物理必修一教案反思(精选9篇)
新课程实施以来,很多专家学者都从不同角度提出了自己的看法,我们高一备课组参加了系统的新课改培训,并且经过不断地讨论和研究之后,以新的理念走入课堂。这里我们把教学过程中的感受和遇到的问题呈现给各位,希望能引起大家的思考。
我们感觉新课程倡导自主、合作、探究的学习方式是很具有针对性的,可以使学生在自主学习中提升主动、独立的学习能力,在合作学习中形成协作、共享的团队精神,在探究学习中加深对科学过程与方法的认识,从而不断地提高探究未知世界的能力,有效地转变传统学习的方式,为他们以后的发展建立良好的基础。
我们的教学方式也从过去的“老师讲、学生听、学生练”过度到“引导学生独立思考、同伴交流、师生互动”这样的方式上来。
这里主要针对物理必修一的实际教学,谈谈在这种理念下的教学感受:
1.学生自主学习的意识明显增强
由于课堂涉及的应用问题不是很难,所以很多处理问题的方法没有直接教授给学生,而是引导学生自己发现规律、总结规律。大部分学生在刚开始这样学习时会遇到困难,但随着积极地和老师交流,并且经过老师的引导,他们逐渐学会了自己查找资料、总结规律。自主学习的意识和能力都明显得到提高,这也为以后的学习奠定了良好的基础。
2.新课程增加了体验性
让学生亲身经历知识的形成过程,这是一种直接体验。阅读教材,了解科学家发现知识的过程,这是一种替代体验。通过直接体验、替代体验两种不同方式,全方位地掌握科学研究的方法,大大地激发了学生的学习热情,从而也培养了学生的创新精神和实践能力。
3.基本上实现了过程与方法的目标
实验探究方法、极限思想、一些物理学的基本方法、观念,经过多次接触,不断强化,在同学心中已经生根。现在大部分学生在学新内容的时候能自己主动去思考,自己研究并得到结论。
教学过程中遇到的一些问题:
1.课时不足
按照新课标标准课时,必修(1)只有33课时,没有计算每章用于规律的应用、复习检测的`时间。新课程把时间花在了过程与方法的教学上,留给解题操练的时间只能更少,由于高一新生还没有完全从初中的学习方式中转变过来,因此会感到进度快,感到物理难学。
2.如何解决教学评价
现在的教学评价也就是考试,一般
为知识应用性评价,对过程性评价少有手段。课堂重过程教学的老师,与重习题应用的老师相比,考分不会有优势,有时甚至考分更低。因此,要改变教学评价的手段,让重过程教学、重方法教学的老师,在教学评价当中,呈现优势。只有通过这样评价,才能促进教师的提高以及教学实践的改进。
3.教师工作量显著增大,对教师的高求提高
提问:1什么是力?2你看得到力吗?力有颜色、形状、体积吗?3那我们怎样来研究力?4力有哪些作用效果?5要使物体产生相同的效果,可以怎样施力?归纳总结:一个力单独作用在物体上产生的效果和几个力同时作用的效果相同。
二、合力与分力
1. 概念
一个力F单独作用在物体上产生的效果跟几个力F1 、F2、F3……共同作用产生的效果相同,这个力F叫做那几个力F1 、F2、F3……的合力,原来的几个力叫做这个力的分力。
2. 合力与分力的关系
(1)基础:等效替代的关系。
(2)注意:合力与分力不是并列、并存的关系。
三、力的合成(板书)
1. 概念
求几个力的合力的过程叫做力的合成。
2. 如何对力进行合成
(1)同一条直线上的二力合成。
总结:两力同向相加时,合力的大小等于两个分力的大小之和,合力的方向与每一个分力方向相同。
总结:两力反向合成时,合力的大小等于两分力大小之差,合力的方向与较大的那个分力方向相同。
(2)互成角度的两个分力该怎样求合力?
问题:1怎样保证合力与分力等效?2力的大小怎样知道?3力的方向如何确定?
演示探究性实验:探究合力与分力之间的关系(如下表)。
3. 平行四边形定则
内容:选择同一标度,以表示这两个分力的图示为邻边作平行四边形 , 夹在这两条邻边之间的对角线就代表合力,对角线的长度表示合力的大小,对角线所指的方向就表示合力的方向。
4. 课堂探究:合力与分力的大小关系
1两个力F1、F2的合力F的大小和方向随着F1、F2的夹角θ变化而如何变化?2什么情况下合力最大?最大值为多大?什么情况下合力最小?最小值为多大?3合力F是否总大于原来两个力F1、F2?
总结归纳:合力既可以大于,也可以小于或等于原来的任意一个分力。
5. 多个力合成的方法
提问:平行四边形定则每一次只能对两个力求和,那要是多个力求和呢?如何处理?(看ppt)
方法:先求出两个力的合力,再求出这个合力跟第三个力的合力,直到把所有的力都合成进去,最后得到的结果就是这些力的合力。
四、总结归纳:力的合成的注意事项
1作用在不同物体上的两个力不能进行力的合成,因为它们只能对各自的物体产生力的效果,而只要作用在同一个物体上的力,无论力的性质如何,都可以进行合成。2合力是假象力,是用来等效代替分力的,但这不表示物体又多受了一个合力,合力不是物体实际受到的力。3合力和分力之间是等效替代关系,合力和分力之间一定遵循矢量运算法则。
教学目标
1.知道力的概念及矢量性,会作力的图示.
2.了解重力产生的原因,会确定重力的大小和方向,理解重心的概念.
3.了解自然界中四种基本相互作用.
教学重难点
1.力的概念及矢量性,作力的图示.
2.重力产生的原因,确定重力的大小和方向,重心的概念,自然界中四种基本相互作用.
教学过程
[知识探究]
一、力和力的图示
[问题设计]
做一做以下实验,看看会发生什么现象,总结力有哪些作用效果.
(1)小钢球在较光滑的玻璃板上做直线运动,在小钢球的正前方放一磁铁,小钢球靠近磁铁时;
(2)在与小钢球运动方向垂直的位置放一块磁铁;
(3)分别用手拉和压弹簧.
答案
(1)小钢球的速度越来越大;
(2)小钢球的速度方向发生了变化;
(3)用手拉弹簧,弹簧伸长;用手压弹簧,弹簧缩短.
力的作用效果有:使物体的运动状态发生变化或使物体发生形变.
[要点提炼]
1.力的特性
(1)力的物质性:力是物体间的相互作用,力不能脱离物体而独立存在.我们谈到一个力时,一定同时具有受力物体和施力物体.
(2)力的相互性:力总是成对出现的.施力物体同时又是受力物体,受力物体同时又是施力物体.
(3)矢量性:力不仅有大小而且有方向.
2.力的作用效果:改变物体的运动状态或使物体发生形变.
说明只要一个物体的速度变化了,不管是速度的大小还是速度的方向改变了,物体的运动状态就发生变化.
3.力的表示方法
(1)力的图示:用一条带箭头的线段(有向线段)来表示力.
①线段的长短(严格按标度画)表示力的大小;②箭头指向表示力的方向;③箭尾(或箭头)常画在力的作用点上(在有些问题中为了方便,常把物体用一个点表示).
注意(1)标度的选取应根据力的大小合理设计.一般情况下,线段应取2~5个整数段标度的长度.(2)画同一物体受到的不同力时要用同一标度.
(2)力的示意图:用一条带箭头的线段表示力的方向和作用点.
二、重力
[问题设计]
秋天到了,金黄的树叶离开枝头总是落向地面;高山流水,水总是由高处流向低处;无论你以多大的速度跳起,最终总会落到地面上……试解释产生上述现象的原因.
答案地面附近的一切物体都受到地球的吸引作用.正是由于地球的吸引才会使物体落向地面,才会使水往低处流.
[要点提炼]
1.重力定义:由于地球的吸引而使物体受到的力,叫做重力.
2.产生原因:重力是由于地球的吸引而使物体受到的力.但不能说成“重力就是地球对物体的吸引力”.
3.大小:G=mg,g为重力加速度,g=9.8m/s2,同一地点,重力的大小与质量成正比,不同地点重力的大小因g值不同而不同.(注意:重力的大小与物体的运动状态无关,与物体是否受其他力无关)
4.方向:重力的方向总是竖直向下的(竖直向下不是垂直于支撑面向下,也不是指向地心).
5.作用点:在重心上.
(1)重心是物体各部分所受重力的等效作用点.
