第1节 探究自由落体运动教案(精选8篇)
【教材分析】
1、教材版本人教社全日制普通高中课程标准实验教科书(必修)2009年6月第一版的物理第一册第二章《匀变速直线运动的研究》第五节自由落体运动,属于高中一年级上学期的课程。
2、教材的地位与作用,本节的内容在本章教材的最后一个知识点,学生学习了前面的运动学的一些基础知识及匀变速直线运动后学习的一种特殊的匀变速运动,它是对前面所学的内容的复习和巩固,同时也是后续课《抛体运动的规律》以及实验------《研究平抛运动》的基础。
3、自由落体运动是匀变速直线运动的一种具体特殊情形。鉴于学生已经学习了匀变速直线运动的规律,也学习了研究匀变速直线运动的基本方法,对本课的学习,实际上是引导学生利用已有知识解决生活实际中的问题。组织学生进行探究活动,既有利于巩固所学的知识,培养学生解决实际问题、探求规律的能力,还能对学生进行科学方法和科学思想的教育。
本节课的教学重点在于说明不同物体自由下落的加速度都是重力加速度g。由于学生受日常经验的影响,对重的物体下落快,轻的物体下落慢的印象很深,所以本节课做好实验十分重要。教学时可以引导学生从日常生活经验出发,通过实验逐步提出问题(设疑),让学生自己探究(解疑),得出结论。充分体现了物理是以实验为基础的学科,让学生体会科学推理和科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。
本节课的教学难点是掌握并灵活运用自由落体运动规律解决实际问题。
【学生情况分析】
1、学生的知识基础:在前面的教学中,学生已经初步掌握了平均速度、瞬时速度、加速度的概念,并用打点计时器记录过物体运动的信息,同时对物理学中的理想化模型有了一定的认识。当然,学生在刚学完匀变速直线运动的规律后,急需一次真正的实践去更深刻的理解匀变速直线运动的规律,而对自由落体运动的研究,恰恰适应了学生的这一要求,在本节课的学习中,要让学生的认识有进一步的提高。
2、学生的认识特点:高一学生虽具备了初步的逻辑思维能力,但思维具有单一性、定势性,学生的前概念里面普遍认为重的物体下落得快,对“物体下落快慢与其质量无关”的理解,学生普遍会感到有些困难。按照学生在初中时候的思维惯性,当他们在学习了一定的物理理论知识后,会尝试去应用知识去解释或解决一些具体的实际问题。适当的引导学生进行知识的应用可以进一步发掘学生的探索潜力。
3、学生的认知规律:由于物理规律有较高的概括性和抽象性,学生的认知发展水平会影响物理规律的学习。刚进入高中的学生的思维能力主要偏重于形象思维和感性思维,抽象逻辑思维和理性思维还处于初级发展阶段。
【任务分析】
教学问题从生活中来(通过“测反应时间”的游戏,引起学生的兴趣、质疑,引出课题)→运用合作学习方式展开讨论(引导学生注意直觉经验和逻辑推理的矛盾,使学生明确下一步要解决的问题)→利用分组实验组织学生进行实验探究
(引导学生与情景对话,学生之间协商,积极主动的建构自己的知识和逻辑思维)→讨论问题,回到生活中(利用钱毛管的演示,使学生认识到探究现象背后的实质原因是必须考虑外界因素的影响)→学生自主实验探究自由落体运动(对物体情景的分析,实验数据的处理,逐步引导学生探究物理情景之间的物理量的关系)。
【教学设计思路】
物理学是一门以观察和实验为基础的自然科学,自由落体运动的规律来源于实验探究。教学实践表明:科学(实验)探究,能够强化物理知识的形成过程,培养学生的自主学习能力和创新意识。“授之以鱼,不如授之以渔”,在教学过程中我们不仅要让学生“学会”,而更重要的是让学生“会学”!
心理学家曾指出:“一切学科教学正确的做法是把启发点指向教材的重点,让学生学有所思,思有所得。”为了达成“教学目标”,突出重点,突破难点,我们在教学过程中“以学生为本”,围绕学生学习“自由落体运动”的各个方面,采取“设定情景,提出问题——分析问题,提出假设——设计实验,验证假设——观察分析,交流讨论——揭示规律,巩固知识”的探究教学模式:首先通过生活现象和演示实验,让学生大胆提出猜想,暴露前概念,然后引导学生自主实验探究,验证假设,通过分析实验现象,结合“牛顿管”实验的视频,帮助学生建立起“物体下落快慢与物体重量无关”的正确思想和自由落体运动的概念,接下来结合我国的“探月工程”简介、钢球自由下落的频闪照片的拍摄与分析、“反应时间”的测定等活动,辅以典型例题和课堂活动卡,引导学生自主归纳总结自由落体的规律,并灵活运用该规律分析一些解决实际的物理问题。同时向学生渗透理想实验法、物理模型等在物理研究中的价值,以及如何透过表面现象,深入分析问题本质的科学思维方式。
【教学目标】
1、知识与技能
(1)认识自由落体运动,知道影响物体下落快慢的因素,理解自由落体运动是在理想条件下的运动,知道它是初速度为零的匀加速直线运动。
(2)能用打点计时器得到相关的运动轨迹,并能自主分析纸带上记录的位移与时间等运动信息。
(3)知道什么是自由落体的加速度,知道它的方向,知道在地球上的不同地方,重力加速度大小不同.
(4)掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律,并能够运用自由落体规解决实际问题.
(5)初步了解探索自然规律的科学方法.培养学生的观察、概括能力.
2、过程与方法
(1)通过观察现象,概括出自由落体运动的特点,从而培养学生的观察、概括能力,了解分析物理规律的方法,培养学生的观察能力和逻辑推理能力;
(2)通过对自由下落物体快慢的研究,认识到突出主要因素,忽略次要因素,建立理想模型,得出物理规律,获得科学探究过程的体验并感悟科学研究的基本方法。
(3)通过相关物理量变化规律的学习,经历动手实验、观察、数据处理等
研究过程,培养分析、推理等能力。
3、情感态度与价值观:
(1).通过演示实验和学生分组实验的师生互动和生生互动,让学生积极参与课堂活动,处于积极求知的过程,以一种愉悦的心情参与课堂教学。培养学生严谨求实的科学态度,激发学生认识自然、主动探究科学的热情,并使学生学会交流与合作。
(2).通过自由落体规律的获得和应用,使学生认识物理学对现代文明的重要作用,进而对科学产生亲近感,对物理学习产生深厚的兴趣。
(3).利用课后关于伽利略的阅读材料,使学生体会到科学探索的苦与乐,培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神,培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风。
(4).增强学生理论联系实际的能力,使学生既品尝到获得知识的愉悦,进而起到培养学生树立远大理想。
【教学重、难点】
1、教学重点:
(1).自由落体运动的概念、基本性质及基本规律与灵活运用(2).探究自由落体运动的过程
2、教学难点:
(1).探究影响物体下落快慢的因素
(2).“观念→思考→推理→猜想→验证”是本节的重点思路,也是良好思维习惯的重要过程。
(3).综合应用自由落体运动规律以及相关知识、分析、解决实际物理问题
【教具准备】
多媒体课件,牛顿管(实物、视频),铁片、纸片若干张,钢球(大小各一个),频闪照片拍摄设备、铁架台、米尺等
【课时安排】一课时
【教学方法】教师演示、引导,学生实验探究,讨论、交流学习成果。
【教学过程】
一、引入新课
通过多媒体展示和学生举例,从展示日常生活中的落体运动(如跳水运动、蹦极运动、跳伞运动、雨滴下落、苹果落地、花瓣下落等)入手,以“问题”为导向,逐步引导学生通过分析,初步建立自由落体运动的概念及其适用条件,突出自由落体运动是一种理想模型;然后回归到生活实际中去,通过让学生判断一些生活中常见的物理现象是否为自由落体运动,来巩固学生对自由落体运动定义的理解。
二、进行新课
1.活动设计:测“反应时间”
教师活动:课前设计制作好“测反应时间尺”(在一约50cm长的尺的一面标记上自由下落对应长度所用的时间,以一面朝向学生)
引出问题:“一般刻度尺是用来测量什么的?”学生活动:学生习惯性回答:测长度。
教师活动:老师手中的这把尺很神奇,它不仅能测量长度,还能测量时间,并且能测出同学们的大脑反应时间,谁想知道自己的大脑反应时间是多少?可以用我的这把尺来测量。(选几名学生上来玩“测反应时间”的游戏。)
学生抓住尺的同时就报出其反应时间,可采用“比比谁的反应时间短”的方式调动学生积极性。刘翔奥运会为什么能夺冠?飞行员的反应时间有什么要求?
2.引入课题
教师活动:同学们一定想知道这把尺为什么能测出你的反应时间。它的“奥秘”与我们今天要认识和研究的一种运动密切相关。举例:a.石头从空中落下b.重力使屋檐下的雨滴下落c.树叶从树上飘落
教师引问:指出以上物理情景中物体相似的运动特点。学生活动:观察,思考,总结。
教师活动:教师在学生表述的基础上总结:物体都是从高处落到地处,这类下落的运动称为落体运动,这节课我们一起来研究落体运动是否具有一定的规律。
3.关于落体运动的进一步思考 A.提出问题
落体运动的快慢与什么因素有关?(1)提示学生想象生活中经常见到的落体运动(或具体举例)。
提出疑问:以经验来看是否重的物体一定下落得快?
