高中物理简案详细教学过程.docx
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高中物理简案详细教学过程
高中物理教师资格证面试真题——《向心力实例分析》
考试目标:
高中
面试科目:
物理
题目名称:
《向心力实例分析》
详情:
1.题目:
向心力实例分析
2.内容:
我们都有这样的经验:
骑着自行车或摩托车在水平路面上转弯时,就会产生向外侧打滑的趋势,所以往往要向内侧稍稍倾斜。
这是因为向内侧倾斜时,地面会对车辆产生指向内侧的静摩擦力。
这时车受到三个力的作用:
重力G、支持力N和静摩擦力f,其中静摩擦力f指向圆心,提供了车辆转弯所需的向心力F,即F=f。
再根据向心力公式
可得出
。
因此,如果弯道半径一定,转弯时的速度决定于静摩擦力的大小,而静摩擦力的最大值fmax制约了速度大小;如果速度超过了一定限度,车辆就向外打滑倾倒。
汽车、火车转弯时,则是依靠重力与支持力的合力获得的向心力。
为了向汽车、火车提供转弯时的向心力,高速公路、铁路的弯道通常都是外高内低。
例如,在赛车道转弯处行驶的赛车,受到重力和支持力作用。
此时,重力和支持力的合力不为零,而是指向弯道的圆心,所以两个力的合力F就提供了赛车转弯时做圆周运动的向心力。
假设弯道的倾角为θ,则F=mgtanθ(图4-20),
根据向心力公式
,所以
。
从上式可以看出,通过弯道的规定速度决定于弯道半径和倾角。
3.基本要求:
(1)讲授10分钟。
(2)有适当的板书。
(3)有启发学生思考的提问。
(4)有与生活联系的实例。
简案:
一、课题:
《向心力实例分析》
二、教学目标
1.知识与技能:
知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度,它就是圆周运动的物体所受的向心力,会在具体问题中分析向心力的来源。
2.过程与方法:
通过对匀速圆周运动的实例分析,渗透理论联系实际的观点,提高学生分析和解决问题的能力。
3.情感、态度与价值观:
通过对几个实例的分析,使学生明确具体问题必须具体分析。
三、教学重难点
1.重点:
在具体问题中分析向心力的来源,并结合牛顿运动定律求解有关问题。
2.难点:
具体问题中向心力的来源。
四、教学过程
(一)新课导入
播放汽车、赛车、火车转弯视频,提问引入课题。
(二)新知讲授
1.讨论汽车转弯时的受力情況,引导学生理解弯道处做的是圆周运动,求临界速度。
2.讨论赛车转弯时的受力情況及规定速度,师生共同总结。
4.讨论火车转弯时的受力情況及规定速度。
(三)巩固提升
思考如果火车转弯时的速度大于或者小于规定速度,受力情況和对轨道的影响。
(四)小结作业
1.小结:
学生总结本节课主要内容。
2.布置作业:
分析生活中其他做圆周运动的物体的受力情况。
(五)板书设计
汽车转弯时的向心力
1.汽车转弯
2.赛车转弯
3.火车转弯
时,外轨受到挤压;
时,内轨受到挤压。
详细教学过程:
(一)新课导入
教师播放三段视频:
1.汽车在水平路面上转弯;2.赛车在赛车道上转弯;3.火车在铁轨上转弯。
提出问题:
车辆在沿直线运动时与转弯时从受力的角度分析有什么不同呢?
学生思考并回答:
沿直线运动所受合力与速度在一条直线上,但是在转弯时,合力指向轨道内侧。
教师追问:
这个合力是由哪些力来提供的呢?
汽车或者火车在转弯时又有哪些需要注意的地方呢?
引出课题。
(二)新知讲授
1.再次观看视频1,视频突出弯道的圆弧形设计,便于学生理解弯道处做的是圆周运动。
教师提问:
汽车在转弯的过程中做的是什么运动?
受到哪些力?
