下面是小编为大家整理的高中物理知识教案范本7篇,供大家参考。
高中物理知识教案范文7篇
高中物理教材共三册,其中第一册和第二册为必修,第三册为必修加选修。物理既是国考科目,也是大部分省份的高考科目,在高中学习中占有重要地位。下面是小编为大家带来的高中物理知识教案范文7篇,希望大家能够喜欢!
【教材依据】
人教版高中物理必修二第六章第三节
【教材分析】
万有引力定律是本章的核心,从内容性质与地位上看,本节内容是对上一节“太阳与行星间的引力”的进一步外推,即:从天体运动推广到地面上任何物体的运动;又是下一节掌握万有引力理论在天文学上应用的学习的基础。本节重点内容是理解万有引力定律的推导思路和过程,掌握万有引力定律的内容及表达公式,知道万有引力定律得出的意义,知道任何物体间都存在着万有引力,且遵循相同的规律。本节难点是物体间距离的理解。另外本节内容还注重是对学生“科学方法”教育和“情感态度与价值观”的教育:使学生认识科学研究过程中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性,培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力;本节结合“月—地检验”,经历思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力;使学生学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神,培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。
【学情分析】
上节内容中,学生用所学的“圆周运动”、“开普勒行星运动定律”和“牛顿运动定律”知识,经历了一系列科学探究过程,得出了太阳与行星间的引力特点,学生对天体运动的研究产生了极大的兴趣和求知欲。本节课教师再引导学生从太阳与行星间引力的规律出发,根据类比事实将“平方反比关系”的作用力进行猜想,假设和推广,从太阳对行星的引力到地球对月球的引力,再到任意物体间的吸引力都满足“平方反比的关系”。学生会带着好奇和探究意识以及必要的检验论证,一路探究下去,最终得出万有引力定律。使学生在理解掌握万有引力定律的基础上,培养了探究思维能力和良好的思维品质,为学生终身发展打下基础。
【教学流程】
【教学目标】
一、知识与技能
1.理解万有引力定律的推导思路和过程。
2.理解掌握万有引力定律的内容及表达公式,知道万有引力定律得出的意义。
3.知道任何物体间都存在着万有引力,且遵循相同的规律。
二、过程与方法
1.认识科学研究过程中根据事实和分析推理进行猜想、假设和检验的重要性,培养学生的推理能力、概括能力和归纳总结能力。
2.结合“月—地检验”,经历思维程序“提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论”培养学生探究思维能力。
三、情感态度与价值观
1.学习科学家们谦逊的美德,使学生在学习中互相协作、互相借鉴,培养团队精神。
2.认识天文观测、分析推理、归纳总结等科学意识和方法的重要性,培养学生尊重客观事实并透过现象看本质的认识观。
3.学习科学家们坚持不懈、勇往直前和一丝不苟的工作精神,培养学生良好的学习习惯和善于探索的思维品质。
【教学重点】
1.万有引力定律的推导思路和过程。
2.万有引力定律的内容及表达公式。
【教学难点】
1.对万有引力定律及物体间距离的理解。
2.对万有引力定律普遍性的理解:任何物体间都存在着万有引力,且遵循相同的规律。
【教学媒体】
1.教室电脑多媒体系统。
2. PowerPoint课件、Flash动画(行星绕太阳运动的动画,月球在地球引力作用下运动及受力的动画,苹果在地球引力作用下落地的动画)。
【教学方法】
阅读思考、猜想假设、分析推理、事实验证、归纳总结、讨论交流、练习巩固等。
【教学过程】
一、复习提问,导入新课
教师:我们上节课学习了两个问题:一是追寻牛顿的足迹学习了行星运动的动力学问题,找到了太阳与行星间引力的规律,谁能回答一下其具体内容呢?
学生:(老师引导学生复习上节课内容)
老师:同学们掌握的很好,根据其引力的作用规律,完全可以解释行星的运动了。正是由于行星受到了太阳对它的引力作用,行星才不会飞离太阳,而是按照开普勒发现的三个规律绕太阳运动。
老师:我们上节课学习的另一个问题是:太阳与行星间的引力规律是否适用于卫星绕行星的运动。思考该问题的探究思维程序如何呢?
学生:提出问题→猜想与假设→理论分析→实验观测→验证结论。
(引导学生复习上节课的内容“说一说”和相应的探究思维程序,有助于提出“天体间引力规律的普遍性”的新问题从而导入新课。)
老师:那么,你们是否想过天体间引力规律是否具有普遍性呢?也就是说,地面物体与天体间的相互作用力也有同样的“平方反比关系”的规律吗?下面请同学们阅读第三节开头的三个自然段,体会牛顿当年是怎样思考这个问题的。
二、新课教学
1.天体间引力规律的普遍性——科学推理,萌发猜想
教师:(多媒体出示如下阅读提纲,引导学生阅读理解,然后再多媒体演示行星绕太阳运动的动画,月球在地球引力作用下运动及受力的动画,苹果在地球引力作用下落地的动画,引导学生逐步完成阅读问题。)
EMBED PBrush
阅读提纲 学生阅读活动或师生共同回答 (1)行星为什么没有飞离太阳? 原因是:太阳对行星的引力作用。
(2)地面物体为什么不能离开地球而总是落回地面呢? 因为地面物体受到地球对它的重力作用。
(3)地球与太阳间的引力和地球吸引苹果的力是不是一种力呢? 猜想一:地球与太阳间的引力和地球吸引苹果的力是一种力。
(4)最高的山顶上或建筑物上的重力有明显减弱吗? 客观事实表明:物体在地面和高山上所受的重力大小没多大区别。
(5)拉住月球的力和地面物体的重力性质一样吗? 猜想二:地球对周围物体的重力作用应该会延伸到很远的地方,拉住月球的力和地面物体的重力性质一样。
(6)树上掉下的苹果砸着牛顿,使牛顿突发奇想而发现了万有引力。你同意这种说法吗? 不同意。机遇偏爱于有准备的头脑。“当牛顿思考月亮绕地球运行的原因时,苹果偶然落地引起了他的遐想”的说法应该有点道理。
教师:根据以上分析,我们是否可以推测:拉住月球使它围绕地球运动的力,与拉着苹果下落的力以及地球、众行星与太阳之间的作用力是同一种力,遵循相同的规律?也就是说我们上节课所学习的天体间引力的规律是否具有普遍性呢?