1.会用力的图示和示意图来描述力
2.知道重力的大小和方向,理解生活中测量重力的方法
3.知道重心的概念及均匀物体重心的位置
4.会用简单器材探究不规则物体的重心位置
5.知道重心与稳度的关系
6.运用重力,重心解决实际问题
过程与方法
用简单器材探究不规则物体的重心位置
情感态度与价值观
体验各种力现象的奇妙保持对力现象的探索热情,体会重力在生活、生产中的应用。
高一学生的思维具有单一性,定势性,并从感性认识向理性认识的转变,由于力的概念比较抽象,在初中已经学习了力的示意图,进一步扩展重力与重心。本节的重点是力的图示,重力的三要素(大小、方向、作用点);重心与稳度;教学的难点是 重心与稳度。
说教法
物理教学重在启发思维,教会方法。学生对力的示意图和重力已有自己的认识,可以作为教学的起点。让学生在教师的指导下,学习力的图示的描述方法,并通过复习力的三要素来引导学生学习重力的三要素,并通过实验探究均匀、规则物体的重心位置,再进一步联系生活,理解重心与稳度;使学生全面的理解教材,把握重、难点;因此,本节课综合运用直观讲授法、实验探究法并结合多媒体手段。在教学中,加强师生双向活动,合理提问、评价,引导学生主动探索新知识。
说学法
学生是课堂教学的主体,现代教育以“学生为中心”,更加重视在教学过程中对学生的学法指导,引导学生主动探索新知识。本节课教学过程中,在初中的基础上,复习力的示意图和力的三要素,来引导学生学习力的图示和重力的三要素,再扩展到重心与稳度,强调学生学会画力的图示,引导学生积极探究不规则物体的重心。巧用提问、评价激活学生的积极性,调动起课堂气氛,让学生在在轻松、自主、讨论的学习环境下完成学习任务。
说教学过程
从以上分析,教学中掌握知识为中心,培养能力为方向;紧抓重点突破难点。设计如下教学程序:
1.导入新课:(大约需要5分钟的时间)
教师通过(静态和动态)图片展示奇特的力现象,唤起学生的好奇心和探究欲,通过几幅有关重力的图片来告诉学生今天研究的是最常见的力——重力。把学生的思维带入课堂。
2.新课教学:(大约需要35分钟的时间)
通过提问,复习初中时是怎样描述力的?(力的示意图);复习力的三要素(大小、方向、作用点)。让学生学习新的力的描述方法,引出什么是力的图示,怎样画力的图示?对于力的图示,学生常常容易出错,因此有必要让学生亲自动手画,而不是只记住它的画法。所以教师先举例(图4-6 力的图示)该怎样画。举例(某人用50 N水平向左的力推静止在水平地面上的箱子)并让学生动手画,叫两个学生到黑板上画,教师评价与分析 学生所画的力的图示,指出他们的错误,进一步指导学生学习力的图示的画法。让学生通过亲身体验,思考来获取新知识。
知识与技能
1.掌握牛顿第二定律的文字内容和数学公式.
2. 理解公式中各物理量的意义及相互关系.
3.知道在国际单位制中力的单位“牛顿”是怎样定义的.
4.会用牛顿第二定律的公式进行有关的计算.
过程与方法
1.通过对上节课实验结论的总结,归纳得到物体的加速度跟它的质量及所受外力的关系,进而总结出牛顿第二定律,体会大师的做法与勇气.
2.培养学生的概括能力和分析推理能力.
情感态度与价值观
1.渗透物理学研究方法的教育.
2.认识到由实验归纳总结物理规律是物理学研究的重要方法.
3.通过牛顿第二定律的应用能深切感受到科学源于生活并服务于生活,激发学生学习物理的兴趣.
教学重难点
教学重点
牛顿第二定律的特点.
教学难点
1.牛顿第二定律的理解.
2.理解k=1时,F=ma.
教学工具
多媒体、板书
教学过程
一、牛顿第二定律
1.基本知识
(1)内容
物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟作用力的方向相同.
(2)表达式
F=kma,F为物体所受的合外力,k是比例系数.
2.思考判断
(1)牛顿第一定律是牛顿第二定律在合外力为零时的特例.(×)
(2)我们用较小的力推一个很重的箱子,箱子不动,可见牛顿第二定律不适用于较小的力.(×)
(3)加速度的方向跟作用力的方向没必然联系.(×)
探究交流
如图所示的赛车,为什么它的质量比一般的小汽车质量小的多,而且还安装一个功率很大的发动机?
【提示】为了提高赛车的灵活性,由牛顿第二定律可知,要使物体有较大的加速度,需减小其质量或增大其所受到的作用力,赛车就是通过增加发动机动力,减小车身质量来增大启动、刹车时的加速度,从而提高赛车的机动灵活性的,这样有益于提高比赛成绩.
二、力的单位
1.基本知识
(1)国际单位
牛顿,简称牛,符号N.
(2)1N的定义
使质量为1 kg的物体产生1_m/s2的加速度的力叫1 N,即1 N=1 kg·m/s2.
(3)比例系数的意义
①在F=kma中,k的选取有一定的任意性.
②在国际单位制中k=1,牛顿第二定律的表达式为F=ma,式中F、m、a的单位分别为牛顿、千克、米每二次方秒.
2.思考判断
关于牛顿第二定律表达式F=kma中的比例系数k
(1)只要力F的单位取N就等于1.(×)
(2)在国际单位制中才等于1.(√)
(3)只要加速度单位用m/s2就等于1.(×)
探究交流
在一次讨论课上,甲说:“由a=Δt(Δv)可知物体的加速度a与Δv成正比,与Δt成反比”,乙说:“由a=m(F)知物体的加速度a与F成正比,与m成反比”.你认为哪一种说法是正确的?
【提示】 乙的说法正确.物体的加速度的大小是由物体所受合力的大小和物体的质量共同决定的,与速度的变化量及所用时间无关.其中a=Δt(Δv)定义了加速度的大小为速度变化量与所用时间的比值,而a=m(F)则揭示了加速度取决于物体所受合力与物体的质量.
三、牛顿第二定律的几个性质
【问题导思】
1.加速度的方向与合力的方向有什么关系?
2.作用在物体上的力发生变化时,加速度是否变化?
3.作用在物体上的各个分力也能产生加速度吗?
牛顿第二定律揭示了加速度与力和质量的定量关系,指明了加速度大小和方向的决定因素,对牛顿第二定律,还应从以下几个方面深刻理解.
是加速度的定义式,它给出了测量物体的加速度的方法,这是物理上用比值定义物理量的方法.
是加速度的决定式,它揭示了物体产生加速度的原因及影响物体加速度的因素.
例:如图所示,一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连,设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态,若忽略小球与小车间的摩擦力,则在此段时间内小车可能是( )
A.向右做加速运动 B.向右做减速运动
C.向左做加速运动 D.向左做减速运动
【审题指导】 解答该题注意应用以下程序
力和运动关系的定性分析
根据牛顿第二定律先由受力情况分析加速度,再由加速度与速度的关系分析运动性质,即同向加速运动,反向减速运动.
四、牛顿第二定律的简单应用
【问题导思】
1.如果物体受到力的作用,就一定有加速度吗?
2.求物体的加速度的方法有哪些?
3.应用牛顿第二定律解题的一般步骤是什么?
应用牛顿第二定律解题的方法一般有两种:矢量合成法和正交分解法.
1.矢量合成法:若物体只受两个力作用时,应用平行四边形定则求这两个力的合力,再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向.加速度的方向就是物体所受合力的方向.反之,若知道加速度的方向也可应用平行四边形定则求物体所受的合力.
2.正交分解法:当物体受多个力作用时,常用正交分解法求物体的合外力.应用牛顿第二定律求加速度,在实际应用中常将受力分解,且将加速度所在的方向选为x轴或y轴,有时也可
例:质量为m的木块,以一定的初速度沿倾角为θ的斜面向上滑动,斜面静止不动,木块与斜面间的动摩擦因数为μ,如图所示.
(1)求向上滑动时木块的加速度的大小和方向.
(2)若此木块滑到最大高度后,能沿斜面下滑,求下滑时木块的加速度的大小和方向.
【审题指导】 解答本题时可按以下思路进行分析:
【解析】 (1)以木块为研究对象,因木块受到三个力的作用,故采用正交分解法求解,建立坐标系时,以加速度的方向为x轴的正方向.木块上滑时其受力分析如图甲所示,根据题意,加速度的方向沿斜面向下,将各个力沿斜面和垂直斜面方向正交分解.根据牛顿第二定律有
教学目的:
1.知道亚里士多德、伽利略等对力和运动的关系的不同认识,了解伽利略的理想实验及其推理和结论,认识理想实验是科学研究的重要方法;
2.理解牛顿第一定律的内容和意义;
3.掌握惯性的概念,会应用惯性解释自然现象; 4.通过问题的分析和研究感悟科学研究的方法和规律。重点难点:牛顿第一定律的理解和应用
教材处理:将教材第一节部分内容渗透到牛顿运动第一定律的教学过程中,并且在本章的教学过程中不断渗透其思想方法,通过不断深入的理性思维引导,提升感悟认识。
课型:规律建立课
教学方法:以讲授为主,调动学生观察与思维体验 手段:利用手边的钥匙做演示实验,多媒体辅助教学 教学过程
• 情景引入:提供虚设报道 据悉:“2000年7月25日,协和号客机班机AF4590在跑到上起飞,速度达到328km/h时,机长得知飞机机翼起火,紧急制动,飞机立即停止运动.”
