教学目标
知识目标
了解行星、恒星和星系等概念,知道宇宙的几个主要天体层次;
能力目标
通过万有引力定律在这些星系中的应用,使学生了解地球、太阳系、银河系等的运行;
情感目标
了解宇宙大爆炸理论是解释宇宙起源的一种学说,引导学生去探索神秘的宇宙.
教学设计方案
教学重点:应用万有引力定律
教学难点:天文学知识
教学方法:自学与讲授
教学用具:多媒体和计算机
教学过程:
问题:教师用计算机展示图片:
1、围绕地球作匀速圆周运动的星是什么星?谁提供的向心力?
回答:是地球的卫星,是地球与卫星间的万有引力提供的.
这是第一层.(地球的卫星包括月亮,地球是行星)
教师用计算机展示图片:
2、太阳系中有几大行星在绕太阳作匀速圆周运动?是谁提供的向心力?
回答:有九大行星,它们依次是:水星、金星、地球、火星、土星、木星、天王星、海王星、冥王星.
(其中海王星和冥王星都是用万有引力定律找到的,太阳是恒星.)
教师用计算机展示图片:
3、太阳系又在什么范围内呢?
回答:在银河系.
4、请学生解决下列问题:
典型例题1:在研究宇宙发展演变的理论中,有一种学说叫做“宇宙膨胀说”,这种学说认为万有引力恒量G在缓慢地减小.根据这一理论,在很久很久以前,太阳系中地球的公转情况与现在相比:
A、公转半径变大B、公转周期变小
C、公转速率变大D、公转角速度变大
解:根据“宇宙膨胀说”,宇宙是由一个大爆炸的火球开始形成的,大爆炸后各星球即以不同的速度向外运动,这种学说认为地球离太阳的距离逐渐增加,即公转半径逐渐增大,A答案错误.又因为地球以太阳为中心作匀速圆周运动,
由牛顿第二定律得:
解得:
当减小时,增加时,公转速度逐渐减小.
由公式又知T逐渐增加,故正确答案为B、C.
典型例题2:天文学家根据天文观察宣布了下列研究成果:银河系中心可能存在一个大黑洞,距黑洞60亿千米的星体以2000km/s的速度绕其旋转;接近黑洞的所有物质,即使速度等于光速也被黑洞吸入.
求:
1、“黑洞”的质量.
2、试计算黑洞的最大半径.
解:
1、由万有引力定律得:
解得:=3.6×1035kg
2、由题目:接近黑洞的所有物质,即使速度等于光速也被黑洞吸入.而脱离速度等于其环绕黑洞运行的第一宇宙速度的倍.
得:
解得:=5.3×108m
布置作业:
教学目标
知识目标
了解行星、恒星和星系等概念,知道宇宙的几个主要天体层次;
能力目标
通过万有引力定律在这些星系中的应用,使学生了解地球、太阳系、银河系等的运行;
情感目标
了解宇宙大爆炸理论是解释宇宙起源的一种学说,引导学生去探索神秘的宇宙.
--方案
教学重点:应用万有引力定律
教学难点:天文学知识
教学方法:自学与讲授
教学用具:多媒体和计算机
教学过程:
问题:教师用计算机展示图片:
1、围绕地球作匀速圆周运动的星是什么星?谁提供的向心力?
回答:是地球的卫星,是地球与卫星间的万有引力提供的.
这是第一层.(地球的卫星包括月亮,地球是行星)
教师用计算机展示图片:
2、太阳系中有几大行星在绕太阳作匀速圆周运动?是谁提供的向心力?
回答:有九大行星,它们依次是:水星、金星、地球、火星、土星、木星、天王星、海王星、冥王星.
(其中海王星和冥王星都是用万有引力定律找到的,太阳是恒星.)
教师用计算机展示图片:
3、太阳系又在什么范围内呢?
回答:在银河系.
4、请学生解决下列问题:
典型例题1:在研究宇宙发展演变的理论中,有一种学说叫做“宇宙膨胀说”,这种学说认为万有引力恒量g在缓慢地减小.根据这一理论,在很久很久以前,太阳系中地球的公转情况与现在相比:
a、公转半径变大b、公转周期变小
c、公转速率变大d、公转角速度变大
解:根据“宇宙膨胀说”,宇宙是由一个大爆炸的火球开始形成的,大爆炸后各星球即以不同的速度向外运动,这种学说认为地球离太阳的距离逐渐增加,即公转半径逐渐增大,a答案错误.又因为地球以太阳为中心作匀速圆周运动,
由牛顿第二定律得:
解得:
当减小时,增加时,公转速度逐渐减小.
由公式又知t逐渐增加,故正确答案为b、c.
典型例题2:天文学家根据天文观察宣布了下列研究成果:银河系中心可能存在一个大黑洞,距黑洞60亿千米的星体以XXkm/s的速度绕其旋转;接近黑洞的所有物质,即使速度等于光速也被黑洞吸入.
求:
1、“黑洞”的质量.
2、试计算黑洞的最大半径.
解:
1、由万有引力定律得:
解得:=3.6×1035kg
2、由题目:接近黑洞的所有物质,即使速度等于光速也被黑洞吸入.而脱离速度等于其环绕黑洞运行的第一宇宙速度的倍.