学生:可以,但这个想法的正确性要由事实来检验。
教师:很好,科学离不开事实。牛顿为了验证这个想法的正确性,做了“月—地检验”。请同学们阅读教材,然后回答检验的思路。
2.月地间引力与地球吸引物体的力相同——月—地检验,验证猜想
(引导学生阅读教材,理解月—底检验的思路。按如下板书思路逐步显示。)
教师:根据以上分析,我们可以得出什么结论?
学生:地面物体所受地球的引力与月球所受地球的引力是同一种力。
教师:牛顿并没有就此止步。我们也应该想到,能否再进一步推广呢?也就是说任意物体间都有平方反比关系的吸引力吗?
3.任意物体间的吸引都有平方反比的关系——解放思想,大胆推广
教师:假设任意物体间都有平方反比关系的吸引力作用,为什么我们都没有感觉到大楼、大石头之类的物体吸引我们呢?
学生:因为身边物体的质量比天体的质量小得多,我们觉察不出罢了。
教师:这个假设果真正确的话,我们可以大胆地把上面的结论推广到宇宙中的一切物体之间。牛顿就这样地将之推广了,于是就有了具有划时代意义的万有引力定律的问世。
4.万有引力定律——天地统一,得出万有引力定律
(按学习物理规律的常规方法进行,引导学生分析得出下列各项板书内容。)
(1)内容:自然界中任何两个物体都相互吸引,引力的大小与两个物体的质量m1和m2的乘积成正比,与它们之间的距离r的二次方成反比。
(2)公式:
(3)单位:质量——Kg、距离——m、力——N 。
(4)比例系数G叫做引力常量,普遍适用。
(5)距离的确定:
eq oac(○,1) 可视为质点的物体,则为质点间的距离;
eq oac(○,2) 对均质球体则是两个球心间的距离。
(6)意义:
eq oac(○,1) 对物理学、天文学的发展具有深远的影响;
eq oac(○,2) 它把地面上物体运动的规律和天体运动的规律统一起来了;
eq oac(○,3) 在科学文化发展起到了积极的推动作用,解放了人们的思想,给人们探索自然的奥秘建立起了极大的信心,人们有能力理解天地间的各种事物。
万有引力定律清楚地向人们提示,复杂运动的背后隐藏着简洁的科学规律;它明确地向人们宣告,天上和地下都遵循着完全相同的科学法则。
5.扭秤装置巧改造,引力常量被测出——天才发明与天才借鉴
教师:万有引力定律——这一科学史上最伟大的定律,与1687年发表在牛顿的传世之作《自然科学的数学原理》中。但在当时,牛顿无法确定其中的引力常量,万有引力定律的正确性仍然值得怀疑。请同学们阅读教材,明确是谁,在什么时间、什么地点测出了引力常量。
【教学目标】
一、?知识与技能
1、了解万有引力定律得出的思路和过程,知道重物下落和天体运动的统一性。
2、理解万有引力定律的含义并会用万有引力定律公式解决简单的引力计算问题。
3、知道万有引力定律公式的适用范围。
4、理解万有引力常量的意义及测定方法,了解卡文迪许实验室。
二、?过程与方法
1、在万有引力定律建立过程的学习中,学习发现问题、提出问题、猜想假设与推理论证等方法。
2、培养学生研究问题时,抓住主要矛盾,简化问题,建立理想模型的处理问题的能力。
三、?情感态度与价值观
1、通过牛顿在前人的基础上发现万有引力定律的思考过程,说明科学研究的长期性,连续性及艰巨性,提高学生科学价值观。
2、经过万有引力常量测定的学习,让学生体会科学的方法论和物理常量数量级的重要性
【教学重点】
1、?月-地检验的推到过程。
2、?万有引力定律的内容及表达公式。
【教学重点】
1、对万有引力定律的理解。
2、使学生能把地面上的物体所受重力与其他星球与地球之间存在的引力是同性质的力联系起来。
【教学设计思想】
在本节课教学,将让学生继续经历上节课的万有引力定律“发现之旅”,为此使整个教学流程力图体现如下规律发现过程:
进一步猜想:“天上”的力与“人间”的力可能出于同一本源?
月-地检验:这个大胆的想法要由事实检验。
更大胆地猜想:是否任意两个物体之间都存在这样的引力?