(在运动规律的研究中已经利用协和号客机有关信息,本课再次利用此材料,从另一个角度引起学生关注与思考)。
学生表示强烈反对,并且纷纷提出惯性问题。
师生回顾实际情景——多媒体视频:
协和号客机班机AF4590在法国戴高乐机场进行起飞,奔驰了约2000米、速度达到328km/h时,轮子压上美国大陆航空的DC-10脱落的小铁条,飞机机翼起火,如果停止起飞过程需要冲出约3000米长的距离(此结论在第一章学习过程中由学生推论而得到过),机长拉起飞机,两分钟后飞机坠毁。
学生和老师一起再次经历心灵的震撼。
教师肯定学生们有关惯性的说法——惯性致使飞机不能立即停止运动?同时提出问题:假如有足够长的跑道,在3000米长的距离上有没有力强迫飞机向前奔驰?
学生的结论出现分歧,有同学提出有冲力,教师不急于表态。在后面的问题研究过程中希望学生可以自我感悟认识问题。
教师演示实验,学生观察实验——引导学生体会、思考力与运动的关系:
使一串钥匙:竖直上抛、使其摆动、使其圆周运动,提出思考问题:为什么小球的运动过程不一样? 学生观察后绝大多数答案:小球受力情况不同。
教师变换条件,演示实验,学生观察实验——引导学生思考,感悟力不是决定具体运动形式唯一因素。
使同一串钥匙落体、上抛、平抛、斜抛 问题:小球受力情况是否相同? 答案:均只受重力
问题:为什么小球的运动过程不一样?
学生对比两次实验,深刻思考反思,有学生说到有惯性!
教师肯定,并且强调初始状态不同。
教师引出新课题: 运动学(kinematics)
——只研究物体怎样运用而不涉及运用与力的关系的理论; 动力学(dynamics)——研究运动和力的关系的理论。
教师调动学生: 让我们走进牛顿的世界
“大自然和他的规律深藏在黑夜里
上帝说让牛顿出世吧
于是一切就都在光明之中”
——牛顿的墓志铭
第三章 牛顿运动定律之牛顿第定律
牛顿定律——整个动力学的基础
教师讲解:一个基本问题,几千年来,因为它太复杂而含混不清,这就是运动问题。探究问题:物体运动的原因究竟是什么?
人们的直觉经验:力是维持运动的原因
古希腊的哲学家亚里士多德(公元前384-322年):
——“一切运动的物体必定受某物的驱动”,外力是物体产生并维持运动的原因
古希腊的哲学家亚里士多德所著《物理学》一书中认为:机械运动有自然运动和机械运动,如马拉车行驶,奴隶曳船行驶,这些运动必须要劳动者,即运动必须有外力维持,否则就归于静止。他认为“一切运动的物体必定受某物的驱动”。千百年来人们都相信亚里士多德的说法:外力是物体产生并维持运动的原因。
强调亚里士多德分析与认识问题的方法:根据对现象的观察、直觉推理得到结论。
一
提出思考问题:你是否同意亚里士多德的观点:力是维持物体运动的原因,速度本身标志着是否有力作用在物体上?
同学已经有足够的经验、知识、说“不”!
一、伽利略——理想实验的魅力
回顾问题:关于力,伽利略断言了什么?
伽利略认为将人们引入歧途的是摩擦力的存在。
提出假设请学生想象与思考,假如没有了摩擦会怎么样?
教师随手演示,仍然使一串钥匙摆动,观察其经历——几乎摆上初始高度。或许就是这样的观察经验,使伽利略设想了理想实验。
斜面实验——课件模拟。
引导观察和思考,伽利略理想实验经验与推论:理想条件下,小球可以达到原来等高位置;倾角越小,会运动得更远;
假如水平,小球将永远运动。
设小球释放的高度不同,在水平面上的速度不同,但是没有使物体减速的原因,物体会保持达到最低点的状态(速度)运动。
推论:力不是维持运动的原因(不是维持速度的原因),而是改变物体的运动状态(改变速度)的原因。
视频:沙弧球——在摩擦作用非常弱时,沙弧球运动距离被极大地放大了。为伽利略——理想实验推论提供体验性支持。
视频:保龄球以强烈的势头冲向目标——多次重复,请学生寻找冲力?同时对前面协和号问题得到统一认识——运动不需要力维持
引导总结“伽利略与亚里士多德观点的分歧在什么地方”?
笛卡儿:除非物体受到外力的作用,物体将永远保持静止或运动状态,永远不会使自己沿曲线运动,而只是保持在直线上运动。
他认为这应该作为一个原理加以确立,并且使人类整个自然观的基础。
二、牛顿第一定律(Newton first law of motion)
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态
引导对第一定律的深刻析、讨论: 如何理解“一切物体”?
不论物态如何、不论状态如何、不论什么位置——一反几千年束缚人们思想概念的教会观点——天上与地面的物体遵从不同的规律。
“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”
——肯定了力的真正作用——改变物体的运动状态,而不是维持物体的运动状态。强调:物体运动状态变化的特征表现是什么?
“位置”和“速度”是描述物体运动状态的物理量,物体运动状态的变化主要表现为速度的变化
“总保持匀速直线运动状态或静止状态”强调物体具有保持匀速直线运动状态或静止状
态的性质——惯性
惯性(inertia):物体保持匀速直线运动状态或静止状态性质
物体本身的本能。
自然界是非常“懒惰”的,本性——希望保持运动状态不变,保持运动状态不变是物体与生据来的一种本能。
问题思考:企图保持不变,是不是不能变化?
否!
物体具有保持原来运动状态不变的本领——惯性——本能;歧途不变,能不能不变取决于是否有力迫使其改变。
问题深入:所有物体均具有惯性,是否所有物体保持原来状态不变的本领相同?
不同的物体保持原来运动状态不变的本领不同,而迫使不同的物体改变状态需要复出的努力是不同的——惯性大小不同,是什么使得惯性大小不同?
深入分析与思考:研究物体的惯性大小与什么有关? 学生提出速度、重力、密度、光滑等因素。
教师引导,理性思维研究分析:
关于速度,引导逆向思辨
——可否认为我现在速度为零,惯性为零?
——可否认为我乘坐动车组飞奔着惯性增加?可否认为我对面乘客惯性为零?
学生深层次思考讨论。
统一认识:惯性既然是物体本身的属性就应该与外界条件、外界作用是否有、大小、速度大小没有关系。
速度具有相对性,相对于不同参照系,速度不同,而物体本身的属性应该与参照系的选择无关。
光滑——光滑是否没有惯性?
强调摩擦的作用。
重力——是否在太空中、卫星上没有惯性,能否以意念改变物体状态? 视频——失重,强化理解。
密度——是物质的特性之一,惯性是否与密度相关? ——比较冰和石头?
一冰山足可以撞坏太坦尼克号!
质量是物体惯性大小的量度——可以抽杀乒乓球、羽毛球,不可以抽杀铅球、保令球,撼树容易,撼山难。
这样的事例,使学生心灵感悟得到强化。
进一步:太坦尼克号已经发现了冰山,为什么躲闪不开?
协和号为什么难于改变运动状态? 质量大,运动状态难于改变。
三、惯性与质量
质量是物体惯性大小的量度
质量(mass)m——标量
单位:千克 符号 kg
四、解释生活现象,问题讨论:
1、最便宜的旅行方式。
有人设想,乘坐气球飘在高空,由于地球自转,一昼夜就能环游世界,这个设想可行吗? 答:因为地球上一切物体,(包括地球周围的大气)都随着地球一起运动,气球升空后,由于惯性,它仍保持原来随地球自转的速度,当忽略其他与地球有相对运动的作用而产生的影响时,升空的气球与它下方的地面处于相对静止状态,不可能相对地球绕行一周。
这就可以解释为什么地球自西向东转动,我们竖直上抛的物体还会落到原来的地方?而不是落在原位置的西边?
现实类比:观察视频——汽车上抛球:
在快速行进的汽车上,竖直抛出的物体会落回手里。
引申,思维体验:如地球突然停止转动,可能会发生什么问题?
2、既然任何物体都具有惯性,所以任何物体的运动状态都不能变化?