(2)直接经验:重得物体下落快──也是历史上亚里士多德认可的观点(简 4
介亚里士多德)。
学生小组内相互交流对落体运动快慢的经验感受。
B.引导学生从亚里士多德的观点进行逻辑推理,得出矛盾。
相互矛盾的结论既是对学生头脑中错误概念的震撼,也是激发学生进一步学习的手段,学生进行逻辑推理,可相互讨论,然后小组代表举手发言,其余倾听、思考。
逻辑推理为后面的研究指明了方向,使学生明确下一步要解决的问题。C.组织学生进行实验探究
(1)教师引导学生设计实验,分别用一枚硬币(一元的效果不错)、两枚和硬币大小面积相同的硬纸片、一枚粘有硬纸片的硬币来比较轻重不同或相同的物体下落快慢。
①一枚硬币与一枚与硬币面积相同的纸片等高同时下落,比较下落快慢。②一枚硬币与一枚粘有面积相同的纸片的硬币等高同时下落,比较下落快慢。
③将一枚硬纸片团成团,与另一枚大小面积相同的硬纸片等高同时下落,比较下落快慢。
(2)学生进行实验与探究,小组成员分工进行实验操作、观察记录,在实验现象的基础上进行分析、讨论,得出本小组的结论。
结论一般有三种情况:A.重的物体下落快;B.轻重不同而下落快慢相同;C.轻重相同而下落快慢不同。
(3)分析小结(a)选小组代表描述所观察的实验情景及小组的讨论。(b)在学生探究的基础上教师讲解,引导学生明确:实验结果显示出物体下落 5
快慢与其质量没有必然联系。
4.进一步探究影响物体下落快慢的因素
(1)引问:既然物体下落快慢与其质量没有必然联系,实际生活中物体下落快慢不同可能是受什么因素的影响。
学生从实验现象和生活经验可以猜想到是空气阻力影响。(2)猜想:影响物体下落快慢的因素是空气阻力吗?
教师演示实验,验证猜想:毛钱管实验。(可考虑用电脑课件,老师同步讲解。)
(3)引导学生从观察到的实验现象得出结论。猜想、观察、思考、理解、体会。学生在教师的引导下可以从实验中得出结论:物体下落受到空气阻力的影响。没有空气阻力时,物体下落过程中运动快慢与质量无关。
通过毛钱管实验使学生认识:(1)探究现象背后的实质原因必须考虑或排除外界因素干扰。(2)科学实验是科学探究的有效方法。
5.自由落体运动的概念(1)概念引入
引问:由于落体运动受到空气阻力影响,要想研究落体运动就必须排除空气阻力,那么,如果物体在下落过程中忽略空气阻力,物体的受力有什么特征。
学生以原有的力学基础可以很快答出:忽略空气阻力,则物体只受重力作用。(2)自由落体运动
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动。学生思考,联想,答问。概念认识强调自由落体运动实际上是一种理想条件下的运动,实际生活中物体受到空气阻力,但一般重力远大于空气阻力。
6.学生自主实验探究自由落体运动
(1)引问:若要研究某种运动规律,我们可以采用怎样的方法和器材? 学会回顾前面学习匀变速直线运动的体验,可想到:利用打点计时器采用示踪(轨迹记录)法研究。
(2)组织学生分组实验:利用打点计时器记录重物的下落过程。(提醒学生操作注意事项)
(3)引导学生思考、讨论如何合理利用纸带记录的信息作初步分析: A.轨迹──直线
方向──竖直向下
B.变速──速度越来越大──比较相等时间内发生的位移。小组实验、操作、记录、思考、交流讨论。
(可提醒学生课前复习打点计时器的工作原理,重点强调任意两个相邻点的等时性。)
7.引导思考讨论
引导学生认识到研究运动规律的方法之一为寻找位移与时间的关系,故可以想到做x-t图象分析推测自由落体运动规律,但实际并没有用x-t图象分析,为什么?怎样处理纸带上点迹得到自由落体运动的规律?如何测量曝光时间?
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。
设计说明:总结课堂内容,培养学生概括总结能力。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、例题
例、《北京晚报》报道:一小孩从15m高的楼层掉下,被下面的一位叔叔伸开双臂接住化险为夷,幸免于难,试求:
(1)该小孩在空中下落的时间为多少?
(2)该叔叔接住小孩时,小孩的速度为多少?
五、课后探究
想测出一幢楼的高度,你用所学过的知识设计测量方案。
六、板书设计
第五节
自由落体运动
1、活动设计:测“反应时间”
2、引入课题:生活中的落体运动
3、关于落体运动的进一步思考:①.落体运动的快慢与什么因素有关?②.实验探究落体运动的进一步思考?
4、进一步探究影响物体下落快慢的因素
5、自由落体运动
七、教学说明
1.牛顿管的演示,要事先抽好气,一般在课前抽好。若先演示鸡毛与硬币在空气中的落体运动,然后来抽气,会影响课堂气氛,抽气机的响声也会吸引学生的注意力。做好了鸡毛和硬币在几乎是真空中的运动后,将空气充入牛顿管再来做前面的实验,效果更好。牛顿管进空气时最好将鸡毛置于进气口附近,可看到进入管内的气流将鸡毛吹到另一端,让学生清楚地看到牛顿管确实在进气。
2.讲述伽利略的推理过程时,可拟定一个讨论的环境,让学生感受到他们正亲临现场观赏这场争论——情景教学。
3.自由落体仪电磁铁电路中,最好设计一个电路让电磁铁正充磁一次,反充磁一次,这样可以减小剩磁对小球的初速度的影响。当然为了避免上述实验引起的误差可以用两个光电管计时,就像处理打点计时器打出的纸带一样在中间某段来研究,但不如上述教学过程设计的方案,让学生一看便知。自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,只需要计算加速度就可以了。
4.三组实验数据在处理时一定要灵活,可将全体学生分成三组,每一组学生计算一组数据,让其中一两个学生用计算器验算,这样,可以节省课堂时间,又达到了总结规律的目的。
5.课堂练习是写在投影幻灯片上的,也可以再准备一些水彩笔和投影片,让学生在上面解题,然后通过投影仪展示给全体学生进行讲解。
八、作业:
阅读课本并把45页的练习题做在作业本上
九、教学反思
案例力图体现一种研究型教学过程,研究型教学过程环节设计如下:研究型教学模式,教师成了学生的助手和导师,学生则一直处于探索新知识的主体地位。他们动手、动眼、动脑、动口。积极主动、生动活泼地学习,整个学习过程充满乐趣。教学过程中,无论是物理知识体系的构建还是物理问题的实验研究。都非常重视学生的内心体验与主动参与。体现为“参与一一体验一一内化——外延”的新模式。具有开放性特点。它能使学生的综合运用知识能力、语言表达能力、团结协作能力等都得到进一步提升还有助于学生潜能的发挥。
而研究性学习的教学理念的特色在于:首先,问题教学已构成了研究性学习的最大特点。始终以问题的发展、研究和解决来激发学生的求知欲、创造欲和主体意识。在课堂教学中,教师首要的任务是营造一个生动活泼的教学气氛,要精心设计物理概念和规律的形成过程和应用过程,通过学生自己的实验、观察、分析、总结等一系列活动,发现物理现象和探索物理规律。
其次,研究性学习要求教师的角色必须由“经验型”向“研究型”转化。从知识的权威者转变为学生问题研究的参与者;从知识的传授者转变为学生学习的促进者;从仅仅关注教科书转变为关注学科知识与实践的联系。
最后,在评价理念上,要更重视过程、重视应用、重视体验和重视参与。在传统的教学模式中,教师对学生的评价方式主要是通过书面作业和考试,较侧重于对知识的考查,分数的高低作为学生学习情况的标志。新一轮教育课程改革中,教师对学生的评价应重在学生的发展层次和发展水平上,以学生的原有水平作为参照物,要多侧面、多渠道地进行评价,要充分发挥好评价的激励和导向作用。
总之,研究性学习着眼于科学态度的培养、科研方向的学习和创新能力的提高。更强调了学生的主体作用。教师既要当好“导演”,又要当好“观众”,努力把课堂这一“舞台”交给学生。让学生成为学习的主人,创造成功,走向成功。
十、阅读材料 阅读材料
(一)自由落体运动定律的发现
1600年2月17日,罗马宗教裁判所咬牙切齿地将布鲁诺烧死在鲜花广场之后,正庆幸他们制服异端的胜利,却不知,这时在意大利的比萨城里,一个比布鲁诺更可怕的叛逆者已经成长起来,他便是近代物理学的鼻祖伽利略(1564~1642)。
原来,在伽利略之前,一切科学、哲学问题,全部包括在亚里士多德(前384~前322)的学说里。后者可是一位古圣人,他的思想被奉为金科玉律。当时,要是有学生提出一个问题,老师只消一句话:“这是亚里士多德说的”,问者便不敢再生怀疑。而伽利略却与众不同,凡事,不但喜欢多想一想,还要去试一试。他的父亲是一位数学家和音乐家,因家境贫寒,不让他再学不能赚钱的音乐和数学,而送他到比萨大学去学医。可是,他学医不用功,却对数学、物理格外有心。21岁那年,父亲见他这样不听话,一生气,再不给他学费,他只好退学。但是,四年之后,因他的数学、物理方面自学的成就,伽利略被母校聘请回去任数学教授。他一登上大学讲台,可不是像其他人那样照宣亚里士多德的教条,而是大力提倡观察和实验。这在当时的学者看来,简直是一个不知天高地厚的疯子。1590年,25岁的伽利略,对亚里士多德的一个经典理论提出怀疑。亚氏说,如果把两件东西从空中扔下,必定是重的先落地,轻的后落地。伽利略却认为是同时落 地。这自然没有人信他的,于是他决心搞一次实验,让人们亲自看看。
说也奇怪,这比萨城里有一座斜塔,拔地之后,却向一边斜去。这塔建于1174年,开始还是直的,但建到三层时开始偏斜,只好停工。过了94年后人们终不死心,又继续施工。最后共修了八层,高545米,重14200多吨。没想到这个偶然的施工错误,倒造成了世界上独一无二的名胜。说起意大利的斜塔,谁人不知,何人不晓。
再说这天,年轻的伽利略宣布要进行一次试验,一群教授大为不满,便一起到校长面前告他的状。校长转念一想,这样也好,让他当众出一次丑,也好杀杀他的
傲气。这时,早有一群喜欢新奇的学生,将他们的老师伽利略拥到塔下。一会儿,伽利略便爬上斜塔七层的阳台。塔下已是人头攒动,比萨大学的校长、教授、学生,还有许多看热闹的市民,将斜塔围了个水泄不通。就在这时,也还是没有一个人相信伽利略会是对的。人们正在疑惑,只见伽利略将身子从阳台上探出,左右双手各拿一个铁球,一个比另一个要重十倍。当他两手同时撒开时,只见这两只球从空中落下,齐头并进,眨眼之间,“咣当”一声,同时落地。塔下的人,一下子都懵了。先是寂静了片刻,接着便嗡嗡地嚷作一团。这时,伽利略从塔上走下来,校长和几个老教授立即将他围住说:“你一定是施了什么魔术,让两个球同时落地。亚里士多德是绝对不会错的。”伽利略说:“如若不信,我还可以上去重做一遍,这回你们可要注意看着。”校长说:“不必做了,亚里士多德全是靠道理服人的。重东西当然比轻东西落得快,这是公认的道理。就算你的实验是真的,但它不符合道理,也是不能承认的。”伽利略说:“好吧,既然你们不相信事实,一定要讲道理,我也可以来讲一讲。就算重物下落比轻物快吧,我现在把这两个球绑在一起,从空中扔下,按照亚里士多德的道理,你们说说看,它落下时比重球快呢还是比重球慢?”
