相同的位移情况F速度减小得快。 师：好，我们可以通过实验验证这个同学的结沦． (实验验证刚才这位同学的结论) 生：对于第二个同学的猜想，我们可以用 ( http: / / www.21cnjy.com )这样一个实验来验证，让同一根弹簧在压缩量不同的情况下把质量相同的静止的小车推出，小车运动的距离越大说明弹簧对它做的功越多．弹簧原来具有的弹性势能就越大。 师：好，现在我们通过实验验证一下我们的结论。 实验验证刚才这位同学的结论，注意条件是相同的弹簧在不同的压缩量的情况下推质量相同的小车，并且小车在粗糙程度相同的木板上运动． 师：刚才我们都是通过实验来进行验证的．能不能不通过实验的方法来进行验证呢 生(感到很惊奇，存在疑问)，不通过实验也能行 师：要研究弹性势能的大小与什么因素有关，我们应该从什么地方人手呢 大家和重力势能的研究对照一下。 生：重力势能的研究是从重力做功人手的，重力做多少功重力势能就变化了多少，所以研究弹簧弹性势能应该从弹力做功人手进行研究． 师：当弹力做正功时，弹簧弹性势能应该怎样变化 生：弹簧弹力做正功时应该是弹性势能减少的过程． 师：那么弹力做负功呢 生：应该是弹性势能增加的过程。 师；我们知道，重力势能具有相对性，弹性势能也应该具有相对性，我们要选择一个弹性势能为零的位置，大家认为哪个位置最合适呢 生：我认为弹簧处于原长时是最合适的位置． 师：当弹簧的长度为原长 ( http: / / www.21cnjy.com )时，它的弹性势能为零．弹簧被拉长或被压缩后，就具有了弹性势能．不管弹簧是被拉长还是被压缩，弹性势能值都是大于零的，我们可以只研究弹簧拉长的情况，弹簧被压缩的情况和弹簧被拉长的情况相似．那么弹簧被拉长一段距离L时的弹性势能应该等于什么 生：应该等于这个过程中弹力做功的大小。 师(总结)：我们就把求解某一位置处的弹性势能问题转化成求从原长到这个位置弹力做功的问题了 ． 师：对于弹簧弹力做功问题，你知道弹簧弹力做功应该与什么因素有关呢 生：当然是与力的大小和位移的大小有关。 师：这里的位移是指的什么 生：是指的弹簧的形变量． 师：力的大小与什么因素有关呢 生：根据胡克定律，弹簧弹力的大小应该与弹簧的劲度系数和弹簧的形变量有关． 师：所以弹簧的弹性势能应该与弹簧的劲 ( http: / / www.21cnjy.com )度系数和弹簧的形变量有关，这和我们刚才的猜师：我们下面进行推导弹簧被拉长J时弹簧弹力做功的表达式．弹簧的弹力做功和物体受到的重力做功有什么区别 生：在地面附近，重 ( http: / / www.21cnjy.com )力的大小和方向都不发生变化，所以不管物体移动的距离大小，重力的功可以简单地用重力与物体在竖直方向移动距离的乘积来表示；对于弹力，情况要比重力做功复杂，这是因为当弹簧被拉伸时，弹簧的拉力的大小会随着拉伸距离的增大而增大．也就是说 弹力做功应该是一个变力做功的问题． 师：拉力做功的问题比较复杂，下面大家通过讨论，得出弹力做功的表达式． (学生分组讨论，弹力做功应该怎样表达，回答老师提出的问题) 师：变力做功应该怎样解决 生：我们可以把变力 ( http: / / www.21cnjy.com )做功问题转化为恒力做功问题，具体的做法是这样的：我们把拉伸的过程分为很多小段，它们的长度是△l1，△l2，△L3……在各个小段上，拉力可以近似是不变的，它们分别是Fl，F2，F3……所以在各个小段上，拉力做的功分别是F1△l1，F2△l2，，F3△l3，……拉力在整个过程中做的功可以用它在各个小段做功之和来代表，F1△l1+F2△l2+F3△l3，…… 师(鼓励)：刚才这位同学分析得非常好，那么是什么给你启示让你用这种方法解决问题的呢 生：我们在计算匀加速直线运动位移时曾 ( http: / / www.21cnjy.com )经用过这种方法，那时候想用速度和时间的乘积得到位移，但是速度是在不断变化的，于是采用的方法是把整个运动过程分成很多小段，每个小段中物体的速度的变化比较小，可以近似地用小段中任意一时刻的速度和这一小段时间间隔相乘得到这一小段位移的近似值，然后把各小段位移的近似值相加．当各小段分得非常小的时候，得到的就是匀变速直线运动的位移表达式了．师(再次鼓励)：这种方法叫做知识的迁移， ( http: / / www.21cnjy.com )以后大家还可以用这种方法解决未知问题．我们还是再回忆一下，在进行匀变速直线运动位移的具体计算时，我们采用了什么方法 生：我们采用了图象的方法求出了匀变速直线运动的位移公式．师：那么应该作一个什么样的图象来求拉力做功问题 生：应该作一个F—L图象来求拉力做功的具体数值。师：从弹簧原长开始，拉力随形变量变化的图象应该是什么样的，大家在纸上把它画出来．(投影展示学生作的图象)参考图例(如图5．5—2) 师：通过作图怎样求解拉力F做的功呢 生：在处理匀变速直线运动的位移时，曾利用F—L图象下梯形的面积来代表位移；这里利用F—L图象下的面积来代表功． 师：那么这个“面积”的大小是多少呢 生：三角形的面积很容易计算，当物体从原长被拉伸J长度后，拉力做的功为：W＝1/2kl2．师：(总结)根据我们刚才的推论，当 ( http: / / www.21cnjy.com )弹簧处于原长、弹性势能值为零时，这个弹簧被拉长L时弹力做的功就等于弹簧被拉长L时弹簧弹性势能的值，所以有Ep＝1/2kl2，这就是我们这节课要得到的结论．[说一说]在以上探究中我们规定，弹簧处于自然状态下，也就是既不伸长也不缩短时的势能为零势能．能不能规定弹簧任意某一长度时的势能为零 说说你的想法．参考答案：此问题可以类比重力势能的参考平面的 ( http: / / www.21cnjy.com )规定．如果我们规定了弹簧任意长度时的势能为零势能，在弹簧从某一位置拉至零势能位置的过程中，拉力所做的功就等于弹簧的弹性势能．显然，这与规定自然长度为零势能时，从该位置拉到零势能的位置的功是不同的，所以，弹簧在某一位置时的弹性势能是与零势能位置的规定有关的． [小结] 这节课的难点是弹力做功公式 ( http: / / www.21cnjy.com )的推导方法．所以知识的迁移就显得非常重要，知识迁移的好坏直接影响到这节课是否能够成功，所以可以建议学生在学这节课之前先复习第一册中有关匀变速直线运动位移的推导公式，以便为这节课作好方法方面的准备，在讲解过程中学生可能一时不能把知识迁移到这上面去，教师要注意引导学生向这个方向考虑．对于弹簧压缩状态时弹性势能的表达式．可以放在课下作为作业，如果有时间的话，可以让学生推导出来．对于同一个弹簧，如果弹簧的压缩量和伸长量相等的话，弹簧的弹性势能应该相等，这一个可以作为一个结论性的知识点直接应用． 学 生 活 动 ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
作 业 [布置作业] 1．橡皮筋在拉长 ( http: / / www.21cnjy.com )时也应该具有弹性势能，那么它的弹性势能的表达式应该怎样进行计算 2．我们在课堂上计算的是弹簧被拉伸时弹簧弹性势能的表达式，请你推导出弹簧被压缩时弹簧弹性势能的表达式，并与拉伸时进行比较，看它们之间有什么关系．
板 书 设 计 5．5探究弹性势能的表达式一、弹性势能 定义：发生弹性形变的物体各部分之间，由于弹力的相互作用而具有的势能． 二、弹性势能的表达式Ep=1/2kl2，和重力势能进行比较．
教学后记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 6.8生活中的圆周运动 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 1．知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是圆周运动的物体所受的向心力．会在具体问题中分析向心力的来源． 2．能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例． 3．知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度．过程与方法 1．通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生分析和解决问题的能力． 2．通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高学生的分析能力． 3．通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力．情感、态度与价值观 1．通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分析，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问题． ． 2．通过离心运动的应用和防止的实例分析．使学生明白事物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问题． 3．养成良好的思维表述习惯和科学的价值观．
教学重点、难点 教学重点 1．理解向心力是一种效果力． 2．在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题．教学难点 1．具体问题中向心力的来源． 2．关于对临界问题的讨论和分析． 3．对变速圆周运动的理解和处理．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 多媒体课件
教 学 活 动[新课导入] [复习提问] 师：请同学们回顾并叙述出对于圆周运动你已 ( http: / / www.21cnjy.com )经理解和掌握了哪些基本知识 生：我已经理解和掌握了可以用线速度、角速度、转速和周期等来描述做圆周运动物体的运动快慢；知道了圆周运动一定是变速运动，一定具有加速度；掌握了对于圆周运动的有关问题还必须通过运用牛顿第二定律去认真分析和处理． 生：从匀速u圆周运动中总结出来的基本规律，通过运用等效的物理思想也可以去处理变速圆周运动的有关问题． 师：刚才几位同学各自从不 ( http: / / www.21cnjy.com )同的角度回顾和交流了对圆周运动有关基本知识和基本规律的认识．而我们知道学以致用是学习的最终目的，本节课将通过几个具体实例的探讨来深入理解相关知识点并学会应用． [新课教学] 一、铁路的弯道 师：(多媒体课件)模拟在平直轨道上匀速行驶的火车，然后投影出课本第56页的图6．8—1并提出问题： 1．火车受几个力作用 2．这几个力的关系如何 生：火车受到4个力的作用，各为两对平衡力，即合外力为零． 师：对，火车受重力、支持力、牵引力及摩擦力．且四个力合力为零，其中重力和支持力的合力为零，牵引力和摩擦力的合力为零． 师：过渡；那火车转弯时情况会有何不同呢 多媒体课件：模拟平直轨道火车转弯情形．提出问题： 1．转弯与直进有何不同 2．画出受力示意图，并结合运动情况分析各力的关系． 生：转弯时火车的速度方向在不断变化，故其一定有加速度，其合外力一定不为零． 师：对，转弯时合外力不为零， ( http: / / www.21cnjy.com )即需要提供向心力，而平直路前行不需要．那么火车转弯时是如何获得向心力的 进一步受力分析得：需增加的一个向心力(效果力)，由铁轨外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的弹力提供． 师：提出问题：挤压的后果会怎样 生：由于火车质量 ( http: / / www.21cnjy.com )、速度比较大，故所需向心力也很大．这样的话，轮缘和铁轨之间的挤压作用力将很大，导致的后果是铁轨容易损坏，轨缘也容易损坏． 师：(设疑引申)那么应该如何解决这一实际问题 结合学过的知识加以讨论，提出可行的解决方案，并画出受力图，加以定性说明． [交流与讨论] 学生发挥自己的想象能力，结合知识点设计方案．结合受力图发表自己的见解…… 师：刚才同学们交流和讨论得非常热烈、充分，方案设计得也很好，下面我们择其一的示意图来共同分析、说明． 投影学生的受力图，进行定性分析；如图6．8—l所示． 火车受的重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无挤压，这样就达到了保护铁轨的目的． 强调说明：向心力是水平的． 师：请同学们运用刚才的分析进一步讨论：实际的铁路上为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制 二、拱形桥 [师生互动] 播放录像，交通工具(自行车、汽车等)过拱形桥． 投影问题情境：质量为m的汽车在拱形桥上以速度t／行驶，若桥面的圆弧半径为只，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力． 师：通过分析，你可以得出什么结论 学生在练习本上独立画出汽车的受力图，推导出汽车对桥面的压力．学生代表发言． 投影学生推导过程，听取学生见解，点评、总结． 生：在最高点，对汽 ( http: / / www.21cnjy.com )车进行受力分析，确定向心力的来源；由牛顿第二定律列出方程求出汽车受到的支持力：由牛顿第三定律求出桥面受到的压力．F’N=G—mv2/r 可见，汽车对桥的压力F’N小于汽车的重力G，并且压力随汽车速度的增大而减小． 师：请同学们进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大．当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象 生：把 F’N=0代人上式可得，此时汽车的速度为，当汽车的速度大于这个速度时，就会发生汽车飞出去的现象．这种现象我们在电影里看到过． 师：好，下面再一起共同分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些． 生：通过对汽车进行受力分析．汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大． 师：刚才同学们分析了汽车 ( http: / / www.21cnjy.com )在拱形桥最高点的情形，如果汽车不在拱形桥的最高点或最低点，前面的结论还是否能用 如果不能直接运用，又如何来研究这一问题呢 生：前面的结论能直接运用，不过此时物体的向心加速度不等于物体的实际加速度，即要用上一节研究变速圆周运动的方法来处理． 师：好．这说明我们很多同学分析和处理物理问题的能力有了较大的提高，希望同学们继续努力，争取有更大进步． 点评：通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生分析和解决问题的能力．[课堂训练] 师：请同学们一起来看一道例题，看完题后，自己先独立分析、处理，然后我们再一道交流、讨论． 例：一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m／s2．求： (1)若桥面为凹形，汽车以20m／s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大 (2)若桥面为凸形，汽车以l0m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大 (3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力解：(1)汽车通过凹形桥面最低点时，在水 ( http: / / www.21cnjy.com )平方向受到牵引力F和阻力f．在竖直方向受到桥面向上的支持力N1和向下的重力G＝mg，如图6．8—2所示．圆强形轨道的圆心在汽车上方，支持力Nl与重力G=mg的合力为N1—mg，这个合力就是汽车通过桥面最低点时的向心力，即F向=N1—mg．由向心力公式有：N1—mg= mv2/R ( http: / / www.21cnjy.com )三、航天器中的失重现象 师：从刚才研究的一道例题可以看 ( http: / / www.21cnjy.com )出，当汽车通过拱形桥凸形桥面顶点时，如果车速达到一定大小，则可使汽车对桥面的压力为零．如果我们把地球想象为特大的“拱形桥”，则情形如何呢 会不会出现这样的情况；速度达到一定程度时，地面对车的支持力是零 这时驾驶员与座椅之间的压力是多少 驾驶员躯体各部分之间的压力是多少 他这时可能有什么感觉 学生独立分析以上提出的问题，并在练习本上画出受力分析图，尝试解答． 投影学生推导过程，引导学生间交流、讨论． 师：刚才同学们交流、 ( http: / / www.21cnjy.com )讨论的问题即为课本第58页上面的“思考与讨论”，该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中． 投影；假设宇宙飞船质量为 ( http: / / www.21cnjy.com )M，它在地球表面附近绕地球傲匀逮圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力．试求座舱对宇航员的支持力．此时飞船的速度多大 通过求解．你可以得出什么结论 生：通过整体法对宇宙飞船受力分析，并运用牛顿第二定律可解得：宇宙飞船的速度为，再对宇航员进行分析可得．此时座椅对宇航员的支持力为零．即航天员处于失重状态． 教师投影部分学生的推导过程，听取学 ( http: / / www.21cnjy.com )生见解，并点评、总结．指出上面的分析仅仅是针对圆轨道而言的．其实在任何关闭了发动机又不受阻力的飞行器中，都是一个完全失重的环境． 点评：通过实例分析，让学生了解到航天器中的失重现象．学习知识的同时激发学习物理学的兴趣． 四、离心运动 师：做圆周运动的物体一旦 ( http: / / www.21cnjy.com )失去向心力的作用，它会怎样运动呢 如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢 发表你的见解并说明原因． 生：我认为做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会沿切线飞出去，如体育中的“链球”运动，运动员手一放后，“链球”马上飞了出去． 生：如果物体受的合力 ( http: / / www.21cnjy.com )不足以提供向心力，它会做逐渐远离圆心的运动．如：在电影中经常看到，速度极快的汽车在急速转弯时．会有向外侧滑寓的现象． 师：(听取学生代表的发育 ( http: / / www.21cnjy.com )，点评、总结)如果向心力突然消失，物体由于惯性，会沿切线方向飞出去．如果物体受的合力不足以提供向心力，物体虽不能沿切线方向飞出去．但会逐渐远离圆心．这两种运动都叫做离心运动． [讨论与思考] 师：请同学们结合生活实际，举出 ( http: / / www.21cnjy.com )物体做离心运动的例子．