学生观察思考后回答:
做的是圆周运动。
教师播放汽车转弯时速度过大向外打滑的视频引导学生思考受力情况。
学生分析后得到:
汽车转弯时的受力如图所示,其中静摩擦力f提供转弯时的向心力。
由牛顿第二定律可知
,因此当弯道半径一定时,速度的大小取决于最大静摩擦力的大小,如果一旦超过了临界速度,汽车就会向外打滑。
2.再次观看视频2和3,让学生对比赛车弯道及火车弯道的设计与刚才的汽车转弯时弯道有什么不同。
学生通过观察能够发现赛车弯道和火车轨道的设计都是外高内低。
教师提问:
这样设计的目的是什么呢?
尝试从受力的角度分析。
学生画出受力分析图:
通过受力分析可以得到,赛车在转弯时向心力由重力和支持力的合力来提供,F=mgtanθ,
由牛顿第二定律可得:
。
师生共同总结:
赛车在弯道处的规定速度取决于轨道的半径和倾角。
接下来教师播放火车轨道转弯处的模拟动画,让学生了解火车轨道及车轮的设计,然后让学生小组合作讨论火车转弯时的受力情況及规定速度。
学生讨论后能够得到火车转弯时与赛车类似,规定速度为
。
(三)巩固提升
讨论:
如果火车转弯时的速度大于或者小于规定速度,受力情況又是怎么样的?
对轨道有什么影响?
学生结合火车轨道的特点思考,教师引导得到:
如果重力的分力提供的向心力不足或者过大,那就要用一个力与重力的分力来共同提供向心力,速度快时,重力分力小于所需要的向心力,所以外轨可以提供一个向圆心的支持力,也就是外轨会受到挤压;速度小时,重力分力大于所需向心力时则需要内轨提供一个力,即内轨会受到挤压。
(四)小结作业
小结:
学生总结本节课主要内容。
作业:
分析生活中其他做圆周运动的物体的受力情况。
(五)板书设计
汽车转弯时的向心力
1.汽车转弯
2.赛车转弯
3.火车转弯
时,外轨受到挤压;
时,内轨受到挤压。
【答辩题目及解析】
1.向心力根据什么定义的?
【参考答案】
向心力是从力的效果来命名的,因为它产生指向圆心的加速度,所以称它为向心力。
它不是具有确定性质的某种类型的力,相反,任何性质的力都可以作为向心力,实际上它可以是某种性质的一个力,或某个力的分力,还可以是几个不同性质的力沿着半径指向圆心的合外力。
2.简单说一下课程的设计思路。
【参考答案】
因为本节课与生活实际联系的比较紧密,所以我也采用了从生活实例入手导入本节课的方法,让学生观看汽车、赛车和火车转弯时的视频,通过直观的观察,结合已学知识,进行受力分析,汽车转弯时的受力相对简单,因此我没有占用太长的时间,而是在赛车和火车转弯的部分进行更为深入的分析,包括对赛车和火车受力的分析,然后分析转弯时规定速度与哪些因素有关。
另外就是在巩固提高的部分我还设计了火车转弯速度为非规定速度时对轨道影响的分析,这可以让那些基础好的学生进行拓展。
高中物理教师资格证面试真题——《开普勒三定律》
考试目标:
高中
面试科目:
物理
题目名称:
《开普勒三定律》
详情:
1.题目:
开普勒三定律
2.内容:
从古至今,人类不仅创作了关于星空的神话、史诗,而且也在孜孜不倦的探索天体的运动规律。
自希腊起,人们便开始观察行星运动的规律,并提出了相关理论。
德国的开普勒(J.Kepler,1571-1630,图5-5)根据前人的观测和研究,于1609和1619年先后提出了太阳系运动三大定律。
开普勒第一定律:
所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上(图5-6)。
开普勒第二定律:
太阳与任何一个行星的连线(矢径)在相等的时间内扫过的面积相等。
(图5-7)
开普勒第三定律:
行星绕太阳运行轨道半长轴r的三次方跟它公转周期T的平方成正比。
3.基本要求:
(1)在10分钟内完成试讲。
(2)要有适当板书。
(3)要有提问互动环节。
简案:
一、课题:
《开普勒三定律》
二、教学目标
1.知识与技能:
理解开普勒三定律的内容及其应用。
2.过程与方法:
通过对天体运行研究历史的了解,体会科学研究的一般思路与方法——质疑、批判、猜测、观察与实验。
3.情感态度价值观:
感悟科学家对科学的执着和献身精神,培养学生热爱科学、献身科学的精神和勇于创新、敢于坚持真理、实事求是的科学态度。
三、教学重难点
1.重点:
开普勒三定律的内容和应用。
2.难点:
对行星的椭圆轨道的认识,理解其普遍适用性。
四、教学过程
(一)新课导入
展示太阳系的图片,提问引入。
(二)新知讲授
1.阅读课本,查阅资料,了解“地心说”与“日心说”。
2.通过挂图、视频等学习开普勒行星运动定律及其近似处理。
3.介绍开普勒三定律的意义。
(三)巩固提升
多媒体出示练习题。
(四)小结作业
课后查阅资料了解更多的物理学史。
(五)板书设计
开普勒三定律
一、“地心说”与“日心说”
二、开普勒行星运动定律
1.第一定律(椭圆轨道定律)
2.第二定律(面积定律)
3.第三定律(周期定律):
详细教学过程:
(一)新课导入
展示太阳系的图片,让学生从物理学的角度观察、思考这些行星为什么会绕着太阳运动,它们的运动有没有规律?
(二)新知讲授
一、“地心说”与“日心说”
引导学生阅读课本,参考课下查阅的资料思考并回答下列问题:
1.古代人们对天体运动存在哪些看法?
2.什么是“地心说”?
什么是“日心说”?
3.两种学说争论的焦点是什么?
总结:
“日心说”相对“地心说”能更完美地解释天体的运动,但这两种学说都不完善。
因为太阳、地球等天体都是运动的,鉴于当时对自然科学的认识能力,“日心说”比“地心说”更先进。
介绍开普勒发现行星运动三大定律的过程。
第谷连续20年对行星位置进行了较仔细的测量,将人类测量天体位置的误差从10′减小到2′;开普勒在其导师第谷的观测基础上进行总结,他得到的结果与第谷的观测结果相差8′,他认为这8′的差距是假设行星绕太阳做圆周运动造成的。
后来通过4年的数学计算,发现了行星运动的三大定律。
二、开普勒行星运动定律
出示行星运动的挂图,并播放行星运动的视频,给出开普勒行星运动定律:
第一定律(椭圆轨道定律):
所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在椭圆的一个焦点上;
第二定律(面积定律):
对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等的时间内扫过相等的面积;
第三定律(周期定律):
所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等,即:
=k。
提出问题:
k值与什么有关?
(与中心天体有关)
向学生介绍在第三定律中所做的近似处理:
1.大多数行星绕太阳运动的轨道十分接近圆,太阳处于圆心。
2.对某一行星来说,它绕太阳做圆周运动的角速度(或线速度)不变,即行星做匀速圆周运动。
3.所有行星轨道半径的三次方跟它的公转周期的二次方的比值都相等,即
=k。
三、开普勒三定律的意义
开普勒关于行星运动的确切描述不仅使人们在解决行星的运动学问题上有了依据,更澄清了人们多年来对天体运动神秘、模糊的认识,同时也推动了对天体动力学问题的研究。
为万有引力定律的发现奠定了基础。
要求学生思考:
问题一:
现在我们已发现太阳周围有几颗大行星?
分别是什么?
(木、水、金、火、土、地球、天王星、海王星)
问题二:
哪颗行星离太阳最近?
(水星)
问题三:
水星绕太阳运转的周期会和地球一样吗?