得:
解得:=5.3×108m
布置作业:
教学目标
知识目标
通过学习物理学史的知识,使学生了解地心说(托勒密)和日心说(哥白尼)分别以不同的参照物观察天体运动的观点;通过学习开普勒对行星运动的描述,了解牛顿是通过总结前人的经验的基础上提出了万有引力定律.
能力目标
通过学生的阅读使学生知道开普勒对行星运动的描述;
情感目标
使学生在了解地心说和日心说两种不同的观点,也使学生懂得科学的道路并不是平坦的光明大道,也是要通过斗争,甚至会付出生命的代价;
说明:
1、日心、地心学说及两者之间的争论有许多内容可向学生介绍,教材为了简单明了地简述开普勒关于行星运动的规律,没有过多地叙述这些内容.教学中可根据学生的实际情况加以补充.
2、这一节的教学除向学生介绍日心、地心学说之争外,还要注意向学生说明古时候人们总是认为天体做匀速圆周运动是由于它遵循的运动规律与地面上物体运动的规律不同.
3.学习这一节的主要目的是为了下一节推导万有引力定律做铺垫,因此教材中没有过重地讲述开普勒的三大定律,而是将三大定律的内容综合在一起加以说明,节后也没有安排练习.希望老师能合理地安排这一节的教学.
教学建议
教材分析
本节教材首先让学生在上课前准备大量的资料并进行阅读,如:第谷在1572年时发现在仙后座中有一颗很亮的新星,从此连续十几个月观察这颗星从明亮到消失的过程,并用仪器定位确证是恒星(后称第谷星,是银河系一颗超新星),打破了历来“恒星不变”的学说.伽利略开创了以实验事实为基础并具有严密逻辑体系和数学表述形式的近代科学.为推翻以亚里士多德为旗号的经院哲学对科学的禁锢、改变与加深人类对物质运动和宇宙的科学认识而奋斗了一生,因此被誉为“近代科学之父”.开普勒幼年时期的不幸,通过自身不懈的努力完成了第谷未完成的工作.这些物理学家的有关资料可以帮助学生在了解万有引力定律发现的过程中体会科学家们追求真理、实事求是、不畏强权的精神.
教法建议
具体授课中教师可以用故事的形式讲述.也可通过放资料片和图片的形式讲述.也可大胆的让学生进行发言.
在讲授“日心说”和“地心说”时,先不要否定“地心说”,让学生了解托勒密巧妙的解释,同时让学生明白哥白尼的理论推翻了统治人类长达一千余年的地球是宇宙中心的“地心说”理论,为宣传和捍卫这一学说,意大利的思想家布鲁诺惨遭烧死,伽利略也为此受到残酷迫害.不必给结论,让学生自行得出结论.
典型例题
关于开普勒的三大定律
例1月球环绕地球运动的轨道半径约为地球半径的60倍,运行周期约为27天。应用开普勒定律计算:在赤道平面内离地面多少高度,人造地球卫星可以随地球一起转动,就像停留在无空中不动一样.
分析:月球和人造地球卫星都在环绕地球运动,根据开普勒第三定律,它们运行轨道的半径的三次方跟圆周运动周期的二次方的比值都是相等的.
解:设人造地球卫星运行半径为R,周期为T,根据开普勒第三定律有:
同理设月球轨道半径为,周期为,也有:
由以上两式可得:
在赤道平面内离地面高度:
km
点评:随地球一起转动,就好像停留在天空中的卫星,通常称之为定点卫星.它们离地面的高度是一个确定的值,不能随意变动。
利用月相求解月球公转周期
例2若近似认为月球绕地球公转与地球绕日公转的轨道在同一平面内,且都为正圆.又知这两种转动同向,如图所示,月相变化的周期为29.5天(图是相继两次满月,月、地、日相对位置示意图).
解:月球公转(2π+)用了29.5天.
故转过2π只用天.
由地球公转知.
所以=27.3天.
例3如图所示,A、B、C是在地球大气层外的圆形轨道上运行的三颗人造地球卫星,下列说法中正确的是哪个?()
A.B、C的线速度相等,且大于A的线速度
B.B、C的周期相等,且大于A的周期
C.B、C的向心加速度相等,且大于A的向心加速度
D.若C的速率增大可追上同一轨道上的B
分析:由卫星线速度公式可以判断出,因而选项A是错误的.
由卫星运行周期公式,可以判断出,故选项B是正确的.
卫星的向心加速度是万有引力作用于卫星上产生的,由,可知,因而选项C是错误的.
若使卫星C速率增大,则必然会导致卫星C偏离原轨道,它不可能追上卫星B,故D也是错误的.
解:本题正确选项为B。
点评:由于人造地球卫星在轨道上运行时,所需要的向心力是由万有引力提供的,若由于某种原因,使卫星的速度增大。则所需要的向心力也必然会增加,而万有引力在轨道不变的时候,是不可能增加的,这样卫星由于所需要的向心力大于外界所提供的向心力而会作离心运动。
探究活动
1、观察月亮的运动现象.
2、观察日出现象.