在这些例子中，离心运动是有益的还是有害的 你能说出这些例子中离心运动是怎样发生的吗 学生认真思考并讨论问题，学生代表发表见解，相互间交流、讨论． 教师听取学生见解，点评、总结．并投影出“洗衣机脱水时”和“高速运动的汽车转弯时”的多媒体课件． 点评：培养学生观察生活的良好晶质，培养学生发现问题、解决问题的主动求知的意识． [课堂训练] 1．杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，若水的质量m＝0．5 kg，绳长l=60cm，求： (1)最高点水不流出的最小速率， (2)水在最高点速率v＝3 m／s时，水对桶底的压力． ( http: / / www.21cnjy.com ) 点评c抓住临界状态，找出临界条件是解决这类极值问题的关键． 思考：若本题中将绳换成轻杆，将桶换成球，上面所求的临界速率还适用吗 2．如图6．8—4所示，在水平固 ( http: / / www.21cnjy.com )定的光滑平板上，有一质量为M的质点P，与穿过中央小孔H的轻绳一端连着．平板与小孔是光滑的，用手拉着绳子下端，使质点做半径为d、角速度为ω的匀速四周运动．若绳子迅速放松至某一长度^而拉紧，质点就能在以半径为b的圆周上做匀速圆周运动．求质点由半径a到b所需的时间及质点在半径为b的圆周上运动的角速度． ( http: / / www.21cnjy.com )3．一根长l＝0.625 m的细绳，一端拴一质量m=0.4 kg的小球，使其在竖直平面内绕绳的另一端做圆周运动，求： (1)小球通过最高点时的最小速度； (2)若小球以速度v=3.0m／s通过圆周最高点时，绳对小球的拉力多大 若此时绳突然断了，小球将如何运动 ( http: / / www.21cnjy.com )[小结] 师：请同学们根据自己对本节内容的理解，在笔记本上将本节课的主要内容进行总结． 学生认真总结概括本节内容，并把自己对这节课的体会写下来． 生：我认为本节课中需要 ( http: / / www.21cnjy.com )我们掌握的关键是：一个要从力的方面认真分析，搞清谁来提供物体做圆周运动所需的向心力，能提供多大的向心力，是否可以变化，另一个方面从运动的物 理量本身去认真分析，看看物体做这样的圆周运动究竟需要多大的向心力．如果供需双方正好 相等，则物体将做稳定的圆周运动；如果供大于需，则物体将偏离圆轨道，逐渐靠近圆心，如果 供小于需，则物体将偏离圆轨道，逐渐远离圆心：如果外力突然变为零，则物体将沿切线方向做 匀速直线运动． 投影部分学生的小结，所有同学比较投影出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． [课外训练] 1．如图6．8—7所示 ( http: / / www.21cnjy.com )，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法正确的是………( ) A.在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力 B.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力 C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力 D．汽车对桥面的压力大于汽车的重力 2．一辆汽车以速度。匀逮转弯，若车轮与地面间的最大静摩擦力为车重的k倍，求汽车转弯的最小半径． 3．一根原长为20cm的轻质弹簧，劲 ( http: / / www.21cnjy.com )度系数k=20 N／m，一端拴着一个质量为1 kg的小球，在光滑的水平面上绕另一端做匀速圆周运动，此时弹簧的实际长度为25 cm，如图6．8—8所示．求： (1)小球运动的线速度为多大 (2)小球运动的周期为多大 4．一细绳拴一质量m＝100 g的小球，在竖直平面内傲半径R=40 cm的圆周运动，取g＝10 m／s2，求； (1)小球恰能通过圆周最高点时的速度， (2)小球以v=3．0 m／s的速度通过圆周最低点时，绳对小球的拉力； (3)小球v2＝5．0m／s的速度通过圆周最低点时，绳对小球的拉力． 5．质量为m=0.02 kg的小球 ( http: / / www.21cnjy.com )，与长为l＝0.4 m的不计质量的细杆一端连接，以杆的另一端为轴，在竖直面内做圆周运动，当小球运动到最高点．速度分别为v1=0，v2=l m／s，v3＝2 m／s，v4=4 m／s时，杆分别对小球施加什么方向的力 大小如何 6．一架滑翔机以180km／h的速率，沿着半径为1 200m的水平圆弧飞行．计算机翼和水平面间夹角的正切值．(取g=10m／s2) 7．一辆m＝2. ( http: / / www.21cnjy.com )0X103 kg的汽车在水平公路上行驶，经过半径r=50m的弯路时，如果车速v＝72 km／h，这辆汽车会不会发生侧滑 已知轮胎与路面间的最大静摩擦力Fmax=1.4×104 N． 8．如图6．8—9所示，圆弧形拱 ( http: / / www.21cnjy.com )桥AB的圆弧半径为40 m，桥高l0m，一辆汽车通过桥中央时桥受压力为车重的1/2，汽车的速率多大 若汽车通过桥中央时对桥恰无压力，汽车的落地点离AB中点P多远 参考答案 1．BC 2．v2/kg 3．0.5 m／s 3．14 s 4．(1)2 m／s (2)1．25 N (3)7．25 N 5．O．2N的支持力，0．15N的支持力，0N(无作用力)，0．6 N的拉力 6．tan0＝4/25 7．会发生侧滑 8．10m／s 20m 学 生 活 动 ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
作 业 [布置作业] 完成P59“问题与练习”中的题目．
板 书 设 计 8．生活中的圆周运动 一、铁路的弯道 1．讨论向心力的来源： 2．外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力3．讨论：为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限铡 二、拱形桥1．思考：汽车过拱形桥时，对桥面的压力与重力谁大 2．圆周运动中的超重。失重情况．三、航天器中的失重现象四、离心运动1．离心现象的分析与讨论．2．离心运动的应用和防止．
教 学 后 记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §6.1 曲线运动 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 l. 知道曲线运动中速度的方向，理解曲线运动是一种变速运动． 2．知道物体做曲线运动的条件是所受的合外力与它的速度方向不在一条直线上． 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建度方向的变化． 情感、态度与价值观 1．能领略曲线运动的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲． 2．有参与科技活动的热情，将物理知识应用于生活和生产实践中．
教学重点、难点 教学重点 1．什么是曲线运动． 2．物体做曲线运动的方向的确定． 3．物体做曲线运动的条件．教学难点 物体微曲线运动的条件．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 投影仪、投影片、斜面、小钢球、小木球、条形磁铁．
教 学 活 动[新课导入] (展示问题) 师：前面我们学习过了各种直线运动，包括匀速直线运动、匀变速直线运动、自由落体运动等．下面来看这个小实验，判断该物体的运动状态． (演示实验) (1)演示自由落体运动． 师：该运动的特征是什么 生：轨迹是直线． (2)演示平抛运动． 师：该运动的特征是什么 生：轨迹是曲线． 师：这里我们看到一种我们前面 ( http: / / www.21cnjy.com )没有学过的运动形式，它与我们前面学过的运动形式有本质的区别．前面我们学过的运动的轨迹都是直线，而我们现在看到的这种运动的轨迹是曲线，我们把这种运动称为曲线运动． 概念：轨迹是曲线的运动叫曲线运动． 师：其实曲线运动是比直线运动普遍的运动情形，现在请大家举出一些生活中的曲线运动的例子． 生：微观世界里如电子绕原子核旋转； 宏观世界里如天体运行； 生活中如投标抢、掷铁饼、跳高、既远等均为曲线运动．[新课教学] 一、曲线运动速度的方向师：在前面学习直线运动的时 ( http: / / www.21cnjy.com )候我们已经知道了任何确定的直线运动都有确定的速度方向，这个方向与物体的运动方向相同，现在我们又学习了曲线运动，大家想一想我们该如何确定曲线运动的速度方向 在解决这个问题之前我们先来看几张图片(如图6．1—l、6．1—2)． ( http: / / www.21cnjy.com )师：观察图中所描述的现象，你能不能说清楚，砂轮打磨下来的炽热的微粒．飞出去的链球，它们沿着什么方向运动 生：唐出的火星是砂乾与刀具磨擦出的微粒，由于 ( http: / / www.21cnjy.com )惯性，以脱离砂轮时的速度沿切线方向飞出，切线方向即为火星飞出时的速度方向．对于链球也是同样的道理，它们也会沿着脱离点的切线方向飞出．师：刚才的几个物体的运动轨迹都是圈，我 ( http: / / www.21cnjy.com )们总结曲线运动的方向沿着切线方向，但对于一般的曲线运动是不是也是这样呢 下面我们来做个实验看一看，一般的曲线运动是什么情况．(演示实验)如图6．1—3所示．水平桌面上摆一条曲线轨 ( http: / / www.21cnjy.com )道，它是由几段稍短的轨道组合而成的．钢球由轨道的一端滚入(通过压缩弹簧射人或通过一个斜面滚入)，在轨道的束缚下钢球做曲线运动．在轨道的下面放一张白纸，蘸有墨水的钢球从出口A离开轨道后在白纸上留下一条运动的轨迹，它记录了钢球在A点的运动方向．拿去一段轨道．钢球的轨道出口改在田中且同样的方法可以记录钢球在轨道B点的运动方向．观察一下，白纸上的墨迹与轨道(曲线)有什么关系 生：墨迹与轨道只有一个交点，说明了墨迹所在的 ( http: / / www.21cnjy.com )直线为轨道所在曲线在该点的切线，也就是说质点在某一点(或某一时刻)的速度的方向是在曲线的这一点的切线方向．师：很好．通过这个实验我们总结出了确定傲曲线运动的物体在任意一点的速度方向，下面我们再从理论上对这个结论证明一下，以加深大家的理解．把我们前面学过的瞬时速度的求解方法应用到这里，我们就可以求出任意一点的速度了．下面我们来看这个过程是怎样的．(1)如图6．1—4，要求直线上的某处 ( http: / / www.21cnjy.com )A点的瞬时速度，可在离A不远处取一B点，求AB的平均速度来近似表示A点的瞬时速度，如果时间取得更短，这种近似更精确，如时间趋近于零，那么AB间的平均速度即为A点的瞬时速度．(2)在曲线运动中如何求某点的瞬时速度 分析：用与直线运动相同的思维方法来解决．先求AB的平均速度，据式 ( http: / / www.21cnjy.com )：VAB=XAB/t可知：VAB的方向与XAB的方向一致，t越小，VAB越接近A点的瞬时速度，当t→0时，AB曲线即为切线，A点的瞬时速度为该点的切线方向．由此我们就可以肯定我们刚才所得出的结论是正确的．明确了曲线运动的方向之后，我们来考虑这样一个问题：在运动过程中，曲线运动的速度和直线运动的速度最大的区别是什么 生：在运动的过程中，直线运动的速度方向不发生变化，而曲线运动速度方向时期在变． 师：很好．那我们由速度的性质知，速度 ( http: / / www.21cnjy.com )是矢量，既有大小又有方向．在匀变速运动中，速度大小发生变化，我们说这是变速运动．而在曲线运动中．速度方向时刻在改变，我们也说它是变速运动．实际上这个过程我们可以这样来理解：速度是矢量+速度方向变化，速度矢量就发生了变化→具有加速度→曲线运动是变速运动． 下面我们来看几个题目． [课堂训练] l.关于曲线运动，下列说法正确的是…………………………………( ) A.曲线运动一定是变速运动 B.曲线运动逮度的方向不断地变化。但速度的大小可以不变 C.曲线运动的逮度方向可能不变 D.曲线运动的速度大小和方向一定同时改变 2．对曲线运动中的速度的方向，下列说法正确的是…………………( ) A.在曲线运动中，质点在任一位置的速度方向总是与这点的切线方向相同 B.在曲线运动中，质点的速度方向有时也不一定是沿着轨迹的切线方向 C.旋转雨伞时．伞面上的水滴由内向外做螺旋运动，故水滴速度方向不是沿其切线方向的 D.旋转雨伞时，伞面上的水滴由内向外做螺旋运动，水滴速度方向总是沿其轨道的切线方向 参考答案 1．A 解析：对于曲线运动来 ( http: / / www.21cnjy.com )说，在运动的过程中，物体速度方向始终在变化，所以曲线运动一定是变速运动．在这个过程中．物体速度的大小是否发生变化，并不影响曲线运动是变速运动．因此，速度大小可能变化，也可能不变．所以本题应该选择A 2．AD 解析：本题主要考 ( http: / / www.21cnjy.com )查物体做曲线运动时的速度方向，解此题只要把握一点：不论在任何情况下，曲线运动速度方向总是与其轨道的切线方向一致的，所以本题应该选择AD 二、物体做曲线运动的条件 师：为什么有些物体做直线运动，有些物体做曲线运动呢 下面我们通过几个实验来研究以下这个问题．[实验与探究]如图6．1—5所示的装置放在水平桌面上．在斜面顶端放置一钢球，放开手让钢球自由滚下，观察钢球在桌面上的运动情况，记住钢球的运动轨迹．生：钢球做直线运动，速度逐渐减小．师：请同学们来分析钢球在桌面上的受力情况．生：钢球受竖直向下的重力，竖直向上的支持力，还受到滑动摩擦力的作用．师：摩擦力的方向如何 生：摩擦力的方向与运动方向在同一直线上，但与运动方向相反．(演示实验)在刚才实验中，钢球的运动路径旁边放一块磁铁，重复刚才的实验操作，观察钢球在桌面上的运动情况．生：钢球傲曲线运动．师：分析钢球在桌面上的受力情况．生：钢球受竖直向下的重力，竖直向上的支持力，还受到方向与运动方向相反的滑动摩擦力的作用，此外还受到磁铁的吸引力．师：引力的方向如何 生：引力的方向随着钢球的运动不断改变，但总是不与运动方向在同一直线上．(演示实验)把上次实验用的钢球改为同等大小的木球重复上次实验．观察木球运动情况．生：木球做直线运动，速度不断减小．师：分析木球在桌面上的受力情况．生：木球受竖直向下的重力、竖直向上的支持力，还受到方向与运动方向相反的滑动摩擦力的作用．木球并不受到磁铁给它的吸引力．(演示实验) 随手抛出一个粉笔头，观察粉笔头的运动状态． 生：粉笔头做曲线运动． 师：分析粉笔头的受力情况． 生：受竖直向下的重力的作用． 师：在以上几个实验中， ( http: / / www.21cnjy.com )第一个钢球只受到与运动方向在同一条直线上与运动方向垂直的力的作用，做的是直线运动，木球同样也受到这样的力的作用，也是做直线运动，面第二个钢球受到一个与运动方向成一定夹角的力的作用，做的是曲线运动；粉笔头受的重力与它的运动方向也不在同一条直线上，粉笔头傲曲线运动．由此我们可以得出什么样的情况下物体会做曲线运动 生：当物体受到与运动方向不垂直也不在同一条直线上的力的作用时，会做曲线运动．师：现在大家来看这样一道题．如图6．1—6所 ( http: / / www.21cnjy.com )示，光滑水平桌面上放置质量为m的物体，受到与水平方向成。角斜向上的力的作用，分析该物体的运动情况．生：物体做匀加速直线运动．师：物体的受力情况是怎样的 生：受竖直向下的重力、竖直向上的支持力以及拉力．师：拉力与运动方向有什么关系 生：与运动方向有一定角度．师：刚才我们总结说：当物体受到与运动方 ( http: / / www.21cnjy.com )向成一定角度的力的作用时，物体会做曲线运动，而在这个实验中，物体受的力与运动方向成。角，但物体并没有做曲线运动，这是什么原因呢 生：对于钢球来说，它不仅受到与运动方向成一定 ( http: / / www.21cnjy.com )角度的力的作用．而且它所受到的合外力的方向也与运动方向成一定角度，钢球做曲线运动；对于粉笔头来说，它所受到的重力就是它受到的合外力，与运动方向成一定角度，粉笔头做曲线运动；对于刚才实验中的物体来说，虽然它所受到的拉力与运动方向成一定角度，但物体所受的合外力仍然与运动方向在同一直线上，所以该物体并没有做曲线运动．师：那我们该如何总结物体做曲线运动的条件呢 生：当物体所受的合力方向跟它的速度方向不在同一直线上时．物体将做曲线运动．[交流与讨论] 1．飞机扔炸弹，分析为什么炸弹做曲线运动 2．我们骑摩托车或自行车通过弯道时，我们侧身骑，为什么 3．盘山公路路面有何特点 火车铁轨在弯道有何特点 参考解答 1．炸弹离开飞机后由于惯性，具有与飞机同样的水平初速度，且受重力，初速度与重力方向有一定角度，所以做曲线运动． 2．骑摩托车或自行 ( http: / / www.21cnjy.com )车通过弯道时，我们和车一起做曲线运动，这个时候人和车这个整体需要一个与运动方向成一定夹角的力来完成这个曲线运动，我们侧身正是为了提供这个力．3．盘山公路的路面并不是水 ( http: / / www.21cnjy.com )平的，而是一边高一边低；火车铁轨在弯道的时候两根铁轨并不是一般高的，而是一个高一个低．之所以这样设计，正是因为各种车辆爬盘山公路的时候做的都是曲线运动，火车拐弯时也是曲线运动，这些曲线运动都需要一个与运动方向成一定夹角的力来完成．盘山公路和火车铁轨的这种设计就是为提供这个力服务的．[小结]1．运动轨迹是曲线的运动叫曲线运动．2．曲线运动中速度的方向是时刻改变的，质点在某一点的瞬时速度的方向在曲线的这一点的切线上．3．当合外力F的方向与它的速度方向有一夹角。时，物体做曲线运动． 学 生 活 动 ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
作 业 [布置作业] 教材第34页“问题与练习”1，2，3．
板 书 设 计 §6.1 曲线运动 一、曲线运动 定义：运动轨迹是曲线的运动叫做曲线运动． 二、物体做曲线运动的条件 当物体所受的合力方向跟它的逮度方向不在同一直线上时，物体将做曲线运动． 三、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． 四、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．