3、物体运动状态变化了,是不是就没有惯性了? 注意:力改变的是状态而不是改变了惯性
总结:
牛顿第一定律——惯性定律——牛顿物理学的基石
一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
意义:正确揭示了力和运动的关系;
定义了惯性概念:物体总保持匀速直线运动状态或静止状态性质。
关于“对力学所需的基本概念、基本假定、对物质运动的基本观点都作了界定”的问题,鉴于学生的理解能力有限,暂不说明。
注意:惯性不是力!
问题拓展:物体存在惯性是一件好事还是坏事?
设想,假如物体没有惯性世界会是什么样的?
惯性的利用和预防,课件 撞车
安全带视频,学生对惯性的感悟与体验再次得到强化,同时强化了安全意识。
认识拓展,问题:不受力作用的物体是不存在的,所以牛顿运动第一定律不能经过实验检验,那么惯性定律为什么还被认为是一客观规律?
引导认识:
1、不存在反例
2、近似条件——彗星运动
视频:沙弧球运动、气垫导轨实验
3、以其为理论依据得到的推论可以经过实践检验
4、建立在实际观察和理性思维上
教师展开:人类对于惯性的认识从亚里士多德到伽利略一直至牛顿,经历了2000多年无数个有名无名的科学家的探索才逐渐趋向完美,而其中对伽利略的用理想实验的思想方法给人以深刻的启迪。“一代代科学家探索自然界奥秘的努力,就像是读福尔摩斯一类的侦探小说。在好的侦探故事中,一些最明显的线索往往将读者引导到错误的猜疑上去,凭直觉的推理方法是靠不住的”。
——《物理学的进化》爱因斯坦、英费尔德
爱因斯坦对伽利略的贡献给予高度评价:“伽利略的发现以及他所应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”。这个发现告送我们,根据直接观察所得出的直觉的结论,并不总是可靠的,因为它们有时会引到错误的线索上取。——《物理学的进化》爱因斯坦、英费尔德
我国远在春秋战国的“墨经”上已有惯性的论述。在春秋战国末期的《考工论车舟人篇》中更有明确的记载:“劝登马力,马力既竟竭,犹能一取也。”意思是说:马拉车的时候,马虽然对车不再施力了,但车还能继续前进一段路,这显然是讲述一种惯性现象。
这段历史对每个学习物理并愿通向成功之路者是最好的借鉴。伽利略的科学研究方法:可靠事实+理论思维→理想实验
课后思考问题:第一定律建立的科学方法到底是什么?(在本章的教学中,不断的渗透科学方法教育);
设计实验,证明气体和液体有惯性(第二讲,可以请学生展示他们的设计); 亚里士多德到底是一个什么样的人?
如果你想了解有关亚里士多德和伽利略的更多内容可以到http://61.184.119.196:8012/gzpt/xkjx/g1wl/g1wl08/unit01/kzzl.htm查找
再本章结束时,要求学生写从亚里士多德到伽利略到牛顿的感想体会。作为本章测评的
一部分。
本课的设计思想是我多年所坚持的,经过多年的实践,并且不断完善,近年来引入了多媒体,提高了课程的体验与感染力。多年来,本课有学校内外,本学科及其他不同学科的很多老师听课,给以高度认同。
可以通过以下一组问题的判断,知识巩固并且检测教学效果 问题判断:
1、一切物体都具有惯性,直到有外力迫使其改变状态为止
错(力改变的是状态而不是改变了惯性)
2、运动越快的物体一定受到更大的力作用,力越大,物体的速度一定越大
错
3、由于任何物体都具有惯性,所以任何物体的运动状态都不会无故改变
对
4、不受外力作用时,物体的运动状态保持不变,是因为物体具有惯性
对
5、受力作用时,物体的运动状态变化,说明受力作用后物体不再具有惯性了
错
6、受力作用时物体的运动状态变化,要持续改变状态必须持续施加力,这是因为物体的惯性在起作用 对
7、在水平面上运动的物体,撤消动力后,最终会停止运动,这是因为物体不受作用力了
错
8、作用在物体上的力消失后物体的速度将会逐渐减小
错
9、力是改变物体运动状态的原因,物体的速度方向总与力的方向一致
错
10、只有静止和匀速运动的物体才具有惯性
错
11、如果不受重力(不考虑空气阻力),向上抛出的物体将会向上做匀速运动 对
12、力是产生加速度和速度的原因
错
13、跑得快的物体不容易停下来,是因为跑得快的物体惯性大
错
14、受重力大的物体,惯性大,物体在月球上受重力减小,其惯性减小
错
15、在宇宙中不受重力的物体,没有惯性
错
16、在卫星里的物体处于完全失重状态,这时物体的惯性消失
高中物理必修1教案-《功率》
一、教学内容分析
1.内容与地位
《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理2”中涉及本节的内容标准是“理解功率,关心生产和生活中常见机械功率的大小及其意义”。要求学生理解功率的概念,会进行功率的计算;会分析汽车发动机功率一定时,牵引力和速度的关系;尝试自己设计实验,测量人在某种运动中的功率。由于功率在生活、生产中应用很广,教学中可充分利用这一优势,使抽象的物理概念变得富有实际意义。发展学生应用知识解决实际问题能力,树立正确的价值观。
本节课的教学应立足于培养学生的思维能力,通过学习物理研究方法,使学生学会思考问题。在建立“功率”概念中,让学生体会用比值方法来建立一个新物理概念。机车起动过程的分析着重培养学生的逻辑思维,引导学生认识物理与社会生活的密切联系,综合运用动力学知识和功率概念分析问题和解决问题的能力。通过学生设计测量人的做功功率的实验,达到学以致用的目的,培养学生运用科学知识解决实际问题能力。
2.教学目标:
(1)通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义,理解功率概念。
(2)从功率概念的定义,体会用比值方法建立物理概念的方法。
(3)理解功率与力和速度的关系。会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。
(4)了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率区别和联系。
(5)具有敢于发表自己观点,坚持原则,善于合作的良好
习惯。
3.重点难点:教学重点是理解功率的概念;难点是理解功
率与力、速度的关系,瞬时功率和平均功率的计算。
二、案例设计
(一)新课引入
问题:人们在生产、生活和工作中使用了大量的机械来做功,这与人力直接做功或畜力做功,在完成功的快慢方面有何不同?请举例说明。(引发学生思考,让学生从身边生活寻找做功事例,并思考机械与人或畜力做功的差异。)
功是能量转化的量度,人们十分关注做功的多少。然而不同的机械或人,其做功的快慢是不同的。(分析一些生产事例、工作场面,或展示一些做功快慢不同的图片。有条件的情况下还可通过多媒体手段更生动地展示这些画面和情景,使学生对做功快慢的情形有更为形象和具体的认识,从而为建立正确的“功率”概念打下良好基础。)
参考事例:①挖土机与人,要完成相同的挖土任务,人花的时间要长得多。②建筑工地上要把砖块或水泥等建筑材料搬到楼顶上,起重机和搬运工相比,起重机要比工人快得多。③从水井里提水,使用抽水机比人工要快得多④家住在高楼(如8层),乘电楼比走路要快得多。⑤拖拉机耕地比牛耕地要快得多,等等。列举生产、生活中发生的事例,使学生体会功率与生活、生产息息相关,无处不在,研究功率具有重要的现实意义。
说明:通过引导学生分析有关事例,形成初步共识:人们选用机械来做功时,不仅要考虑做功多少,还要考虑机械做功的快慢。如挖掘机做功比人快;大卡车比拖拉机做功快;拖拉机耕地比牛耕地要快;起重吊车比搬运工人做功快;抽水机比辘轳提水快,等等。研究做功的快慢有着重要的实际意义。
通过一个实际问题,具体数据,让学生感性地认识做功的快慢。如在某高楼建筑中需要搬运一批砖头
到一高层上,在搬运砖头过程中,起重机和搬运工人的生产记录情况如下表所示:
师:不同的机器或物体做功有快有慢,如何来衡量做功的快慢呢?请同学们思考并提出解决方案。(引导学生思考:如何比较物体做功快慢?讨论中注意培养学生的发散思维能力和批判思维能力。)
预测学生可能有以下回答:
①选择相同时间,比较做功多少,做功多的,做功就快;
②选择做相同的功,比较做功的时间长短,时间长的,做功就慢。
③类比“速度”的定义方法,用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“功率”。
说明:对学生提出的各种方案可能有问题或不完整,教师应鼓励学生在交流中补充完善自己的认识。教学中注意引导学生类比如“速度”、“加速度”概念的定义方法,体会比值法定义功率概念。
(二)新课教学
1.功率
(1)定义式:物理学上用物体所做的功W与完成这些功所用时间t的比值,作为在该时间内物体平均做功快慢的量度。即 P=W/ t(2)物理意义:表示物体做功快慢的物理量.。
(3)单位:教师请一位同学正确地说出公式中各个字母所表示的物理量及其单位。
P:功率,单位:瓦(W),常用单位还有千瓦(kW)
W:力所做的功,单位:焦耳(J)
t:做功所用时间,单位:秒(s)单位换算:1kW = 1000 W1W=1J/s(4)功率是标量,功率表示做功过程中能量转化的快慢。
(5)讨论与交流:
小实验:把一枚硬币放在书的封面上,打开书的封面形成一个斜面,并使硬币开始下滑。请同学仔细分析一下,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?哪些力不做功?如果斜面的倾角增大,情况会有什么变化?倾角增大时,功率是否也增大?