教学目标
1、使学生知到什么是多普勒效应
2、使学生能用所学知识解释多普勒效应
教学建议
因多普勒效应和此声波、超声波两节的内容少,建议用一个课时.用实验让学生了解多普勒效应,会解释多普勒效应.在媒体资料中提供了,旋转的录音机发出的声波所表现的多普勒效应,教师可以适当应用。
教学设计示例
教学重点:声波的概念和形成声波的条件
教学难点:解释生活中的现象
教学仪器:音叉、录音机
教学方法:自学
教学过程:
一、阅读课文
请学生阅读课本的第21页——24页的内容.
二、应用
问题1:什么是多普勒效应?(由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到频率发生变化的现象,叫做多普勒效应.)
问题2:能现场做实验吗?请学生讨论发表观点.
演示实验1、用音叉在学生耳朵边运动.2、用录音机在教室边放音乐,边运动.
问题3:人的耳朵能听到任何频率的声音吗?(不能)
问题4:怎样划分呢?(频率低于20hz的属于次声波,频率高于XX0hz的属于超声波,人耳大约能听到20hz——XX0hz的声波.)
问题5:次声波有什么用途呢?(次声波的衍射能力强,可以探知几千米以外的核试验.)
问题6:超声波有什么用途呢?(声纳、b超等)
探究活动
在生活中寻找多普勒效应
一、教学目标
1.在物理知识方面要求:
(1)知道分子的动能,分子的平均动能,知道物体的温度是分子平均动能大小的标志。
(2)知道分子的势能跟物体的体积有关,知道分子势能随分子间距离变化而变化的定性规律。
(3)知道什么是物体的内能,物体的内能与哪个宏观量有关,能区别物体的内能和机械能。
(4)知道做功和热传递在改变物体内能上是等效的,知道两者的区别,了解热功参量的意义。
2.在培养学生能力方面,这节课中要让学生建立:分子动能、分子平均动能、分子势能、物体内能、热量等五个以上物理概念,又要让学生初步知道三个物理规律:温度与分子平均动能关系,分子势能与分子间距离关系,做功与热传递在改变物体内能上的关系。因此,教学中着重培养学生对物理概念和规律的理解能力。
3.渗透物理学方法的教育:在分子平均动能与温度关系的讲授中,渗透统计的方法。在分子间势能与分子间距离的关系上和做功与热传递关系上都要渗透归纳推理方法。
二、重点、难点分析
1.教学重点是使学生掌握三个概念(分子平均动能、分子势能、物体内能),掌握三个物理规律(温度与分子平均动能关系、分子势能与分子之间距离关系、热传递与功的关系)。
2.区分温度、内能、热量三个物理量是教学上的一个难点;分子势能随分子间距离变化的势能曲线是教学上的另一难点。
三、教具
1.压缩气体做功,气体内能增加的演示实验:
圆形玻璃筒、活塞、硝化棉。
2.幻灯及幻灯片,展示分子间势能随分子间距离变化而变化的曲线。
四、主要教学过程
(一)引入新课
我们知道做机械运动的物体具有机械能,那么热现象发生过程中,也有相应的能量变化。另一方面,我们又知道热现象是大量分子做无规律热运动产生的。那么热运动的能量与大量的无规律运动有什么关系呢?这是今天学习的问题。
(二)教学过程的设计
1.分子的动能、温度
物体内大量分子不停息地做无规则热运动,对于每个分子来说都有无规则运动的动能。由于物体内各个分子的速率大小不同,因此,各个分子的动能大小不同。由于热现象是大量分子无规则运动的结果,所以研究个别分子运动的动能是没有意义的。而研究大量分子热运动的动能,需要将所有分子热运动动能的平均值求出来,这个平均值叫做分子热运动的平均动能。
学习布朗运动和扩散现象时,我们知道布朗运动和扩散现象都与温度有关系,温度越高,布朗运动越激烈,扩散也加快。依照分子动理论,这说明温度升高后分子无规则运动加剧。用上述分子热运动的平均动能来说明,就是温度升高,分子热运动的平均动能增大。如果温度降低,说明分子热运动的平均动能减小。因此从分子动理论观点来看,温度是物体分子热运动的平均动能的标志。“标志”的含义是指物体温度升高或降低,表示了物体内部大量分子热运动的平均动能增大或减小。温度不变,就表示了分子热运动的平均动能不变。其他宏观物理量如时间、质量、物质种类都不是分子热运动平均动能的标志。但是,温度不是直接等于分子的平均动能。
另一方面,温度只与物体内大量分子热运动的统计意义上的平均动能相对应,对于个别分子或几十个、几百个分子热运动的动能大小与温度是没有关系的。
我们知道,温度这个物理量在宏观上的意义是表示物体冷热程度,而它又是大量分子热运动平均动能大小的标志,这是温度的微观含义。
2.分子势能
分子间存在着相互作用力,因此分子间具有由它们的相对位置决定的势能,这就是分子势能。
如果分子间距离约为10-10m数量级时,分子的作用力的合力为零,此距离为r0。
当分子距离小于r0时,分子间的作用力表现为斥力,要减小分子间的距离必须克服斥力做功,因此,分子势能随分子间距离的减小而增大。这种情形与弹簧被压缩时弹性势能增大是相似的。如图1中弹簧压缩,弹性势能Ep增大。