教学后记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §5.9 实验：验证机械能守恒定律 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 1．会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度． 2．掌握验证机械能守恒定律的实验原理． 过程与方法 通过用纸带与打点计时器来验证机械能守恒定律，体验验证过程和物理学的研究方法． 情感、态度与价值观 通过实验验证，体 ( http: / / www.21cnjy.com )会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观．培养学生的观察和实践能力，培养学生实事求是的科学态度．
教学重点、难点 教学重点 掌握验证机械能守恒定律的实验原理．教学难点 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．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 重物、电磁打点计时器以及纸带、复写纸片、低压电源及两根导线、铁架台和铁夹、刻度尺、小夹子．
教 学 活 动[新课导入] ( http: / / www.21cnjy.com ) 师：上一节课我们学习了机械能守恒定律，我们首先采复习一下什么叫做机械能守恒定律 生：在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变．这叫做机械能守恒定律． 师：机械能守恒的条件是什么 生：只有重力和弹力做功． 师：自由落体运动中机械能是不是守恒 生：自由落体运动中物体只受到重力的作用，这个过程只有重力做功，所以机械能是守恒的． 师：我们要想推导出机械能守恒定律在自由落体中的具体表达式，可以根据什么来进行推导呢 生1：可以通过牛顿运动定律进行推导． 生2：可以根据动能定理进行推导．(投影展示与一个自由落体运动相关的题目，从题 ( http: / / www.21cnjy.com )目中知道有关的物理量，让学生分别根据牛顿运动定律和动能定理推导机械能守恒定律，再一次熟悉这个定律，并为本节课的教学打下基础)[新课教学]1、推导出机械能守恒定律在本实验中的具体表达式。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。师：在做实验之前，我们首先要明确这样几个问题，首先这个实验需要什么器材 生：最容易想到的器材是重物、电磁打点计时器以及纸带．复写纸片．低压电源及两根导线，铁架台和铁夹，刻度尺，小夹子． 师：打点计时器的作用是什么 生：记录在纸带上打的点，用这些点来求出物体在经过某一点的速度．师：低压交流电源是不是必需的 生：低压交流电源并不是必需的，如果采用的是电火花计时器时，它所需要的电压是交流220V，所以不需要低压电源．师：重物选取的原则是什么 为什么 生：密度比较大，质量相对比较大，可以减小因为空气阻力带来的误差．师：实验中还有哪些应该注意的地方 生：计时器要稳定在铁架台上，计时器平面与纸带限位孔调整在竖直方向，铁架台放在桌边，计时器距地面的距离大约是1 m．师：这样做的目的是什么 生：计时器平面与纸带限位孔在竖 ( http: / / www.21cnjy.com )直方向上的目的是减小摩擦以减小实验误差的产生，铁架台放在桌边有利于重物下落到地面上，计时器距地面的距离较大的目的是能够有充足的时间使重物下落，以便在纸带上能够打出较多的点，有利于进行计算．师：实验中的误差主要来源于哪里 生：重物和纸带下落过程中要克服阻力，主要 ( http: / / www.21cnjy.com )是纸带和计时器之间的摩擦力，计时器平面不在竖直方向上；纸带与计时器不平行：交流电的频率不等于50 Hz测量数据时的误差等等．师：过程开始和终结位置是怎样选择的 生：实验用的纸带一般小于1 m， ( http: / / www.21cnjy.com )从起始点开始大约能打出20个左右的计数点，终结位置的点可以选择倒数第一个点或者倒数第二个点，从这一个点向前数4—6个点当开始的点．师：这样选取的目的是什么 生：这样选取的目的是可以减小这两个点瞬时速度和两点之间的距离(高度h)测量的误差．师：在数据处理时，是不是必须从打的第一个点开始呢 生：课文中有这样的句子“纸 ( http: / / www.21cnjy.com )带上某两点的距离等于重物下落的高度，这样就能得到重物下落过程中势能的变化”．在第四节我们已经学习了重力势能的相对性，处理纸带时选择适当的点为参考点，势能的大小不必从起始点开始计算．师：在实验中是不是要先进行测量重物的质量呢 生：不需要测量重物的质量，因为这个物理量在式子两边可以约掉．师：实验中重物经过某一点的速度是怎样得到的呢 (投影展示学生的推导过程，这个结论非常重要，一定要让学生能够自己推导)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 ( http: / / www.21cnjy.com )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=2×0.02 s（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，……各点相对应的瞬时速度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。学生活动：学生看书明确实验的各项任务及实验仪器。复习《用打点计时器测速度》的实验，掌握用打点计时器测量匀变速直线运动速度的方法。4、描绘图像师：可以结合v-t图象了解瞬时速度和时间中点的平均速度相等的物理意义． ( http: / / www.21cnjy.com )师：在处理纸带时，是不是要像我们以前做的那样，每隔五个点取一个计数点，也就是说每0.1 s为一个时间间隔呢 生：如果时间间隔是0.1s，由于自由落体加速度较大，很容易出现纸带上点数不够用的情况，所以时间间隔不能太长．师：下面我们准备进行实验，在进行实验之前还应该做几件事情!首先是确定实验的步骤，大家分组讨论一下，然后得出一个比较合理的实验步骤． (学生讨论实验的步骤，教师巡回指导，帮助能力较差的学生完成实验步骤)(参考实验步骤) 1．把打点计时器安装在铁架台上，用导线将学生电源和打点计时器接好． 2．把纸带的一端用夹子固定在重锤上，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带，使重锤停靠在打点计时器附近． 3．接通电源，待计时器打点稳定后再松开纸带，让重锤自由下落，打点计时器应该在纸带上打出一系列的点． 4．重复上一步的过程，打三到五条纸带． 5．选择一条点迹清晰 ( http: / / www.21cnjy.com )且第l、2点间距离接近2 mm的纸带，在起始点标上0，以后各点依次为1、2、3……用刻度尺测量对应下落的高度h1\h2\h3，……记人表格中． 6．用公式vn=hn+1+hn-1/2t，计算出各点的瞬时速度v1\v2\v3……并记录在表格中． 各计数点 l 2 3 4 5 6 下落高度 速度 势能 动能 结论7．计算各点的重力势能的减少量mgh。和动能的增加量1/2mvn2，并进行比较．看是否相等，将数值填人表格内． 师：在其中的几步中，提到了要把数据填人表格，那么我们应该设计一个什么样的表格来适应于实验呢 (学生思考表格的设计方法，独立完成表格的设计)(参考表格)教师活动：在学生开始做实验之前，老师应强调如下几个问题：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？2、是否需要测量重物的质量？3、在架设打点计时器时应注意什么？为什么？4、实验时，接通电源和释放纸带的顺序怎样？为什么？5、测量下落高度时，某同学认为都必须从起始 ( http: / / www.21cnjy.com )点算起，不能弄错。他的看法正确吗？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好，还是近些好？学生活动：思考老师的问题，讨论、交流。选出代表发表见解。1、因为打点计时器每隔0.0 ( http: / / www.21cnjy.com )2 s打点一次，在最初的0.02 s内物体下落距离应为0.002 m，所以应从几条纸带中选择第一、二两点间距离接近两年2 mm 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 =0.02 s.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、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、这个同学的看法是正确的。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好。课余作业1、完成实验报告。2、完成如下思考题：（1）为进行“验证机械能守恒定 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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。 学 生 活 动
作 业 ( http: / / www.21cnjy.com )（4）某次“验证机械能守恒定律”的实验中， ( http: / / www.21cnjy.com )用6V、50Hz的打点计时器打出的一条无漏点的纸带，如图4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。 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )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 ( http: / / www.21cnjy.com )、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）/9T 2，（s5+ s6）/2T，1、5. （4）①1.175，0.69，0.69 ②0.69， ③机械能守恒。］
板 书 设 计 5.9 实验：验证机械能守恒定律 一、实验方法 验证用自由落体运动中机械能守恒 二、要注意的问题 实验的误差来源 三、速度的测量 做匀变速运动的纸带上某点的瞬时速度，等于相邻两点间的平均速度．
教学后记 教学体会思维方法是解决问题的灵 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
图2
0
1
2
3
4
s1
s2
s3
h1
h2
h3
h4高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §5.3 功 率 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能1、理解功率的定义及额定功率与实际功率的定义。2、，的运用过程与方法1、通常指平均功率，为瞬时功率2、，分析汽车的启动，注意知识的迁移情感、态度与价值观感知功率在生活中的实际应用，提高学习物理科学的价值观。
教学重点、难点 教学重点理解功率的概念，并灵活应用功率的计算公式计算平均功率和瞬时功率。教学难点正确区分平均功率和瞬时功率所表示的物理意义，并能够利用相关公式计算平均功率和瞬时功率。
教 学 方 法 教师启发、引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流学习成果。
教 学 手 段 教学手段多媒体课件
教 学 活 动[新课导入] 师：在学习了功之后，我们来回忆一下这样的问题：力对物体所做的功的求解公式是什么 生：功的定义式是W＝F·L·cosa． 师：那么只用这一个式子就可以完全描述物体做功这个问题吗 现在我们来看这样一个例子． (多媒体分别演示两幅画面，并进行对比) 画面一：一台起重机在1 min内把l t重的货物匀速提到预定的高度． 画面二：另一台起重机在30 s内把1 t货物匀速提到相同的高度． 师：这两台起重机做的功是不是一样呢 生：两台起重机对物体做功的大小相同． 师：那么这两台起重机做功有没有区别呢 区别是什么 生：这两台起重机做功还是有区别的．区别就在于他们做功的快慢不一样． 师：为了进一步研究力对物体做功的快慢，我们进入这一节课的主题：功率． [新课教学] 一、功率 师：还是刚才这两台起重机，它们对物体做功的不同之处在哪里，请大家指出来． 生(同时回答)：它们做功的快慢不同． 师：怎样比较它们做功的快慢呢 生：它们完成这些功所用的时间不同，第 ( http: / / www.21cnjy.com )一台起重机做功所用时间长，我们说它做功慢；第二台起重机做同样的功，所用的时间短，我们说它做功快． 师：这样研究的前提条件是什么 生：它们做的功相同，在做功大小相同的条件下比较所用的时间，时间越短，做功越快． 师：还有没有其他的比较方法 生：如果时间相同，可以比较做功的多少．在相同的时间内做功越多．做功越快． 师：做功快慢的比较有 ( http: / / www.21cnjy.com )两种方式：一是比较完成相同的功所用的时间；另一是比较在相同的时间内完成的功．如果时间不同，力对物体做的功也不同，那么怎样比较力做功的快慢 生：我们可以用力对物体做的功和物体所用时间的比值来表示．师：在物理学中，一个力所做的功W跟完成这些功所用时间t的比值w/t，叫做功率．用p表示，则P＝w/t．那么功率的物理意义是什么 生：功率是描述力对物体做功快慢的物理量．师：上式是功率的定义式，也是功率 ( http: / / www.21cnjy.com )的量度式，P与w、t间无比例关系，做功的快慢由做功的物体本身决定．根据这一公式求出的是平均功率，同时这个公式变形后给我们提供了一种求功的方法：W＝pt．根据公式，功率的单位是什么 生1：由功率的定义式可知，功率的单位由功和时间的单位决定，功率的单位应该是J／s．生2：我记得初中所学的功的单位是瓦特，符号是W．师：这两种表示方法是等效的，以后我们就用瓦 ( http: / / www.21cnjy.com )特作为功率的单位，符号是w．除了瓦特这个单位之外，功率还有一些常用单位，例如千瓦(kW)，它和W之间的换算关系是1 kW＝1 000W．另外还有一个应该淘汰的常用单位马力，1马力＝735 W． 师：功率的这种定义方法叫做什么定义方法 生：比值定义法．师：我们以前学过的哪一个物理量也是用这种方法来进行定义的 生l：这样定义的物理量非常多，例如密度的定义是质量和体积的比值，压强的定义是压力和面积的比值，电阻的定义是电压和电流的比值等等．生2：高中物理中的速度的定义是位移和时间的比值，加速度是速度变化量和时间的比值．师：某一个物理量与时间的比值叫做这个物 ( http: / / www.21cnjy.com )理量的变化率，速度是位移的变化率，加速度是速度的变化率，功率应该叫做功的变化率．你还能不能举出这样的例子 生：一天内温度在不同时段变化的快慢是不一样的，我们就可以用温度的变化率来表示温度变化的快慢．师：刚才这位同学举的例子很好，希望同学们仔细观察，找出更多的这种表示的例子．师：公式p＝w/t是平均功率还是瞬时功率 生1：p＝w/t指平均功率．生2：我觉得用这个公式也可以表示瞬时功率，当△t→0。时，即表示瞬时功率．师(微笑鼓励)：这位同学补充得非常好．我们在什么地方也学过这种方法 生：在对速度进行定义时我们也用了这 ( http: / / www.21cnjy.com )种方法，速度的定义式是v＝x／t，这个公式即可以表示平均速度，也可以表示瞬时速度，方法是当△t→0时，公式表示的速度就是瞬时速度．师：这种方法叫做极限的方法，我们在今后学习中有很多地方要用到这种方法，希望大家认真体会．师：下面大家阅读教材7页“额定功率和实际功率”一段，提出问题，你对“额定功率和实际功率”是怎样理解的 学生阅读课本相关内容，思考并回答老师的提问．[交流与探究]把一枚硬币放在书的封面上，打开书 ( http: / / www.21cnjy.com )的封面形成一个斜面，并使硬币开始下滑，如图5．3—1所示．仔细分析一下，在下滑的过程中硬币共受到几个力的作用 哪些力做正功 哪些力做负功 哪些力没有做功 如果使斜面的倾角增大，情况会有什么变化 倾角增大时，功率是否也增大 二、额定功率和实际功率生：实际功率：指机器工作中实际输出的功率．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．师：额定功率和实际功率的关系是什么 生：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．实际功率如果大于额定功率容易将机器损坏．师：那么在机车启动和运行过程中，发动机的功率是指的牵引力的功率还是合外力的功率 生：应该是指的牵引力的功率，因为发动机是提供牵引力的．师：在功的公式中功与力和位移有关，功率的定义式中功率与功和时间有关，那么功率和速度又有什么关系呢 大家通过几个相关的公式来推导一下．三、功率和速度(学生思考老师提出的问题，推导功率与速度的关系式)生：根据功的计算式w＝FLcosa和功率的计算公式P＝w/t，可以得到P＝FLcosa/t，而L／t=v，所以P＝Fvcosa. 师：a指的是什么 什么时候a＝0 生：a指的是受力方向和速度方向的夹角，当力的方向和速度方向在一条直线上时，a＝0． 师：我们把这个公式简化一下，当a＝o时P＝Fv，那么这个公式是表示的平均速度还是瞬时速度呢 生：公式p＝Fv中若v表示在时间t内 ( http: / / www.21cnjy.com )的平均速度，p就表示力F在这段时间t内的平均功率；如果时间t取得足够小，公式P＝Fv中的v表示某一时刻的瞬时速度时，P表示该时刻的瞬时功率．问题：汽车等交通工具在启动和行驶过程中，其牵引力和行驶速度是怎样变化的？请同学们阅读教材相关内容，用自己的话加以解释。根据公式P=Fv：①当功率P一定时，F与v成反比，即做功的力越大，其速度就越小。当交通工具的功率一定时，要增大牵引力，就要减小速度。所以汽车上坡时，司机用换档的办法减小速度来得到较大的牵引力。②当速度v一定时，P与F成正比，即做功的力越大，它的功率就越大。汽车从平路到上坡时，若要保持速率不变，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，功率P与速度v成正比，即速度越大，功率越大。起重机吊起同一物体时以不同的速度匀速上升，输出的功率不等，速度越大，起重机输出的功率越大。 [讨论与交流] 有同学认为：根据p＝Fv。