提示:①比较不同倾角时的功率,应注意硬币开始下滑处的高度应相同。讨论功率时须指明哪个力的功率。②实验的分析讨论,要注意所分析的是某个力的平均功率。注意引导学生进行受力分析、做功分析,可利用功率的定义式,在理论上进行的推演,使思维更加严密。
(6)认识一些常见机械做功功率
①汽车发动机:5×10 W ~ 15×10 W ②摩托车约2×10 W ③喷气客机约2×10 W ④火箭的发动机约 1×10 W ⑤ 人的平均功率约 1×10 W,优秀运动员短时间内的功率可达1000W ⑥人心脏跳动的功率 1.5W左右 ⑦万吨巨轮 10W以上 ⑧蓝鲸游动的功率可达350kW 等等。61324438 2.功率与力、速度的关系
思考与讨论:一部汽车载重时和空车时,在公路上以相同的速度行驶,试讨论这两种情况下汽车的输出功率是否相同?为什么?
预测学生会回答:
①载重汽车与地摩擦力较大,牵引力也大,由于行驶速度一样,故相同时间内,载重车的牵引力做功较多,所以载重汽车的输出功率较大。
②载重汽车行驶得比空车慢,因此功率较小。
③载重汽车比空车费力,因此载重车的输出功率较空车时要大些。
说明:上述分析讨论的目的是启发学生思考功率与力和速度有何关系。学生分析可能会出现片面和不完整回答,教师要参加到学生的讨论分析中,帮助、启发和引导学生形成正确的认识。
(正确的回答应是①)。教师根据课堂需要还可以提出一些问题让学生进一步讨论,如汽车在上坡和下坡时功率、速度和牵引力会怎样变化? 接着,教师引导学生思考,如何计算牵引力的功率。(让学生根据所学知识和功率定义式进行推演,培养良好的科学思维能力和思维习惯)
提出问题:某汽车在平直公路上做匀速直线运动,已知其在牵引力大小为F,运行速度为V,试求此时汽车牵引力F的功率为多少?
注意引发学生思考解决问题的思路,应用功和功率的定义式进行分析和推导。
课堂分析结果: P=F〃v
即力F的功率等于力F和物体运动速度v的乘积.。注意:这里的F是速度V方向上的作用力。
分析讨论:由V=S/t求出的是物体在时间t内的平均速度,代入公式P=Fv求出的功率是F在时间t内的平均功率;如果t取得足够小,则V表示瞬时速度,此时由P=Fv求得的功率就是F在该时刻的瞬时功率。即当V为平均速度时,求得的功率就是平均功率,V为瞬时速度时,求得的功率就是瞬时功率。
(1)总结:
①平均功率P=Fv(v是平均速度)
②瞬时功率P=Fv(v是瞬时速度)
③如果物体做匀速直线运动,由于瞬时速度与平均速度相等,故此时平均功率等于瞬时功率。交流讨论问题:由求出的是瞬时功率还是平均功率?
学生小组讨论后得出:由公式求出的功率,反映了该力在t时间内做功的平均快慢,故由公式求出功率是平均功率。
(2)额定功率与实际功率的认识
问:人力直接做功能否像汽车做功那样快呢?汽车做功能否像飞机做功那样快呢?人如果做功过快,会产生什么后果呢?汽车超负荷运转会产生什么后果呢?(人做功过快,会引起疲劳、甚至受伤、生病等,汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁。)
问:奥运长跑运动员能否用100米短跑的速度来完成5000米的赛跑路程呢?为什么?
提示:奥运比赛是一种挑战运动局限的比赛,人与机器一样,不能长时间超负荷运动,短跑运动员在100米赛跑中,时间不过是十几秒,能以最大的速度跑完全程,此时运动员的输出功率是正常时的数十倍。在5000米的长跑运动中,运动员不可能长时间超负荷运动,因此长跑运动员不可能一直保持百米赛跑那样的速度。
说明:此问目的在于学生通过思考自己身边所熟悉的问题,认识额定功率和实际功率的概念以及概念的意义。
①额定功率:指动力机械在长时间正常工作时最大输出功率。也是机械发动机铭牌上的标称值,额定功率是动力机械重要的性能指标,一个动力机械的额定功率是一定的。
②实际功率:机械在运行过程中的功率是实际功率,实际功率可以小于额定功率,可以等于其额定功率(称满负荷运行),但不能大于额定功率,否则会损坏机械。③很多机械的铭牌上都标有这台机器的额定功率,请同学将家里的电器设备上的额定功率都记录下来,并计算家里的每部机器每天要做多少功?要消耗多少电能?哪一部机器最耗电?请与同桌同学进行交流。
(3)汽车发动机的功率一定时,牵引力与速度的关系
当汽车输出功率一定时,根据公式P=FV可知,物体的运动速度V与牵引力F成反比,如果汽车需要较大的牵引力,就必须减小运动速度。
思考:汽车以额定功率在平直公路行驶时,若前方遇到了一段较徒的上坡路段,汽车司机要做好什么调整,才能确保汽车驶到坡顶?为什么?
学生可能回答:①加大油门,汽车可顺利到达坡顶。②汽车要换档,才能顺利驶到坡顶。
师生共同分析:①根据P=FV 知,汽车以额定功率行驶,因遇上坡路段,汽车所需的牵引力增大了,若要保持行驶速度不变,这是不可能的;加大油门,只会增加发动机的输出功率(超过额定功率),发动机将因超负荷而过热损坏。②这是一种正确的操作方式,当司机将发动机的速度档位调低后,速度减少了,牵引力加大了,只要牵引力足够,汽车便可顺利上坡。
思考:汽车等交通工具,如何才能获得更大的行驶速度?