校长不屑一答地说道:“当然比重球要快!因为它是重球加轻球,自然更重了。”
这时一个老教授忙将校长的衣袖扯了一下,挤上前来说:“当然比重球要慢。它是重球加轻球,轻球接拉它,所以下落速度应是两球的平均值,介乎重球和轻球之间。”
伽利略这时才不慌不忙地说道:“可是世上只有一个亚里士多德啊,按照他的理论,怎么会得出两个不同的结果呢?” 校长和教授们面面相觑,半天说不出话来。一会儿才突然醒悟到,他们本是一起来对付伽利略的,怎么能在伽利略面前互相对立起来呢?校长的脸一下红到脖根,气急败坏地喊道:“你这是强辩,放肆!”这时围观的学生轰的一声大笑起来。伽利略还是不动火,慢条斯理地说:“看来还是亚里士多德错了!物体从空中自由落下时不管轻重,都是同时落地,就是说物体无论轻重,它们的加速度是相同的。”(后来测得是9.8米/秒2)正是: 物体从空自由下,轻重没有快慢差。你我一个加速度,共同享受九点八。
别看伽利略慢慢地说出这句话来,这却是物理学上一条极重要的定律:自由落体定律。它导致了以后一系列重大的科学发现。请大家记住,这年是1590年。
阅读材料
(二)一、亚里士多德为什么在物理问题中总是出错──评述亚里士多德的功与过 物理教科书上,亚里士多德给同学们的形象不好。他老是出错,请同学们讲一讲,他有哪些错误的结论。
“物体下落的快慢是由它的重量决定的,物体越重,下落得越快”、“力是维持物体运动的原因,用力推车,车才前进,停止用力,车子就要停下来”。
是否觉得亚里士多德实在太不高明,而伽利略则比他伟大千倍。其实这种看法过于偏激,事实上,亚里士多德是古代的一位伟大思想家,一位百科全书式的
大学问家,他有着成就事业的理性方法,又有着几乎无所不及的思想成果,是古代科学思想的伟大代表,不仅在哲学、逻辑学方面的成就至今还被应用着,而且对物理学的前期发展是有贡献的。
①亚里士多德认为,物体永远在运动变化,“运动是永恒的,不能在一个时候曾经存在,在另一个时候不存在”这种运动永恒的观点具有唯物主义思想,包含辩证法的因素,至今仍是积极而有价值的。
亚里士多德提出的“自然运动”与“非自然运动”的理论。其中含有静止惯性的思想,在遥远的公元前,已是难能可贵的了。
②亚里士多德认为地上的物质由土、水、气、火这四种“基本元素”组成;企图从物质本身来说明自然,把科学从宗教与神话中解放出来,这一精神是有进步意义,这是人类幼年时代的思想精粹。
③亚里士多德主张大地是球形的,并列出了一些事实来证明。他说,当月蚀的时候,其显明的部份恰带有球形的形状……月蚀的成因乃是由于地球遮蔽月球之故,因而这就是说,地球表面的球形确定了月球的轮廓:认识到大地是球形,是一个重大的认识飞跃,为后来引力理论的建立作了思想准备。
这样一位伟大的学者为什么在物理问题上经常出错?亚里士多德的错误不在于头脑也不全在于时代,而在于研究方法。亚里士多德对物理的研究是采用“观察加直觉”的方法,他的那些错误结论是靠观察,并依赖直接推理,得出一系列直觉结论。固然,观察与直觉对物理研究是至关重要的。详细的观察和良好的直觉往往导致伟大的发现。然而物理学是一门以实验为基础的学科,所以根据直接观察所得出的直觉结论不是都可靠,有时会将人们引入歧途。如果说伽利略比亚里士多德伟大,就在于伽利略是第一位创造通过实验检验理论推导的科学研究方法的科学家.
二、伽利略与自由落体
亚里士多德的学说在十六世纪仍然如日中天,人人都奉为经典,没有人提出任何的怀疑。亚里士多德关于「自由落体」的学说是:物体自高处自由落下的速度和重量成正比。也就是说,一个十磅重的物体,下坠的速度会比一磅重的物体快十倍。这个学说在大小的外表上看来,似乎非常的合理,而且人人也都相信学说的真确性,教授们严肃的把这个学说教给他们的学生,学生们也都敬谨的接受这个学说,只有伽利略表示怀疑。
伽利略曾经亲眼目睹大小不同的冰雹,同时一起掉落到地。根据常识判断,它们似乎是从同一高度一起下坠的,但是按照亚里士多德的学说,较大的冰雹应该先落到地面上,小冰雹在接着掉来,伽利略观察到的并非如此。
他做了许多实验,发觉亚里士多德的学说是错误的,他决心指出这项错误。传说有一天,他邀请有关的教授到比塞塔前,拿出一个一百磅的重体,和一个一磅的重体。
伽利略问所有的教授们:
「假如这两个重体同时自塔顶自由落下,结果如何?」
教授们议论纷纷,谁也没有做过这样的实验,没有人敢预料结果如何。以往,他们按亚里斯多德的学说照本宣科,从来没有怀疑过。现在,居然有一位二十五岁的青年,提出了要求证据的疑问。结果呢?要是两个重体以非常悬殊的速度坠落地面,教授们可以松一口气,证明亚里士多德的学说是正确的,伽利略将被冠上「说谎者」、「搅局者」的罪名。要是两个重体同时坠落地面?又将如何解释呢?是扬弃奉行多年的亚里士多德学说,接受伽利略实验所证明的事
实,还是对伽利略的实验视若无睹?
