高中物理必修一第四章教案Word格式文档下载.docx

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路程是增大还是减小？

假如将轨道弯曲成一侧水平及曲线ABF的形状，这时会发生什么情况呢？

伽利略根据“理想实验”断言：

小球应该以恒定的速率永远运动下去.由此可推断，在水平面上做匀速运动的物体并不需要用外力来维持.

理想实验，是科学研究中的一种重要的方法.它突出了事物的本质特征，能达到现实科学实验无法达到的极度简化和纯化的程度.它不仅可以充分发挥理性思维的逻辑力量，还可以让思维超越当时的科学技术水平，在想象的广阔天地里自由驰骋.

演示实验：

把滑块放到气垫导轨上面，调整气垫导轨水平，滑块与导轨间形成气层，从而使滑块与导轨间的摩擦变得很小，推一下滑块，让学生观察滑块的运动是什么运动.

伽利略的发现以及他所应用的科学的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的开端.这个发现告诉我们，根据直接观察所得出的直觉的结论不是常常可靠的，因为它们有时候会引到错误的线索上去.

伽利略同时代的法国科学家笛卡儿补充和完善了伽利略的观点，明确指出：

除非物体受到外力的作用，物体将永远保持其静止或运动状态，永远不会使自己沿曲线运动，而只保持在直线上运动.他还认为，这应该作为一个原理加以确立，并且是人类整个自然观的基础.

二、牛顿物理学的基石——牛顿第一定律

师：

伽利略对物体不受外力时的运动作了准确的描述，但他并没有明确指出运动和力之间的关系是什么.笛卡儿在伽利略的基础上更近了一步，更为接近真理.牛顿在前人工作的基础上，根据自己的研究，系统地总结了力和运动的关系，于1687年发表了他的著作——《自然哲学的数学原理》，提出了三条运动定律，奠定了经典力学的基础.其中，牛顿第一定律的内容是：

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.

既然牛顿第一定律是最完善的，那么它从几个方面阐述了力和运动的关系？

组织学生进行讨论.

不受力时，物体保持匀速直线运动状态或静止状态；

受力时，力迫使它改变运动状态.

什么叫运动状态的改变？

速度的大小和方向的改变称之为运动状态的改变.

牛顿第一定律可不可以用实验来验证？

什么时候可以看作不受力并举例说明.

一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性；

所以牛顿第一定律又叫做惯性定律.

例如：

当汽车启动时，车上的乘客会向后倾斜，为什么？

【课堂交流】

现代汽车中，通常有安全带、安全气囊和头枕等设备，从惯性的角度说明它们有什么作用.

三、惯性与质量

运动的火车比运动的自行车停下来要困难得多，可见物体的惯性即保持匀速直线运动状态或静止状态的本领，它与物体的质量有关，有什么关系呢？

讨论、总结一下惯性的特点.

一切物体都有惯性，在任何状态下都有惯性；

惯性是物体的固有性质；

物体的惯性的大小只与质量有关，质量越大，惯性越大，运动状态越难以改变；

质量越小，惯性越小，运动状态越容易改变；

惯性的大小只与质量有关，与其他因素无关.

［小结］

通过本节的学习，我们知道了：

（1）历史上几位科学家对力和运动关系的看法和研究.

（2）伽利略得到力和运动关系的研究方法.

（3）牛顿第一定律的内容.

（4）惯性及应用惯性知识解决实际问题的方法.

［布置作业］

教材第问题与练习.

板书设计

1牛顿第一定律

理想实验的魅力

牛顿物理学的基石——惯性定律

惯性与质量

内容

（或定义）

1.亚里士多德的观点

2.伽利略的观点

3.笛卡儿的观点

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

物体保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性

说明

通过学习人类对运动和力关系的认识，体会科学家对人类的贡献和正确思想的来之不易

（1）物体不受外力时，运动状态保持静止或匀速直线运动，说明力不是维持物体运动的原因

（2）外力的作用是迫使物体改变原来的运动状态，说明力是改变物体运动状态的原因

（3）一切物体都有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质，叫做惯性

（1）一切物体在任何状态下都有惯性

（2）惯性是物体的固有性质

（3）物体的惯性只与质量有关

总体教学反思

实验：

探究加速度与力、质量的关系

1.理解物体运动状态的变化快慢，即加速度大小与力有关，也与质量有关.