如果分子间距离大于r0时,分子间的相互作用表现为引力,要增大分子间的距离必须克服引力做功,因此,分子势能随分子间的距离增大而增大。这种情况与弹簧被拉伸时弹性势能增大是相似的。如图1中弹簧拉伸,Ep增大。
从以上两种情况综合分析,分子间距离以r0为数值基准,r不论减小或增大,分子势能都增大。所以说,分子在平衡位置处是分子势能最低点。如果分子间距离是无限远时,取分子势能为零值,分子间距离从无限远逐渐减少至r0以前过程,分子间的作用力表现为引力,而且距离减少,分子引力做正功,分子势能不断减小,其数值将比零还小为负值。当分子间距离到达r0以后再减小,分子作用力表现为斥力,在分子间距离减小过程中,克服斥力做功,使分子势能增大。其数值将从负值逐渐变大至零,甚至为正值。分子势能随分子间距离r的变化情况可以在图2的图象中表现出来。从图中看到分子间距离在r0处,分子势能最小。
既然分子势能的大小与分子间距离有关,那么在宏观上什么物理量能反映分子势能的大小变化情况呢?如果对于确定的物体,它的体积变化,直接反映了分子间的距离,也就反映了分子间的势能变化。所以分子势能的大小变化可通过宏观量体积来反映。
3.物体的内能
(1)物体中所有分子热运动的动能和分子势能的总和,叫做物体的内能。一切物体都是由不停地做无规则热运动并且相互作用着的分子组成,因此任何物体都是有内能的。
提问学生:宏观量中哪些物理量是分子热运动的平均动能和分子势能的标志?
根据学生的回答,引导到一个确定的物体,分子总数是固定的,那么这物体的内能大小是由宏观量——温度和体积决定的。如果不是确定的物体,那么物体的内能大小是由质量、温度、体积和物态来决定。
课堂讨论题:下列各个实例中,比较物体的内能大小,并说明理由。
①一块铁由15℃升高到55℃,比较内能。
②质量是1kg50℃的铁块与质量是0.1kg50℃的铁块,比较内能。
③质量是1kg100℃的水与质量是1kg100℃的水蒸气,比较内能。
(2)物体机械运动对应着机械能,热运动对应着内能。任何物体都具有内能,同时还可以具有机械能。例如在空中飞行的炮弹,除了具有内能,还具有机械能——动能和重力势能。
提问学生:一辆汽车的车厢内有一气瓶氧气,当汽车以60km/h行驶起来后,气瓶内氧气的内能是否增加?
通过此问题,让学生认识内能是所有分子热运动动能和分子势能之总和,而不是分子定向移动的动能。另一方面,物体机械能增加,内能不一定增加。
4.物体的内能改变的两种方式
(1)列举锯木头和用砂轮磨刀具,锯条、木头和刀具温度升高,说明克服摩擦力做功,可以使物体的内能增加。如果外力对物体做功全部用于物体内能改变的情况下,外力做多少功,物体的内能就改变多少。如果用W表示外界对物体做的功,用ΔE表示物体内能的变化,那么有W=ΔE。功的单位是焦耳,内能的单位也是焦耳。
演示压缩空气,硝化棉燃烧。说明外力压缩空气过程,对气体做功,使气体的内能增加,温度升高到棉花的燃点而使其燃烧。
以上实例说明做功可以改变物体的内能。
(2)在炉灶上烧热水,火炉烤热周围物体,这些物体温度升高内能增加。这些实例说明依靠热传递方式也可以使物体的内能改变。物体吸收热量,内能增加。物体放出热量,物体的内能减少。如果传递给物体的热量用Q表示,物体内能的变化量是ΔE,那么,Q=ΔE。
热量的计算公式有:Q=mcΔt,Q=ML,Q=mλ(后面的两个公式分别是物质熔解和汽化时热量的计算式)。热量的单位是焦耳,过去的单位是卡。
所以做功和热传递是改变物体内能的两种方式。
(3)做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
一杯水可以用加热的方法(即热传递方式)传递给它一定的热量,使它从某一温度升高到另一温度。这过程中这杯水的内能有一定量的变化。也可以采取做功的方式,比如用搅拌器在水中不断搅拌,也可以使这杯水从相同的初温度升高到同一高温度,这样,水的内能会有相同的变化量。两种方式不同,得到的结果是相同的。除非事先知道,否则我们无法区别是哪种方式使这杯水的内能增加的。
因此,做功和热传递对改变物体的内能是等效的。
(4)虽然做功和热传递对改变物体的内能是等效的,但是这两种方式的物理过程有本质的区别。做功使物体内能改变的过程是机械能转化为内能的过程。而热传递的过程只是物体之间内能的转移,没有能量形式的转化。
课上练习:
1.判断下面各结论是否正确?
(1)温度高的物体,内能不一定大。
(2)同样质量的水在100℃时的内能比60℃时的内能大。
(3)内能大的物体,温度一定高。
(4)内能相同的物体,温度一定相同。
(5)热传递过程一定是从内能大的物体向内能小的物体传递热量。
(6)温度高的物体,含有的热量多,或者说内能大的物体含有的热量多。
(7)摩擦铁丝发热,说明功可以转化为热量。
答案:(1)、(2)是对的。
2.在标准大气压下,100℃的水吸收热量变成同温度的水蒸气的过程,下面的说法是否正确?