比萨塔的倾斜度可以使坠体不受阻碍,伽利略塔顶大喊: 「看清楚了没有?下来了!」
两个重体砰然而下,小的重体始终和大的重体并行,而且同时落地。这两个重体的砰然一声,并不表示亚里士多德的学说已经崩溃。因为这一群教授在不想相信一件真实事物的时候,根本不去看一看、摸一摸,无论如何也不愿意承认亚里士多德的学说是错误的。更荒谬的是他们反而怀疑伽利略为了证实速度相同,而在重体内隐藏了「魔术」。
三、评述伽利略的科学研究方法
①比萨有座著名的塔,建于1173年。塔高54.6m(179英尺),由于塔基问题,塔身发生倾斜,那正是理想落体实验场所。伽利略为了证明他的论断,他邀请了许多人到斜塔旁观看,有他的支持者,也有他的反对者。伽利略一手拿着1只0.454kg(1磅)重的铅球,另一手拿着一只4.54kg(10磅)重的铅球,一步一步地登上斜塔,那些支持亚里士多德的学者发出“嘘嘘”的嘲笑声,准备看他“失败”的实验。伽利略到了塔顶,向下面人作了手势,叫喊着:“现在请各位注意!”他随即一松手,两只铅球笔直落下。“啪”地一声,两个重量不等的铅球同时落地。
②伽利略用实验方法证明亚里士多德的看法是错误的,还用实验证明了力不是维持物体运动而是改变物体运动状态的原因,并根据斜面实验,提出惯性的概念,总结出了惯性定律,自由落体运动定律,相对性原理,发现了单摆等时性原理,用自制的33倍望远镜发现了一系列天文现象。
③伽利略为了确立新的自然研究法──实验法的地位,又同教会的唯心论世界观进行了激烈的斗争,受到罗马宗教法庭的迫害,罚他每星期背诵七篇忏悔圣诗,无限期地监禁在他自己家中。但强权没有迫使伽利略屈服,他在家中写下了《两种科学的对话》,它用实验方法在物理学上打开了人们的眼界。不幸的是这本书出版时,伽利略已双目失明,永远也看不到它了。
伟大的物理学家爱因斯坦给了伽利略极高的评价,说“伽利略的发现及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一,而且标志着物理学的真正开端,这个发现告诉我们,根据直接观察所得出的直觉的结论不总是可靠的,因为它们有时会引到错误的线索上去”。这精辟的分析告诉了我们伽利略成功的秘诀和亚里士多德失败的原因。
十一、参考资料
1、普通高中课程标准实验教科书必修1.(人民教育出版社.2009.6)
2、普通高中课程标准实验教科书必修1教师教学用书(人民教育出版社.2009.10)
第三节 运动的快慢1(新授 1课时)
教学目标 1.知识与技能
能用速度描述物体的运动
能用速度公式进行简单的计算 2.过程与方法
通过对多媒体图像的观察,认识研究物体运动快慢的重要性 3.情感态度与价值观
从多媒体图像“猎豹捕羚羊”的生存竞争中,体会速度的重要性.
通过了解摄影技术在科学研究中的应用,感受科学与艺术结合所带来的美感 教学重点与难点
体会研究物体运动快慢的重要性 教学过程
一、引入新课
从日常生活中,大家都知道物体的运动有快有慢。例如我们要想尽快到达某地,坐火车就比坐汽车节省时间。物体运动的快慢是人们所关心的问题。如何比较物体运动的快慢呢?
二、展示教学目标
三、自学指导1 速度
1、同样是跑100 m的运动员,如何比较他们运动的快慢呢?
2、比赛还在进行中,怎样比较运动员们运动的快慢呢?
3、学校百米赛冠军的成绩是12 s,24届奥运会万米赛冠军的成绩是28min,怎样比较他们运动的快慢? 4、什么叫速度?
四、自学指导2 公式
在以前的学习中,同学们肯定已经注意到,每一个物理量都有自己的表示符号.物理学上,路程用“s”表示,时间用“t”表示,速度用“v”表示.如果一个运动物体在“t”时间内运动的路程是“s”,那么这个运动物体的速度该如何表示呢?请大家写出速度的表示式.
五、自学指导3 单位
同学们可以由速度的公式,根据以往的学习经验,讨论一下速度的单位应该是什么?
米/秒和千米/时都是速度的单位,它们之间有什么关系呢?
六、小结
1.教学目标
1.知道热机的概念,初步了解热机的工作原理。2.了解汽油机的构造和工作过程。3.了解柴油机的构造和工作过程。
2.教学重点/难点
重点:内燃机的四个冲程的区别;难点:比较汽油机和柴油机的异同。
3.教学用具
多媒体、板书
4.标签
教学过程
一、导入环节
(一)导入新课,板书课题
我们常常看到马路上奔驰各种汽车,它们给我们带来了很多方便。汽车是需要燃料的,那么它们是怎么把燃料转化为汽车的动力的呢?行驶在马路上的汽车耗油量为什么会不同呢?等等问题都牵扯到本节热机的学习,希望通过学习来解开我们心中的疑问。
(二)出示学习目标
课件展示学习目标,指导学生观看。
过渡语:了解了学习目标,请根据自学指导认真自学课本,时间约10分钟
二、先学环节
(一)出示自学指导
课件展示自学指导,请同学们带着下列问题看课本P17-20页内容,勾画知识点并记忆,可查资料但要独立完成: 1.阅读课本p“热机”部分,阅读课本演实验,猜想可能会出现什么现象。17知道什么是热机;热机的种类有哪些。
2.阅读课本p“汽油机”部分,知道汽油机的构造;知道并区分内燃机工作18的四个冲程;了解内燃机工作过程中的能量转化。
3.阅读课本p“柴油机”部分,了解柴油机的工作循环,知道柴油机与汽油19机的异同点。
利用10分钟时间,比谁能正确完成检测题。学生自学教材(师巡视)
(二)自学检测反馈
要求:10分钟完成自学检测题,让4个小组的的同学到黑板前展示,书写成绩和题目成绩记入小组量化,要求书写认真、规范,第4小题要写出过程,下面同学交换学案,小组长组织成员用红笔将错误画出,准备更正。
1.课本p演示实验中,燃料燃烧时产生的热量传递给水和水蒸气,水蒸气的17_____能转化为塞子的______能。2.热机就是利用_______来做功的机械。
3.内燃机是指燃料直接在发动机________内燃烧的热机。主要分为_________和__________,分类的依据是分别用_________和__________作为燃料。4.汽油机的主要结构有①_______;②_______;③_______;④_______;⑤_______;⑥_______;⑦_______。
5.汽油机的一个工作循环包括_____个工作冲程,它们分别是_______,_______,_______,_______。
6.汽油机在吸气冲程,进气门_____,排气门______,活塞向______运动,吸入____________气体;压缩冲程进气门_____,排气门______,活塞向______运动,活塞压缩气体做功,使气体内能______,温度_______;压缩冲程末,做功冲程初,_________点火,使燃料猛烈燃烧,产生高温高压的气体推动活塞向_______运动,此时进气门_____,排气门______。此冲程将_______能转化为______能;排气冲程,进气门_____,排气门______,活塞向______运动,把______排出汽缸。
7.柴油机顶部没有火花塞而是_________,吸气冲程吸入的只有_______,压缩冲程末,_________喷出雾状柴油。柴油机虽然比较笨重,但可以输出较大的_________。
三、后教环节
(一)出示学习任务和指导
1.请叙述汽油机工作的过程,包括气门的打开、关闭情况,活塞的运动情况。2.思考几个问题:
(1)在四个冲程中,哪些冲程发生了能量的转化?(2)哪个冲程使汽车获得动力?(3)哪个冲程排出了汽车的尾气?
(4)老式摩托在启动时,需踏动启动杆,这是为什么?(5)现代汽车里的“马达”起什么作用? 3.小组合作比较柴油机和汽油机的异同点。
(二)预设生成和点拨
四、训练环节
过渡语:请同学们合上课本,完成学案上当堂检测题。10分钟完成。
(一)学生练习,教师巡视。
1.内燃机压缩冲程中______能转化为________;在做功冲程中________能转化为________能。
2.依靠飞轮惯性完成的冲程是()
A.压强增大,温度降低 B.压强减小,温度升高 C.压强增大,温度升高 D.压强减小,温度降低 4.汽油机和柴油机相比较,下列叙述中正确的是()
A.柴油机吸入汽缸的是柴油和空气的混合物,汽油机吸入的是空气 B.在压缩冲程中它们的压缩程度是一样的
C.柴油机里推动活塞做功的燃气的压强比汽油机里的高 D.在压缩冲程末,汽油机汽缸内的温度比柴油机的高 5.一台四冲程内燃机转速为600r/min,则()A.每分钟做功150次,共有600个冲程 B.每分钟做功600次,共有1200个冲程 C.每秒钟做功20次,共有10个冲程 D.每秒钟做功5次,共有20个冲程(师用利用多种方式统一展示答案)
(二)学生展示,反馈矫正。
(调查学情,统计疑难问题,先让其他小组补充矫正,教师更正或点拨)
板书
14.1 热机
一、热机 1.热机的原理 2.热机的种类
二、内燃机 1.汽油机 ①工作循环: ②冲程中的能量转化
1.教学目标
1.1 知识与技能:
知道力是一个物体对另一个物体的作用。
知道力的单位是牛顿(N).知道物体间力的作用是相互的。知道力可以使物体发生形变、也可以使物体的运动状态发生改变。知道力的三要素,能用力的图示和示意图表示力。1.2过程与方法 :
让学生经历和体验归纳概括力的初步概念的过程;培养学生表述自己的观点,初步具有评估和听取反馈意见的能力;培养学生“从生活走向物理,从物理走向社会”的基本理念。
1.3 情感态度与价值观 :
保持对力现象的好奇,初步领略力现象中的美妙与和谐,对自然现象有亲近、热爱和谐相处的情感;具有对科学的求知欲,有将自己的见解公开并与他人交流的欲望,认识交流与合作的重要性,有主动与他人合作的精神,敢于提出与别人不同的见解,也勇于放弃或修正自己的错误观点。
2.教学重点/难点
2.1 教学重点 理解力的概念 2.2 教学难点
从物理现象和实验中归纳出简单的规律(力的作用是相互的和力的作用效果)。
3.教学用具
多媒体设备,教学用直尺、小车、弹簧等
4.标签
教学过程
6.1 引入新课
【师】同学们,今天我们要学习的是“力”,虽说我们是今天来学习,但是呢,“力”在我们生活中确是非常的常见呀,已经是老朋友了。生活中处处是“力”,就跟我们的空气一样无处不在,可惜呀,我们看不见它。通过今天的学习,你会感觉到它的,就跟感受我们的空气一样。
【生】好神奇呀。
【师】那我们先来看几幅生活中常见的图
6.2 新知介绍
一、力的存在 【师】看图
【师】我们看到上面的几幅图,人用力推车,车动了;小动物举重,很吃力;小人用力推箱子,箱子没动。这些图中的内容,都能说明生活中有力的作用。
我们的前辈们就是从推拉提压等作用引起肌肉酸痛中感受到力的存在的,再脑补一些生活中情景:树被风吹弯;用力写字等。【生】老师这样一说好像还真的是生活中处处有力。【师】对,下面我们来看看力有哪些作用效果。
二、力的作用效果 【师】
下面我们来体验“力”的作用效果,那位同学能用一些器材来演示力的存在吗? 【生】可以挤压气球(空可乐瓶、气球),气球变扁;两手拉或压弹簧,弹簧变长或短;手压直尺,尺变弯。
【师】学生们说得很好,想象力也非常丰富啊。
我们从物体的形状改变中感受到力的存在,可见力能使物体发生形变。【师】各种物体在力的作用下都能发生形变吗? 【生】能。
【师】力除了使物体发生形变外,还用怎么样的作用效果呢?下面我们利用小车子来观察常见的现象。
现象:(1)运动小车在力的作用下静止(2)静止的小车在力的作用下运动(3)运动的小车在力的作用下转弯。
【师】可见力能使物体的运动方向、速度大小发生变化,我们把物体的运动方向,速度大小改变统称运动状态的改变。因此力还能使物体的运动状态发生改变。
下面我们来总结下力的作用效果。
力的作用效果:力能使物体发生形变,力还能使物体的运动状态发生改变。【例题】以下是我们生活中常见到的几种现象: ①篮球撞击在篮板上被弹回; ②用力揉面团,面团形状发生变化; ③用力握小球,球变瘪了;
④一阵风把地面上的灰尘吹得漫天飞舞.