得到万有引力定律:
(G为引力常量)。
检验万有引力定律的普适性:卡文迪许测定万有引力常量G.
通过这个假想,理论推导——实验检验过程,让学生在物理情景中主动的参与知识的构建过程,体会这种充满着大胆的设想、巧妙的验证和从中体现着的科学探索的精神与方法。
【教学设计过程】
一、?新课引入
教师活动:
?通过上节的分析,我们已经知道了我们太阳与行星间的引力规律,那么:
A.?行星为什么能够绕太阳运转而不会飞离太阳?
B.?行星与太阳间的引力与什么因素有关?
C.?可以根据哪些已知规律推导出推出太阳与行星间的引力遵从的是什么样的规律?
公式中的G是比例系数,F是太阳和行星之间的引力,正是太阳和行星之间的引力使得行星不能飞离太阳。那么大家想到过,又是什么力使得地面的物体不能离开地球,总要落回地面呢?
为了研究这个问题,下面我们继续来体验一下:牛顿发现万有引力定律的思维过程。
学生活动:
? (引导学生回答,教师及时纠正补充)
A.?行星与太阳间的引力提供作为行星绕太阳近似圆周运动的向心力,从而使得行星不能飞离太阳。
B.?行星与太阳间的引力F与太阳和行星之间的距离r,行星质量m和太阳质量M有关。
C.?根据开普勒第一、第二定律和牛顿第三定律推出太阳与行星间的引力遵从的规律:
。
二、?授新课
(一)、进一步猜想
教师活动:
?演示:将塑料制成且内部空心的苹果置于某位学生头顶不远处,静止释放。
诱思:
1.苹果为什么只砸向这位同学,而不是砸向其他同学呢?
2.那么受到重力又是怎么产生的呢?
3.地球对苹果的引力和太阳对行星的引力是否根本就是同一种力?若是这样,物体离地面越远,其受到地球的引力就应该越小,比如我们爬到高山上时,察觉到我们受到重力减小了?为什么?
4.这样的高度比起天体之间的距离来说,简直太小了。如果我们再往远处设想,物体延伸到月球那么远,物体将会怎么样运动?
于是我们可以提出这样的猜想:太阳对行星的引力 ,地球对月球的力,地球对地面上物体的力,也许真是同一种力,遵循相同的规律?
学生活动:
? (观察苹果的运动,启发学生提出问题,并进行思考讨论)
1.由于重力方向竖直向下,苹果在其重力作用下,在这位同学头顶正上方可认为做竖直向下的自由落体运动。
2.由于地球对苹果的吸引力而产生的。
.
3.可能是同一种力。
没有明显减弱,可能因为还不够远。
4.可能这个物体会象月球那样绕着地球运动。
(二)、月-地检验
教师活动:
? 假定上述猜想成立,月球和苹果的地位相当,则地球对月球的力与地球对苹果的力应该同样遵从“平方反比”律,即 ,那么月球轨道上的物体受到的引力比他在地面附近受到的引力要小.
创设情景:
在牛顿时代,重力加速度g、月-地的距离r、月球的公转周期T都能精确的测定,已知r=3.8×108m,T=27 .3天, g=9.8m/s2,月球轨道半径即月-地的距离r为地球半径R的60倍,那么:
①在月球轨道上的物体受到的引力F1是它在地面附近受到的引力F2 的几分之一?
②物体在月球轨道上的加速度a(月球公转的向心加速度)是它在地面附近下落的加速度g重力加速度(重力加速度)的几分之一?
知识点 1、功和功的计算
2、功率、平均功率和瞬时功功率 教学目标 1.知识与技能
(1)理解功、功率、平均功率、瞬时功率等概念的含义。
(2)知道功的正负的物理意义,掌握恒力做功的特点及计算方法。
(3)会分析机车在恒定功率或恒定牵引力条件下运动的状态变化情况。
(4)重点掌握与本节内容相关的重要的习题类型及其解法。
2.过程与方法
结合生活中的某些实践进行讨论,达到掌握本节知识的技能和要求。
3.情感、态度与价值观
在学习中体会合作探讨知识的乐趣,认识科学与生活的紧密联系。
教学重点 理解功和功率的概念并会正确的计算功和功率 教学难点 功和功率的计算 教学过程
一、复习预习
1、复习:功和能是两个重要概念,它在力学及至整个物理学中都占有重要地位,循序渐进地理解功和能的概念以及功能关系,是学习本章的基本线索。下面我们首先来复习功和功率的概念。
2、预习:(1)功和功率的概念
(2)正功和负功
(3)平均功率和瞬时功率
二、知识讲解
课程引入:前面已经复习了力和运动了,物体受力使物体沿力的方向发生位移,我们称力对物体做了功,本节课我来复习功和功率。
考点/易错点1.功和功的计算
1.功
(1)定义:物体受力的作用,并沿力的方向发生一段位移,称力对物体做了功。
说明:功表示了力在空间上的积累效应,是能的转化的量度
(2)功的两个要素:力和沿力的方向发生的位移。
(3)公式:W=FScos EMBED Equation.DSMT4 ( EMBED Equation.DSMT4 为F与s的夹角).
说明:①此公式应用于恒力的功,若是变力,一般不用此公式功,是力的空间积累效应。
②α为F方向与s方向的夹角
③力对物体做的功只与F、S、 EMBED Equation.DSMT4 有关,与物体的运动状态等因素无关
④功是过程量:即做功必定对应一个过程(位移),应明确是哪个力在哪一过程中的功.