2.通过实验探究加速度与力和质量的定量关系.

3.培养学生动手操作能力.

1.指导学生半定量的探究加速度和力、物体质量的关系.知道用控制变量法进行实验.

2.学生自己设计实验，自己根据自己的实验设计进行实验.

3.对实验数据进行处理，看一下实验结果能验证什么问题.

1.通过探究实验，培养实事求是、尊重客观规律的科学态度.

2.通过实验探究激发学生的求知欲和创新精神.

3.培养与人合作的团队精神.

1.控制变量法的使用.

2.如何提出实验方案并使实验方案合理可行.

3.实验数据的分析与处理.

1.如何提出实验方案并使实验方案合理可行.

2.实验数据的分析与处理.

分组定性讨论

组1：

物体质量一定，力不同，物体加速度有什么不同？

组2：

力大小相同，作用在不同质量的物体上，物体加速度有什么不同？

物体运动状态改变快慢取决于哪些因素？

定性关系如何？

一、加速度与力的关系

设计一个实验，保持物体的质量不变，测量物体在各个不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系.大家分组讨论并且每组设计一个实验方案，并说明实验的原理.

分组讨论

也用了一辆小车，小车后面连接一纸带，用打点计时器记录小车的运动情况，根据所打的点计算小车的加速度，然后再看所受的力和加速度的关系.

为了消除摩擦力的影响，我们在木板下面垫了一个小木块，当小车没有拉力时让它在木板上匀速运动.

小车1

小车2

次数

拉车砝码（g）

位移x1/cm

位移x2/cm

1

2

3

4

5

用一辆小车，测量加速度

加速度a1

加速度a2

可得在研究物体质量不变的情况下，物体的加速度与物体所受的外力成正比.

做实验时发现了这样一个问题，即当砝码的质量和小车的质量差不多时，a－F图象不能再是一条直线，而是发生了弯曲.

[讨论]

二、加速度与质量的关系

学生进行实验，老师巡回指导，帮助实力较弱的小组实现实验

由于和以上的实验方法非常类似，所以可以直接让学生得出结论.

物体加速度在物体受力不变时，和物体的质量成反比.

这时候我们应该怎样通过图象来验证问题呢？

如果作a－M图象则图象是曲线，我们可以作a－1／M图象来解决这个问题，物体的加速度和质量成反比，所以a－1／M图象应该是一条过原点的直线.

三、由实验结果得出的结论

通过大家的实验，排除误差的影响，大家讨论总结一下加速度和物体所受的力以及物体质量之间的关系.

【课堂训练】

在水平路面上，一个大人推一辆重车，一个小孩推一辆轻车，各自做匀加速运动（阻力不计）.甲、乙两同学在一起议论，甲同学说：

大人推力大，小孩推力小，因此重车的加速度大.乙同学说，重车质量大，轻车质量小，因此轻车的加速度大.你认为他们的说法是否正确？

请简述理由.

本节我们学习了：

1.力是物体产生加速度的原因.

2.用控制变量法探究物体的加速度与合外力、质量的关系；

设计实验的方法.

3.物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度也越大；

合外力一定时，物体的质量越大，其加速度越小，且合外力的方向与加速度的方向始终一致.

4.实验数据的处理方法.

5．误差分析，平衡摩擦力。

1.完成实验报告.

2.设计一种方案，测量自行车启动时的平均加速度.

2实验：

与加速度有关的因素

1.物体受的合外力2.物体的质量

实验方法

控制变量法

实验过程与结论

物体的质量一定时，合外力越大，物体的加速度也越大

合外力一定时，物体的质量越大，其加速度越小

牛顿第二定律

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.