，机械 ( http: / / 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①汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少 ②若汽车保持0.5ｍ/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间 解析：①当牵引力F大小等于阻力f时，汽车的加速度a=０，速度达到最大值vm，据公式Ｐ=Fv，可得出汽车最大速度vmP额=Fv=fvm12m/s②汽车做匀加速运动所能维持的时间应该从开始到汽车达到额定功率的时候，设汽车做匀加速运动时的牵引力为F牵，阻力为f，据牛顿第二定律，有F牵=f＋ma=0.1mg＋ma=7500Ｎ当汽车的功率增大到额定功率时，汽车做匀加速过程结束，设这时汽车的速度为v′m，据功率公式P=Fv 得：8 m/s设汽车能维持匀加速运动的时间为t0，则：vm′ =at0得：t0=vm′ /a=16s5.3 功率学案基本概念一、功率功率是描述做功 快慢的物理量，其定义式为 在国际单位制中，功率的单位是 ，简称 ，符号是 1W＝ 。常用单位有 ，与国际单位的换算关系是 。二、额定功率机器名牌上标注的功率值是 ，是发动机 工作是的功率，实际功率往往 这个值。三、功率与速度1、物体在恒力作用下从开 ( http: / / www.21cnjy.com )始计时到时刻t发生的位移为l ，若力的方向与物体的运动方向在同一直线上，这力所做的功W＝ ，物体的平均速度为 ，F的平均功率为P＝ ，用速度表示为 。2、物体在恒力作用下从开始计时到时 ( http: / / www.21cnjy.com )刻t发生的位移为l，若力的方向与物体的运动方向成一夹角α，这力所做的功为W＝ ，物体的平均速度为 ，F的平均功率为P＝ ，用速度表示为 。3、当机械发动机的功率一定时，牵引力与速度的关系为 ，要增大牵引力就必须 ，也可以通过 来提高速度。 反馈练习1．一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t=0开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在t=T时刻F的功率是（ ）A． B． C． D．2．卡车在平直公路上从静止开始加速行驶，经时间t前进距离s，速度达到最大值。设此过程中发动机功率恒为P，卡车所受阻力为f，则这段时间内，发动机所做的功为（ ）A．Pt B．fs C．Pt－fs D．3．火车从车站开出作匀加速运动，若阻力与速率成正比，则（ ）A．火车发动机的功率一定越来越大，牵引力也越来越大B．火车发动机的功率恒定不变，牵引力也越来越小C．当火车达到某一速率时，若要保持此速率作匀速运动，则发动机的功率这时应减小D．当火车达到某一速率时，若要保持此速率作匀速运动，则发动机的功率一定跟此时速率的平方成正比4．同一恒力按同样方式施于物体上，使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平抛面移动相同一段距离时，恒力的功和平均功率分别为、和、，则二者的关系是（ ）A．、 B．、C．、 D．、5．如图8-8甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知（ ）（g取）A．物体加速度大小为B．F的大小为21NC．4s末F的功率大小为42WD．4s内F做功的平均功率为42W6．设飞机飞行中所受阻力与其速度的平方成正比，若飞机以速度v匀速飞行，其发动机功率为P，则飞机以2v匀速飞行时，其发动机的功率为（ ）A．2P B．4P C．8P D．无法确定7．质量为0.5kg的物体从高处自由下落，在下落的前2s内重力对物体做的功是_____________________，这2s内重力对物体做功的平均功率是__________________，2s末，重力对物体做功的即时功率是___________________。（g取）8.在倾角为θ的斜面上，有一质量为m的物体沿斜面下滑，当物体的速度大小为v时，重力的瞬时功率为多大？9.作平抛运动的物体，质量为m，某时刻的速度为v，与水平方向的夹角为θ，此时重力的瞬时功率为多大？10．质量为m、额定功率为P的汽车在平直公路上行驶。若汽车行驶时所受阻力大小不变，并以额定功率行驶，汽车最大速度为，当汽车以速率行驶时，它的加速度是多少？ 11．一辆重5t的汽车，发动机的 ( http: / / www.21cnjy.com )额定功率为80kW，汽车从静止开始以加速度a＝1m／s2做匀加速直线运动，车受的阻力为车重的0.06倍，g取10m／s2，求：(1)汽车做匀加速直线运动的最长时间tm (2)汽车开始运动后第5s末的瞬时功率 (3)汽车的最大速度υm (4)如果汽车起动匀加速5s后做匀速直线运动，则汽车匀速运动的实际功率多大？ 学 生 活 动 ( http: / / www.21cnjy.com )
作 业 [布置作业] 教材第10页“问题与练习”．1，2，3，4．
板 书 设 计 5.3 功率一、功率 1．定义：功和完成这些功所用时间的比值． 2．定义式：P=w/t，变形式：P＝Fv。 3．国际单位和常用单位：W，kW．二、额定功率和实际功率 1．额定功率：正常条件下可以长时间工作的功率． 2．实际功率：机车实际输出的功率．三、功率与速度 讨论公式P＝Fv
教学后记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §7.4万有引力的成就 课 型 新授课（1课时）
教 学 目 标 1．知识与技能：(1)了解地球表面物体的万有引力两个分力的大小关系，计算地球质量；(2)行星绕恒星运动、卫星的运动的共同点：万有引力作为行星、卫星圆周运动的向心力，会用万有引力定律计算天体的质量；(3)了解万有引力定律在天文学上有重要应用。2．过程与方法：(1)培养学生根据数据分析找到事物的主要因素和次要因素的一般过程和方法；(2)培养学生根据事件的之间相似性采取类比方法分析新问题的能力与方法；(3)培养学生归纳总结建立模型的能力与方法。3．情感态度与价值观：(1)培养学生认真严禁的科学态度和大胆探究的心理品质；(2)体会物理学规律的简洁性和普适性，领略物理学的优美。
教学重点、难点 1．教学重点及其教学策略：重点：地球质量的计算、太阳等中心天体质量的计算教学策略：通过数据分析、类比思维、归纳总结建立模型来加深理解。2．教学难点及其教学策略：难点：根据已有条件求中心天体的质量教学策略：通过类比思维、归纳总结建立模型来加深理解。
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 录像资料、多媒体课件
教 学 活 动导入新课?.万有引力常量的测出的物理意义.?答：使万有引力定律有了其实际意义，可以求得地球的质量等.?万有引力常量一经测出，万有引力定律对天文学的发展起了很大的推动作用，这节课我们来讨论万有引力定律在天文学上的应用.?新课教学?一、地球质量1、练习计算：《中华一题》已知：M地= m= R=求：（1）万有引力 （2）物体随地球自转的向心力（3）比较可得什么结论？2、了解地球表面物体的重力与地球对物体的万有引力的关系。多媒体投影图：物体m在纬度为θ的位置，万有引力指向地心，分解为两个分力：m随地球自转围绕地轴运动的向心力和重力。给出数据：地球半径R、纬度θ（取900）、地球自转周期T，计算两个分力的大小比值，引导学生得出结论：向心力远小于重力，万有引力大小近似等于重力。因此不考虑（忽略）地球自转的影响，地球质量： 二、太阳质量应用万有引力可算出地球的质量，能否算出太阳的质量多提问：行星做圆周运动的向心力的来源是什么？继续提问：是否需要考虑九大行星之间的万有引力？总结：太阳质量远大于各个行星质量，高中阶段粗略计算，不考虑行星之间的万有引力。设中心天体太阳质量M，行星质量m，轨道半径r——也是行星与太阳的距离，行星公转角速度ω，公转周期T，则太阳质量与行星质量m无关。提问：不同行星与太阳的距离r和绕太阳公转的周 ( http: / / www.21cnjy.com )期T都是各不相同的。但是不同行星的r、T计算出来的太阳质量必须是一样的！上面的公式能否保证这一点？同理，月亮围绕地球做圆周运动，根据前面的推导我们能否计算地球的质量？建立模型：通过围绕天体的运动半径和周期求中心天体的质量。多媒体投影木星行星围绕木星圆周运动，请学生思考如何测量木星的质量。三、发现未知天体请学生阅读课本“发现未知天体”。多媒体投影海王星、冥王星图片。本课小结：主要有两个基本知识：1、地球表面，不考虑（忽略）地球自转的影响，物体的重力近似等于重力地球质量2、建立模型求中心天体质量围绕天体做圆周运动的向心力为中心天体对围绕天体的万有引力，通过围绕天体的运动半径和周期求中心天体的质量。中心天体质量布置作业：书本《问题与练习》1-4。板书设计一、地球质量M地球表面，不考虑（忽略）地球自转的影响地球质量二、太阳质量——中心天体质量1、太阳质量M，行星质量m，轨道半径r——行星与太阳的距离，行星公转角速度ω，公转周期T，则太阳质量与行星质量m无关。2、建立模型求中心天体质量三.发现未知天体?万有引力对研究天体运动有着重要 ( http: / / www.21cnjy.com )的意义.海王星、冥王星就是这样发现的.请同学们推导：已知中心天体的质量及绕其运动的行星的运动情况，在太阳系中，行星绕太阳运动的半径r为：?根据F万有引力=F向=,而F万有引力=,两式联立得：?在18世纪发现的第七个行 ( http: / / www.21cnjy.com )星——天王星的运动轨道，总是同根据万有引力定律计算出来的有一定偏离.当时有人预测，肯定在其轨道外还有一颗未发现的新星.后来，亚当斯和勒维列在预言位置的附近找到了这颗新星.后来，科学家利用这一原理还发现了许多行星的卫星，由此可见，万有引力定律在天文学上的应用，有极为重要的意义.?四、小结（用.ppt出示）?这节课我们主要掌握的知识点是：?1.万有引力定律在天文学中的应用，一般有两条思路：?(1)F万有引力=环绕体所需的向心力?(2)地面（或某星球表面）的物体的重力=F万有引力.?2.了解万有引力定律在天文学中具有的重要意义.? 学 生 活 动
作 业 （一）课本P74（1）?（3）（二）思考题：已知地球的 ( http: / / www.21cnjy.com )半径为R，质量为M地，月球球心到地球球心的距离r月地=60 R，r月地=3.8×108米，月球绕地球运行周期T=27.3天，地球对物体的重力加速度g０=9.8m/s2，试证明地球对月球的引力和地球对其附近物体的引力是同性质的力，都是万有引力.?
板 书 设 计 第四节 万有引力理论的成就?一、1.天体质量的计算 (只能求出中心体的质量)?2.求某星体表面的重力加速度.? (R为星体的半径)?二、发现未知天体：（已知中心体的质量及环绕体的运动）?
教 学 后 记
R
M
G
θ
m
w
r
F
向
F
引高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §5.6探究功与物体速度变化的关系 课 型 新授课（1课时）
教 学 目 标 （一）知识与技能1、会用打点计时器打下的纸带计算物体运动的速度。2、学习利用物理图象探究功与物体速度变化的关系。（二）过程与方法通过用纸带与打点计时器来探究功与速度的关系，体验知识的探究过程和物理学的研究方法。（三）情感、态度与价值观通过实验探究，体会学习的快乐，激发学习的兴趣；通过亲身实践，树立“实践是检验真理的唯一标准”的科学观。
教学重点、难点 教学重点学习探究功与速度变化关系的物理方法，并会利用图象法处理数据。教学难点实验数据的处理方法――图象法。
教 学 方 法 实验观察法、图象法、迁移法。
教 学 手 段 长木板，橡皮筋（若干），小车，打点计时器（带纸带、复写纸等）、计算机等。
教 学 活 动教学过程（一）引入新课教师活动：前面几节课研究了重力做功与 ( http: / / www.21cnjy.com )重力势能的关系，从而确立了重力势能的表达式。探究了弹力做功与弹性势能的关系，从而确立了弹性势能的表达式。这一节和下一节我们来探究功与物体动能的关系。我们知道物体的动能和速度有关，我们还不能马上研究力对物体做的功和动能的关系，我们先来研究力对物体做的功和速度变化的关系。（二）进行新课教师活动：指导学生阅读教材 “探究的思路”部分，投影问题：（1）探究过程中，我们是否需要测出橡皮筋做功的具体数值？是否需要测出各次小车速度的具体数值？可以怎么做？（2）每次实验中橡皮筋拉伸的长度有什么要求？为什么？（3）小车获得的速度怎样计算？（4）实验完毕后，我们用什么方法分析橡皮筋对小车作的功和小车速度的关系？学生活动：认真阅读教材，思考问题并回答。教师活动：倾听学生回答，帮助学生解决疑难，回答学生可能提出的问题。点评：培养学生在实验探究前要养成思考的习惯。有了正确的探究思路，才会避免探究的盲目性。教师活动：指导学生分组实验，并引导学生思考下面的问题：（1）小车在木板上运动时会受到阻力，可以采用什么方法进行补偿？（2）纸带上的点距并不都是均匀的，应该采用那些点距来计算小车的速度？为什么？学生活动：分组实验（有条件的学校可以每两人一组，条件差的学校可以每四人一组）。点评：通过学生分组实验，培养团结协作的团队精神，提高学生动手能力。教师活动：巡视、指导，解答学生提出的问题，处理即发事件。重点指导一两个组顺利完成实验，以便后面实验数据的处理。 ………………教师活动：学生实验完毕后，指导学生进行数据处理。 问题：根据测出的数据，怎样预测功与速度的关系？用图象法研究功与速度的关系时怎样使研究过程简便直观？学生活动：思考老师提出的问题，并在坐标纸上建立坐标系，作出W－v2曲线，寻找功与速度的关系。点评：教师要放开，让学生大胆猜想，独立完成探究过程。有的学生可能会走弯路，甚至失败，探究结果并不重要，重要的是让学生亲历探究的过程。教师活动：利用数表软件进行数据处理，可以参考教材18页“做一做”栏目中的提示来完成。（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☆ 体会图象法在物理解题中的应用有一只小老鼠离开洞穴沿直线前进，它的速度与到洞穴的距离成反比，当它行进到离洞穴距离为d1的甲处时速度为v1，试求：（1）老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2多大？（2）从甲处到乙处要用去多少时间？解析：（1）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，得v2 d2 = v1d1所以老鼠行进到离洞穴距离为d2的乙处时速度v2 = d1v1/d2（2）由老鼠的速度与到洞穴的距离成反比，作出图象，如图所示 ( http: / / www.21cnjy.com )由图线下方的面积代表的物理意义可知，从d1到d2的“梯形面积”就等于从甲处到乙处所用的时间，易得点评：用图象法解决物理问题，简便直观，往往会收到意想不到的效果。 学 生 活 动
作 业 课余作业预习5.7节的内容。
板 书 设 计 5．6探究功与物体速度变化的关系实验目标 探究功与速度变化的关系．仪器及器材 长木板、橡皮筋(若干)、小车、打点计时器(带纸带、复写纸等)、橡皮筋、电源、导线、刻度尺、木板．注意事项： 1．橡皮筋的选择． 2．平衡摩擦力． 3．误差分析． 4．橡皮筋的条数． 5．实验装置的选取．
教学后记 思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学 ( http: / / www.21cnjy.com )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。高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §5.4 重力势能 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 1．理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算． 2．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． 3．知道重力势能的相对性．过程与方法 用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程．情感、态度与价值观 渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣．
教学重点、难点 教学重点 重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系．教学难点 重力势能的系统性和相对性．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 铁球(大小、质量均不同)两个、透明玻璃容器、沙子，投影片．