(4) 单位:焦耳(J)1焦耳=1牛·米,即1J=1N/m
(5)标矢性:功是标量,只有大小没有方向但有正负
注意:正负不代表大小,比较功的大小时要看功的绝对值,绝对值大的做功多,绝对值小的做功少。
(6)计算合力做功的方法
①对物体受力分析,求出合力根据公式 (合外力为恒力)
②求各力做功的代数和, EMBED Equation.DSMT4 +……
(7)摩擦力做功:无论是静摩擦力,还是滑动摩擦力都可以做正功、负功,还可以不做功。
2.正功和负功
当 时, EMBED Equation.DSMT4 ,则W>0,力对物体做正功
当 EMBED Equation.DSMT4 时, EMBED Equation.DSMT4 ,则W=0,即力对物体不做功
(3) EMBED Equation.2 时, EMBED Equation.DSMT4 ,W<0,力对物体做负功即克服该力做功
强调:
EMBED Equation.DSMT4 为F和S的夹角,也可以是F和 EMBED Equation.DSMT4 的夹角(物体做曲线运动时可以用此判断)
考点/易错点2.功率
1.功率
(1)物理意义:反映做功快慢的物理量。
(2)定义:功跟完成这些功所用时间的比值叫功率。
(3)公式:
EMBED Equation.2
(4)单位:
eq oac(○,1) 国际单位:瓦特(W)1瓦=1焦耳/秒即1W=1J/s
eq oac(○,2) 常用单位:1KW=103W
(5)标矢性:标量
2.平均功率和瞬时功率
平均功率
EMBED Equation.DSMT4 ;推导知:
EMBED Equation.DSMT4
瞬时功率
EMBED Equation.DSMT4 ( EMBED Equation.DSMT4 为F和 EMBED Equation.DSMT4 的夹角)
注意:F和 EMBED Equation.DSMT4 必须是同一时刻的物理量
3.额定功率、实际功率与机械效率
额定功率:机器正常工作的功率。(一般名牌上标注的即为额定功率)
实际功率:机器实际工作时输出的功率。要求小于或等于额定功率。
机械效率:是有用功与总功的比值。
机车以恒定的功率启动
由分析可知速度图像如图
机车以恒定的加速度启动
由分析可知速度图像如图
三、例题精析
考点1.功和功的计算
【基础巩固】
【例题1】以下说法正确的是()
A.摩擦力可以对物体做正功B.摩擦力可以使物体的速度发生变化,但对物体不做功
C.作用力与反作用力做功一定相等 D.一对平衡力做功之和为零
【答案】ABD
【解析】摩擦力可以对物体做正功,只要摩擦力的方向与物体运动方向相同,摩擦力就做正功.摩擦力可以改变物体的速度,对物体有一个冲量作用,但物体在力的方向上没有位移,因而不做功,如随圆板一起转动的物体.由此可以认识到:力对物体有冲量,但不一定对物体做功,相反只要力对物体做功,一定会有冲量.又可进一步认识:力使物体动量发生变化,其动能不一定变化;但力使物体动能发生变化时,其动量一定发生变化.作用力与反作用力做功不一定相等,如一炸弹炸成质量为m与2 m的两块,根据动量守恒mv1=2mv2,则v1=2v2,作用力和反作用力做功为W1= EMBED Equation.DSMT4 m(2v2)2与W2= EMBED Equation.DSMT4 mv22,所以不相等。可认识到:作用力和反作用力产生的冲量总是大小相等,但做功可能不相等.一对平衡力合力为零,所以二力合力做功为零.
【中等强化】
【例题2】如图所示,质量为m的物体,静止在倾角为α的粗糙的斜面体上,当两者一起向右匀速直线运动,位移为S时,斜面对物体m的弹力做的功是多少?物体m所受重力做的功是多少?摩擦力做功多少?斜面对物体m做功多少?
【答案】-mgscosαsinα,0,mgscosαsinα,0
【解析】物体m受力如图所示,m有沿斜面下滑的趋势,f为静摩擦力,位移S的方向同速度v的方向.弹力N对m做的功W1=N·scos(900+α)=-mgscosαsinα,重力G对m做的功W2=G·s cos900=0.摩擦力f对m做的功W3=fscosα=mgscosαsinα.斜面对m的作用力即N和f的合力,方向竖直向上,大小等于mg(m处于平衡状态),则:
w=F合scos900=mgscos900=0
o
【培优拔高】
【例题3】如图所示,把A、B两球由图示位置同时由静止释放(绳开始时拉直),则在两球向左下摆动时.下列说法正确的是()
A.绳子OA对A球做正功 B.绳子AB对B球不做功
C.绳子AB对A球做负功 D.绳子AB对B球做正功
【答案】CD
【解析】由于O点不动,A球绕O点做圆周运动,OA对球A不做功。对于AB段,我们可以想象,当摆角较小时.可以看成两个摆长不等的单摆,由单摆的周期公式就可以看出,A摆将先回到平衡位置.B摆将落后于A摆,AB绳对A球做负功,对B球做正功。
总结1:一个力对物体做不做功,是正功还是负功,判断的方法是:①看力与位移之间夹角,或者看力与速度方向之间的夹角:为锐角时,力对物体做正功;为直角时,力对物体不做功,为钝角时,力对物体做负功。②看物体间是否有能量转化。若有能量转化,则必定有力做功。此法常用于相连的物体做曲线运动的情况。
总结2:①W等于力F乘以物体在力F方向上的分位移scosα,即将物体的位移分解为沿F方向上和垂直F方向上的两个分位移s1和s2,则F做的功W=Fs1=Fscosα.