在这些现象中,物体因为受力而改变运动状态的是()A.①② B.①④ C.②③ D.②④
【分析】:①撞击在篮板上的篮球被弹回,篮球的运动方向发生了变化,这是受力使物体的运动状态改变;
②用力揉面团,面团形状发生变化,这是物体受力后形状发生了改变; ③用力握皮球,皮球变瘪了,是物体受力后形状发生了改变;
④一阵风把地面上的尘土吹得漫天飞舞,尘土由静止到运动,这是物体受力后运动状态改变;
在这四种现象中:①④物体是因为受力而改变运动状态.②③是力改变了物体的形状. 故选B。
三、力的三要素
【师】力的作用效果,取决于三点。
【师】从这幅图我们可以感受下,F1和F2力的大小不同,从图中我们可以看出,F1力大。而F3和F4力的大小相同,但是他们使力的作用点不同,使得物体弯曲的程度不同。
所以我们总结下,力的三要素。力的三要素:力的大小、方向、作用点。
【例题】如图所示为一种常用核桃夹,用大小相同的力垂直作用在B点比A点更易夹碎核桃,这说明力的作用效果与()
A.力的大小有关 B.力的方向有关 C.力的作用点有关 D.受力面积有关 【分析】
知识点:力的三要素有力的大小、方向、作用点,它们都影响力的作用效果. 解:
可看出,力的大小和方向相同,作用点A、B不同,在B点比A点更易夹碎核桃,说明力的作用效果与作用点有关.
故选C.
四、力的示意图
【师】利用我们刚刚说的力的三要素,再来画画力的示意图就很简单了。
一、作图步骤的口诀一标点,二画线,三定标度四截线,再在线末画尖尖(箭头),力名大小标旁边。
二、作图步骤解析:
第一步,标点,指的是在物体上标出力的作用点,力的作用点的确定:(一)物体只受到一个力作用的时候,力的作用点的确定:
1.重力、浮力的作用点:在物体的重心(规则物体的重心在物体的几何中心),初中阶段重点掌握规则物体的重心。
2.压力、支持力、摩擦力、拉力、推力的作用点:在施力物体与受力物体的接触面中心。(二)物体同时受到两个以上力作用时,力的作用点的确定。当物体同时受到多个力的作用时,这几个力的作用点通常都视为在物体的重心。
第二步,画线:指的是从力的作用点开始,沿力的方向画一条射线.力的方向的确定: 1.重力的方向:竖直向下。2.浮力的方向:竖直向上。
3.压力的方向:垂直于支持面,且指向受力物体。4.支持力的方向:垂直于支持面,且指向施力物体。5.摩擦力的方向:与物体运动(或将要运动)的方向相反。【师】下面我们来看看几个图例:
【例题】如图所示,物体A叠放在物体B上,在拉力F的作用下物体A和B一起沿着水平地面作匀速直线运动,下列关于物体A受力的示意图正确的是()
【分析】对A由受力分析得,A受竖直向下的重力、B对A的支持力,因水平方向物体做匀速直线运动,水平方向上不受拉力,故A不受B的摩擦力,故A只受两个力.然后根据力的示意图的画法画出木块A受力示意图.
【解答】解:A受竖直向下的重力、B对A的支持力,这两个力大小相等,方向相反,作用在同一个物体上,是一对平衡力,作用点可以画在物体A的重心上,支持力方向竖直向上,重力方向竖直向下,如图所示:
故选A.
五、力作用的相互性
【师】由前面的知识我们知道了力是物体对物体的作用,力的作用一定涉及到两个物体,一个是施力的物体,叫施力物体;一个是受力的物体,叫受力物体。
这里提到两个物体,大家想一想,力的作用的相互性。
力的作用的相互性,物体间相互作用的两个力一定是同时出现,而且这两个力分别作用在不同的物体上。
【师】我们可以试试用手拍桌子,我们的手是会感觉到点点疼的,那么桌子会不会疼?我们再可以尝试两手互拍,两只手是不是都会有点疼?所以力是相互的。
甲物体对乙物体施力时,乙物体对甲物体也施力,因此,力的作用是相互的。这两个力作用在同一条直线上,方向相反,大小相等,是一对作用力与反作用力。课堂练习【例题】
坐在船上的人用桨向后划水时,船就会前进.使船前进的力是()A.人手作用在桨上的力 B.水作用于桨上的力 C.水作用于船体上的力 D.桨作用于水上的力 【解析】
知识点:力的作用是相互的,因此,施力物体同时也是受力物体.使船前进的力应该与船的前进方向是一致的.
解:A、人手作用在桨上的力,它的反作用力应该是桨作用给人手的,这两个力都不是直接使船前进的力,不合题意;
B、水作用于桨上的力,推动了桨,进而推动了船,因此,这是使船前进的力,符合题意;
C、水并没有直接作用于船体,推动船体前进,而是将力作用在桨上,不合题意; D、桨作用于水上的力方向是向后的,并不是使船前进的力,不合题意. 故选B.
1、下列实例说明力可以改变物体运动状态的是(C)A.将橡皮泥捏成各种形状的小动物 B.撑杆跳高运动员将撑杆压弯 C.穿旱冰鞋的同学推墙会向后滑动 D.将弹簧拉力器拉开
2、一物块沿斜面匀速下滑,如图关于该物块受力的示意图正确的是(D)
3、如图是足球运动员踢足球时的情景,下列说法正确的是(C)
A.球被脚踢出去,说明只有球才受到力的作用 B.脚踢球使球飞出去,说明力是物体运动的原因 C.足球在空中飞行过程中,运动状态一定发生改变
D.空中飞行的足球,若它所受的力全部消失,它一定沿水平方向做匀速直线运动
4、重0.06N的羽毛球竖直上升,则羽毛相对地面是__(选填“静止”或“运动”)的,羽毛球运动越来越慢,这说明力能改变物体的___,此过程中羽毛球的重力势能将___(选填“变大”、“变小”或“不变”)若羽毛球上升时受到的空气阻力为0.15N,则羽毛球所受合力的大小为___N.
答案:运动运动状态变大;0.21
5、在初中阶段,我们可以用矿泉水瓶做很多实验:
例如:透过装满水的矿泉水瓶看物体(物体放在距瓶适当的位置),看到一个正立、放大的像,这表明装满水的矿泉水瓶相当于一个放大镜.
(1)双手挤压空矿泉水瓶,____,这表明力的作用效果跟力的大小有关.
(2)在空矿泉水瓶侧壁不同高度的地方锥出上、下两个小孔,往里面倒满水,可以观察到____,这表明液体的压强随深度的增加而增大.