教 学 活 动[新课导入] (多媒体投影演示．引发学生有意注意，引导学生进入状态)打桩机的重锤从高处落下，把水泥桩打进地里；苹果自高处下落；飞机投弹等等． 师：从刚才的画面中，同学们想到了什么，从做功和能量转化的角度分析问题．生：重锤把水泥桩打进地里；苹果自高 ( http: / / www.21cnjy.com )处下落；飞机投下的炸弹等物体下落过程中它们受到的重力对它们做了功．据功和能的关系，既然重力做了功，表明这些物体在没有下落之前具有能．因为一个物体能够对外做功，所以这个物体具有能量．师：这个能量与什么因素有关 生：与物体所处的高度有关．师：由于物体被举高而使物体具有的能量是什么能 生：在初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能．师：那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢 本节课我们就来学习这个问题．[新课教学]一、重力的功师：重力做功与什么因素有关呢 我们现在就通过几个例子来探究一下．(多媒体投影教材上的图5．4—1、图5．4—2、图5．4—3，让学生独立推导这几种情况下重力做的功)师：比较容易做的是哪一个问题 生：第一个和第二个问题．师：为什么这两个问题容易研究呢 生：因为这两个问题中物体运动的路径是直线，所以在研究重力做功问题上比较容易研究．师：那么这两个问题的答案是什么呢 生l：第一个问题中WG＝mg△h=mghl一mgh2．生2：第二个问题中WG=mgcosa=mg△h＝mgh1一mgh2；，和第一个问题中所求出的答案相同．师：我们大胆猜想一下，第三个图中重力做的功和前两个是否相等呢 生：可能是相等的．师：我们来验证一下我们的猜想，第三个图的困难在哪里 生：力做功的路径是曲线．师：我们怎样突破这个难点呢 生1(很为难)：这是力在曲线上做功的情况，不容易研究．生2：我记得在第二节学习力对物体做功的问题时曾经接触过有关变力做功的问题．师(鼓励)：说说看，解决的途径是什么 生2：曲线问题不容易解决，我们可以把这一条曲线看作由很多小的直线组成，这样把每小段直线上重力做的功合起来就是整个过程中重力做的总功．师(表扬)：这个同学分析得非常好，根据这个同学的分析方法，第三个问题的答案应该是什么呢 生：在第三种情况下重力做的功和前两种情况中重力做的功相同．师：我们可以得到什么样的结论 生：重力做功与路径无关． 师：既然重力做功与路径无关，那么它与什么因素有关呢 生：与物体的初末位置有关．师：具体的表达式是什么 生：WG=mgh1一mgh2，其中hl和h2表示物体所处位置的高度． 师：很好，可见物体的重力mg与它所在位置的高度h的乘积“mgh”是一个具有特殊意义的物理量.[课堂训练]1．沿着高度相同，坡度不同，粗糙程度也不同的斜面向上将同一物体拉到顶端，以下说法正确的是………………( )A．沿坡度小、长度大的斜面上升克服重力做的功多 B．沿坡度大、粗糙程度大的斜面上升克服重力做的功多 C. 沿坡度大、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 2．将一物体由A移至B，重力做功 ………………………………………( ) A. 与运动过程中是否存在阻力有关 B．与物体沿直线或曲线运动有关 C. 与物体是做加速、减速或匀速运动有关 D．与物体发生的位移有关 参考答案 1．D 解析：重力做功的特 ( http: / / www.21cnjy.com )点是与运动的具体路径无关，只与初末状态物体的高度差有关，不论光滑路径还是粗糙路径，也不论是直线运动还是曲线运动，只要初末状态的高度差相同，重力做的功就相同． 2．D 解析：重力做功只与重力方向上发生的位移有关，与物体运动所经过的路径，与物体的运动状态都没有关系二、重力势能 [实验与探究] 探究影响小球势能大小的因素有哪些． 准备两个大小相同的小球 ( http: / / www.21cnjy.com )：一个钢球、一个木球，再盛一盆细沙．如图。5.4—l所示．在沙盆上方同一高度释放两个小球，钢球的质量大，在沙中陷得较深些． 让钢球分别从不同的高度落下，钢球释放的位置越高，在沙中陷得越深． 请同学们亲自做实验探究一下重力势能的大小与哪些因素有关． 师：下面大家阅读教材11～12页“重力势能”一段，回答下面几个问题． 学生阅读课文，可以把问题用多媒体投影到大屏幕上． 师：怎样定义物体的重力势能 生：我们把物理量mgh叫做物体的重力势能． 师：为什么可以这样来进行定义 生：这是因为mgh这个物理量的特殊意义在于它一方面与重力做功密切相关，另一方面它随高度的变化而变化． 师：重力势能的表达式是什么 用文字怎样叙述 生：Ep=mgh，物体的重力势能等于它所受到的重力与所处高度的乘积． 师：重力势能是矢量还是标量 生：与所有的能量一样，重力势能也是标量． 师：重力势能的单位是什么 符号是什么 生：重力势能和其他能量一样，它们的单位和功的单位相同，都是焦耳，符号是J． 师：重力势能与什么因素有关 你能否列举生活中的实例加以说明 生：根据重力势能的表达式，重力势能与 ( http: / / www.21cnjy.com )物体所受到的重力和物体的相对高度有关．例如塔吊上吊着的重物比较可怕，但是当这个重物被放下之后就不再可怕了，因为物体被放下之后重力势能减少了；再例如树梢上的树叶，虽然所处位置比较高，但是由于它受到的重力比较小，所以它虽然比塔吊上的物体可能还高，但是我们并不感觉害怕它． 师：刚才这位同学分析得非常好．根据重力势能的定义式，它和重力做功的表达式非常相似，么它们之间的关系是什么呢 生：当物体由高处向低处运动时 ( http: / / www.21cnjy.com )，重力做正功，物体重力势能减少，也就是WG>0，Ep1>Ep2；当物体从低处运送到高处时，重力做负功(或者说物体克服重力做功)，重力势能增加，也就是WG<0，Epl作 业 [布置作业] 教材第13页“问题与练习”中的所有题目．
板 书 设 计 4．重力势能 一、重力的功 与重力做功有关的因素：重力的大小和下落的高度大小．与物体的路径无关． 二、重力势能 物体的重力势能等于它所受的重力和所处高度的乘积． 三、重力势能的相对性 1．重力势能与参考平面的选取有关．但重力势能的变化量与参考平面的选取无关． 2．势能是系统所共有的．
教学后记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §7.2～7.3太阳与行星间的引力、万有引力 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能1．理解太阳与行星间引力的存在2．能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式3．了解万有引力定律得出的思路和过程，理解万有引力定律的含义，掌握万有引力定律的公式；4．知道任何物体间都存在着万有引力，且遵循相同的规律。过程与方法1．通过推导太阳与行星间的引力公式，体会逻辑推理在物理学中的重要性．2．体会推导过程中的数量关系．情感、态度与价值观 感受太阳与行星间的引力关系，从而体会大自然的奥秘．
教学重点、难点 教学重点 据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式，记住推导出的引力公式．教学难点 太阳与行星间的引力公式的推导过程．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 录像资料、多媒体课件
教 学 活 动引入新课提问：请同学们从运动的描述角度思考，开普勒行星运动定律的物理意义？开普勒在1609和1619年 ( http: / / www.21cnjy.com )发表了行星运动的三个定律，解决了描述行星运动的问题，但好奇的人们，面向天穹，深情地叩问：是什么力量支配着行星绕着太阳做如此和谐而有规律的运动呢？(第一定律揭示了描述行星运动的参考 ( http: / / www.21cnjy.com )系、及其运动轨迹；第二定律揭示了行星在椭圆轨道上运动经过不同位置的快慢情况，近日点附近速度大，远日点附近速度小；第三定律：揭示了不同行星虽然椭圆轨道和环绕周期不同，但由于中心天体相同，所以共同遵循轨道半长轴的三次方与周期的二次方比值相同的规律) （以下的三定律只用课件打出）开普勒第一定律也叫椭圆轨道定律，它 ( http: / / www.21cnjy.com )的具体内容是：所有行星分别在大小不同的轨道上围绕太阳运动。太阳在这些椭圆的一个焦点上。他的这条定律否定了行星轨道为圆形的理论 开普勒在确定地球运行轨道时发现，若将地球绕太阳运行的轨道分为若干小段，每一段与太阳的连线在相等的时间间隔内扫过相等的面积。开普勒把这一结果推广到其他行星，就得到了开普勒第二定律：对任意行星来说，他与太阳的连线（称为径矢）在相等的时间内扫过相等的面积。开普勒第三定律的具体表述是:行星绕太阳运动轨道半长轴a的立方与运动周期的平方成正比（看课件的对应图片）问题及归纳A．行星在椭圆轨道上运动是否需要力？这个力是什么力提供的？这个力是多大？太阳对行星的引力，大小跟太阳与行星间的距离有什么关系吗？B．行星的实际运动是椭圆运动，但我们还不知道求出椭圆运动加速度的运动学公式，我们现在怎么办？把它简化为什么运动呢？C．既然把行星绕太阳的运动简化为圆周运动。那么行星绕太阳的运动可进一步简化为匀速圆周运动吗？为什么？ 以上的过程归纳为：行星做曲线运动→必受到力的作用→把行星绕太阳的运动简化为圆周运动→进一步简化为匀速圆周运动教师：既然行星围绕太阳运动的轨道是椭圆， ( http: / / www.21cnjy.com )即为曲线运动，那么肯定有一个力要来维持这个运动，那么这个力是由什么来提供的呢？我们跟随着科学家们一起去研究讨论这个问题。（二） 万有引力定律人类对行星运动规律原因认识的过程教师：略微介绍十七世纪前以及伽俐略，开普勒，笛卡儿的观点。17世纪前：行星理所应当的做这种完美的圆周运动 伽利略：一切物体都有合并的趋势，这种趋势导致物体做圆周运动。 开普勒：受到了来自太阳的类似与磁力的作用。 笛卡儿：在行星的周围有旋转的物质作用在行星上，使得行星绕太阳运动。 教师：到牛顿这个时代的时候，科学家 ( http: / / www.21cnjy.com )们对这个问题有了更进一步的认识，例如胡克、哈雷等，他们认为行星绕地球运动受到太阳对它的引力，甚至证明了行星轨道如果为圆形，引力的大小跟太阳距离的二次方成反比，但无法证明在椭圆轨道下，引力也遵循这个规律。 牛顿在前人的基础上，证明了如果太阳和行星的引力与距离的二次方成反比，则行星的轨迹是椭圆，并且阐述了普遍意义下的万有引力定律。 教师：接下来我们就跟随牛顿先生一起去研究这个万有引力定律。由于行星运动的椭圆轨道很接近与圆形轨道，所以我们把它理想化为一个圆形轨道，这样就简化了问题，易于我们在现有认知水平上来接受。2、万有引力定律(1)定律的推导如果行星的运动轨道是圆，则行星将作匀速圆周 ( http: / / www.21cnjy.com )运动。根据匀速圆周运动的条件可知，行星必然要受到一个引力。牛顿认为这是太阳对行星的引力，那么，太阳对行星的引力F提供行星作匀速圆周运动所需的向心力。学生活动： 推导得=教师：那么我们从这个式子中马上就可看到一些比例关系，那么为什么牛顿还要进行推导下去呢？学生活动：学生进行思考。（这样研究问题比较复杂，因为有四个变量。不能体现这个行星运动的特点）教师：分为两大组进行推导：将V＝2πr/T和代入上式得学生活动：推导。教师：那么从这个式子中还是有很多的变量，研究仍旧复杂，怎么办呢？（引导学生利用开普勒第三定律代入上式）学生活动：推导得到：师生总结：由上式可得出结论：太阳对行星的引力跟行星的质量成正比，跟行星到太阳的距离的二次方成反比。即：F∝教师：中比值k是一个与行星无关的恒量．只与太阳有关。那么究竟与太阳有什么关系呢？教师：牛顿根据其第三定律：太阳吸引行星的力与行星吸引太阳的力是同性质的作用力，且大小相等。提出大胆得设想：既然这个引力与行星的质量成正比，也应跟太阳的质量M成正比。（引导学生，或者采用让学生来解释的方法）即：F∝写成等式就是F＝Ｇ 教师：行星绕太阳运动遵守这个规律，那么在其他地方是否适用这个规律呢？（假如说月球、卫星绕地球）学生活动：思考教师：为了验证地面上的重力与地球 ( http: / / www.21cnjy.com )吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力，遵守同样的规律，牛顿还做了著名的“月－地”检验(参见课本P105右侧)，结果证明他的想法是正确的。如果我们已知月球绕地球的公转周期为27.3天.地球半径为6.37×106m.轨道半径为地球半径的60倍。教师：同学们试计算一下月球绕地球的向心加速度是多大？（引导学生采用两种方法进行求解并分析结果）学生活动：根据向心加速度公式：?因为F∝ 所以a∝1/r2同学们通过计算验证， 两者结果十分接近，说明遵循同一规律。牛顿在研究了这许多不同物体间 ( http: / / www.21cnjy.com )的作用力都遵循上述引力规律之后。于是他把这一规律推广到自然界中任意两个物体间，于1687年正式发表了具有划时代意义的万有引力定律。(2)万有引力定律①内容自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。②公式如果用m1和m2表示两个物体的质量，用r表示它们的距离，那么万有引力定律可以用下面的公式来表示 教师：既然自然界中任何两个物体之间都存在引力，为什么我们感觉不到旁边同学的引力？学生活动：思考、纳闷教师：下面我们粗略的来计算一下两个质量为50kg，相距0.5m的人之间的引力。教师：1.G为引力常量，在S ( http: / / www.21cnjy.com )I制中，G＝6.67×10－11N·m2/kg2.（这个引力常量的出现要比万有引力定律晚一百多年哪！是英国的物理学家卡文迪许测出来的），我们下节课就要学习。那么这个力的大小到底是怎么样一个概念呢，其实他相当于提起一个质量比头发丝还小的物体所用的力，因此我们很难察觉。但它对于质量较大的物体来说，就不可忽视了。教师：为什么说是粗略？让学生思考学生活动：思考教师：2．万有引力定律中的物体是指质点而言，不能随意应用于一般物体。a.对于相距很远因而可以看作质点的物体，公式中的r 就是指两个质点间的距离；b.对均匀的球体，可以看成是质量集中于球心上的质点，这是一种等效的简化处理方法。教师：万有引力定律建立的重要意义17世纪自然科学最伟大的成果之一 ( http: / / www.21cnjy.com )，它把地面上的物体运动的规律和天体运动的规律统一了起来，对以后物理学和天文学的发展具有深远的影响，而且它第一次揭示 了自然界中的一种基本相互作用的规律，在人类认识自然的历史上树立了一座里程碑。 学 生 活 动
作 业
板 书 设 计
教 学 后 记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §7.5宇宙航行 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 1．了解人造卫星的有关知识． 2．知道三个宇宙速度的含义，会推导第一宇宙速度．过程与方法 通过用万有引力定律推导第一宇宙速度．培养学生运用知识解决问题的能力．情感、态度与价值观 1．通过介绍我国在卫星发射方面的情况．激发学生的爱国热情． 2．感知人类探索宇宙的梦想．促使学生树立献身科学的人生价值观．
教学重点、难点 教学重点 第一宇宙速度的推导．教学难点 运行速率与轨道半径之间的关系．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 录像资料、多媒体课件
教 学 活 动（一）引入新课1957年前苏联发射了第一颗人造地球卫星，开 ( http: / / www.21cnjy.com )创了人类航天时代的新纪元。我国在70年代发射第一颗卫星以来，相继发射了多颗不同种类的卫星，掌握了卫星回收技术和“一箭多星”技术，99年发射了“神舟”号试验飞船。这节课，我们要学习有关人造地球卫星的知识。 （二）进行新课 1、牛顿的设想（1）牛顿对人造卫星原理的描绘。设想在高山上有一门大炮，水平 ( http: / / www.21cnjy.com )发射炮弹，初速度越大，水平射程就越大，可以想象当初速度足够大时，这颗炮弹将不会落到地面，将和月球一样成为地球的一颗卫星。（2）人造卫星绕地球运行的动力学原因。人造卫星在绕地球运行时，只受到地球对它的万有引力作用，人造卫星作圆周运动的向心力由万有引力提供。（3）人造卫星的运行速度。设地球质量为M，卫星质量为m，轨道半径为r，由于万有引力提供向心力，则，∴，可见：高轨道上运行的卫星，线速度小。提出问题：角速度和周期与轨道半径的关系呢？，可见：高轨道上运行的卫星，角速度小，周期长。引入：高轨道上运行的卫星速度小，是否发射也容易呢？这就需要看卫星的发射速度，而不是运行速度2、宇宙速度（1）第一宇宙速度⑴推导：问题：牛顿实验中，炮弹至少要以多大的速度发射，才能在地面附近绕地球做匀速圆周运动？地球半径为6370km。分析：在地面附近绕地球运行，轨道半径即为地球半径。由万有引力提供向心力： ， 得：又∵∴结论：如果发射速度小于7 ( http: / / www.21cnjy.com ).9km/s，炮弹将落到地面，而不能成为一颗卫星；发射速度等于7.9km/s，它将在地面附近作匀速圆周运动；要发射一颗半径大于地球半径的人造卫星，发射速度必须大于7.9km/s。可见，向高轨道发射卫星比向低轨道发射卫星要困难。⑵意义：第一宇宙速度是人造卫星在地面附近环绕地球作匀速圆周运动所必须具有的速度，所以也称为环绕速度。（2）第二宇宙速度大小。意义：使卫星挣脱地球的束缚，成为绕太阳运行的人造行星的最小发射速度，也称为脱离速度。注意：发射速度大于7.9km ( http: / / www.21cnjy.com )/s，而小于11.2km/s，卫星绕地球运动的轨迹为椭圆；等于或大于11.2km/s时，卫星就会脱离地球的引力，不再绕地球运行。（3）第三宇宙速度。大小：。意义：使卫星挣脱太阳引力束缚的最小发射速度，也称为逃逸速度。注意：发射速度大于11.2km/s， ( http: / / www.21cnjy.com )而小于16.7km/s，卫星绕太阳作椭圆运动，成为一颗人造行星。如果发射速度大于等于16.7km/s，卫星将挣脱太阳引力的束缚，飞到太阳系以外的空间。3、人造卫星的发射速度与运行速度（1）发射速度：发射速度是指卫星在地面附近离开发射装置的初速度，一旦发射后再无能量补充，要发射一颗人造地球卫星，发射速度不能小于第一宇宙速度。（2）运行速度：运行速度指卫星在进入运行轨道后绕地球做 ( http: / / www.21cnjy.com )圆周运动的线速度。当卫星“贴着”地面飞行时，运行速度等于第一宇宙速度，当卫星的轨道半径大于地球半径时，运行速度小于第一宇宙速度。3．同步卫星所谓同步卫星，是相对于地面静止的，和地球 ( http: / / www.21cnjy.com )具有相同周期的卫星，T=24h，同步卫星必须位于赤道上方距地面高h处，并且h是一定的。同步卫星也叫通讯卫星。由得：h= （T为地球自转周期，M、R分别为地球的质量，半径）。代入数值得h=。例题分析【例题1】有两颗人造卫星 ( http: / / www.21cnjy.com )，都绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1：r2＝4：1，求这颗卫星的：⑴线速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。解：⑴由得所以⑵由得所以⑶由得⑷由得【例题2】地球半径为6400km，在贴近地表附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星速度为7.9×103m/s，则周期为多大？估算地球的平均密度。解：⑴；⑵由 得：思考：能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？（三）.梦想成真 (展示问题) 师：探索宇宙的奥秘，奔向广阔而遥远的太空，是人类自古以来的梦想，那么梦想成真了吗 请同学们阅读教材“梦想成真”部分． 生：1957年10月4日，世界上第一颗人造地球卫星发射成功． 1961年4月12日，苏联 ( http: / / www.21cnjy.com )空军少校加加林进入了“东方一号”载人飞船．火箭点火起飞绕地球飞行一圈，历时108min，然后重返大气层，安全降落在地面上，铸就了人类进入太空的丰碑． 1969年7月16日9时32分，“阿波罗11号”成功登临月球，蛾人航天技术迅速发展． 1992年，中国载 ( http: / / www.21cnjy.com )人航天工程正式启动．2003年10月15日9时，我国“神舟”五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把中国第一位航天员杨利伟送人太空．飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场．这次成功发射实现了中华民族千年的飞天梦想，标志着中国成为世界上第三个能够独立开展载人航天活动的国家，为进一步的空间科学研究奠定了坚实的基础． 伴随着“神舟’五号的发射成功，中国已正式启动“嫦娥工程”，开始了宇宙探索的新征程．（四）课堂小结人造地球卫星的动力学原因。宇宙速度。发射速度与运行速度。例题分析【例题1】有两颗人造卫星，都 ( http: / / www.21cnjy.com )绕地球做匀速圆周运行，已知它们的轨道半径之比r1：r2＝4：1，求这颗卫星的：⑴线速度之比；⑵角速度之比；⑶周期之比；⑷向心加速度之比。解：⑴由得所以⑵由得所以⑶由得⑷由得【例题2】地球半径为6400km，在贴近地表附近环绕地球做匀速圆周运动的卫星速度为7.9×103m/s，则周期为多大？估算地球的平均密度。解：⑴；⑵由 得：思考：能否发射一颗周期为80min的人造地球卫星？ 学 生 活 动