(1)分子热运动的平均动能不变,因而物体的内能不变。
(2)分子的平均动能增加,因而物体的内能增加。
(3)所吸收的热量等于物体内能的增加量。
(4)分子的内能不变。
答案:以上四个结论都不对。
(三)课堂小结
(1)这节课上新建立了三个物理概念:分子热运动的平均动能、分子势能、内能。要知道这三个概念的确切含义,更为重要的是能够区分温度、内能、热量,知道内能与机械能的区别和联系。
(2)要掌握三个物理规律:分子热运动的平均动能与温度的关系、分子间的相互作用力与分子间距离的关系、做功与热传递在使物体内能改变上的关系。
(四)说明
这节课是概念性很强的课,又不是从物理实验或物理现象直接得出结论的课。对于概念要知道引入的目的、确切含义、与其他概念的区别和联系。所以课上要讲分子热运动平均动能、内能、热量等概念的意义,并且要通过实际例题,让学生通过判断、推理来加深对这些概念的认识。
一、知识目标:
1:了解超重和失重现象
2:运用牛顿第二定律研究超重和失重的原因。
二、能力目标:
培养学生运用牛顿第二定律分析和解决问题的能力。
三、德育目标:
渗透“学以致用”的思想,激发学生的学习热情。
教学重点:
超重和失重的实质
教学难点:
在超重和失重中有关对支持物的压力和对悬挂物拉力的计算。
教学方法:
实验法、讲练法
教学用具:
弹簧秤、钩码、投影仪、投影片
课时安排
1课时
教学步骤:
一、导入新课
自从人造地球卫星和宇宙飞船发生成功以来,人们经常谈到超重和失重,那么:什么是超重和失重呢,本节课我们就来研究这个问题。
二、新课教学:
(一)用投影片出示本节课的学习目标:
1:知道什么是超重和失重;
2:知道产生超重和失重的条件;
(二)学习目标完成过程:
1:超重和失重:
(1)用投影片出示思考题组1:
a:物体的速度方向和运动方向之间有什么关系?
b:物体做加速或减速运动时,加速度方向和速度方向之间有什么关系?
(2)实例分析:
a:用投影品出示例题1:
升降机以0.5m/s2的加速度匀加速上升,站在升降机里的人的质量是50kg,人对升降机地板的压力是多大?如果人站在升降机里的测力计上,测力计的示数是多大?
b:分析题意:
1)人和升降机以共同的加速度上升,因而人的加速度是已知的,为了能够用牛顿第二定律,应该把人作为研究对象。
2)对人进行受力分析:
人在升降机中受到两个力:重力G和地板的支持里F,升降机地板对人的支持力和人对升降机地板的压力是一对作用力和反作用力,据牛顿第三定律,只要求出前者就可以知道后者。
3)取竖直向上为正方向,则F支,a均取正值,G取负值,据牛顿第二定律得:
F支-G=ma
则:F支=G+ma
代入数值得F支=515N,所以,F压=F支=515N。
c:问:如果升降机是静止的或做匀速直线运动,人对升降机地板的压力又是多大?
F压=F支=mg=500N
d:比较前边两种情况下人对地板的压力大小,得到人对地板的压力跟物体的运动状态有关。
e:总结:升降机加速上升的时候,人对升降机地板的压力比人实际受到的重力大,我们把这种现象叫超重。
那么:在什么情况下产生超重现象呢?
(3)用投影片出示练习题:
一个质量是40kg的物体,随升降机一起以2m/s2的加速度竖直减速下降,求物体对升降机地板的压力大小,是大于重力还是小于重力?
学生自己分析得到:此时人对升降机地板的压力F=480N,大于人的重力400N,即也产生了超重现象。
2:总结得到:
(1)当物体也向上的加速度时,产生超重现象;
(2)产生超重现象时,物体的重力并没有改变,只是对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力增大。
3、用类比法得到:
(1)当物体有向下的加速度时,产生失重现象(包括匀减速上升,匀加速下降)。此时F压或F拉小于G。
(2)当物体有向下的加速度且a=g时,产生完全失重现象,此时F压=0或F拉=0;
(3)产生失重和完全失重时,物体的重力并没有改变,只是对水平支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体的重力。
4、巩固训练:
质量为m的物体用弹簧秤悬在升降机的顶棚上,在下列哪种情况下,弹簧秤读数最小:
A:升降机匀速上升;
B:升降机匀加速上升,且a=
c:升降机匀减速上升,且a=
d:升降机匀加速下降,且a=
5:解答本课上的思考与讨论:
三、小结:
1:叫超重;叫失重;叫完全失重。
2、产生超重、失重及产生完全失重的条件分别是什么?
3、产生超重和失重时,重力、压力、拉力变化的是什么?不变的是什么?
四、作业:
课本练习六
五、板书设计:
教学目标
知识目标
1、知道涡流是如何产生的;
2、知道涡流对我们的不利和有利的两个方面,以及如何防止和利用;
情感目标
通过分析事例,培养学生全面认识和对待事物的科学态度.