(3)将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上,当用力向它的侧壁吹气时它会滚动,当用相同的力向它的底部吹气时它却不容易滑动,这表明在压力相同的条件下。
答案:力越大矿泉水瓶的形变程度越大;可以观察到水从两个小孔流出来,其中下孔流出的水喷得最急或喷得远一些;滚动摩擦力比滑动摩擦力小
课堂小结
力的作用效果:力能使物体发生形变,力还能使物体的运动状态发生改变。力的三要素:力的大小、方向、作用点。
甲物体对乙物体施力时,乙物体对甲物体也施力,因此,力的作用是相互的。这两个力作用在同一条直线上,方向相反,大小相等,是一对作用力与反作用力。课后习题
完成配套课后练习题
板书
力的作用效果:力能使物体发生形变,力还能使物体的运动状态发生改变。力的三要素:力的大小、方向、作用点。
第十四章
内能的利用
第1节 热机
课时:1课时 课型:新授课
一、教学目标 :
1、知识与技能
1)理解内能可以转化为机械能。
2)知道热机中能量的转化。理解四冲程汽油机的构造和工作原理。
二、教学重点:
理解内能可以转化为机械能。
三、教学难点:
汽油机四个冲程的理解。
四、教学准备:
试管、水、橡皮塞、酒精灯、火柴、汽油机模型、汽油机活动挂图。
五、学生分析:
学生在日学生活中与热机接触机会很多,但是对热机基本没有了解。所以内燃机的工作过程及能的转换不能很快接受,应加强这方面的训练。通过学生在日常生活中得到的感性认识,以及探究实验、挂图、模型,帮助学生建立概念。通过分析、联想引导学生总结规律。通过一定例题的训练加深概念的理解,拓展知识。整个过程充分地让学生主动参与,使得物理知识的学习与学生的情感体验有机的结合起来,激发学生热爱科学、学习科学知识的热情。教师在教学中是引导、指导、协作的作用。通过本节的学习培养了学生获取知识的方法,分析问题解决问题的能力。
六、教学方法:
引导学生思考法、模拟演示法、课件演示法、讲授法。
七、教学过程:
(一)复习引入
1、复习提问:请举例说明机械能可以转化为内能。
学生举例:打气时气筒会发热;用锯子锯木料时锯条会发热。
2、刚才的事例都说明机械能可以转化为内能,那么反过来想内能会转化为机械能吗
(二)新课教学
探究内能转化为机械能
1、演示实验:水蒸气冲开橡皮塞
现象:在水沸腾一段时间后,橡皮塞被水蒸气冲开。引导回答:说明了水蒸气的内能会转化为橡皮塞的机械能。理解:这个实验说明了酒精燃气的内能快速转化为盖子的机械能。
理解:这个实验说明了把燃料移到容器的内部去燃烧,可以获得更大的机械能。
(三)热机
1、热机的原理:将燃料燃烧时放出的内能转化为机械能的机器。
2、热机是热力发动机的简称。
3、阅读:“生活、物理、社会”,了解热机的发展史
蒸汽机――内燃机――喷气发动机――火箭发动机
(四)汽油机的工作过程。
第一节 化学给我们带来什么?
【教学目标】 【知识与能力】
1、认识化学对社会文明和进步的推动作用。
2、认识学习和研究化学的意义。【过程与方法】
1. 能够初步了解观察实验的方法; 2. 初步掌握资料的查找与积累 【情感态度与价值观】
1. 感受到化学对人类文明和研究的推动作用,激发学生亲近化学、热爱化学并渴望了解化学的情感。
2. 提高学生对化学学习的兴趣,增加学生学习化学的责任感。【学习重点】
认识学习和研究化学的重要意义;激发学生渴望了解化学的情感,认识学习化学的价值,从而产生学习化学的兴趣。【学习难点】
实验现象的观察和描述。【知识准备】
1.我国古代的化学工艺方面的显著成就有哪些?
2.收集一些化学促进社会发展和造福于人类生活的实例。课时安排:1课时 【教学过程】
第一课时
第一节 化学给我们带来什么?(板书)引言:首先祝贺同学们顺利升入初三年级。化学作为一门新的课程在初三阶段开始学习。当然,到底什么是化学?怎样来学好化学?„„这些问题我们将在今后慢慢了解并学习的。我们今天首先来了解一下为什么要学习化学?
请同学观察这是一瓶什么颜色的溶液?这一瓶呢?把他们倒在一起,同学们注意观察 教师讲解:同学们可能感觉老师象是在变魔术,其实这不是魔术,而是实实在在的一门基础自然科学——化学,化学不是大家想象的那么遥不可及,而是实实在在存在于我们的身边。
化学就在我们身边,谈谈你对化学知识知道哪些?
讲解:社会的文明和进步都离不开化学。几十万年前,茹毛饮血的原始人,不知哪一回森林大火后饥饿的人群中中,有个毛头小伙子把烧死的野兽撕下一块,放入口中,“啊!好吃得不得了!”从此人类开始保留火种。当猿人学会了火的使用,告别了生食的历史的时候,我们的祖先就开始创造了人类的历史了,而火是我们最常见的化学现象之一。
随着历史的发展,我们的祖先对化学知识的了解也日益增多,用火取暖,火烧过的湿土特别坚固,不变形。人类学会制陶瓷,以后又用火炼铜、炼铁等。可以说人类的文明就是在火堆上发展起来。化学应用于社会的生产和生活,从而推进了社会的进步。多媒体展示各种食物、合成纤维和塑料制品、各种化肥和火箭。
讲解:我国的古代化学工艺(烧瓷、火药、造纸、青铜器等等)和当前人类面临的诸多问题(白色污染、海水淡化、氢能、纳米材料等等)证明社会的文明和进步离不开化学。化学给我们带来什么?
一 化学帮助我们正确认识物质(板书)
【观察与思考】P3演示碳酸氢铵受热分解的实验,介绍简单的实验知识。同学们感悟实验探究的学习、研究思想。观察与思考:
1.写出碳酸氢铵分解的文字表达。
2.通过实验探究,你认为碳酸氢铵逐渐减少的原因是。3.化学科学最常用的研究手段是,该方法研究的基本步骤是。提问:保存碳酸氢铵化肥是要注意什么问题?
设疑:通过以上所举事例,我们明确了化学的重要性,但在整个的发展中,化学与自然资源之间是怎样的关系?
介绍酒精灯的使用:火焰、熄灭方法等。课后阅读P139。化学知识揭露伪科学,破除迷信 ①水变油
②黄铜变成黄金 ③世上到底有没有鬼
化学知识帮助我们掌握洗涤剂、化肥和农药等生活用品的正确使用方法,减少事故的发生;引导养成良好生活习惯,提高生活质量!
展示:宣传吸烟有害的广告画,使用农药要注意安全!
二、化学指导人类合理利用资源(板书)人们对物质的认识越深入,就越能充分、合理地利用物质为人类服务。播放视频:氮气的性质和用途 阅读P4最后两段。
【观察与思考】演示铁的锈蚀实验,观察实验现象并解释原因。三化学促成科学技术的发展(板书)
讲述:化学科学的发展,使人们对参与生命活动的各种物质的性质和变化有了更清楚的认识,保健和医疗事业因此也有了长足的进步。无论过去、现在,还是未来,化学科学在合成各种化学药物、消灭传染病、治疗疾病和延长寿命诸方面发挥着巨大作用。青霉素的发明生产和使用拯救了千百万人的生命,被公认为同原子弹、雷达并列的第三个重大发明,1945年三人同时获得诺贝尔奖
多媒体展示:我国古代的化学工艺已经有相当大的成就了,并且在当时是远远领先于西方国家。
举例:我国的商朝青铜器制造,铁和钢的冶炼,火药的发明,瓷器的烧制,炼丹术等等。【达标检测】
1.发展”绿色化学”,避免”白色污染”,增强环保意识, 是保护环境,提高人类生存质量的主要措施,通常所 说的白色污染是指()A 冶铁厂牌坊的白色烟丝 B 石灰窑放出的白色粉末 C 聚乙稀等白色塑料垃圾 D 白色建筑材料垃圾 2.”绿色化学”的核心是在化学反应和化工生产中, 尽量的减少使用或彻底消除有害物质,下列做法符 合绿色化学的是()A 生产和使用剧毒农药
B 造纸厂用二氧化硫进行纸浆的漂白 C 利用电能或太阳能分解水制氢气 D 化工厂生产的废气向高空排放 比一比谁最棒
1下列事例与化学研究有关的是()
①发明新的药物; ②环境变的更好; ③研制新的半导体; ④纺织印染出更美的布料。A ② ④ B ① ③ C ① ② ④ D ① ② ③ ④
2人类认识化学经过了漫长的过程,下列物质的排列顺序符合这一过程的()①石器②瓷器③青铜器④铁器⑤高分子
A①③②④⑤ B①①④③⑤ C②①③④⑤ D ②①④③⑤ 3下列说法中错误的是()
A在研制爱滋病疫苗的过程中,化学将起到十分重要的作用 B人类利用化学可以合成许多自然界不存在的物质 C利用化学可以研究和开发新能源
D化学工业给人类带来的只有益处没有坏处
【总结评价】通过本节课的学习,你认为化学社会生活中的作用主要表现在哪些方面? [布置作业] 1.请同学们回去完成P6《活动与探究》
2.请同学们回去查找有关化学促进科技发展的相关资料,以便了解一些当今科技发展的前沿信息。
3.课堂作业:P8 1、2 【教学后记】
1.教学目标
1.1知识与技能: 能用速度描述物体的运动 能用速度公式进行简单的计算 知道匀速直线运动的概念 1.2过程与方法 :
通过速度的探究体会速度的大小体会速度在实际中的应用 1.3 情感态度与价值观 :
培养学生认真思考问题的习惯,及应用公式来解题的计算能力。对速度概念有一个明确的认识,能结合生活实际应用。
2.教学重点/难点
2.1 教学重点
速度的物理意义及速度公式 2.2 教学难点 建立速度的概念
“频闪摄影“研究物体运动的方法
3.教学用具
多媒体,教学用直尺、小车、秒表等
4.标签
教学过程
6.1 引入新课
【师】我们学校刚刚举办完了秋季运动会,不少同学在运动会上都取得了不俗的成绩啊,小明跑步很厉害,那么现在问题来了,我们说小明跑得很快,通常情况下,我们是怎样来确定运动物体的快慢呢?这就是我们今天主要来探究的问题。
【师】我们都知道,运动会评判跑步成绩有秒表,汽车开动看速度有时速仪表,它们是如何来衡量运动快慢的?