作 业 教材78页1、2、3
板 书 设 计 1、宇宙速度 7.9km/s 11.2km/s 16.7km/s 第一宇宙速度是卫星发射的最小速度，是在轨道上运行的最大速度2、人造地球卫星3、同步卫星 定点在赤道上空，周期T、高度h、线速度v一定。T=24h h=36000km v=3.1km/s4、梦想成真（1）世界的成就（2）中国的成就
教 学 后 记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §7.1 行星的运动 课 型 新授课（1课时）
教 学 目 标 知识与技能 1．知道地心说和日心说的基本内容． 2．知道所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上． 3．知道所有行星的轨道的半长轴的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等，且这个比值与行星的质量无关，但与太阳的质量有关． 4．理解人们对行星运动的认识过程是漫长复杂的，真理是来之不易的． 过程与方法 通过托勒密、哥白尼、第谷·布拉赫、开普勒等几位科学家对行星运动的不同认识，了解人类认识事物本质的曲折性并加深对行星运动的理解．情感、态度与价值观 1．澄清对天体运动裨秘、模糊的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法． 2．感悟科学是人类进步不竭的动力．
教学重点、难点 教学重点 理解和掌握开普勒行星运 ( http: / / www.21cnjy.com )动定律，认识行星的运动．学好本节有利于对宇宙中行星的运动规律的认识，掌握人类认识自然规律的科学方法，并有利于对人造卫星的学习．教学难点 对开普勒行星运动定律的理解和应用，通过本节的学习可以澄清人们对天体运动神秘、模糊的认识．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 挂图、多媒体课件
教 学 活 动[新课导入] 【多媒体演示】天体运动的图片浏览。教师：在浩瀚的宇宙中有无数大小不 ( http: / / www.21cnjy.com )一、形态各异的天体，如月亮、地球、太阳、夜空中的星星……由这些天体组成的广袤无限的宇宙始终是我们渴望了解、不断探索的领域。关于天体的运动，历史上有过不同的看法. (课件投影)中国古代天文学观 我国古代先民看到 ( http: / / www.21cnjy.com )北极星常年不动，以及北斗七星等拱极星的回转，便以为星空是圆的，就像是一只倒扣着的半球大锅，覆整在大地上，而北极则是这盖天的顶，又认为地是方的，就像一张围棋盘，此即“天圆地方”说．东汉时的天文学家张衡提出“浑天”说，认为天就像一个大鸡蛋，地球就是其中的蛋黄． 中国古代通常将历法和天文联系 ( http: / / www.21cnjy.com )在一起．历法注重天体运行的长时间段的重复周期，而不注重天体在三维空间中的运行情况．与古希腊人和中世纪的欧洲人不同，中国历法家很少关心宇宙结构方面的讨论．在汉朝的大部分时期，人们满足于这样的假设：有人居住的世界是一小块中心区域．面大地中央，这个平面大地是一个绕着倾斜的轴旋转的天球的直径面．天体在该天球的内面移动，但它们靠何种机制来进行这种运动则没有讨论． 中国古代有丰富的天文记录．公元前第二 ( http: / / www.21cnjy.com )个千年的后期，甲骨文中已记载了新星现象．从约公元苗200年开始，在官方文件中已有关于新星的连年记载，还有流星雨、彗星、日食、太阳黑子以及异乎寻常的云、板光之类的记载，或对蕾星的跟踪观测的记录．这些现象的观测者都使用了制作精良的大型浑天仪和其他刻度仪器，所观测的天体位置，其精确程度毫不逊色于欧洲在第谷之前的观测． 学生阅读后对探索宇宙产生兴趣． 师：在广袤无垠的宇宙中有着无 ( http: / / www.21cnjy.com )数大小不一、形态各异的天体．如太阳、月亮、夜空中闪烁的星星……吸引了人们的注意，智麓的头脑开始探索天体运动的奥秘．它们的运动是靠神的支配，还是物理规律的约束 经过不懈的努力，科学家们对它已有初步的了解，这一节让我们循着前人的足迹学习行星运动的情况． [新课教学] 一.“地心说”和“日心说”之争 [讨论与交流] 展示问题： 请阅读教材第一段 1．古人对天体运动存在哪些看法 生：“地心说”和“日心说”． 师：2．什么是“地心说” 什么是“日心说”’ 生：”地心说”认为地球是宇宙的中 ( http: / / www.21cnjy.com )心，是静止不动的，大阳、月亮以及其他行星都绕地球运动， “日心说”则认为太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动．“地心说’的代表人物：托勒密(古希腊)．“ ( http: / / www.21cnjy.com )地心说’符合人们的直接经验，同时也符合势力强大的宗教神学关于地球是宇宙中心的认识，故地心说一度占据了统治地位．生：“日心说”战胜了“地心说”，最终被接受． [讨论与交流] 展示问题： 师：“日心说”战 ( http: / / www.21cnjy.com )胜了“地心说”，最终真理战胜了谬误．请同学们阅读第64页《人类对行星运动规律的认识，中托勒密：地心宇宙，哥白尼：拦住了太阳，推动了地球．交流讨论，找出“地心说”遭遇的尴尬和“日心说’的成功之处． 生：地心说所描述 ( http: / / www.21cnjy.com )的天体的运动不仅复杂而且问题很多，如果把地球从天体运动的中心位置移到一个普通的、绕太阳运动的位置，换一个角度来考虑天体的运动，许多问题都可以解决，行星运动的描述也变得筒单了． “日心说”代表人物：哥白尼，“日心说”能更完美地解释天体的运动． 二、开普勒行量运动定律 [做一做] 用图钉和细绳画椭圆可以用一条细绳和两图钉来画椭圆．如图7．1 ( http: / / www.21cnjy.com )—l所示，把白纸镐在木板上，然后按上图钉．把细绳的两端系在图钉上，用一枝铅笔紧贴着细绳滑动，使绳始终保持张紧状态．铅笔在纸上画出的轨迹就是椭圆，图钉在纸上留下的痕迹叫做椭圆的焦点．想一想，椭圆上某点到两个焦点的距离之和与椭圆上另一点到两个焦点的距寓之和有什么关系 [课堂训练] (分四小组进行) 师；阅读教材第二段到最后，并阅读第64页《人类对行星运动规律的认识)中第谷：天才观察家，开普勒：真理超出期望，投影展示以下问题： 师：1.古人认为天体做什么运动 生：古人把天体的运动看得十分神圣，他们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、最和谐的匀逮圆周运动． 师：2．开普勒认为行星做什么样的运动 他是怎样得出这一结论的 生：开普勒认为行星做椭 ( http: / / www.21cnjy.com )圆运动．他发现假设行星傲匀逮圆周运动，计算所得的数据与观测数据不符，只有认为行星做椭圆运动，才能解释这一差别． 师：3．开普勒行星运动定律哪几个方面描述了行星绕太阳运动的规律 具体表述是什么 生：开普勒行星运动定律从行星运动轨道，行墨运动的线速度变化，轨道与周期的关系三个方面揭示了行星运动的规律．具体表述为： 第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上． 师：这一定律说明了行星运动轨迹的形状，不同的行星绕大阳运行时椭圆轨道相同吗 生：不同．第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积．教师：如图所示，行星沿着椭圆轨道运行， ( http: / / www.21cnjy.com )太阳位于椭圆的一个焦点上．如果时间间隔相等，即t2 t1=t4 t3，那么面积A=面积B．由此可见，行星在远日点a的速率最小，在近日点b的速率最大．开普勒第三定律：3．所有 ( http: / / www.21cnjy.com )行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等．由于行星的椭圆轨道都跟圆近似，在近似计算中，可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动，在这种情况下，若用R代表轨道半径，T代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示： 比值k是一个与行星无关的恒量．只与太阳有关。教师：给出太阳系九大行星平均轨道半径和周期的数值，供学生课后验证。 师：这一定律发现了所有行星的轨道的半长轴与公转周期之间的定量关系，但是比值k是一个与行星无关的常量，那么你能猜想出它可能跟谁有关吗 生：根据开普勒第三 ( http: / / www.21cnjy.com )定律知：所有行星绕太阳运动的半长轴的三次方跟公转周期二次方的比值是一个常数k，可以猜想，这个“k”一定与运动系统的物体有关．因为常数k对于所有行星都相同，而各行星是不一样的，故跟行星无关，而在运动系中除了行星就是中心天体——太阳，故这一常数“k"一定与中心天体——太阳有关．(通过后面的学习将知道k值与太阳质量的关系)说明：(1)开普勘定律不仅适用于行星绕大阳运动，也适用于卫星绕着地球转，不过比例式 k中的k是不同的，与中心天体有关． (2)开普勒定律是总结 ( http: / / www.21cnjy.com )行星运动的现察结果而总结归纳出来的规律．它们每一条都是经验定律，都是从行星运动所取得的资料中总结出来的规律．开普勒定律只涉及运动学、几何学方面的内容。(3)由于行星的椭圆轨道都跟圆近 ( http: / / www.21cnjy.com )似，在近似计算中，可以认为，行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动．在这种情况下，若用。代表轨道半径，T代表公转周期，开普勒第三定律可以用下面的公式表示 (4)开普勒关于行星运动的确切描 ( http: / / www.21cnjy.com )述，不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据，更澄清了人们对天体运动神秘、模糊的认识，同时也推动了对天体动力学问题的研究． [课堂探究l 师：引导学生深入探究： 1．播放行星绕椭圆轨道运动的课件，使学生对行星的运动有一个简单的感性认识． 2．出示九大行星轨道挂图，使学生对多数行星的轨道与圆十分接近有一个感性认识． [讨论与交流] 师：实际上，多数行星的轨道与圆十分接近，所以在中学阶段的研究中能够按圆处理．开普勒三定律适用于圆轨道时，应该怎样表述呢 生：行星的圆轨道的半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等． [课堂训练] 1．下列说法正确的是…………………………( ) A．地球是宇宙的中心，太阳、月亮及其他行星都绕地球运动 B.太阳是宇宙的中心，所有天体都绕太阳运动 C.太阳是静止不动的，地球和其他行星都绕太阳运动 D．“地心说”和哥白尼提出的“日心说”现在看来都是不正确的 2．已知木垦绕太阳公转的周期是地球绕太阳公转周期的12倍．则木星绕太阳公转轨道的半长轴为地球公转轨道半长轴的————倍． 参考答案 ．1．答案：D 分析；“地心说”是错误的，所以A不正确．太阳系在银河系中运动，银河系也在运动，所以，B、C不正确，D正确．2．答案：5．24[小结] 本节学习的是开苦勒行星运动的 ( http: / / www.21cnjy.com )三定律，其中第一定律反映了行星运动的轨迹是椭圆，第二定律描述了行星在近日点的速率最小，在远日点的速率最大，第三定律揭示了轨道半长轴与公转周期的定量关系．在近似计算中可以认为行星都以太阳为圆心做匀速圆周运动． 学 生 活 动
作业 [布置作业] 教材第66页“问题与练习”1，2，3，4．
板 书 设 计 1．地心说和日心说2．第一定律：所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在椭圆的一个焦点上．3．第二定律：对任意一个行星来说，它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积．4．开普勒第三定律：3．所有行星的椭圆轨道的半长轴的三次方跟公转周期的平方的比值都相等．
教 学 后 记
k水=3.36×1018
K金=3.35×1018
K地=3.31×1018
K火=3.36×1018高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §6.3 探究平抛运动的规律 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 1．知道平抛运动的特点 ( http: / / www.21cnjy.com )是初速度方向水平．只有竖直方向受重力作用，运动轨迹是抛物线． 2．知道平抛运动形成的条件． 3．理解平抛运动是匀变速运动．其加速度为g． 4．会用平抛运动规律解答有关问题．过程与方法 1．在知识教学中 ( http: / / www.21cnjy.com )应同时进行科学研究过程教育，本节课以研究平抛物体运动规律为中心所展开的课堂教学，应突出一条研究物理科学的一般思想方法的主线： 观察现象→初步分析→猜测实验研究→得出规律→重复实验→鉴别结论→追求统一． 2．利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动，渗透物理学“化曲为直”“化繁为简”的方法及“等效代换”正交分解”的思想方法． 3．在实验教学中 ( http: / / www.21cnjy.com )，进行控制的思想方法的教育：从实验的设计、装置、操作到数据处理，所有环节都应进行多方面实验思想的教育．“实验的精髓在于控制”的思想，在乎抛物体实验中非常突出．如装置中斜槽末端应保持水平的控制；木板要竖直放置的控制；操作上强调小球每次都从斜槽同一高度处由静止开始释放的控制；在测量小球位置时对实验误差的控制等．情感、态度与价值观 1．通过重复多次实验，进行共性分析、归纳分类，达到鉴别结论的教育目的，同时还能进行理论联系实际的教育． 2．在理解平抛物体运动规律是受恒力的匀变速曲线运动时应注意到“力与物体运动的关系”．这方面的问题，我国东汉的王充(公元27～97年)历尽心血三十年写成《论衡》一书，全书三十卷八十五篇约三十万字，已有精辟论述．以此渗透爱国主义教育和刻苦学习、勤奋工作精神的美德教育．
教学重点、难点 教学重点 1．平抛运动的特点和规律． 2．学习和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 探究、讲授、讨论、练习
教学手段 教具准备 平抛运动演示仪、平抛竖落仪
教 学 活 动[新课导入] 师：前面我们学习了曲线运动的相关知识以及研究曲线运动基本方法——运动的合成与分解，在学习新课之前我们先来回顾一下． 做曲线运动的物体其速度方向是怎样的 生：质点在某一点的速度方向，沿曲线在这一点的切线方向． 师：在什么情况下物体会做曲线运动 生：当物体所受的合力的方向跟它的速度方向不在同一条直线上时，物体做曲线运动． 师：运动的合成与分解包含哪几个方面的内容 生：包括速度的合成与分解、位移的合成与分解、加速度的合成与分解． 师：在合成与分解的过程中遵循什么样的规律 生：必须遵循平行四边形定则． 师：合运动和分运动之间以及各个分运动之间存在什么关系呢 生：合运动和分运动所经历的时间一定是相同的，这是等时性原理；各个分运动之间是相互独立、互不影响的，这是独立性原理．师：说了这么多，我们也仅仅是从理论上了解了 ( http: / / www.21cnjy.com )通过运动的合成与分解能够研究曲线运动的规律，但我们还没有把这一理论应用到实际的曲线运动中来检验一番，所以这节课我们就来完成这一项任务，通过运动的合成与分解来研究一种生活中常见的运动——平抛运动．[新课教学] 一、抛体运动 [演示实验] 以任意角度向空中抛出一个粉笔头． 师：请同学们观察粉笔头的运动轨迹．判断它的运动性质． 生：粉笔头的运动轨迹是曲线，它做的是曲线运动． 师：分析它的受力情况． 生：受到竖直向下的重力和与运动方向相反的空气阻力的作用． 师：实际上在这种情况下， ( http: / / www.21cnjy.com )空气阻力非常小，一般情况下我们不考虑．这里我们就认为粉笔头只受到重力的作用(如图6．3—l所示)．现在请大家考虑一下，生活中有哪些物体的运动与我们刚才实验中的粉笔头情况相似 生：足球比赛中被球员踢起来在空中飞 ( http: / / www.21cnjy.com )行的足球；乒乓球比赛中被球拍打出去的乒乓球；被运动员扔出去的铁饼、标枪、铅球等师：可以看出，生活中有许多这种运动的例子．从这些例子中我们可以看出，所有这些物体都是以一定的初速度被抛出，忽略空气阻力，在只受重力的情况下做曲线运动，我们把这种运动称为抛体运动． 在抛体运动中有一种特殊情况，即物体被抛出时的初速度方向沿水平方向，我们把这样的抛体运动称为平抛运动． 根据抛体运动初速度的方向我们还可以对抛体运动进行如下分类： 初速度竖直向上，竖直上抛运动 初速度竖直向下：竖直下抛运动 初速度与水平面成正角：斜上抛运动 初速度与水平面成负角；斜下抛运动 我们这节课的任务就是探究平抛运动的规律． 二、平抛运动竖直方向的运动规律 [演示实验] 用平抛运动演示仪演示平抛运动 师：请大家注意观察平抛运动的轨迹 ( http: / / www.21cnjy.com )，发现它是一条曲线．由此我们可以得出这样一个结论；平抛运动在竖直方向上的分速度是越来越快的，但这个分速度到底是如何变化的我们还是不清楚．