教学建议
本节是选学的内容,它又是一种特殊的电磁感应现象,在实际中有很多应用,比如:发电机、电动机和变压器等等.所以可以根据实际情况选讲,或者知道学生阅读.什么是涡流是本节课的重点内容.
涡流和自感一样,也有利和弊两个方面.教学中应该充分应用这些实例,培养学生全面认识和对待事物的科学态度.
教学设计方案
一、引入:引导学生观察发电机、电动机和变压器(可用事物或图片)
提出问题:为什么它们的铁芯都不是整块金属,而是由许多相互绝缘的薄硅钢片叠合而成?
引导学生看书回答,从而引出涡流的概念:什么是涡流?
把块状金属放在变化的磁场中,或者让它在磁场中运动时,金属块内将产生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合回路,很象水的旋涡,因此叫做涡流.
整块金属的电阻很小,所以涡流常常很大.
(使学生明确:涡流是整块导体发生的电磁感应现象,同样遵守电磁感应定律.)
二、涡流在实际中的意义是什么?
⑴为什么电机和变压器通常用相互绝缘的薄硅钢片叠合而成,就可以减少涡流在造成的损失?
⑵利用涡流原理制成的冶炼金属的高频感应炉有什么优点?
电学测量仪表如何利用涡流原理,方便观察?
提出上述问题后,让学生看书、讨论回答
三、作业:让学生业余时间到物理实验室观察电度表如何利用涡流,写出小文章进行阐述.
教学目标
一、知识目标
1、知道变压器的构造.知道变压器是用来改变交流电压的装置.
2、理解互感现象,理解变压器的工作原理.
3、掌握理想变压器工作规律并能运用解决实际问题.
4、理解理想变压器的原、副线圈中电压、电流与匝数的关系,能应用它分析解决基本问题.
5、理解变压器的输入功率等于输出功率.能用变压器的功率关系解决简单的变压器的电流关系问题.
6、理解在远距离输电时,利用变压器可以大大降低传输线路的电能消耗的原因.
7、知道课本中介绍的几种常见的变压器.
二、能力目标
1、通过观察演示实验,培养学生物理观察能力和正确读数的习惯.
2、从变压器工作规律得出过程中培养学生处理实验数据及总结概括能力.
3、从理想变压器概念引入使学生了解物理模型建立的基础和建立的意义.
三、情感目标
1、通过原副线圈的匝数与绕线线径关系中体会物理学中的和谐、统一美.
2、让学生充分体会能量守恒定律的普遍性及辩证统一思想.
3、培养学生尊重事实,实事求是的科学精神和科学态度.
教学建议
教材分析及相应的教法建议
1、在学习本章之前,首先应明确的是,变压器是用来改变交变电流电压的.变压器不能改变恒定电流的电压.互感现象是变压器工作的基础.让学生在学习电磁感应的基础上理解互感现象.这里的关键是明白原线圈和副线圈有共同的铁芯,穿过它们的磁通量和磁通量的变化时刻都是相同的.因而,其中的感应电动势之比只与匝数有关.这样原、副线圈的匝数不同,就可以改变电压了.
2、在分析变压器的原理时,课本中提到了“次级线圈对于负载来讲,相当于一个交流电源”;一般情况下,忽略变压器的磁漏,认为穿过原线圈每一匝的磁通量与穿过副线圈的磁通量总是相等的.这两个条件,都是“理想”变压器的工作原理的内容.利用课本中的这些内容,教师在课堂上,首先可以帮助学生分析变压器原理,原线圈上加上交变流电后,铁心中产生交变磁通量;在副线圈中产生交变电动势,则副线圈相当于交流电源对外供电.在这个过程中,如果从能量角度分析,可以看成是电能(原线圈中的交变电流)转换成磁场能(铁心中的变化磁场),磁场能又转换成电能(副线圈对外输出电流).所以,变压器是一个传递能量的装置.如果不计它的损失,则变压器在工作中只传递能量不消耗能量.
要使学生明白,理想变压器是忽略了变压器中的能量损耗,它的输出功率与输入功率相等,这样才得出原、副线圈的电压、电流与匝数的关系式.在解决有两个副线圈的变压器的问题时,这一点尤其重要.当然,在初学时,有两个副线圈的变压器的问题,不做统一要求,不必急于去分析这类问题.对于学有余力的学生,可引导他们进行分析讨论.
3、学生对变压器原理和变压器中原、副线圈的电压、电流的关系常有一些似是而非的模糊认识,引导学生认真讨论章后习题,对学生澄清认识会有所帮助.
4、变压器的电压公式是直接给出的.课本中利用原、副线圈的匝数关系,说明了什么是升压变压器和什么是降压变压器,这也是为了帮助学生能记住电压关系公式.利用变压器的输出功率和输人功率相等的关系,得到了.建议教师做好用输出负载调节输入功率的演示实验.引导学生注意观察,当负载端接入的灯泡逐渐增多时,原、副线圈上的电压基本上不发生变化,原线圈中的电流逐渐增大,副线圈中的电流也逐渐增大.