3.学生进行测功率活动。(建议课后安排)
问题:如何才能知道在某种运动中自己做功的功率呢?请同学设计一个测量方案,并进行实际测量。说明:应激励积极思考、设计可行方案,动脑动手,体验科学实验方法和感受实验成果的喜悦。实验方案举例:(让学生结合自己的情况来进行设计实验)
方案1:学生快速跑上楼,来测量做功的最大功率。
方案2:估算学生自己平时上楼或爬山过程的功率。
方案3:设计沿某一竹杆或树杆上爬一定的高度,来测量做功功率。
方案4:利用跳绳运动,来测量做功功率。
方案5:测算自己举起杠铃时的最大功率(需要同学的帮忙)
说明:①有关实验方案、原理、器材、数据的测定及同学协作等,都应放手让学生自行讨论、分工,这样才能培养学生的实验能力,给学生以合作交流的机会。
②方案选定后,要注意引导学生如何求功和功率,需要选择哪些实验器材,测量哪些物理量?测量是否存在误差问题,如何才能较准确地测量。
③根据学生设计的方案,组织学生进行实验。最后实验结果,让学生通过实物展台进行交流汇报,师生共同观看,最后还可以进行评选活动。
④活动目的是:培养学生应用物理知识解决实际问题能力,并通过亲身的实验,达到内化知识,提升能力。同时也在实验过程中培养学生严谨的科学态度。
三、案例评析
本案例的教学设计体现了物理知识源于生活,又应用于生活。“功率”与生活、生产联系密切,在引入功率、额定功率、实际功率等概念时,都注意通过生产、生活的具体实例引入,使原本枯燥无味的概念教学变得生动和有趣,学生易于认识和理解“功率”概念,有利于激发学生的学习热情。在知识形成过程中,注重引导学生学习科学思维方法,体会比值法在定义“功率”概念的作用,提高学生的应用科学思维方法解决问题的能力。通过设计测定人在某种运动中做功功率实验,来达到内化和强化物理概念和物理规律的理解,实现知识由理论向实践的转化,加强物理与生活、生产和科技的联系。
在“功率”的整个教学过程中,始终关注“生活与物理,物理与社会”的关系,培养学生关注物理学的技术应用,形成将物理知识应用于生活和生产实践的意识,较好地体现了在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观上对学生进行教育的课程理念。
四、相关链接
1.瓦特其人其事
生平简介
瓦特(James Watt,1736~1819年)苏格兰发明家。1736年1月19日生于苏格兰格林诺克。童年时代的瓦特曾在文法学校念过书,然而没有受过系统教育。瓦特在父亲做工的工厂里学到许多机械制造知识,以后他到伦敦的一家钟表店当学徒。
1763年瓦特到格拉斯大学工作,修理教学仪器。在大学里他经常和教授讨论理论和技术问题。1781年瓦特制造了从两边推动活塞的双动蒸汽机。1785年,他也因蒸汽机改进的重大贡献,被选为皇家学会会员。1819年8月25日瓦特在靠近伯明翰的希斯菲德逝世。
科学成就
1763年,瓦特修理格拉斯哥大学的一台纽可门泵,得以仔细研究了结构和工作原理,找到了热量损失消耗大量燃料的症结所在,他终于想出了加一个与汽缸分离的冷凝器,汽缸外装上绝热套子,使它一直保持高温,新的蒸汽机的效率大大提高。瓦特并不满足于已经取得的成就,1781年他又制造了从汽缸两边推动活塞的双动作蒸汽机,并采用曲柄机构,使往复的直线运动转变为旋转运动。瓦特还设计了离心节速器,利用反馈原理控制蒸汽机的转速。经过一系列的改革,蒸汽机迅速被各工业部门采用,为产业革命铺平了道路。蒸汽机车加快了19世纪的运输速度。蒸汽机→蒸汽轮机→发电机,蒸汽为第二次工业革命即电力发展铺平了道路。
趣闻轶事
童年时代的瓦特和茶壶的故事
一天晚上,瓦特和一个小女孩在家里喝茶。瓦特不停地摆弄茶壶盖,一会儿打开,一会儿盖上,当他把茶壶嘴堵住时,蒸汽顶开了茶盖。在旁的外祖母对瓦特的这种无聊动作极为不满,加以训斥。瓦特并不介意,他一心想着蒸汽的力量,从此萌发制造蒸汽机的念头。
蒸汽机与产业革命
罗尔特所著《詹姆斯〃瓦特》中,曾写道:“瓦特蒸汽机巨大的、不知疲倦的威力使生产方法以过去所不能想象的规模走上了机械化道路。
2.机动车辆常见的两种启动过程
对于汽车或机车等交通工具,在静止开始启动的过程中,发动机的输出功率、牵引力和速度的关系满足公式P=F〃v,在P、F、v三个物理量中,若保持一个量不变,当另一个量变化时,第三个量也随之变化。关于汽车的启动过程是一个较为复杂的物理过程,下面我们就两种常见的启动过程分析如下: ①汽车(或机车)以恒定的功率启动和行驶过程(请把握教材的难度和课标的难度)
汽车牵引功率保持恒定时,由P = FV可知,牵引力大小与速度成反比。结合牛顿第二定律F – f = ma可知,汽车以恒定功率启动的过程,随着汽车速度V的逐渐增大,汽车的加速度逐渐减小,直至加速度等于0,最后汽车做匀速运动。
思考:当汽车在平直公路行驶时,前方遇到了一段较徒的上坡路段,汽车司机应做好什么调整,才能确保汽车驶到坡顶?只靠加大油门能否顺利到达坡顶?
②机车以恒定的牵引力启动的过程:机车做的是加速度a=(F-f)/m的匀加速直线运动,汽车的输出功率P随汽车速度增大而增大,直至汽车输出功率等于额定功率,匀加速过程结束。接着汽车保持功率不变,汽车通过减少牵引力,进一步提高速度,直到加速度a=0,最后做匀速行驶运动。这一过程中各量的变化,可用下列流程图来表示。
案例来源:陈峰主编,《走进课堂——高中物理(必修)新课程案例与评析》,高等教育出版社
荐初二物理《浮力》教学案例(5000荐荐初初二中物物理
教理
案教
学
案物
态例
变
字)
化
1.定义:物体从静止开始下落,并只受重力作用的运动。
2.规律:初速为 0 的匀加速运动,位移公式: h=1/2_gt2 ,速度公式:V=gt
3 . 两个重要比值:
相等时间内的位移比:1 : 3 : 5:.....
相等位移上的时间比;1:(√2-1) :(√3-√2):....
匀变速直线运动的规律◎ 知识梳理
1.常用的匀变速运动的公式有:
①速度与时间的关系:V=V0+at
②位移与时间的关系:x=V0t+1/2_at2
③位移与速度的关系:2ax=V2-V02
④平均速度及位移的关系:V=(V+V0)/2=Vt/2, x=Vt=(V+V0)/2_t
⑤连续相等时间的位移差:Δx=aT2
(1)说明:上述各式有 V0,V,a,x,t 五个量,其中每式均含四个量,即缺少一个量,在应用中可根据已知量和待求量选择合适的公式求解。⑤式中 T 表示连续相等时间的时间间隔。
(2)上述各量中除 t 外其余均矢量,在运用时一般选择取 v0 的方向为正方向,若该量与 v0 的方向相同则取为正值,反之为负。对已知量代入公式时要带上正负号,对未知量一般假设为正,若结果是正值,则表示与 v0 方向相同,反之则表示与 V0 方向相反。
另外,在规定 v0 方向为正的前提下,若 a 为正值,表示物体作加速运动,若 a 为负值,则表示物体作减速运动;若 v 为正值,表示物体沿正方向运动,若 v 为负值,表示物体沿反向运动;若 x 为正值,表示物体位于出发点的前方,若 x 为负值,表示物体位于出发点之后。
一、运动学的基本概念
1、参考系: 运动是绝对的,静止是相对的。一个物体是运动的还是静止的,都是相对于参考系在而言的。通常以地面为参考系。
2、质点:
(1)定义:用来代替物体的有质量的点。质点是一种理想化的模型,是科学的抽象。
(2)物体可看做质点的条件:研究物体的运动时,物体的大小和形状对研究结果的影响可以忽略。且物体能否看成质点,要具体问题具体分析。
(3)物体可被看做质点的几种情况:
①平动的物体通常可视为质点。
②有转动但相对平动而言可以忽略时,也可以把物体视为质点。
③同一物体,有时可看成质点,有时不能.当物体本身的大小对所研究问题的影响不能忽略时,不能把物体看做质点,反之,则可以。
【注】质点并不是质量很小的点,要区别于几何学中的“点”。
3、时间和时刻:
时刻是指某一瞬间,用时间轴上的一个点来表示,它与状态量相对应;时间是指起始时刻到终止时刻之间的间隔,用时间轴上的一段线段来表示,它与过程量相对应。
4、位移和路程:
位移用来描述质点位置的变化,是质点的由初位置指向末位置的有向线段,是矢量;
路程是质点运动轨迹的长度,是标量。
5、速度:
用来描述质点运动快慢和方向的物理量,是矢量。
(1)平均速度:是位移与通过这段位移所用时间的比值,其定义式为,方向与位移的方向相同。平均速度对变速运动只能作粗略的描述。
(2)瞬时速度:是质点在某一时刻或通过某一位置的速度,瞬时速度简称速度,它可以精确变速运动。瞬时速度的大小简称速率,它是一个标量。
6、加速度:用量描述速度变化快慢的的物理量,其定义式为。
加速度是矢量,其方向与速度的变化量方向相同(注意与速度的方向没有关系),大小由两个因素决定。
补充:速度与加速度的关系
1、速度与加速度没有必然的关系,即:
(1)速度大,加速度不一定也大;
(2)加速度大,速度不一定也大;
(3)速度为零,加速度不一定也为零;
(4)加速度为零,速度不一定也为零。
2、当加速度a与速度V方向的关系确定时,则有:
(1)若a 与V方向相同时,不管a如何变化,V都增大。
(2)若a 与V方向相反时,不管a如何变化,V都减小。
二、匀变速直线运动的规律及其应用
1、定义:在任意相等的时间内速度的变化都相等的直线运动。