②W等于力F在位移s方向上的分力Fcosα乘以物体的位移s,即将力F分解为沿s方向和垂直s方向的两个分力F1和F2,则F做功W=F1s=Fcosαs.
考点2.功率
【基础巩固】
【例题4】如图所示,质量为lkg的物体与平面间摩擦系数μ=0.l(g取10m/s2),在2 N水平拉力作用下由静止开始运动了2s,求这段时间内拉力、摩擦力、重力、支持力的平均功率及2s末的即时功率各为多少?
【答案】外力F平均功率和即时功率分别为2W、4W;摩擦力平均功率和即时功率分别为1W、2W;重力和支持力功率都为0.
【解析】a= =1m/s2.s=?at2=2m. v=at=2m/s
外力 F做功功率.平均值为:p1=W/t=Fs/t=2W 2s末即时功率为:P1/=Fv=4 W
摩擦力做功功率.平均值:P2=fs/t=1W 2 s末即时功率为:P2/=fv= 2 W
重力与支持力N由P=Fvcosθ知:功率都为0.
点拨:(1)明确是什么力做功功率;(2)清楚是平均功率还是瞬时功率.
【中等强化】
【例题5】如图所示,质量为m的物体沿高为h的光滑斜面滑下到达底端时重力的即时功率为多少?
【答案】mgsinθ
【解析】错解:由机械能守恒定律可知到达底端速度v= ,所以此时功率P=mgv=mg :提示:这里没有注意到mg与v的夹角,应当为P= mgsinθ
点拨:做题时注意力跟速度的夹角.
【培优拔高】
【例题6】一个小孩站在船头,按应当为图5—15两种情况用同样大小力拉绳,经过相同的时间t(船未碰撞),小孩所做的功W1、W2及在时间t内小孩拉绳的功率 P1、P2的关系为()
A.W1>W2,P1= P2 B.W1=W2,P1=P2C.W1<w2,p1<p2d.w1<w2,p1= p="" p2
【答案】C
【解析】两种情况中拉力对人做的功一样,第二种情况拉力除对人做功外,又对另一只小船也做了功,所以W2>W1.由于所用时间一样,所以P2>P1.
四、课堂运用
【基础巩固】
1.如下图所示重物P放在一长木板OA上,将长木板绕O端转过一个小角度的过程中,重物P相对于木板始终保持静止关于木板对重物P的摩擦力和支持力做功的情况是()
EMBED Word.Picture.8
课程学习目标
理解功的概念,知道做功的两个要素,明确功是标量;会用公式W=Flcosa计算恒力功, 理解正功,负功,会计算多个力的总功
理解平均功率,瞬时功率,额定功率,实际功率;
会用公式P=W/t和P=Fvcosa进行有关的计算。
会分析汽车两种启动方式中功率,牵引力,速度之间的关系。
学习重点与难点
考点1 正负功的判断问题
考点2 功的分析和计算
考点3 对功率的理解和计算
学习方法
归纳、练习、讨论分析
学习用具
多媒体系统
学习过程设计
构建知识环境,明确考点内容。
学生阅读历届江苏高考真题,感受机械能一章节知识在高考试题中呈现的方式。
一、理清考点-,直面高考-----------近几年高考中机械能有关真题回顾
(2013高考江苏物理第5题) (2013高考江苏物理第9题)
(2009高考江苏物理第9题) (2012高考江苏物理第14题)
(2009高考江苏物理第15题)
阅读考点明确目标 第五章 机械能考点说明
考点内容 要求 说明 考纲解读 功和功率 Ⅱ 1.从近几年高考来看,关于功和功率的考查,多以选择题的形式出现,有时与电流及电磁感应相结合命题.2.功和能的关系一直是高考的“重中之重”,是高考的热点和重点,涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重,而且还经常有压轴题,考查最多的是动能定理和机械能守恒定律,且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题.3.动能定理及能量守恒定律仍将是高考考查的重点.高考题注重与生产、生活、科技相结合,将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中去,能力要求不会降低. 重力势能 Ⅱ 弹性势能 Ⅰ 弹性势能的表达式不作要求 动能;动能定理 Ⅱ 机械能守恒定律及其应用 Ⅱ 实验:验证机械能守恒定律 Ⅱ 能量守恒 Ⅰ
设计意图:作为新一章知识复习的开始,学生要迅速的从前几章知识的惯性思维方式中跳出来,是有一定困难的的,因此让学生阅读高考真题,理解高考考点有助于为学生搭建复习平台,构建复习环境。
教学反思:通过实际的教学过程,可以发现学生是可以接受这样的复习方式,只是为了能提高复习效率,可以考虑将这部分阅读的部分放在前一天的课前预习中。
二、以题带讲,针对学生的错误结合考点复习知识点
二、夯实基础,逐步提升------------功,功率基本概念复习
1、功
弄清哪个物体受力,物体的有效位移,力做功的有效性是多少!