5、介绍几种常见的变压器,是让学生能见到真实的变压器的外型和了解变压器的实际构造.教师应当尽可能多地找一些变压器的给学生看一看.变压器在生产和生活中有十分广泛的应用.课本中介绍了一些,教学中可根据实际情况向学生进行介绍,或看挂图、照片、实物,或参观,以开阔学生眼界,增加实际知识
6、电能的输送,定性地说明了在远距离输送电能时,采用变压器进行高压输电可以大大减少输电线路上的电能损失.这里重点描述了输电线上的电流大小与造成的电热损失的关系,教师应帮助学生分析,理解采用高压输电的必要性.
教学重点、难点、疑点及解决办法
1、重点:变压器工作原理及工作规律.
2、难点:
(l)理解副线圈两端的电压为交变电压.
(2)推导变压器原副线圈电流与匝数关系.
(3)掌握公式中各物理量所表示对象的含义.
3、疑点:变压器铁心是否带电即如何将电能从原线圈传输出到副线圈.
4、解决办法:
(l)通过演示实验来研究变压器工作规律使学生能在实验基础上建立规律.
(2)通过理想化模型建立及理论推导得出通过原副线圈电流与匝数间的关系.
(3)通过运用变压器工作规律的公式来解题使学生从实践中理解公式各物理量的含义.
教学目标
知识目标
1、了解棱镜在改变光的传播方向上的作用,知道棱镜是利用光的折射定律控制光路的光学元件一.
2、理解全反射棱镜产生全反射的原理,知道全反射棱镜的应用.
3、知道各种色光在真空中的速度相同,在其他介质中速度不同,因而对同一介质的折射率不同.
4、知道色散现象产生的原因,知道红光的折射率最小,紫光的折射率最大.
能力目标
理解棱镜对光的偏折作用,对实际问题进行处理.
理解不同色光通过棱镜的色散现象,分析相关现象.
情感目标
1、对比全反射棱镜和平面镜对光路的控制作用的不同效果,让学生学会选择更合理的工具来解决问题.
2、由光的色散现象这一知识点,启发学生思考不同的色光叠加的效果.
教学建议
1、要让学生会根据折射定律定性画出通过棱镜的光线、能够通过作图体会棱镜控制光法的特点:“光线向底而偏折”、要正确地、灵活地找到顶角和底面.
2、要让学生知道全反射棱镜控制光路的特点、并让学生了解全反射棱镜与平面饼在改变光路上效果是相同的,但利用平面镜反射时,玻璃表面和镀层表面都要产生反射,并在镀层面会有一定的光能被吸收、所以实际中全反射棱镜优于平面镜.
3、关于光的色散现象可以先通过演示实验,如让白光通过三棱镜在屏上或白墙上观察到彩色的光带而看到色散现象,再通过分析说明各种颜色的光偏向角不同反映了玻璃对各种色光的折射率不同,从而得出不同颜色的光在玻璃中的传播速度不同.
教学设计示例
棱镜
(-)引入新课
根据光的折射现象以及光的可逆性原理分析光线通过三棱镜后将发生偏折现象,并通过演示实验观察光路(利用激光演示器).做好演示实验:光通过三棱镜后的光路(尽量演示各种可能出现的情况)
(二)教学过程
1、介绍三棱镜
棱镜:光学上用核截面为三角形的透明体叫做三棱镜,光密媒质的棱镜放在光疏媒质中(通常在空气中),入射到棱镜侧面的光线经棱镜折射后向棱镜底面偏折.
A、三棱镜是利用光的折射控制光路的光学元件.隔着三棱镜能看到物体的虚像.虚像的位置比物体的实际位置向顶角方向偏移,但是没有必要去追究是放大还是缩小的像.
B、光从棱镜的一个侧面射入,从另一个侧面射出,出射光线将向底面(第三个侧面)偏折,偏折角的大小与棱镜的折射率,棱镜的顶角和入射角有关.
C、若三棱镜的介质相对于周围介质是光流介质,则透过棱镜看物体,看到的虚像向底边偏移;出射光线较之入射光线向顶角偏折.
2、全反射棱镜
截面为等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜.全反射棱镜在光学仪器中被用来改变光路.
A、玻璃的折射率在1、5~1、9之间,相对于空气来讲,玻璃的临界角在30°~42°之间.
B、光从空气垂直射入全反射棱镜的直角侧面上,经过棱镜一次全反射,将改变光路90°,光垂直射入全反射棱镜的斜侧面上,经棱镜两次全反射,将改变光路180°.
3、光的色散
白光通过三棱镜折射后被分解为由红,橙,黄,绿,蓝,靛,紫组成的彩色光谱,这就是光的色散.
A、光的色散现象表明:白光是由各种单色光组成的复色光;同一种介质对不同色光的折射率不同;不同色光在同一介质中传播的速度不同.
B、复色光通过平行透明板(玻璃砖),也能发生色散现象.
探究活动
1、利用三棱镜自制潜望镜.并与利用平面镜制作的潜望镜进行效果对比.
2、动手做一做光的色散实验,看看会有什么现象?
教学目标
知识目标
1、了解形变的概念,了解弹力是物体发生弹性形变时产生的.
2、能够正确判断弹力的有无和弹力的方向,正确画出物体受到的弹力.
3、掌握运用胡克定律计算弹簧弹力的方法.
能力目标
1、能够运用二力平衡条件确定弹力的大小.