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.

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.

牛顿第二定律的特点

1.牛顿第二定律的理解.

2.理解k=1时，F=ma.

学生讨论上节课的实验过程和实验结果.

通过上一节课的实验，我们知道当物体质量不变时物体的加速度与其所受的作用力之间存在什么关系？

当物体所受力不变时物体的加速度与其质量之间存在什么关系？

当物体所受的力和物体的质量都发生变化时，物体的加速度与其所受的作用力、质量之间存在怎样的关系呢？

一、牛顿第二定律

通过上一节课的实验，我们再一次证明了：

物体的加速度与物体的合外力成正比，与物体的质量成反比.

a∝

如何把以上式子写成等式?

a=k

我们可以把上式再变形为F=kma.

选取合适的单位，上式可以简化.前面已经学过，在国际单位制中力的单位是牛顿.其实，国际上牛顿这个单位是这样定义的：

质量为1kg的物体，获得1m/s2的加速度时，受到的合外力为1N，即1N=1kg·

m/s2

可见，如果各量都采用国际单位，则k=1，F=ma

这就是牛顿第二定律的数学表达式.

物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同.

加速度的方向与合外力的方向始终一致，我们说牛顿第二定律具有同向性.

【讨论与交流】

一个物体静止在光滑水平面上，从某一时刻开始受到一个方向向右、大小为5N的恒定外力作用，若物体质量为5kg，求物体的加速度.若2s后撤去外力，物体的加速度是多少？

物体2s后的运动情况如何？

学生进行分组讨论

讨论a和F合的关系，并判断下面哪些说法不对，为什么.

A.只有物体受到力的作用，物体才具有加速度

B.力恒定不变，加速度也恒定不变

C.力随着时间改变，加速度也随着时间改变

D.力停止作用，加速度也随即消失

F=ma对运动过程的每一瞬间成立，加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生、同时变化、同时消失.这就是牛顿第二定律的瞬时性.

根据牛顿第二定律，即使再小的力也可以产生加速度，那么我们用一个较小的力来水平推桌子，为什么没有推动呢？

这和牛顿第二定律是不是矛盾？

如果物体受几个力共同作用，应该怎样求物体的加速度呢？

【例1】一物体在几个力的共同作用下处于静止状态.现使其中向东的一个力F的值逐渐减小到零，又逐渐使其恢复到原值（方向不变），则

A.物体始终向西运动

B.物体先向西运动后向东运动

C.物体的加速度先增大后减小

D.物体的速度先增大后减小

【例2】某质量为1000kg的汽车在平直路面上试车，当达到72km／h的速度时关闭发动机，经过20s停下来，汽车受到的阻力是多大？

重新起步加速时牵引力为2000N，产生的加速度应为多大？

（假定试车过程中汽车受到的阻力不变）

根据以上的学习，同学们讨论总结一下牛顿第二定律应用时的一般步骤.

1.确定研究对象.

2.分析物体的受力情况和运动情况，画出研究对象的受力分析图.

3.求出合力.注意用国际单位制统一各个物理量的单位.

4.根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程并求解.

如图所示，一物体以一定的初速度沿斜面向上滑动，滑到顶点后又返回斜面底端.试分析在物体运动的过程中加速度的变化情况.

这节课我们学习了

1.牛顿第二定律：

F=ma.

2.牛顿第二定律具有同向性、瞬时性、同体性、独立性.

3.牛顿第二定律解决问题的一般方法.

教材问题与练习.

3牛顿第二定律

内容

物体的加速度跟所受的合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合力的方向相同

表达式

F=ma

（1）同向性：

加速度的方向与力的方向始终一致

（2）瞬时性：

加速度与力是瞬间的对应量，即同时产生、同时变化、同时消失

（3）同体性：

加速度和合外力（还有质量）是同属一个物体的

（4）独立性：

当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度，而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果

力学单位制

1.了解什么是单位制，知道力学中的三个基本单位.