2、匀变速直线运动的基本规律,可由下面四个基本关系式表示:
(1)速度公式
(2)位移公式
(3)速度与位移式
(4)平均速度公式
3、几个常用的推论:
(1)任意两个连续相等的时间T内的位移之差为恒量
△x=x2-x1=x3-x2=……=xn-xn-1=aT2
(2)某段时间内时间中点瞬时速度等于这段时间内的平均速度。
(3)一段位移内位移中点的瞬时速度v中与这段位移初速度v0和末速度vt的关系为。
4、初速度为零的匀加速直线运动的比例式(2)初速度为零的匀变速直线运动中的几个重要结论:
①1T末,2T末,3T末……瞬时速度之比为:
v1∶v2∶v3∶……∶vn=1∶2∶3∶……∶n
②第一个T内,第二个T内,第三个T内……第n个T内的位移之比为:
x1∶x2∶x3∶……∶xn=1∶3∶5∶……∶(2n-1)
③1T内,2T内,3T内……位移之比为:
xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶……∶xN=1∶4∶9∶……∶n2
④通过连续相等的位移所用时间之比为:
t1∶t2∶t3∶……∶tn=
三、自由落体运动,竖直上抛运动
1、自由落体运动:只在重力作用下由静止开始的下落运动,因为忽略了空气的阻力,所以是一种理想的运动,是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动。
2、自由落体运动规律:
①速度公式:
②位移公式:
③速度—位移公式:
④下落到地面所需时间:
3、竖直上抛运动:
可以看作是初速度为v0,加速度方向与v0方向相反,大小等于的g的匀减速直线运动,可以把它分为向上和向下两个过程来处理。
(1)竖直上抛运动规律
①速度公式:
②位移公式:
③速度—位移公式:
两个推论:
上升到最高点所用时间:
上升的最大高度:
(2)竖直上抛运动的对称性
如下图,物体以初速度v0竖直上抛,A、B为途中的任意两点,C为最高点,则:
(1)时间对称性
物体上升过程中从A→C所用时间tAC和下降过程中从C→A所用时间tCA相等,同理tAB=tBA。
(2)速度对称性
物体上升过程经过A点的速度与下降过程经过A点的速度大小相等。
【注】在竖直上抛运动中,当物体经过抛出点上方某一位置时,可能处于上升阶段,也可能处于下降阶段,因此这类问题可能造成时间多解或者速度多解。
四、运动的图象,运动的相遇和追及问题
1、图象:
(1)x—t图象
①物理意义:反映了做直线运动的物体的位移随时间变化的规律。
②表示物体处于静止状态
③图线斜率的意义:
图线上某点切线的斜率的大小表示物体速度的大小;
图线上某点切线的斜率的正负表示物体方向。
④两种特殊的x-t图象
匀速直线运动的x-t图象是一条过原点的直线;
若x-t图象是一条平行于时间轴的直线,则表示物体处于静止状态。
(2)v—t图象
①物理意义:反映了做直线运动的物体的速度随时间变化的规律。
②图线斜率的意义:
a.图线上某点切线的斜率的大小表示物体运动的加速度的大小
b.图线上某点切线的斜率的正负表示加速度的方向
③图象与坐标轴围成的“面积”的意义:
a.图象与坐标轴围成的面积的数值表示相应时间内的位移的大小。
b.若此面积在时间轴的上方,表示这段时间内的位移方向为正方向;若此面积在时间轴的下方,表示这段时间内的位移方向为负方向。
③常见的两种图象形式:
a.匀速直线运动的v-t图象是与横轴平行的直线
b.匀变速直线运动的v-t图象是一条倾斜的直线
2、相遇和追及问题:
这类问题的关键是两物体在运动过程中,速度关系和位移关系,要注意寻找问题中隐含的临界条件,通常有两种情况:
(1)物体A追上物体B:开始时,两个物体相距x0,则A追上B时必有,且。
(2)物体A追赶物体B:开始时,两个物体相距x0,要使A与B不相撞,则有
易错现象:
1、混淆x—t图象和v-t图象,不能区分它们的物理意义
2、不能正确计算图线的斜率、面积
3、在处理汽车刹车、飞机降落等实际问题时注意,汽车、飞机停止后不会后退
五、力 重力 弹力 摩擦力
1、力:
力是物体之间的相互作用,有力必有施力物体和受力物体。力的大小、方向、作用点叫力的三要素。用一条有向线段把力的三要素表示出来的方法叫力的图示。
按照力命名的依据不同,可以把力分为:
①按性质命名的力(例如:重力、弹力、摩擦力、分子力、电磁力等。)
②按效果命名的力(例如:拉力、压力、支持力、动力、阻力等)。
力的作用效果:
①形变;
②改变运动状态.2、重力:
由于地球的吸引而使物体受到的力。重力的大小G=mg,方向竖直向下。作用点叫物体的重心;重心的位置与物体的质量分布和形状有关。质量均匀分布,形状规则的物体的重心在其几何中心处。薄板类物体的重心可用悬挂法确定。
注意:重力是万有引力的一个分力,另一个分力提供物体随地球自转所需的向心力,在两极处重力等于万有引力。由于重力远大于向心力,一般情况下近似认为重力等于万有引力。
3、弹力:
(1)内容:发生形变的物体,由于要恢复原状,会对跟它接触的且使其发生形变的物体产生力的作用,这种力叫弹力。
(2)条件:①接触;②形变。但物体的形变不能超过弹性限度。
(3)弹力的方向和产生弹力的那个形变方向相反。(平面接触面间产生的弹力,其方向垂直于接触面;曲面接触面间产生的弹力,其方向垂直于过研究点的曲面的切面;点面接触处产生的弹力,其方向垂直于面、绳子产生的弹力的方向沿绳子所在的直线。)
(4)大小:
①弹簧的弹力大小由F=kx计算
②一般情况弹力的大小与物体同时所受的其他力及物体的运动状态有关,应结合平衡条件或牛顿定律确定
4、摩擦力:
(1)摩擦力产生的条件:接触面粗糙、有弹力作用、有相对运动(或相对运动趋势),三者缺一不可
(2)摩擦力的方向:跟接触面相切,与相对运动或相对运动趋势方向相反,但注意摩擦力的方向和物体运动方向可能相同,也可能相反,还可能成任意角度。
(3)摩擦力的大小:
① 滑动摩擦力:
说明:
a.FN为接触面间的弹力,可以大于G;也可以等于G;也可以小于G
b.为滑动摩擦系数,只与接触面材料和粗糙程度有关,与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力FN无关。
② 静摩擦:由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,与正压力无关。
大小范围0 静摩擦力的具体数值可用以下方法来计算:一是根据平衡条件,二是根据牛顿第二定律求出合力,然后通过受力分析确定。 (4)注意事项: a.摩擦力可以与运动方向相同,也可以与运动方向相反,还可以与运动方向成一定夹角。 b.摩擦力可以作正功,也可以作负功,还可以不作功。 c.摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。 d.静止的物体可以受滑动摩擦力的作用,运动的物体可以受静摩擦力的作用。 易错现象: 1.不会确定系统的重心位置 2.没有掌握弹力、摩擦力有无的判定方法 3.静摩擦力方向的确定错误 六、力的合成和分解 1、标量和矢量: (1)将物理量区分为矢量和标量体现了用分类方法研究物理问题。 (2)矢量和标量的根本区别在于它们遵从不同的运算法则:标量用代数法;矢量用平行四边形定则或三角形定则。 (3)同一直线上矢量的合成可转为代数法,即规定某一方向为正方向,与正方向相同的物理量用正号代人,相反的用负号代人,然后求代数和,最后结果的正、负体现了方向,但有些物理量虽也有正负之分,运算法则也一样,但不能认为是矢量,最后结果的正负也不表示方向,如:功、重力势能、电势能、电势等。 2、力的合成与分解: (1)合力与分力 (2)共点力的合成: 1、共点力 几个力如果都作用在物体的同一点上,或者它们的作用线相交于同一点,这几个力叫共点力。 2、力的合成方法 求几个已知力的合力叫做力的合成。 3、平行四边形定则: 两个互成角度的力的合力,可以用表示这两个力的有向线段为邻边,作平行四边形,它的对角线就表示合力的大小及方向,这是矢量合成的普遍法则。 求、的合力公式: 注意: (1)力的合成和分解都均遵从平行四边行法则。 (2)两个力的合力范围: (3)合力可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力 (4)两个分力成直角时,用勾股定理或三角函数。 注意事项: (1)力的合成与分解,体现了用等效的方法研究物理问题 (2)合成与分解是为了研究问题的方便而引入的一种方法,用合力来代替几个力时必须把合力与各分力脱钩,即考虑合力则不能考虑分力,同理在力的分解时只考虑分力,而不能同时考虑合力 (3)共点的两个力合力的大小范围是:|F1-F2|≤F合≤Fl+F2 (4)共点的三个力合力的最大值为三个力的大小之和,最小值可能为零 (5)力的分解时要认准力作用在物体上产生的实际效果,按实际效果来分解 (6)力的正交分解法是把作用在物体上的所有力分解到两个互相垂直的坐标轴上,分解最终往往是为了求合力(某一方向的合力或总的合力) 易错现象: 1.对含静摩擦力的合成问题没有掌握其可变特性 2.不能按力的作用效果正确分解力 3.