1、步步高 第1题
2.、如图所示,一恒力F通过一定滑轮拉物体沿光滑水平面前进了s,在运动过程中,F与水平方向保持θ角,则拉力F对物体做的功为( ).
(A)Fscosθ (B)2Fscosθ (C)Fs(1+cosθ) (D)
3、如图所示,在光滑的水平地面上有长为l,质量为M的长板。质量为m的小物块,静止在长板左侧,已知物块与板间的动摩擦因数均为μ,现用一大小为F的水平恒力拉物块,当木板运动S米时,物块恰好到达木板右侧,(不计物块的大小)请求解:
(1)物块所受拉力F和摩擦力f做的功 (2)木板所受合力做的功
准确弄清公式中物理量的量值,通过公式正确计算
4、步步高 第3题
5、 (2011高考江苏物理第4题).如图所示,演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于
A.0.3J B.3J C.30J D.300J
6、跳绳是冬季的一种健身运动,旁人看起来似乎很简单,然而亲自跳起来就会感到运动量是相当大的.有位同学对此作了专门研究:跳绳者的质量m=50kg,跳绳者的重心高度随时间变化的情况如图所示.根据所给条件可估算出此跳绳者在1分钟内克服重力做功为 J,在1分钟内做功的平均功率为 W.(g=10N/kg)
补充分析:人走路做功
地面摩擦力不做功,脚与地面间的弹力克服重力做功,同时使人获得斜向上的速度,获得动能,当重心下落时,重力做功使势能转化成动能。
一、课前部分
【设计思想】:
1.教材分析:
功率是反映力做功快慢的物理量。功率的概念广泛应用与人们的日常生活和科技之中。学生在初中已经学过功率的概念,引入这一概念并不困难。教科书在本节中首先通过两台起重机做功相同,时间不同,引出功率的概念和定义式,并通过对动力机械的分析,讨论了额定功率和实际功率,最后,根据对物体做功的公式和运动学公式导出功率与速度的关系。
2.学情分析:
初中时学生已经学过功率的初步知识,前面一节学习了功的概念,为本节的教学奠定了一定的基础。在此基础上,进一步区分额定功率和实际功率,了解平均功率、瞬时功率。
3.设计思路:
本节讲述功率的概念,功率公式的应用。功率的概念、功率的物理意义是本节的重点内容,通过类比的方法,比较速度是描述位移变化快慢的物理量,来对功率进行理解。如果学生能懂得做功快慢表示的是能量转化的快慢,自然能感悟出功率实际上是描述能量转化快慢的物理量。要使学生确切地理解公式P=Fv的意义,要通过例题的教学,使学生会应用基本公式进行计算,对平均功率和瞬时功率有所理解。
瞬时功率的概念学生较难理解,这是难点。学生往往认为,在某瞬时物体没有位移就没有做功问题,更谈不上功率了。如果学生没有认识到功率是描述能量转化快慢的物理量,这个难点就不易突破,因此,在前面讲清楚功率的物理意义很有必要,它是理解瞬时功率概念和物理意义的基础。
关于发动机的额定功率与汽车的最大速率之间的关系,采用公式分析加图像表述的形式进行,以便通过分析汽车由开动到匀速行驶的物理过程,使学生养成分析物理过程的习惯,避免简单地套用公式。
【教学目标】:
知识与技能
1. 理解功率的的概念。
2. 知道功率的定义和定义式 ,能够用公式 解答有关的问题。
3. 正确理解公式P=Fv的意义,区别什么是瞬时功率,什么是平均功率,并能用来解释现象和进行计算。
4. 能用公式P=Fv讨论汽车等交通工具的启动问题。
过程与方法
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。
从功率概念的定义,体会用比值方法建立物理概念的方法。
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。
情感态度与价值观
通过功率概念建立的探究过程,培养学生敢于发表自己的观点,坚持原则,善于合作的良好习惯。
通过对生活中机械的实际功率、额定功率的观察和测量,培养学生积极思考并学以致用的思想。
【学习重难点】:
1. 功率的概念和计算公式。
2. P=Fv及其应用。
【学习方法】:类比学习、图像分析。
【课时安排】:2课时。
二、课堂部分——教学过程
【认知与探究】:
教学环节 教学内容 师生互动 设计意图 通过具体事例以及类比法找出表示做功快慢的通用表示,引入功率的概念 下表是三台起重机在工作时的有关数据记录
起重机编号
被吊
物重
匀速上升速度
所用时间
做功
2×103N
4m/s
4s
3.2×104J
4×103N
3m/s
4s
4.8×104J
1.6×104N
2m/s
1s
3.2×104J
比较三个起重机做工的快慢?