2.认识单位制在物理计算中的作用.

1.让学生认识到统一单位的必要性.

2.使学生了解单位制的基本思想.

3.培养学生在计算中采用国际单位，从而使运算过程的书写简化.

4.通过学过的物理量了解单位的重要性，知道单位换算的方法.

1.使学生理解建立单位制的重要性，了解单位制的基本思想.

2.了解度量衡的统一对中国文化的发展所起的作用，培养学生的爱国主义情操.

3.让学生了解单位制与促进世界文化的交流和科技的关系.

4.通过一些单位的规定方式，了解单位统一的重要性，并能运用单位制对计算过程或结果进行检验.

1.什么是基本单位，什么是导出单位.

2.力学中的三个基本单位.

3.单位制.

统一单位后，计算过程的正确书写

展示张飞和姚明的图片

大家知道他们的身高是多少呢？

《三国演义》上说张飞身高9尺.

按照现在的计算方法，张飞的身高应该是3m

姚明在当代应该是身高很高的人了，他的身高是多少？

2.26m.

看起来张飞要比姚明高很多，打篮球一定很厉害.

并不是张飞比姚明高，而是古代的尺和现代的尺不一样.在我国有“伸掌为尺”的说法，我国三国时期（公元3世纪初）王肃编的《孔子家语》一书中记载有：

“布指知寸，布手知尺，舒肘知寻.”两臂伸开长八尺，就是一寻；

从秦朝（约公元前221年）至清末（约公元1911年）的2000多年间，我国的“尺”竟由1尺相当于0.2309m到0.3558m的变化，其差别相当悬殊.

在古代，人们常用身体的某些器官或部位的尺度作为计量单位.在遥远的古埃及时代，人们用中指来衡量人体的身长，认为健美的人身长应该是中指长度的19倍.

各个国家、地区以及各个历史时期，都有各自的计量单位.仅以长度为例，欧洲曾以手掌的宽度或长度作为长度的计量单位，称为掌尺.在英国，1掌尺相当于7.62cm；

而在荷兰，1掌尺却相当于10cm.英尺是8世纪英王的脚长，1英尺等于0.3048m.10世纪时英王埃德加把自己大拇指关节间的距离定为1英寸.1英寸为2.54cm.这位君王又别出心裁，想出了“码”这样一个长度单位.他把从自己的鼻尖到伸开手臂中指末端的距离——91cm，定为1码.到了1101年，亨利一世在法律上认定了这一度量单位，此后，“码”便成为英国的主要长度单位，一直沿用了1000多年.

单位的不统一会造成什么样的困难？

【自学总结】

1.什么是基本量，什么是基本单位？

力学中的基本单位都有哪些，分别对应什么物理量？

2.什么是导出单位？

你学过的物理量中哪些是导出单位？

借助物理公式来推导.

3.什么是国际单位制？

国际单位制中的基本单位共有几个？

它们分别是什么？

对应什么物理量？

我们学过的力的单位牛顿是不是基本单位呢？

【例】一个原来静止的物体，质量是7kg，在14N的恒力作用下，5s末的速度是多大？

5s内通过的位移是多少？

（展示例题，学生求解探究）

解：

根据已知条件，m=7kg，F=14N，t=5s

根据牛顿第二定律，有

a=

=

=2N/kg=2m/s2

v=at=2m/s2×

5s=10m/s

x=

at2=

×

2m/s2×

25s2=25m.

教师点评：

我们看到，题目的已知量的单位都用国际单位制表示时，计算的结果也是用国际单位制表示的.既然如此，在统一已知量的单位后，就不必一一写出各量后面的单位，只在数字后面写出正确的单位就可以了.这样，上面的计算就可以写成：

m/s2=2m/s2

v=at=2×

5m/s=10m/s

2×

25m=25m

总结：

通过分析实例，培养学生分析问题、解决问题的能力，同时体会单位制的意义.