【生】通过速度。
【师】对了,很好。接下来我们来看两个例子:
(1)运动会的百米赛跑时,在比赛过程中判断哪位运动员跑的快些,我们用的是什么方法?在终点时我们又用的是什么方法?
【生】用秒表测速,根据每个人从起点到终点所用的时间来判断快慢。
(2)小华步行,而爸爸骑自行车,两人同时从家里出发,怎么判断他们运动的快慢? 【生】可以观察他们的运动路程的多少来判断快慢。
【总结】总结:比较物体运动的快慢,可以计算出相同路程所用的时间,时间短运动快,时间长运动慢;也可以计算出相同时间运动的路程,路程长的运动快,路程短的运动慢。
6.2 新知介绍
一、速度的计算 【师】
物体的运动快慢用速度表示。类比密度的定义引入速度的定义。定义:速度等于运动物体在单位时间内通过的路程。【师】通过上面我们的讨论结果,确定速度有两个办法:
比较相同路程所用的时间;
比较相同时间所经过的路程。综合条件,可以得出速度的计算方法: 速度的计算公式:v=s/t 速度常用单位有两个: 米/秒——m/s 千米/每小时——km/h 【师】两个单位经常会在一个题目里面同时出现,所以我们要对单位进行换算,下面我们来练习下:
(1)1m/s=_____ km/h(2)5m/s=______km/h(3)72km/h=_____m/s 【师】方法很简单,只要把长度单位对应上,时间单位对应上,然后进行计算就可以。1km=1000m,1h=3600s 所以1km/h=1000m/3600s=1/36 1m/s=3.6km/h 所以上题的答案是:(1)3.6(2)18(3)20 【速度快慢的比较】
【例题】汽车速度是36千米/小时,优秀短跑运动员的速度是10米/秒,在平直公路上行驶的自行车每分钟通过0.6千米的路程,三者速度相比较()
A.自行车的速度最大 B.短跑运动员速度大 C.汽车速度最大 D.三者速度一样大 【分析】 速度有两个单位,其换算关系为1m/s=3.6km/h. 汽车速度为36km/h,运动员速度为10m/s=36km/h,骑自行车速度为v=36km/h,比较可知三者速度一样大.故选D.
【师】下面我们来看一张图,大家来说下图片能表达的意思。
【生】表示的是限速40km/h。
【师】对,那么这里的速度40km/h,是怎样的速度呢?
二、匀速直线运动
【师】我们知道,速度是一个可以随时改变的物理量,就拿汽车来说,踩一脚油门,速度就变快了。
所以我们现在提出两个概念,一个是瞬时速度,顾名思义,就是一个瞬间的速度大小。一个是平均速度,就是速度保持不变的情况。
知道了这两个物理量之后,现在告诉我,什么叫做匀速直线运动。【生】速度保持不变,而且运动方向也不会改变的,一种直线运动。
【师】大家回答得很好,那么平均速度有一个特点,我们通过一个实例来分析。
【分析】 在百米跑的过程中,某运动员10s钟到达终点,观察记录得知,他跑到50m处时,用时5.5s.经过5s时跑到45m处,分别求全程的平均速度、前半程和后半程的平均速度、前一半时间和后一半时间的平均速度。
【师】题目中需要我们求平均速度,现在老师告诉大家,平均速度就是将你所要求的这段总路程s,除以这段总路程所用的时间t,所得的结果也就是这段路程物体的平均速度。
所以他的前一半路程:v平均=50m/5.5s=9.09m/s 后半段路程:v平均=50m/4.5s=11.11m/s 全程v平均=100m/10s=10m/s 下面你们来解答下他的后面的问题。【生】
前一半时间v平均=45m/5s=9m/s 后一半时间v平均=55m/5s=11m/s平均速度v平均=100m/10s=10m/s 【师】通过刚刚实际例题的分析讲解,大家清楚了平均速度的计算了吗? 【例子】
某人静止在A位置,与慢走经过A位置,或快跑经过A位置,情况是不同的(运动状态不同),这种不同需要用瞬时速度来描述,第一种情况瞬时速度为零,第二种情况的瞬时速度小于第三种情况的瞬时速度.
百米赛跑运动员,若全程用10s,则10s内的平均速度为10m/s,若测出每一秒内的位移,如第1秒内的位移为8m,则,第二秒内的位移为9m,则
m/s,m/s,第3秒内的位移为11m,则
通过平均速度,对运动员的情况就了解得比较细致了,若能知道每个0.1s内的位移,则对运动情况的了解就更细致了,若能知道每个0.01s内的位移,则对运动情况的了解就更细致了.要更精确的掌握物体的运动情况,则需要知道物体各个时刻的速度。瞬时速度
【师】刚刚说了平均速度,下面我们也来了解下瞬时速度,关于瞬时速度,大家只需要清楚他是一瞬间的速度变化就可以,计算方面不做要求。但是在题目里面,要能明白频闪的定义。
频闪就是拍摄的某一个瞬间物体的运动。
【例题】一个做直线运动的物体,如果它在每1min内通过的路程都相等,那么这个物体所做的运动()
A.一定是匀速直线运动 B.一定是变速直线运动
C.可能是匀速直线运动,可能是变速直线运动 D.既不是匀速直线运动,也不是变速直线运动
【分析】
知识点:物体沿着直线快慢不变的运动,叫做匀速直线运动.判断一个物体的运动是匀速直线运动还是变速直线运动,关键就在于分析物体的速度是否变化。
题目中给出物体每1min内通过的路程是相等的,我们可以看出相等的时间内路程相等,很多同学直接通过速度的计算公式v=s/t,认为速度也是相等的;这种判断方法是不对的,计算出的速度是1min内的平均速度,可以先快后慢、先慢后快等很多种情况;因此1min内通过相等的路程,可以是匀速的,也可以是变速的;
故选C.
三、速度相关的图像
【师】关于速度的图像总共有两种:
一个是描述速度和时间的关系图,我们称之为v-t图; 另一种就是路程和时间的关系图,用s-t图来表示。
下面我们通过一些例题来明确这两种表示关系的特点及区别。【例题】如图所示,能正确描述匀速直线运动各物理量之间关系的图象是()
【分析】
A是s-t图象,图线平行于时间轴,物体静止.不符合题意;
B是s-t图象,图线是一条弯曲的直线,物体做变速运动.不符合题意;
C是v-t图象,图线是一条平行于时间轴的直线,物体做匀速直线运动.符合题意; D是v-t图象,图线是一条弯曲的直线,物体的速度增加,物体做加速直线运动.不符合题意.
故选C.
【例题】甲、乙两物体从同一地点同时向相同方向做直线运动,其s-t图象如图所示,由图象可知()
A.两物体在0~10s内都做匀速运动,且v甲<v乙 B.两物体在15~20s内都做匀速运动,且v甲<v乙 C.两物体在15s末相遇,且0~15s内通过的路程相等 D.两物体在20s末相遇,且0~20s内通过的路程相等 【分析】
A、由图象看出两物体在0~10s内的图象是一条斜线,表示物体做的是匀速直线运动,且在此时间内甲物体通过的路程大于乙物体通过的路程,所以v甲>v乙.此选项错误;
B、甲物体在15~20s内的图象是一条和时间轴平行的直线,所以甲物体处于静止状态.此选项错误;
C、由图象看出两物体在15s末相遇,且0~15s内通过的路程相等,都是100m.此选项正确;
D、由图象看出两物体在15s末相遇,不是在20s末相遇,0~20s内通过乙通过的路程大于甲.此选项错误.
故选C.
【例题】如图所示的图象中,描述的是同一种运动形式的是()
A.A与B B.B与C C.C与D D.A与C 【分析】
匀速直线运动的特点的图象有两种表示方法:
如果是v-t图象,则横轴表示时间,纵轴表示速度,因速度不变,所以图象是平行于横轴的射线,如图B. 如果是s-t图象,则横轴表示时间,纵轴表示距离,因速度不变,s与t成正比,所以图象是过点O的射线,如图C.
故选B.
课堂练习
1、一个人骑自行车前进,开始以2m/s的速度匀速走了40m,然后又以5m/s的速度匀速走了50m,则他在整个路程中的平均速度是(A)
A.3m/s B.7m/s C.3.5m/s D.2.5m/s
2、羚羊跑的速度是20m/s,一短跑运动员5S内跑完了50m的路程,汽车的速度是54km/h,三者速度从大到小的排列顺序是(B)
A.汽车、运动员、羚羊 B.羚羊、汽车、运动员 C.运动员、汽车、羚羊 D.运动员、羚羊、汽车
3、在刚刚结束的校运会男子100m短跑比赛中,运动员们快步如飞.关于运动的快慢,有如下几种说法中正确的是(A)
①观众用“相同时间比路程”的方法比较运动的快慢 ②物理学上用观众的方法来比较运动的快慢
③终点裁判用“相同路程比时间”的方法比较运动的快慢 ④物理学上用裁判的方法来比较运动的快慢. A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
4、小明和小红都骑车从家到学校,小明骑车的平均速度是5m/s,小红骑车的平均速度是4m/s,则以下说法正确的是(A)
A.小明从家到学校所走距离与所用时间的比值比小红的大 B.小明家到学校的距离比小红家到学校的距离近C.小明到学校所用的时间比小红到学校所用的时间少 D.任何时间小明骑车都比小红快
5、甲、乙两小车同时同地同方向做匀速直线运动,它们的s﹣t图象如图所示,由图象可知(C)
A.经过4秒,两车相距10米 B.经过6秒,两车相距10米
C.通过40米的路程,甲用时比乙少2秒 D.通过60米的路程,甲用时比乙少2秒
6、某物体作直线运动的情况如图,物体在OA段的速度为v1,物体在BC段的速度为v2.