比较A和B:它们做功时间相等,WA<wb p="" ,b做功比a快。
比较A和C:它们做功相等, tA<tb p="" 教师:功是能量转化的量度,人们十分关注做功的多少。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。
学生可能有以下认识:
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”。
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。
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。
(一)功率P的有关内容 1.功率的定义:功跟完成这些功所用时间的比值,叫做功率
功率是表示物体做功快慢的物理量的物理量,功率是标量,在国际单位制中功率的单位是瓦特。
2.功率的定义式:
3.物理意义:表示物体做功快慢的物理量。
4.单位:国际单位:瓦特(w),常用单位:千瓦(kw) 讨论与交流:
小实验:把一段粉笔放在书的封面上,打开书的封面形成一个斜面,并使粉笔开始下滑。请同学仔细分析一下,在下滑的过程中粉笔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? 说明:用已知物理量的比值定义新的物理量,是建立物理概念常用的方法。使用该方法能够进一步揭示和表述被探究对象的某些物理性质及变化规律,像我们已经研究过的速度、加速度等物理量就是用这种方法来定义的。
(二)、额定功率和实际功率 1.额定功率:指动力机器长时间正常工作时的最大输出功率,也就是机器铭牌上的标称值。额定功率是动力机器的重要性能指标,一个动力机器的额定功率是一定的。
2.实际功率:指机器工作时实际输出的功率。
动力机器不一定在额定功率下工作,机器长期正常工作时的实际功率总是小于或等于额定功率。实际功率不应大于额定功率。实际功率长时间大于额定功率时会缩短机器使用寿命甚至会损坏机器(短时间内实际功率略大于额定功率是可以的。
教师: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?
教师:奥运长跑运动员能否用100m短跑的速度来完成5000m的赛跑路程呢?为什么? 让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。
(三)、功率与速度:P=Fvcosθ 1.表达式推导:
2.式中F是对物体做功的力,v是物体的运动速度,θ是F和速度v之间的夹角。
3.在F和v同向时θ=0,表达式为:P=Fv。
4.P=W/t是功率的定义式,它普遍适用,不管是恒力做功,还是变力做功,不管是机械功还是电功等它都适用。但由它求得的一般是平均功率。公式P=Fvcosθ,式中θ为F与 v 的夹角。v为物体的对地速度。当v为平均速度时,求得的功率为平均功率,当v为瞬时速度时,求得的功率为瞬时功率。
教师: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?
学生的回答可能有:
⑴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;
⑵载重汽车行驶得比空车慢,因此功率较小;
⑶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。
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。得出正确的答案。
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) (四)、力的平均功率和瞬时功率 1.平均功率
(1)描述力在一段时间内做功的快慢。
(2)计算公式:
P=W/t ①
②
θ=0时, P=Fv ③
注意:应用②③式计算时注意:力F必须是恒力,v为一段时间t内的平均速度。
(3)平均功率对应于一段时间或一个过程,并且同一物体在不同时间段内的平均功率一般不相同,因此说平均功率时一定要说明是哪一段时间内的平均功率。
2.瞬时功率
(1)力在某一时刻的功率,对应于物体运动的某一时刻或某一位置。
(2)计算公式:
P=Fvcosθ
P=Fv (F与v同向时)式中v表示某一时刻的瞬时速度。
教师引导学生阅读课本56页做一做。
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。
总结:
v是平均速度 ,P是平均功率 (F为恒力,且F与 同向)。
v是瞬时速度,P是瞬时功率。
说明: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。
(五)、对公式P=Fv的讨论 1.此公式的意义是:当力F与物体运动(瞬时)速度v方向一致时,力的实际瞬时功率就等于力F和运动速度v的乘积,对于机车(汽车、火车等交通工具或动力装置),牵引力F与物体运动速度v一般方向一致,可用公式P=Fv计算实际瞬时功率(称牵引力的功率、发动机的输出功率),特别注意:F为机车的牵引力,并非机车所受的合力。
2.当P一定时,F∝1/v,即做功的力越大,其速度就越小,如:汽车在发动机功率一定时上斜坡,司机用换挡的办法(变速调节装置)减小速度以获得较大的牵引力满足上坡的需要。
【教学目标】
知识和技能
1.知道功率的物理意义、定义式、单位。
2.理解功率的导出式P=F·v的物理意义,并掌握其用法,会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。
3.理解平均功率和瞬时功率,了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率的区别与联系。
过程和方法
1.通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义,通过功率的定义过程,体会应用比值方法建立物理概念的方法。
2.学会求解各种不同的功率。
3.运用功率的不同表达式分析和解决动力机械的运动问题。
情感态度与价值观
1.使学生养成具体问题具体分析和严密思维的习惯。
2.提高学生理论联系实际、解决实际问题的能力。
3.培养学生敢于发表自己观点、善于合作的良好习惯。
【教学重点】
1.理解功率的概念。
2.知道功率的种类及其计算。
【教学难点】
1.功率的表达式P=F·v的物理意义和运用。
2.瞬时功率和平均功率的计算。
【教学时数】 1课时
【教学器材】
投影仪、投影片、录象资料、CAI课件等
【教学过程】
新课导入
教师: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快慢的事例,并思考机械与人或畜力做功快慢的差异。)
预测学生所举事例可能有:
1、人上高楼(如8层楼)时,乘电梯比走路要快得多;
2、拖拉机耕地比牛耕地要快得多;
3、挖土机与人,要完成相同的挖土任务,人花的时间要长得多;
4、从水井里提水,使用抽水机比人工要快得多;
5、……
(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,并引导学生注意观察身边物理现象,体会到物理知识就在我们身边,感悟物理规律研究的价值,激起学生的求知欲。)
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。)
教师:在建筑工地上分别采用以下三种方式,把1t的货物从地面运到三楼,
方式一:搬运工分批搬运,需时间3h
方式二:用一台起重机提升,需时1min
方式三:用另一台起重机提升,需时30 s
上述三种情况下,把货物由地面运到三楼时,请思考以下问题:
1、用不同的方式,对货物所做的功是否相同?
2、所用时间不同,三种方式中做功的快慢是否相同?