现在请大家来分析做平抛运动的物体在竖直方向上的受力情况． 生：在竖直方向上只受到重力的作用． 师：想一下我们前面学过的运动形式有没有只在重力作用下实现的 生：做自由落体运动的物体只受重力的作用． 师：既然竖直方向上只受重力的作 ( http: / / www.21cnjy.com )用，与物体做自由落体运动的条件相同，根据我们上节课学的分运动的独立性原理知道，分运动在各自的方向上遵循各自的规律，我们能得出什么样的结论呢 生：平抛运动竖直方向上的分运动有可能是自由落体运动． 师：既然我们有了这样的猜想，为了验证它的正确性，我们来做下面这个实验 [演示实验] 如图6．3—2所示，用小锤打击弹簧金属片，金属片把A球沿水平方向抛出，同时月球被松开，自由下落．A、B两球同时开始运动． 师：先来分析两个小球做的分别是什么运动． 生：A球在金属片的打击下获得水平初 ( http: / / www.21cnjy.com )速度后只在重力作用下运动，所以做的是平抛运动．B球被松开后没有任何初速度．且只受到重力的作用，因此做的是自由落体运动． 师：现在观察两球的运动情况，看两球是否同时落地． 这个地方教给大家一个判 ( http: / / www.21cnjy.com )断两球是否同时落地的小技巧．那就是不要用眼睛看．而是用耳朵听．两个小球落地后会不止蹦一下，我们只听它们落地的第一声响．如果我们只听到一声响，说明两个小球同时落地，如果听到两个落地声，说明两个小球先后落地．在做实验之前我们先来听一下一个小球落地的声音． (拿一个和实验用的小球一样的球让其做自由落体运动，让学生仔细听其落地的声音．以便判断实验中的落地声) 师：同学们听到几个落地声啊 生：一个． 师：A、B两个小球从同一高度同时开始运动，又同时落地，这说明了什么问题啊 生：这说明了A球在竖直方向上的分运动的性质和B球的运动性质是一样的．B球做的是自由落体运动． 师：由这一次实验我们就能 ( http: / / www.21cnjy.com )下这样的结论吗 有没有可能我们设置的这个高度是一个特殊的高度，它正好满足自由落体下落的时间和平抛运动时间相等呢 或者说因为我们打击力度的原因，使A球获得的初速度刚好满足这一条件呢 生：有． 师：那我们应该如何来解决呢 生：多次改变小球下落的高度与打击的力度，重复这个实验． 师：现在我们来改变高度和打击力度重新来做这个实验，来听落地的声音． 生：两个小球仍然同时落地． 师：这说明了什么问题 生：平抛运动在竖直方向上的分运动就是自由落体运动． 结论：平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动． 三、平抛运动水平方向的运动规律 师：研究完竖直方向上的运动，我们再来看水平方向上的分运动．先来分析做平抛运动的物体在水平方向上的受力情况． 生：做平抛运动的物体只受重力作用，重力的方向是竖直向下的，所以物体在水平方向上不受力． 师：根据运动的独立性我们知道水平方向上的运动不会受到竖直方向的运动影响．再根据牛顿第一定律我们能得出什么样的结论啊 生：根据牛顿第一定律我们知道，如果一 ( http: / / www.21cnjy.com )个物体处于不受力或受力平衡状态，它将静止或做匀速直线运动．在乎抛运动中，物体水平方向上不受力，并且水平方向上有一个初速度，所以物体在水平方向上应该是匀速直线运动． 师：那我们应该怎样来验证这个猜想呢 大家可以从匀速直线运动的特点出发来考虑这个问题。 生：匀速直线运动的特点是速度大小不变，位移均匀地增加．因此我们只要能证明在相等的时间内发生的水平位移相等就可以了． 师：要进行这样的验证，我们首先面临的问题就是如何得到平抛运动的轨迹图象．我们可以采用以下方案来获得： 1．按照以下步骤准备实验装置(1)将平抛运动实验器置于桌面，装 ( http: / / www.21cnjy.com )好乎抛轨道，使轨道的抛射端处于水平位置．调节调平螺丝，观察重垂线或气泡水准，使面板处于竖直平面内，卡好定位板，装置如图6．3—3所示． ( http: / / www.21cnjy.com )(2)将描迹记录纸衬垫一张复写纸或打字蜡纸， ( http: / / www.21cnjy.com )紧贴记录面板用压纸板固定在面板上，使横坐标x轴在水平方向上，纵坐标y轴沿竖直方向向下(若用白纸，可事先用铅笔在纸上画出x、y坐标轴线)，并注意使坐标原点的位置在乎抛物体(钢球)的质心(即球心)离开轨道处．(3)把接球挡板拉到最上方一格的位置。2．将定位板定在某一位置固定好．钢球紧靠定位板释放，球沿轨道向下运动，以一定的初速度由轨道的平直部分水平抛出．3．下落的钢球打在向面板倾斜的接球挡板上，同时在面板上留下一个印迹点．4．再将接球挡板向下拉一格，重复上述操作方法，打出第二个印迹点，如此继续下拉接球挡板，直至最低点，即可得到平抛的钢球下落时的一系列迹点．5．变更定位板的位置，即可改变钢球乎抛的初速度，按上述实验操作方法，便可打出另一系列迹点．6．取下记录纸，将各次实验所记录的点分别用平滑曲线连接起来，即可得到以不同的初速度做平抛运动的轨迹图线．如图6．3—4所示注意： 1．为了保证实验精度，必须保证记录面板处于竖直平面内，使平抛轨道的平面靠近板面． 2．安放记录纸时，要使坐标原点与抛体的抛出点重合，这样才能正确地确定抛体运动轨迹的起始点，从而确定轨迹上任意点的x、y坐标． 师：获得了平抛运动的轨迹图象我们就可 ( http: / / www.21cnjy.com )以从中知道平抛运动的水平位移．现在我们从得到的几条轨迹中选出一条来进行研究．我们现在所面临的问题是如何知道水平分运动所发生的时间．这个问题我们可以通过运动的等时性来考虑． 生：前面我们已经得出了平抛运动的 ( http: / / www.21cnjy.com )竖直分运动为自由落体运动，根据等时性原理我们知道水平分运动和竖直分运动是同时发生的，所以可以通过竖直分速度来找相等的时间间隔．师：具体如何来实现呢 生：根据自由落体运动的位移公式x=1/2gt ( http: / / www.21cnjy.com )2我们可以得出，在相邻相等的时间间隔内物体所发生的位移之比为1：3：5：…：(2n+1)，那么我们就可以从坐标系中的纵轴上选取长度分别为h、3h、5h的相邻的线段，即选取纵坐标分别为h、4h、9h的三个点．例如选择5、20、45这几个点．如图6．3—5所示，在平抛的轨迹上找出纵坐标与之相对应的点，这些点所对应的横坐标即为平抛运动的水平分运动在相邻相等的时间间隔里所达到的位置．师：这样我们就找出了水平分运动在相邻相等的时间间隔内所发生的位移，观察这些水平分位移，可以得到什么规律 生：这些水平分位移都近似相等．师：由此我们可以得出什么结论 生：平抛运动的水平分运动是匀速直线运动．结论：平抛运动的水平分运动是匀速直线运动．师：这样我们就通过运动的合成与分解探究出了平抛运动在水平和竖直方向上的运动规律，下面我们来看一个例题．例题：一架老式飞机在高出地面0.81 km ( http: / / www.21cnjy.com )的高度，以2.5Xl02km几的速度水平飞行，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．分析：对于这道题我们可以从以下几个方面来考虑：(1)从水平飞行的飞机上投下的炸弹，做什么运动 为什么 (做的是平抛运动．炸弹在没 ( http: / / www.21cnjy.com )有脱离飞机时与飞机具有相同的水平速度．脱离飞机后这一速度并不消失，这时炸弹只受重力作用且具有水平初速度，所以做平抛运动)(2)炸弹的这种运动可分解为哪两个什么样的分运动 (可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动)(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 (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应该相等)[讨论与交流l 飞机在投递货物或实施轰炸的时候，应该在目标的什么位置开始投放货物或炸弹 [小结]：本节课我们学习的主要内容是： 1．什么是平抛运动 初速度方向为水平方向的抛体运动叫做平抛运动． 2．平抛运动水平和竖直两个方向上的分运动分别是什么运动 水平方向是匀速直线运动；竖直方向是自由落体运动．3．平抛运动的规律(1)x=v0t ，y=1/2at2 ( http: / / www.21cnjy.com ) 学 生 活 动 ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )
作 业 [布置作业]教材第40页问题与练习1，2．
板 书 设 计 3．探究平抛运动的规律一.抛体运动条件：具有一定的初速度；忽略空气阻力；只受重力的作用初速度为水平方向的抛体运动叫做平抛运动二、竖直方向的运动规律 受力情况：只受重力作用 初速度情况：无 结论：平抛运动在竖直方向上的分运动是自由落体运动．三、水平方向的运动规律 受力情况：不受力 初速度情况：有 结论：平抛运动在水平方向的分运动为匀速直线运动．
教学后记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §5.7 动能和动能定理 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 1．使学生进一步理解动能的概念，掌握动能的计算式． 2．结合教学，对学生进行探索研究和科学思维能力的训练． 3．理解动能定理的确切含义，应用动能定理解决实际问题． 过程与方法 1．运用演绎推导方式推导动能定理的表达式． 2．理论联系实际，学习运用动能定理分析解决问题的方法． 情感、态度与价值观 通过动能定理的演绎推导．感受成功的喜悦，培养学生对科学研究的兴趣．
教学重点、难点 教学重点 动能定理及其应用．教学难点 对动能定理的理解和应用．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 多媒体、导轨、物块(或小球两个)
教 学 活 动[新课导入] ( http: / / www.21cnjy.com ) 师：在前几节我们学过，当力 ( http: / / www.21cnjy.com )对一个物体做功的时候一定对应于某种能量形式的变化，例如重力做功对应于重力势能的变化，弹簧弹力做功对应于弹簧弹性势能的变化，本节来探究寻找动能的表达式．在本章“1．追寻守恒量”中，已经知道物体由于运动而具有的能叫做动能，大家先猜想一下动能与什么因素有关 生：应该与物体的质量和速度有关．我们现在通过实验粗略验证一下物体的动能与物体的质量和速度有什么样的关系．(实验演示或举例说明) 让滑块A从光滑的导轨上滑下，与静止的木块月相碰，推动木块做功． 师：让同一滑块从不同的高度滑下，可以看到什么现象 生：让同一滑块从不同的高度滑下，可以看到：高度大时滑块把木块推得远，对木块做的功多． 师：说明什么问题 生：高度越大，滑到底端时速度越大，在质量相同的情况下，速度越大，对外做功的本领越强，说明物体由于运动而具有的能量越多． 师：让质量不同的木块从同一高度滑下，可以看到什么现象 生：让质量不同的木块从同一高度滑下，可以看到：质量大的滑块把木块推得远，对木块做的功多． 师：说明什么问题 生：相同的高度滑下，具有的末 ( http: / / www.21cnjy.com )速度是相同的，之所以对外做功的本领不同，是因为物体的质量不同，在速度相同的情况下，质量越大，物体对外做功的能力越强，也就是说物体由于运动而具有的能量越多． 师：那么把这个问题总结一下，得出的结论是什么呢 [新课教学] [实验探究] 影响小球动能大小的因素有哪些 准备三个小球，其中两个质量相同，第三个质量大一些让学生回顾初中的实验。一、动能的表达式 生(回答刚才的问题，总结实验结论)：物体的质量越大，速度越大，它的动能就越大．师：那么动能与物体的质量和速度之间有什么定量的关系呢 我们来看这样一个问题． (投影展示课本例题，学生讨论解决问题，独立完成推导过程)设物体的质量为m，在与运动方向相同 ( http: / / www.21cnjy.com )的恒定外力F的作用下发生一段位移L，速度由Vl增大到V2，如图5．7—2所示．试用牛顿运动定律和运动学公式，推导出力F对物体做功的表达式． (投影展示学生的推导过程，让学生独立完成推导过程) ( http: / / www.21cnjy.com )师：刚才这位同学推导得很好，最好是在推导过程中加上必要的文字说明，这样就更完美了．这个结论说明了什么问题呢 生：从W= 这个式子可以看出，“”很可能是一个具有特定意义的物理量，因为这个物理量在过程终了时和过程开始时的差，正好等于力对物体做的功，所以“”就应该是我们寻找的动能的表达式． 师(鼓励)：这位同学总结 ( http: / / www.21cnjy.com )得非常好，我们都要向他学习，我们在上一节课的实验探究中已经表明，力对初速度为零的物体所做的功与物体速度的平方成正比，这也印证了我们的想法。所以动能应该怎样定义呢 生：在物理学中就用这个物理量表示物体的动能，用符号Ek表示,Ek=． 师：动能是矢量还是标量 生：动能和所有的能量一样，是标量． 师：国际单位制中，动能的单位是什么 生：动能的单位和所有能量的单位一样，是焦耳，符号J． 师：1970年我国发射的第一颗人造地球卫星，质量为173 kg，运动速度为7．2 km／s，它的动能是多大 生：根据计算可以得到我国发射的第一颗人造地球卫星正常运转的动能是4．48X109J 师：为了比较，我们再看这样一个例子；质量为50 kg、运动速度为8m／s的同学在跑步中的动能是多少 生：通过计算我们可以知道这位同学具有的动能是1．6X103J． 师：如果这些能量全部转化为电能，能够使100W的灯正常工作多长时间 生：可以使100W的电灯正常工作16s． 师：我们知道，重力势能和弹簧的弹性势能都与相对位置有关，那么动能有没有相对性呢 生：动能也应该有相对性，它与参考系的选取有关。 师：以后再研究这个 ( http: / / www.21cnjy.com )问题时，如果不加以特别的说明，都是以地面为参考系来研究问题的．大家再看这样一个例子：父亲和儿子一起溜冰，父亲的质量是60 kg，运动速度为5 m／s，儿子的质量是30 kg，运动速度为8m／s，试问父亲和儿子谁具有的动能大 生1：当然是父亲的动能大了． 师：你是怎样得出这个结论的呢 生l：质量大动能就大． 生2：根据计算，儿子的动能要大于父亲的动能．师(语重心长)：我们计算问题一定不要想当然，这样很容易出现错误，一定要有根据，分析问题要全面．[课堂训练] 1．质量一定的物体……………( ) A.速度发生变化时，其动能一定变化B.速度发生变化时，其动能不一定变化 C.速度不变时．其动能一定不变 D.动能不变时，其速度一定不变 2．下列几种情况中，甲、乙两物体的动能相等的是………………( ) A．甲的速度是乙的2倍，乙的质量是甲的2倍 B．甲的质量是乙的2倍，乙的速度是甲的2倍 C．甲的质量是乙的4倍，乙的速度是甲的2倍 D．质量相同，速度大小也相同，但甲向东运动，乙向西运动 参考答案BC 2．CD二\动能定理师：有了动能的表达式后，前面我们推出的W＝,,就可以写成W＝Ek2—Ek1=，其中Ek2表示一个过程的末动能，Ek1表示一个过程的初动能．师：上式表明什么问题呢 请你用文字叙述一下．生：力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化．师：这个结论叫做动能定理．师：如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示什么意义 生：如果物体受到几个力的作用，动能定理中的W表示的意义是合力做的功．师：那么，动能定理更为一般的叙述方法是什么呢 生：合力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化．师：结合生活实际，举例说明。生1：上一节课做实验探究物体速度 ( http: / / www.21cnjy.com )与力做功之间的关系时，曾经采用的一种方法是平衡摩擦力，实际上这时小车受到的橡皮筋的拉力就等于物体所受的合力．生2：如果物体匀速下落，那么物体的动能没有发生变化，这时合力是零，所以合力做的功就是零．生3：例如，一架飞机在牵引力和阻力 ( http: / / www.21cnjy.com )的共同作用下，在跑道上加速运动．速度越来越大，动能越来越大．这个过程中是牵引力和阻力都做功，牵引力做正功，阻力做负功，牵引力和阻力的合力做了多少功，飞机的动能就变化了多少．师：合力做的功应该怎样求解呢 我们经常用什么方法求解合力做的功 生：合力做功有两种求解方法，一种是先求出物体受到的合力．再求合力做的功，一种方法是先求各个力做功，然后求各个力做功的代数和．师：刚才我们推导出来的动能定理，我们 ( http: / / www.21cnjy.com )是在物体受恒力作用且做直线运动的情况下推出的．动能定理是否可以应用于变力做功或物体做曲线运动的情况，该怎样理解 生：当物体受到的力是变力，或者物体 ( http: / / www.21cnjy.com )的运动轨迹是曲线时，我们仍然采用过去的方法，把过程分解为很多小段，认为物体在每小段运动中受到的力是恒力，运动的轨迹是直线，这样也能得到动能定理．师：正是因为动能定理适用于变力做功和曲线运动的情况，所以在解决一些实际问题中才得到了更为广泛的应用．我们下面看一个例题： 投影展示例题，学生分析问题，讨论探究解决问题的方法． 一架喷气式飞机质量为5.0Xl03k ( http: / / www.21cnjy.com )g，起飞过程中从静止开始滑跑．当位移达到l=5．3X102m时，速度达到起飞速度v=60m／s。在此过程中飞机受到的平均阻力是飞机重力的0.02倍．求飞机受到的牵引力．师：从现在开始我们要逐步掌握用能量的观点分析问题．就这个问题而言．我们已知的条件是什么 生：已知初末速度，初速度为零，而末速度为v=60m／s，还知道物体受到的阻力是重力的0.02倍．师：我们要分析这类问题，应该从什么地方人手呢 生：还是应该从受力分析人手。这个飞机受力比较简单，竖直方向的重力和地面对它的支持力合力为零，水平方向上受到飞机牵引力和阻力。师：分析受力的目的在我们以前解决问题时往往是为了求物体的加速度，而现在进行受力分析的目的是什么呢 生：目的是为了求合力做的功，根据物体合力做的功，我们就可以求解物体受到的牵引力．师：请同学们把具体的解答过程写出来．投影展示学生的解答过程，帮助能力较差的学生完成解题过程．解题过程参考 ( http: / / www.21cnjy.com ) ( http: / / www.21cnjy.com )师：用动能定理和我们以前解决这类问题的方法相比较，动能定理的优点在哪里呢 生1：动能定理不涉及运动过程中的加速度和时间，用它来处理问题要比牛顿定律方便． 