2、针对实际问题确定弹力的大小方向,提高判断分析能力.
教学建议
一、基本知识技能:
(一)、基本概念:
1、弹力:发生形变的物体,由于要回复原状,对跟它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力.
2、弹性限度:如果形变超过一定限度,物体的形状将不能完全恢复,这个限度叫做弹性限度.
3、弹力的大小跟形变的大小有关,形变越大,弹力也越大.
4、形变有拉伸形变、弯曲形变、和扭转形变.
(二)、基本技能:
1、应用胡克定律求解弹簧等的产生弹力的大小.
2、根据不同接触面或点画出弹力的图示.
二、重点难点分析:
1、弹力是物体发生形变后产生的,了解弹力产生的原因、方向的判断和大小的确定是本节的教学重点.
2、弹力的有无和弹力方向的判断是教学中学生比较难掌握的知识点.
教法建议
一、关于讲解弹力的产生原因的教法建议
1、介绍弹力时,一定要把物体在外力作用时发生形状改变的事实演示好,可以演示椭圆形状玻璃瓶在用力握紧时的形状变化,也可以演示其它明显的形变实验,如矿泉水瓶的形变,握力器的形变,钢尺的形变,也可以借助媒体资料演示一些研究观察物体微小形变的方法.通过演示,介绍我们在做科学研究时,通常将微小变化“放大”以利于观察.
二、关于弹力方向讲解的教法建议
1、弹力的方向判断是本节的重点,可以将接触面的关系具体为“点——面(平面、曲面)”接触和“面——面”接触.举一些例子,将问题简单化.往往弹力的方向的判断以“面”或“面上接触点的切面”为准.
如所示的简单图示:
2、注意在分析两物体之间弹力的作用时,可以分别对一个物体进行受力分析,确切说明,是哪一个物体的形变对其产生弹力的作用.配合教材讲解绳子的拉力时,可以用具体的例子,画出示意图加以分析.
第三节弹力
教学方法:实验法、讲解法
教学用具:演示形变用的钢尺、橡皮泥、弹簧、重物(钩码).
教学过程设计
(一)、复习提问
1、重力是的产生原因是什么?重力的方怎样?
2、复习初中内容:形变;弹性形变.
(二)、新课教学
由复习过渡到新课,并演示说明
1、演示实验1:捏橡皮泥,用力拉压弹簧,用力弯动钢尺,它们的形状都发生了改变,教师总结形变的概念.
形变:物体的形状或体积的变化叫做形变,形变的原因是物体受到了力的作用.针对橡皮泥形变之后形状改变总结出弹性形变的概念:能够恢复原来形状的形变叫做弹性形变.不能恢复原来形状的形变叫做塑性形变.
2、将钩码悬挂在弹簧上,弹簧另一端固定,弹簧被拉长,提问:
(1)钩码受哪些力?(重力、拉力、这二力平衡)
(2)拉力是谁加给钩码的?(弹簧)
(3)弹簧为什么对钩码产生拉力?(弹簧发生了弹性形变)
由此引出弹力的概念:
3、弹力:发生弹性形变的物体,会对跟它直接接触的物体产生力的作用.这种力就叫弹力.
就上述实验继续提问:
(1)弹力产生的条件:物体直接接触并发生弹性形变.
(2)弹力的方向
提问:课本放在桌子上.书给桌子的压力和桌子对书的支持力属于什么性质的力?其受力物体、施力物体各是什么?方向如何?
与学生讨论,然后总结:
4、压力的方向总是垂直与支持面而指向受力物体(被压物体).
5、支持力的方向总是垂直与支持面而指向受力物体(被支持物体).
继续提问:电灯对电线产生的拉力和电线对电灯产生的拉力又是什么性质的力?
其受力物体、施力物体各是谁?方向如何?
分析讨论,总结.
6、绳的拉力是绳对所拉物体的弹力,方向总是沿着绳而指向绳收缩的方向.
7、胡克定律
弹力的大小与形变有关,同一物体,形变越大,弹力越大.弹簧的弹力,与形变的关系为:
在弹性限度内,弹力的大小跟弹簧的伸长(或缩短)的长度成正比,即:
式中叫弹簧的倔强系数,单位:N/m.它由弹簧本身所决定.不同弹簧的倔强系数一般不相同.这个规律是英国科学家胡克发现的,叫胡克定律.胡克定律的适用条件:只适用于伸长或压缩形变.
8、练习使用胡克定律,注意强调为形变量的大小.
(三)、布置课后作业.
探究活动——运用弹簧的串并联知识研究钢材的拉伸
课题1:
题目:关于弹簧的串并联——钢材的拉伸
内容:在建筑力学中,关于钢筋的劲度以及拉伸,可以根据弹簧的串并联进行研究。
有关弹簧的串并联内容可以参考“探究活动”中的相关内容。
探究活动——自行设计实验求解弹簧的劲度系数
课题2:
题目:自行设计实验求解弹簧的劲度系数
内容:学生自行组织利用工具研究弹簧的劲度求解,方法不限,记录实验数据,写出实验报告——说明实验目的、实验仪器、实验原理以及结论。
本文网址:http://m.jk251.com/jiaoan/8004.html
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