结论:对重物所做的功相同,但所用时间不同,说明做功快慢不同。
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。通过实际问题让学生感性地认识做功的快慢。
教师: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认识:
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”;
4、……
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。
新课推进
一、功率的含义
1.定义:功W与完成这些功所用时间t的比值叫做功率。
(板书)
2.定义式:P=W/ t (板书)
3.物理意义:表示物体做功快慢的物理量。
(板书)
4.单位:(板书)教师请一位同学正确地说出定义式中各个字母所表示的物理量及其单位。
国际单位:瓦特(w),常用单位:千瓦(kw)或焦耳/秒(J/s)(板书)
W→功→单位:焦耳(J)
t→做功所用时间→单位:秒(s)
换算关系:1kw = 1000 w?1w=1J/s(板书)
说明:用已知物理量的比值定义新的物理量,是建立物理概念常用的方法。使用该方法能够进一步揭示和表述被探究对象的某些物理性质及变化规律,像我们已经研究过的速度、加速度等物理量就是用这种方法来定义的。
5. 功率是标量,功率表示做功过程中能量转化的快慢。(板书)
6. 讨论与交流:
小实验:把一段粉笔放在书的封面上,打开书的封面形成一个斜面,并使粉笔开始下滑。请同学仔细分析一下,在下滑的过程中粉笔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,应注意粉笔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,在理论上进行推演,使思维更加严密。
7. 一些常见机械做功功率
(1)汽车发动机5×104 W~15×104 W? (2)摩托车约2×103 W?
(3)喷气客机约2×108 W? (4)人心脏跳动的功率1.5W左右
(5)火箭的发动机约1×1013 W? (6)万吨巨轮106W以上
(7)蓝鲸游动的功率可达350kW (8)人的平均功率约1×102 W
(9)优秀运动员短时间内的功率可达1000W?
二、功率P与力F、速度v的关系 (板书)
1. 功率与力、速度的关系推导 (板书)
教师: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?
预测学生的回答可能有:
(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;
教学内容分析:
背景分析:
向心力是人教版物理必修2第五章第6节内容。教材中由牛顿运动定律和向心加速度引入的向心力;
功能分析:
在教学大纲中属于B段要求。是本章的核心内容,又是天体运动的理论基础之一。通 过对本章节的教学可以提高学生把生活事例简化为物理模型的能力,复习旧知,强化受力分析能力,用学过的物理规律解释现实生活中的现象,提高学生学习兴趣。
结构分析:
教材先由向心加速度和牛顿第二定律引入向心力的概念,接着利用圆锥摆粗略验证向心力表达式,最后分析一般曲线运动和变速圆周运动中的向心力。
资源分析:
可利用媒体展示现实中的圆周运动;
可利用带细线的小球模拟现实中的圆周运动,完成初步的“实例——模型”的转化。
可以利用课件展示由实物到模型的过程更容易让学生接受、理解、掌握、运用、提高;
可以利用实物投影给学生展示自我的机会,激发学生的学习兴趣;
学生情况分析:
知识储备情况:
学生熟练掌握了受力分析的方法,能独立完成对物体的受力分析;
已经学习过向心加速度的内容,知道向心加速度的表达式,方向;
已经学习过牛顿第二定律,知道合力和加速度的关系。
学习中的自我监控:
学会观察,从看到的现象中找到隐藏的规律;
能独立完成学案内容,结合观察到的现象得出自己对指“向圆心的合力的理解”,并敢于发表自己的看法;
懂得互助合作,且积极参与小组讨论。
教学目标:
知识与技能:
理解向心力的概念;
知道向心力大小与那些因素有关,理解公式的确切含义,并能用来计算;
会根据向心力和牛顿第二定律的知识分析、讨论与圆周运动相关的物理现象;
过程与方法:
通过向心力概念的学习,知道从不同角度研究问题的方法;
体会物理规律在探索自然规律中的作用及其运用
情感态度和价值观:
培养学生实事求是的科学态度;
通过探究活动,使学生获得成功的喜悦,提高他们学习物理的兴趣和自信心;
通过向心力和向心加速度概念的学习,认识实验对物理学研究的作用,体会物理规律与生活的联系。
教学策略设计:
教法与学法:
教法:采用媒体展示,提出问题,演示过程,指导实验,总结结论,反馈评价。
学法:独立观察、分析小结,发表见解,小组讨论,了解原理,动手操作实验,总结分析数据,验证理论,掌握理论,运用规律解决其他实际问题。
教学媒体设计:
视频:(1)水流星,双人滑冰,飞车走壁,三个过程,其中加入由实物图片到素描图片到模型的演化过程。
幻灯片:辅助展示教学过程
黑板:出示标题,竖直圆周运动一般位置的受力分析图,例题讲解。
教学过程设计:
导入新课:
情景导入:利用视频,利用带细线的小球做圆周运动
复习导入:
观察模拟后完成学案。
学案内容:
向心加速度:
表达式:
………………………………(1)
方向:
牛顿第二定律:
表达式:
………………………………(2)
由1,2式得出:
力 Fn的方向 :
由以上推导过程我们能发现做圆周运动的基本条件:
物体在某点的合力方向:
物体在该点的运动方向:
合力方向与运动方向之间的关系? 小结:物体做匀速圆周运动是因为受到力的作用,这些力的合力指向圆心,我们把这个指向圆心的合力叫向心力。