(1)请你根据图象分析,v1____v2(选填“大于”、“等于”或“小于”).(2)此物体全程的平均速度v=____m/s. 答案:大于;2.5
7、一列长180m的列车匀速通过长900m的隧道,测得列车完全通过隧道需要72s.求:
(1)列车运行的速度.(2)列车全部在隧道内运行的时间. 答案:
(1)列车的运行速度为15m/s;
(2)列车全部在遂道内运行的时间为48s.
8、如图,是甲、乙两物体运动速度随时间变化的图象,根据图象,可以获取两物体运动情况的信息有:
(1)甲物体速度比乙物体速度____;甲物体做____运动,乙物体做____运动.(2)若甲、乙同时运动5min,则甲物体比乙多走多少m?
答案:大;匀速;匀速 150;45 课堂小结
定义:速度等于运动物体在单位时间内通过的路程。物体的运动快慢用速度表示。
一瞬时速度:一个瞬间的速度大小。平均速度:一段路程的速度。
关于速度的两种图像: 一是描述速度和时间的关系图,称之为v-t图; 一种是路程和时间的关系图,用s-t图来表示。
课后习题
完成配套课后练习题
板书
定义:速度等于运动物体在单位时间内通过的路程。物体的运动快慢用速度表示。
一瞬时速度:一个瞬间的速度大小。平均速度:一段路程的速度。
关于速度的两种图像:
随机事件及其概率
概率论与数理统计是从数量化的角度来研究现实世界中一类不确定现象(随机现象)规律性的一门应用数学学科,20世纪以来,广泛应用于工业、国防、国民经济及工程技术等各个领域.本章介绍的随机事件与概率是概率论中最基本、最重要的概念之一.第一节 随机事件
内容分布图示
★ 随机现象
★ 样本空间
★ 随机现象的统计规律性 ★ 随机事件
★ 事件的集合表示 ★ 事件的关系与运算 ★ 事件的运算规律
★ 例1 ★ 例4 ★ 内容小结
★习题1-1
★ 例2 ★ 例5 ★ 课堂练习
★ 例3 内容要点:
一.随机现象
从亚里士多德时代开始,哲学家们就已经认识到随机性在生活中的作用, 但直到20世纪初, 人们才认识到随机现象亦可以通过数量化方法来进行研究.概率论就是以数量化方法来研究随机现象及其规律性的一门数学学科.而我们已学过的微积分等课程则是研究确定性现象的数学学科.二.随机现象的统计规律性
由于随机现象的结果事先不能预知, 初看似乎毫无规律.然而人们发现同一随机现象大量重复出现时, 其每种可能的结果出现的频率具有稳定性, 从而表明随机现象也有其固有的规律性.人们把随机现象在大量重复出现时所表现出的量的规律性称为随机现象的统计规律性.概率论与数理统计是研究随机现象统计规律性的一门学科.为了对随机现象的统计规律性进行研究,就需要对随机现象进行重复观察, 我们把对随机现象的观察称为随机试验, 并简称为试验,记为E.例如, 观察某射手对固定目标进行射击;抛一枚硬币三次,观察出现正面的次数;记录某市120急救电话一昼夜接到的呼叫次数等均为随机试验.随机试验具有下列特点: 1.可重复性: 试验可以在相同的条件下重复进行;2.可观察性: 试验结果可观察,所有可能的结果是明确的;3.不确定性: 每次试验出现的结果事先不能准确预知.三.样本空间 尽管一个随机试验将要出现的结果是不确定的, 但其所有可能结果是明确的, 我们把随机试验的每一种可能的结果称为一个样本点, 记为e(或);它们的全体称为样本空间, 记为S(或).基本事件的称谓是相对观察目的而言它们是不可再分解的、最基本的事件,其它事件均可由它们复合而成,一般地,我们称由基本事件复合而成的事件为复合事件.四.事件的集合表示
按定义, 样本空间S是随机试验的所有可能结果(样本点)的全体, 故样本空间就是所有样本点构成的集合, 每一个样本点是该集合的元素.一个事件是由具有该事件所要求的特征的那些可能结果所构成的, 所以一个事件对应于S中具有相应特征的样本点(元素)构成的集合, 它是S的一个子集.于是, 任何一个事件都可以用S的某一子集来表示,常用字母A,B,等表示.五.事件的关系与运算
因为事件是样本空间的一个集合, 故事件之间的关系与运算可按集合之间的关系和运算来处理.六.事件的运算规律
事件间的关系及运算与集合的关系及运算是一致的,为了方便,给出下列对照表:
表1.1 记号概率论样本空间,必然事件不可能事件基本事件事件A的对立事件事件A发生导致B发生事件A与事件B相等事件A与事件B至少有一个发生事件A与事件B同时发生事件A发生而事件B不发生事件A和事件B互不相容集合论全集空集元素子集A的余集A是B的子集A与B的相等A与B的和集A与B的交集A与B的差集A与B没有相同的元素AAABABABABABAB
例题选讲:
例
1在管理系学生中任选一名学生, 令事件A表示选出的是男生, 事件B表示选出的是三年级学生, 事件C表示该生是运动员.(1)叙述事件ABC的意义;(2)在什么条件下ABCC成立?(3)什么条件下CB?(4)什么条件下AB成立? 解(1)ABC是指当选的学生是三年级男生, 但不是运动员.(2)只有在CAB, 即CA,CB同时成立的条件下才有ABCC成立, 即只有在全部运动员都是男生, 且全部运动员都有是三年级学生的条件下才有ABCC.(3)CB表示全部运动员都是三年级学生, 也就是说, 若当选的学生是运动员, 那么一定是三年级学生, 即在除三年级学生之外其它年级没有运动员当选的条件下才有CB.(4)AB表示当选的女生一定是三年级学生, 且BA表示当选的三年级学生一定是女生.换句话说, 若选女生, 只能在三年级学生中选举, 同时若选三年级学生只有女生中选举.在这样的条件下, AB成立.例2 考察某一位同学在一次数学考试中的成绩, 分别用A, B, C, D, P, F表示下列各事件(括号中表示成绩所处的范围):
A优秀([90,100]), B良好([80,90)),C中等([70,80)),D及格([60,70)),P通过([60,100]),F未通过([0,60)),则A,B,C,D,F是两两不相容事件P与F是互为对立事件,即有PF;A,B,C,D均为P的子事件,且有
PABCD.例3(讲义例1)甲,乙,丙三人各射一次靶,记A“甲中靶” B“乙中靶” C“丙中靶” 则可用上述三个事件的运算来分别表示下列各事件:
(1)“甲未中靶”:
A;
(2)“甲中靶而乙未中靶”:
AB;
(3)“三人中只有丙未中靶”:
ABC;
(4)“三人中恰好有一人中靶”:
ABCABCABC;
(5)“ 三人中至少有一人中靶”:
ABC;
(6)“三人中至少有一人未中靶”: ABC;或ABC;(7)“三人中恰有兩人中靶”:
ABCABCABC;
(8)“三人中至少兩人中靶”:
ABACBC;(9)“三人均未中靶”:
ABC;(10)“三人中至多一人中靶”:
ABCABCABCABC;
(11)“三人中至多兩人中靶”:
ABC或ABC.注:用其他事件的运算来表示一个事件, 方法往往不惟一,如上例中的(6)和(11)实际上是同一事件,读者应学会用不同方法表达同一事件, 特别在解决具体问题时,往往要根据需要选择一种恰当的表示方法.例
4指出下列各等式命题是否成立, 并说明理由:(1)AB(AB)B;(2)ABAB;(3)ABCABC;(4)(AB)(AB).解(1)成立.(AB)B(AB)(BB)(分配律)(AB)SAB.(2)不成立.若A发生, 则必有AB发生, A发生, 必有A不发生, 从而AB不发生, 故ABAB不成立.(3)不成立.若ABC发生, 即C发生且AB发生, 即必然有C发生.由于C发生, 故C必然不发生, 从而ABC不发生, 故(3)不成立.(4)成立.(AB)(AB)(AB)(BA)A(BB)A(A)AA.例5 化簡下列事件:
(1)(AB)(AB);
(2)ABABAB.解(1)(AB)(AB)[A(AB)][B(AB)](分配律)
(AAAB)(BABB)(AAB)](BA)(因ABA)ABAA.(2)ABABABABABABABABABABAB(交换律)
(ABAB)(ABAB)(结合律)
(AA)BA(BB)BAAB.(对偶律)
课堂练习
1.设当事件A与B同时发生时C也发生, 则().(A)AB是C的子事件;
(B)ABC;或ABC;
(C)AB是C的子事件;
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