生2：动能定理能够解决变力做功和曲线运动问题，而牛顿运动解决这样一类问题非常困难． 师：下面大家总结一下用动能定理解决问题的一般步骤． (投影展示学生的解决问题的步骤，指出不足，完善问题) 参考步骤 用动能定理解题的一般步骤： 1．明确研究对象、研究过程，找出初末状态的速度情况． 2．要对物体进行正确的受力分析，明确各个力的做功大小及正负情况．3．明确初末状态的动能．4．由动能定理列方程求解，并对结果进行讨论． 师：刚才这位同学分析得很好，我们现在再看例题2． 投影展示例题2 一辆质量为m，速度为v0的汽车在关闭发动机后于水平地面滑行了距离l后停下来，试求汽车受到的阻力． 师：这个问题和上一个问题的不同之处在哪里 生1：首先是运动状态变化 ( http: / / www.21cnjy.com )的情况不同，上一个问题中飞机是从静止开始加速运动的，是初速度为零的加速运动，而这个问题中汽车是具有一个水平方向的初速度，速度逐渐减小的一个减速运动，最终的速度为零． 生2：两个物体受力是不相同的，飞机受到的合力的方向和运动方向相同，而汽车受到的合力方向和运动方向相反。 生3：它们的动能变化情况也不相同，飞机的动能是增加的，而汽车的动能是减小的． 师：这也说明一个 ( http: / / www.21cnjy.com )问题，在应用动能定理时我们应该注意到，外力做功可正可负。如果外力做正功，物体的动能增加；外力做负功，物体的动能减少．现在大家把这个问题的具体的解答过程写出来． (投影展示学生的解答过程，指导学生正确的书写解答过程)参考解答过程 ( http: / / www.21cnjy.com )师：通过以前的学习我们知道，做功的过程是能量从一种形式转化为另一种形式的过程．在上面的例题中，阻力做功，汽车的动能到哪里去了 生：汽车的动能在汽车与地面的摩擦过程中转化成内能，以热的形式表现出来，使汽车与地面间的接触面温度升高．[小结]本节课的内容是高中物理的一个重中之重，是 ( http: / / www.21cnjy.com )高考中必考的内容之一，并且所占的比重非常大，所以要引起老师和学生的高度重视。本节连同下一节内容(机械能守恒定律)是用能量观点解决问题的重要组成部分，这两节课后可以加适当的习题课加以巩固，也可以在本节课后就加一节习题课．本节课的内容不是十分复杂，在用牛顿定律推导动能定理时学生一般都能够自己推导，要放开让学生自己推导，以便学生对动能定理的进一步认识．动能定理的应用当然是这一节课的一个关键，这节课不可能让学生一下子就能够掌握应用这个定理解决问题的全部方法，而应该教给学生最基本的分析方法，而这个最基本分析方法的形成可以根据例题来逐步让学生自己体会，这两个例题不难，但是很有代表性，分两种情况从不同角度分析合力做功等于动能的变化，一次是合力做正功，物体动能增加；一次是合力对物体做负功，物体动能减少．可以在这两个题目的基础上，根据学生的实际情况再增加一些难度相对较大的题目以供水平较高的学生选用．但是这节课的主流还是以基础为主，不能本末倒置． 学 生 活 动 ( http: / / www.21cnjy.com )
作 业 [布置作业] 教材21页问题与练习1，2，3，4，5．
板 书 设 计 5.7 动能和动能定理动能的表达式 1．推导过程 2．动能的表达式 3．动能的单位和标矢性 4．Ek=．动能定理 1．内容：合力在一个过程中对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化． 2．公式表示；W合＝△Ek 3．例题：分析
教学后记高中物理课堂教学教案 年 月 日
课 题 §5.10 能量守恒定律与能源 课 型 新授课（2课时）
教 学 目 标 知识与技能 理解能量守恒定律，知道能源和能量耗散．过程与方法 通过对生活中能量转化的实例分析，理解能量守恒定律的确切含义．情感，态度与价值观 1．用能量的观点分析问题应该深入学生的心中，因为这是最本质的分析方法． 2．感知我们周围能源的耗散，树立节能意识．
教学重点、难点 教学重点 1．能量守恒定律的内容． 2．应用能量守恒定律解决问题． 教学难点 1．理解能量守恒定律的确切含义． 2．能量转化的方向性．
教 学 方 法 探究、讲授、讨论、练习
教 学 手 段 教具准备 投影仪、教学录像或课件、玻璃容器、沙子、小铁球、水、小木块．
教 学 活 动[新课导入] 师：我们已学习了多种形式的能，请同学们说出你所知道的能量形式．我们还知道不同量之间是可以相互转化的，请举几个能量转化的例子．生1：电灯能够发光是因为电能转化为了光能． 师：当电灯发光的同时．还能感觉到电灯是热的，说明什么问题呢 生1：说明在电能转化为光能的同时还产生了热能． 生2：我举一个例子，当两个物体相互摩擦的时候，它们的温度会升高，这个过程中机械能转化为内能． 生3：在火箭发射的时候，推进剂燃烧产生的化学能转化为火箭的机械能． 生4：汽车在行驶过程中，汽车内燃机产生的化学能转化为汽车的机械能． 师：刚才同学们分析得都很好，看起来自然界除了我们在上几节学过的机械能之外，还有各种各样的能量，机械能守恒定律成立的条件是什么 生：机械能守恒定律成立的条件是只有重力或弹力做功． 师：我们看一下下面几种情况下物体所处的系统机械能是否守恒．[新课教学] 一、能量守恒定律 (演示实验1：在一个玻璃容器内放人沙子，拿一个小铁球分别从某一高度释放，使其落到沙子中) 师：大家看这样一个问题：小球运动过程中机械能是否守恒 请说出小球运动过程中能量的转化情况． 生：小球在运动过程中机械能不守恒， ( http: / / www.21cnjy.com )根据机械能守恒定律成立的条件是只有重力或弹力做功，在小球下落的过程中，除了受到的重力做功之外，还有沙子对它做功，沙子对铁球做负功，铁球在下落过程中机械能是减少的． 师：从这个问题中我们可以得到什么结论 生：外力(除了重力和弹力之外的力)对系统做负功，系统的机械能减少． [演示实验2：用手提一个物体匀速上升，让学生分析机械能的变化情况(物体可以是身边的物体，例如黑板擦、课本等等)] 师：这个物体在运动过程中机械能是否守恒，如果不守恒，原因是什么，机械能是怎样变化的 生：这个物体在运动过程中机械能不守 ( http: / / www.21cnjy.com )恒，原因是不符合机械能守恒定律成立的条件，有外力对物体做了功，这个力是人对物体向上的拉力．在运动过程中，物体动能没有发生变化，而物体的重力势能增加了，所以系统的机械能是增加的． 师：我们可以得出什么结论 生：当外力(除了重力或弹力以外的力)对物体做正功，物体的机械能增加，物体机械能的增加量等于外力对物体做的功． 师：从这两个例子中我们能够得出什么结论 生：物体所处的系统机械能守恒是有条件的，当外力对物体做功时，系统的机械能不守恒，此时外力对系统做的功等于系统机械能的变化． 师：这里的外力是指的什么 生：这里的外力是指的除了物体本身重力和弹力之外的力． 师：这个结论叫做功 ( http: / / www.21cnjy.com )能原理．从这两个例子中我们可以看到，机械能守恒定律并不是自然界中最基本的守恒定律，当涉及到多个能量之间的相互转化时，我们应该怎样研究这些能量之间的关系呢 师：下面大家阅读28页中有关能量守恒定律建立的过程，回答相应的问题． (学生阅读课本，总结能量守恒定律的表达方式) 师：导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是什么 生：导致能量守恒定律最后确立的两类重要事实是确立了永动机的不可能性和发现了各种自然现象之间的相互联系与转化． 师：能量守恒定律的内容是什么 生：能量既不会消灭，也不会创生，它只会 ( http: / / www.21cnjy.com )从一种形式转化为其他形式．或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变． 师：能量守恒定律是一个人发现的吗 生：能量守恒定律不是一个人 ( http: / / www.21cnjy.com )发现的，到了19世纪40年代前后．科学界已经形成一种思想氛围，即用联系的观点去观察自然，各种不同能量可以相互转化，这预示着，到了把分立环节连成一体的时候了，也就是到了建立能 ( http: / / www.21cnjy.com )量转化与守恒定律的时候了，不同国家、不同领域的十几位科学家，以不同的方式，各自独立提出了能量守恒定律的内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另外一个物体．而在转化和转移的过程中．能量的总和保持不变． 师：看起来能量守恒定律是人类进步的一个必然的结果，那么对能量守恒定律作出贡献比较大的科学家是谁呢 生：对能量守恒定律贡献比较大的科学家有：德国物理学家和医生迈尔，英国物理学家焦耳，德国物理和生理学家女姆霍兹等人． 师：现在看一个科教片：能量守恒定律的建立过程． (多媒体播放能量守恒定律的建立过程)(参考案例) 能量守恒定律是建立在自然科学发展的基 ( http: / / www.21cnjy.com )础上的，从16世纪到18世纪．经过伽利略、牛顿，惠更斯、莱布尼茨以及伯努利等许多物理学家的认真研究，使动力学得到了较大的发展，机械能的转化和守恒的初步思想，在这一时期已经萌发．18世纪末和19世纪初，各种自然现象之间联系相继被发现．伦福德和戴维的摩擦生热实验否定了热质说．把物体内能的变化与机械运动联系起来．1800年发明伏打电池之后不久，又发现了电流的热效应、磁效应和其他的一些电磁现象．这一时期，电流的化学效应也被发现，并被用来进行电镀．在生物学界，证明了动物维持体温和进行机械活动的能量跟它所摄取的食物的化学能有关，自然科学的这些成就，为建立能量守恒定律作了必要的准备．能量守恒定律的最后确定，是在19世纪中叶由迈尔、焦耳和荄姆霍兹等人完成．德国医生迈尔是从生理学的角度开始对能量进行研究的．1842年，他从“无不生有，有不变无”的哲学观念出发．表达了对能量转化和守恒思想，他分析了25种能量的转化和守恒现象，成为世界上最先阐述能量守恒思想的人．英国物理学家焦耳从1840年到1878年将近40年的时间里．研究了电流的热效应，压缩空气的温度升高以及电、化学和机械作用之间的联系，做了400多次实验，用各种方法测定了热和功之间的当量关系，为能量守恒定律的发现奠定了坚实的实验基础．在1847年，当焦耳宜布他的能量观点的时候，德国学者荄姆霍兹在柏林也宜读了同样课题的论文．在这篇论文里，他分析了化学能、机械能、电磁能、光能等不同形式的能的转化和守恒，并且把结果跟永动机不可能制造成功联系起采，他认为不可能无中生有地创造一个永久的推动力，机器只能转化能量，不能创造和消灭能量．女姆霍兹在论文里对能量守恒定律作了一个清晰、全面而且概括的论述，使这一定律为人们广泛接受．在19世纪中叶，还有一些人也致力于能量守恒地研究．他们从不同的角度出发，彼此独立地研究，却几乎同耐发现了这一伟大的定律．因此，能量守恒定律的发现是科学发展的必然结果．此时，能量转化和守恒定律得到了科学界的普遍承认．这一原理指出：自然界的一切物质都具有能量，对应于不同的运动形式，能量也有不同的形式，如机械运动的动能和势能，热运动的内能．电磁运动的电磁能，化学运动的化学能等，他们分别以各种运动形式特定的状态参量来表示。当运动形式发生变化或运动量发生转移时，能量也从一种形式转化为另一种形式，从一个系统传递给另一个系统：在转化和传递中总能量始终不变．恩格斯曾经把能量转化和守恒定律称为“伟大的运动基本规律”，认为它的发现是19世纪自然科学的三大发现之一．(另两个发现是细胞学说，达尔文的生物进化论) 师：通过学习能量守恒定律，你受到了什么启示 生：能量守恒定律的 ( http: / / www.21cnjy.com )建立过程，是人类认识自然的一次重大的飞跃，是哲学和自然科学长期发展和进步的结果．它是最普遍、最重要、最可靠的自然规律之一，而且是大自然普遍和谐性的一种表现形式．和谐美是科学的魅力所在．师：这位同学总结得很好，美是无处不在的，物理学中更是处处存在着美，希望同学们在学习中注意发现，注意体会，这样我们的学习将会更加的丰富多彩． [课堂训练] 下列对能的转化和守恒定律的认识正确的是……………………………( ) A。某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加 B。某个物体的能减少．必然有其他物体的能增加 C。不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机是不可能制成的 D。石子从空中落下，最后惨止在地面上，说明机械能消失了 解析；能量守恒定 ( http: / / www.21cnjy.com )律是指能量的总量不变，但更重要的是指转化和转移过程中的守恒．在不同形式的能量间发生转化，在不同的物体间发生转移．不需要任何外界动力而持续对外做功的机器是违背能量守恒定律的，是永远不可能制成的．机械能转化成了其他形式的能量而不能消失，能量是不会消失的． A选项是指不同形式的能量间在转 ( http: / / www.21cnjy.com )化，转化过程中是守恒的．B选项是指能量在不同的物体间发生转移，转移过程中是守恒的．这正好是能量守恒定律的两个方面——转化与转移．任何永动机都是不可能制成的，它违背了能量守恒定律，所以ABC正确．D选项中石子的机械能在变化，比如受空气阻力作用，机械能可能要减少，但机械能并没有消失，能量守恒定律表明能量既不能创生，也不能消失．故D是错的． 说明：此题考查能量守恒定律的理解，以及对水动机的认识，凡是违背能量守恒定律的永动机是永远不能制成的． 二、能源和能量耗散 师：大家下面思考这样一个问题： ( http: / / www.21cnjy.com )既然能量是守恒的，我们为什么还要节约能源．带着这个问题．大家阅读课本第28页到29页有关能量和能量耗散的内容，回答相关问题． (学生阅读教材，了解人类应用能源的历程，能源对人类社会发展所起的作用；人类在利用能源的同时也对环境造成了严重污染) 师：什么是能量耗散 生：然料燃烧时一旦把自己的 ( http: / / www.21cnjy.com )热量释放出去，它就不会再次自动聚集起来供人类重新利用，电池中的化学能转化为电能，它又通过灯泡转化成内能和光能，热和光被其他物质吸收后变为周围环境的内能，我们无法把这些内能收集起来重新利用．这种现象叫做能量的耗散． 师：能量耗散与能量守恒是否矛盾，该怎样理解 生：能量耗散和能量守恒并不矛盾， ( http: / / www.21cnjy.com )能量耗散表明，在能源利用的过程中，即在能量的转化过程中，能量在数量上并没有减少．但是可利用的品质上降低了，从便于利用变为不便于利用了． 师：这说明什么问题 生：这说明能量的耗散从能量转化的角度反映出自然界中宏观过程的方向性． 师：我们为什么要节约能源呢 生：正是因为能量转化的方向性，能量的利用受这种方向性的制约，所以能量的利用是有条件的，也是有代价的． 生：节约能源同时开发可再生能源． 师：通过下面材料的阅读。加深你对能源的理解． (多媒体播放世界能源的解决途径)(参考案例) 世界能源问题的解决途径是什么 ( http: / / www.21cnjy.com ) 能源，是人类敕以生存和进行生产的不可缺少的资源．近年来，随着生产力的发展和能源消费的增长．能源问题已被列为世界上研究的重大问题之一．解决世界能源问题的根本途径，主要有两个方面：其一是广泛开源，其二是认真节流．所谓开源，就是积极开发和利用各种能源．在继续加紧石油勘探和寻找新的石油产地的同时，积极开发丰富的煤炭资源，还要大力开发水能，生物能等常规能源，加强核能、太阳能，风能、沼气，海洋能，地热能以及其他各种新能源的研究和利用，从而不断扩大人类的能源资源的种类和来源．所谓节流，就是要大力提倡节约能源．节能是世界上许多国家关心和研究的重要课题，甚至有人把节能称为世界的“第五大能源”，与煤、石油和天然气、水能、核能等并列．在节能方面，在有计划地控制人口增长的同时，重点要发挥先进科学技术的优势，提高各国的能源利用效率．如果世界各国家和各地区都能改进各种用能设备，不断提高能源的质量标准和降低单位产品的能耗，加强科学管理，适当控制生活能源的合理使用，就能使能源更加有效地用于生产和生活之中，从而解决人类面临的能源问题． [小结] 新课程更多地与社会实际相联系， ( http: / / www.21cnjy.com )鼓励学生提出问题．本节“思考与讨论”对能源问题做了讨论，这是一个质疑的范例．它引导我们考虑能量转化和转移的方向性．从物理学的角度研究宏观过程的方向性，在现阶段只需用一些简单的实例，让学生初步地体会一下就可以了．例如：摩擦力做功的过程，要损耗机械能而生热，产生的热不可能全部转化为机械功．在其他的宏观过程中也是如此，例如：两种气体放到一个容器内，总会均匀地混合到一起，但不会再自发地分离开来．通过实例说明．在能量的转化和转移过程中，能量是守恒的，但能量的品质却降低了，可被人直接利用的能在逐渐减少，这是能量耗散现象．所以，能量虽然守恒，但我们还要节约能源． 对功能关系的理解［例1］一小滑块放在如图所示的 ( http: / / www.21cnjy.com )凹形斜面上，用力F沿斜面向下拉小滑块，小滑块沿 斜面运动了一段距离。若已知在这过程中，拉力F所做的功的大小（绝对值）为A，斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B，重力做功的大小为G，空气阻力做功的大小为D。当用这些量表达时，小滑块的动能的改变（指末态动能减去初态动能）等于多少？，滑块的重力势能的改变等于多少？滑块机械能（指动能与重力势能之和）的改变等于多少？解析：根据动能定理，动能的改变等于外力做功的代数和，其中做负功的有空气阻力，斜面对滑块的作用力的功（因弹力不做功，实际上为摩擦阻力的功），因此ΔEk=A - B+C - D；根据重力做功与重力势能的关系，重力势能的减少等于重力做的功，因此ΔEp= - C；滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功，因此ΔE = A – B – D 学 生 活 动 ( http: / / www.21cnjy.com )
作 业 [布置作业] 教材第30页问题与练习，1，2．
板 书 设 计 10．能量守恒定律与能源一、能量守恒定律 1．内容：能量既不会消灭，也不会创生，它只 ( http: / / www.21cnjy.com )会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另外一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总和保持不变．2．建立过程．二、能源和能量耗散 1．内容：能量转化具有方向性． 2．节约能源的重要意义．
教学后记 思维方法是解决问题的灵魂，是 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