1.一个原来静止在光滑水平面上的物体，质量是20kg，在两个大小都是50N且互成120°

角的水平外力作用下，3s末物体的速度是多大？

3s内物体的位移是多少？

点拨：

在整个计算过程中所有物理量都采用国际单位制.就不需要在运算过程中每一步都将物理量代入进行计算，这样可以使计算过程简化.

2.现有下列物理量或单位，按下面的要求选择填空:

A.密度B.米/秒C.牛顿D.加速度E.质量F.秒G.厘米H.长度I.时间J.千克

（1）属于物理量的是________________（填前面的字母）.

（2）在国际单位制中，作为基本单位的物理量有________________.

（3）在国际单位制中基本单位是______________，属于导出单位的是________________.

通过本节课的学习，我们知道了什么是基本单位，什么是导出单位，什么是单位制，知道了力学中的三个基本单位以及统一单位后，解题过程的正确书写方法.

4力学单位制

单位制

物理量的名称

单位名称

单位符号

国际单位制

基本单位

力学单位

长度

米

m

质量

千克

kg

时间

秒

s

其他单位

导出单位

公式+基本单位

牛顿第三定律

一、知识与技能

1、知道力的作用是相互的，知道作用力和反作用力的概念。

2、理解牛顿第三定律的确切含义，能用它解决简单的问题。

3、能区分平衡力与作用力和反作用力

二、过程与方法

1、通过学生自己设计实验，培养学生的独立思考能力和实验能力。

2、通过用牛顿第三定律分析物理现象，可培养学生分析解决实际问题的能力。

3、通过鼓励学生动手、大胆质疑、勇于探索，可提高学生自信心并养成科学思维习惯。

三、情感、态度与价值观

1、培养学生实事求是的科学态度和团结协作的科学精神。

2、激发学生探索的兴趣，养成一种科学探究的意识。

1、知道力的作用是相互的，掌握作用力和反作用力。

2、掌握牛顿第三定律并用它分析实际问题。

正确区分平衡力和作用力、反作用力

一、引入新课

教师活动：

让学生利用身边的器材自己设计实验，验证以前学过的“力的作用是相互的”

学生活动：

积极思考设计实验。

二、进行新课

各小组积极动手做实验，并踊跃发言，展示成果。

提出问题：

1、力是一个物体对另一个物体的作用，这种作用是相互的还是单方面的？

一个力应与几个物体相联系？

2、如果把左手食指受到的力叫作用力，那么右手掌心受到的力叫什么合适？

叫反作用力好吗？

（注意，教师不一定用这个例子，要看学生回答情况而定）

得出实验结论：

力的作用是相互的，有施力物体必有受力物体，一个力应与两个物体相联系。

1、我们生活中还有哪些现象能证明这一点？

2、与同学一起分析、补充这些事例，并印证“力的作用是相互的”，并给出作用力和反作用力的概念。

3、引导学生分类，弹力、磁力、摩擦力均是相互的，使学生注意到从多角度证明问题更全面。

学生思考，通过小组举例、做实验、讨论：

1、用力拍手，两手都疼

2、磁铁相吸、相斥

3、碰碰车

4、用橡皮擦铅笔字，字被擦掉了橡皮也掉了一层皮

我们研究的是力，我们可以从哪些方面研究呢？

应该研究力的三要素：

作用点、大小、方向。

让学生自己举例分析。

比如学生作了下面的实验：

在右车上放一条形磁铁，在车上放一质量近似相等的铁块。

用手调整两车间的距离，使放手后左车刚好能在右车吸引力作用下运动。

观察实验现象

教师鼓励学生并注意纠错：

1、如把右车上铁块受到的力叫作用力，找出这个力的施力物体是谁？

作用点在哪里？

这个力的方向如何？

这个力的作用效果怎样？

2、反作用力的施力物体是谁？

受力物体是谁？

方