没有掌握正交分解的基本方法 七、受力分析 1、受力分析: 要根据力的概念,从物体所处的环境(与多少物体接触,处于什么场中)和运动状态着手,其常规如下: (1)确定研究对象,并隔离出来; (2)先画重力,然后弹力、摩擦力,再画电、磁场力; (3)检查受力图,找出所画力的施力物体,分析结果能否使物体处于题设的运动状态(静止或加速),否则必然是多力或漏力; (4)合力或分力不能重复列为物体所受的力 2、整体法和隔离体法 (1)整体法:就是把几个物体视为一个整体,受力分析时,只分析这一整体之外的物体对整体的作用力,不考虑整体内部之间的相互作用力。 (2)隔离法:就是把要分析的物体从相关的物体系中假想地隔离出来,只分析该物体以外的物体对该物体的作用力,不考虑物体对其它物体的作用力。 (3)方法选择 所涉及的物理问题是整体与外界作用时,应用整体分析法,可使问题简单明了,而不必考虑内力的作用;当涉及的物理问题是物体间的作用时,要应用隔离分析法,这时原整体中相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力。 3、注意事项: 正确分析物体的受力情况,是解决力学问题的基础和关键,在具体操作时应注意: (1)弹力和摩擦力都是产生于相互接触的两个物体之间,因此要从接触点处判断弹力和摩擦力是否存在,如果存在,则根据弹力和摩擦力的方向,画好这两个力 (2)画受力图时要逐一检查各个力,找不到施力物体的力一定是无中生有的.同时应只画物体的受力,不能把对象对其它物体的施力也画进去 易错现象: 1.不能正确判定弹力和摩擦力的有无; 2.不能灵活选取研究对象; 3.受力分析时受力与施力分不清。 八、共点力作用下物体的平衡 1、物体的平衡: 物体的平衡有两种情况:一是质点静止或做匀速直线运动;二是物体不转动或匀速转动(此时的物体不能看作质点) 2、共点力作用下物体的平衡: ①平衡状态:静止或匀速直线运动状态,物体的加速度为零 ②平衡条件:合力为零,亦即F合=0或∑Fx=0,∑Fy=0 a、二力平衡:这两个共点力必然大小相等,方向相反,作用在同一条直线上。 b、三力平衡:这三个共点力必然在同一平面内,且其中任何两个力的合力与第三个力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,即任何两个力的合力必与第三个力平衡 c、若物体在三个以上的共点力作用下处于平衡状态,通常可采用正交分解,必有: F合x= F1x+ F2x + ………+ Fnx =0 F合y= F1y+ F2y + ………+ Fny =0(按接触面分解或按运动方向分解) ③平衡条件的推论: 当物体处于平衡状态时,它所受的某一个力与所受的其它力的合力等值反向; 当三个共点力作用在物体(质点)上处于平衡时,三个力的矢量组成一封闭的三角形按同一环绕方向。 3、平衡物体的临界问题: 当某种物理现象(或物理状态)变为另一种物理现象(或另一物理状态)时的转折状态叫临界状态。可理解成“恰好出现”或“恰好不出现”。 临界问题的分析方法: 极限分析法:通过恰当地选取某个物理量推向极端(“极大”、“极小”、“极左”、“极右”)从而把比较隐蔽的临界现象(“各种可能性”)暴露出来,便于解答。 易错现象: (1)不能灵活应用整体法和隔离法; (2)不注意动态平衡中边界条件的约束; (3)不能正确制定临界条件。 九、牛顿运动三定律 1、牛顿第一定律: (1)内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止 (2)理解: ①它说明了一切物体都有惯性,惯性是物体的固有性质.质量是物体惯性大小的量度(惯性与物体的速度大小、受力大小、运动状态无关) ②它揭示了力与运动的关系:力是改变物体运动状态(产生加速度)的原因,而不是维持运动的原因 ③它是通过理想实验得出的,它不能由实际的实验来验证 2、牛顿第二定律: 内容:物体的加速度a跟物体所受的合外力F成正比,跟物体的质量m成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同 公式: 理解: ①瞬时性:力和加速度同时产生、同时变化、同时消失 ②矢量性:加速度的方向与合外力的方向相同 ③同体性:合外力、质量和加速度是针对同一物体(同一研究对象) ④同一性:合外力、质量和加速度的单位统一用SI制主单位⑤相对性:加速度是相对于惯性参照系的3、牛顿第三定律: (1)内容: 两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上 (2)理解: ①作用力和反作用力的同时性。它们是同时产生,同时变化,同时消失,不是先有作用力后有反作用力。 ②作用力和反作用力的性质相同,即作用力和反作用力是属同种性质的力。 ③作用力和反作用力的相互依赖性:它们是相互依存,互以对方作为自己存在的前提。 ④作用力和反作用力的不可叠加性。作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上,各产生其效果,不可求它们的合力,两力的作用效果不能相互抵消。 4、牛顿运动定律的适用范围: 对于宏观物体低速的运动(运动速度远小于光速的运动),牛顿运动定律是成立的,但对于物体的高速运动(运动速度接近光速)和微观粒子的运动,牛顿运动定律就不适用了,要用相对论观点、量子力学理论处理。 易错现象: (1)错误地认为惯性与物体的速度有关,速度越大惯性越大,速度越小惯性越小;另外一种错误是认为惯性和力是同一个概念。 (2)不能正确地运用力和运动的关系分析物体的运动过程中速度和加速度等参量的变化。 (3)不能把物体运动的加速度与其受到的合外力的瞬时对应关系正确运用到轻绳、轻弹簧和轻杆等理想化模型上。 十、牛顿运动定律的应用(一) 1、运用牛顿第二定律解题的基本思路 (1)通过认真审题,确定研究对象 (2)采用隔离体法,正确受力分析 (3)建立坐标系,正交分解力 (4)根据牛顿第二定律列出方程 (5)统一单位,求出答案 2、解决连接体问题的基本方法是: (1)选取最佳的研究对象。选取研究对象时可采取“先整体,后隔离”或“分别隔离”等方法.一般当各部分加速度大小、方向相同时,可当作整体研究,当各部分的加速度大小、方向不相同时,要分别隔离研究 (2)对选取的研究对象进行受力分析,依据牛顿第二定律列出方程式,求出答案 3、解决临界问题的基本方法是: (1)要详细分析物理过程,根据条件变化或随着过程进行引起的受力情况和运动状态变化,找到临界状态和临界条件 (2)在某些物理过程比较复杂的情况下,用极限分析的方法可以尽快找到临界状态和临界条件 易错现象: (1)加速系统中,有些同学错误地认为用拉力F直接拉物体与用一重力为F的物体拉该物体所产生的加速度是一样的。 (2)在加速系统中,有些同学错误地认为两物体组成的系统在竖直方向上有加速度时支持力等于重力。 (3)在加速系统中,有些同学错误地认为两物体要产生相对滑动拉力必须克服它们之间的最大静摩擦力。 十一、牛顿运动定律的应用(二) 1、动力学的两类基本问题: (1)已知物体的受力情况,确定物体的运动情况,基本解题思路是: ①根据受力情况,利用牛顿第二定律求出物体的加速度 ②根据题意,选择恰当的运动学公式求解相关的速度、位移等 (2)已知物体的运动情况,推断或求出物体所受的未知力.基本解题思路是: ①根据运动情况,利用运动学公式求出物体的加速度 ②根据牛顿第二定律确定物体所受的合外力,从而求出未知力 (3)注意点: ①运用牛顿定律解决这类问题的关键是对物体进行受力情况分析和运动情况分析,要善于画出物体受力图和运动草图.不论是哪类问题,都应抓住力与运动的关系是通过加速度这座桥梁联系起来的这一关键 ②对物体在运动过程中受力情况发生变化,要分段进行分析,每一段根据其初速度和合外力来确定其运动情况;某一个力变化后,有时会影响其他力,如弹力变化后,滑动摩擦力也随之变化 2、关于超重和失重: 在平衡状态时,物体对水平支持物的压力大小等于物体的重力。当物体在竖直方向上有加速度时,物体对支持物的压力就不等于物体的重力。当物体的加速度方向向上时,物体对支持物的压力大于物体的重力,这种现象叫超重现象。 当物体的加速度方向向下时,物体对支持物的压力小于物体的重力,这种现象叫失重现象。对其理解应注意以下三点: (1)当物体处于超重和失重状态时,物体的重力并没有变化 (2)物体是否处于超重状态或失重状态,不在于物体向上运动还是向下运动,即不取决于速度方向,而是取决于加速度方向 (3)当物体处于完全失重状态(a=g)时,平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等 易错现象: (1)当外力发生变化时,若引起两物体间的弹力变化,则两物体间的滑动摩擦力一定发生变化,往往有些同学解题时仍误认为滑动摩擦力不变。 (2)些同学在解比较复杂的问题时不认真审清题意,不注意题目条件的变化,不能正确分析物理过程,导致解题错误。 【物理必修一教案反思】推荐阅读: 必修一物理说课稿10-31 教科版物理必修一弹力10-29 教科版高中物理必修一02-12 物理必修1全套教案03-02 教科版物理必修一学案06-22 高一物理必修一期末试卷及答案05-25 人教版物理必修一知识点02-17 高中物理必修2曲线运动教案07-03 高一物理必修一(摩擦力教学设计)10-28 物理必修一匀变速运动知识点06-01