(利用开普勒第三定律可知:
绕同一恒星运转的不同行星,k是一个常量。
所以水星离太阳最近,绕太阳运转的周期也最短。
)
给出太阳系八大行星的公转周期,以验证推论是否正确:
水星0.24年(88日)、金星0.62年(225日)、地球1年(365日)、火星1.88年(687日)、木星11.86年(4333日)、土星29.46年(10760日)、天王星84年(30799日)、海王星:
165年(60192日)
(三)巩固提升
多媒体出示:
1.行星绕恒星的运动轨道如果是圆形,那么它轨道半径R的三次方与运行周期T的平方比为常数K,则常数K的大小(A)
A.只与恒星的质量有关B.与恒星的质量及行星的质量有关
C.只与行星的质量有关D.与恒星的质量及行星的速度有关
(四)小结作业
课后查阅资料了解更多的物理学史。
(五)板书设计
开普勒三定律
一、“地心说”与“日心说”
二、开普勒行星运动定律
1.第一定律(椭圆轨道定律)
2.第二定律(面积定律)
3.第三定律(周期定律):
【答辩题目及解析】
1.物理教学中,学生了解物理学史有什么作用?
【参考答案】
物理学史是研究物理学发展历史的科学,它不仅真实记载描述了物理科学形成发展历程,而且解释与分析了历程的形成背景与规律,不仅包含物理科学知识体系逐步成熟发展的过程,也包括科学家们探索追求真理的事实与故事。
物理学史教育就是向学生传授物理学史方面的知识,通过了解物理学家的创新思维和实践,使学生受到科学思想、科学精神的教育和熏陶,从而促进学生各种能力和素质的提高。
2.开普勒三定律是通过实验得出的吗?
【参考答案】
不是,这是通过观测得出来的,刚开始,第谷在天体观测方面获得不少成就,去世后留下20多年的观测资料和一份精密星表。
他的助手开普勒利用了这些观测资料和星表,又进行了观测,最后得出的。
高中物理教师资格证面试真题——《交变电流的峰值和有效值》
考试目标:
高中
面试科目:
物理
题目名称:
《交变电流的峰值和有效值》
详情:
1.题目:
交变电流的峰值和有效值
2.内容:
峰值和有效值:
交变电流的峰值Im和Um是它能达到的最大数值,可以用来表示电流的强弱或电压的高低。
例如,把电容器接在交流电路中,就需要知道电压的峰值。
电容器所能承受的电压要高于交流电压的峰值,否则电容器就可能被击穿。
下图是通过一个R=1Ω的电阻的电流i随时间变化的曲线。
这个电流不是恒定电流。
1.怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量?
2.如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过这个电阻R,也能在1s内产生同样的热,这个电流是多大?
让交流与恒定电流分别通过大小相同的电阻,如果在交流的一个周期内它们产生的热量相等,而这个恒定电流是I、电压是U,我们就把I、U叫做这个交流的有效值(effectivevalue)。
例如某一交流通过一段电阻丝,在一个周期内产生的热量为Q,如果改用3A的恒定电流通过这段电阻丝,在相同的时间内产生的热量也是Q,那么,这个交变电流的有效值就是3A,交流的电压的有效值可以用同样的方法确定。
理论计算表明,正弦交变电流的有效值I、U与峰值Im、Um之间有如下的关系:
这两个关系式只对正弦式电流成立。
人们通常说家庭电路的电压是220V,指的便是有效值。
交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值;交流电压表和交流电流表的示数是有效值;交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值。
3.基本要求:
(1)在10分钟内完成试讲。
(2)要有适当板书。
(3)要有提问互动环节。
简案:
一、课题:
《交变电流的峰值和有效值》
二、教学目标
1.知识与能力:
知道交变电流的峰值和有效值概念,能利用有关公式计算交变电流的有效值。
2.过程与方法:
通过分析图像,学习用等效的方法得出有效值的计算方法。
3.情感态度价值观:
联系日常生活中的交变电流知识,培养学生将物理知识应用于生活和生产实际的意识,鼓励学生勇于探究和日常生活有关的物理学问题。
三、教学重难点
1.重点:
有效值的概念和计算。
2.难点:
有效值的概念。
四、教学过程
(一)新课导入
复习交变电流的产生,导入新课。
(二)新知讲授
1.引导学生利用前面交流电的产生原理及表达式理解交流电的峰值。
2.引导学生完成例题,学习有效值概念。
3.总结求有效值的公式、适用范围。
(三)巩固提升
教师提问并总结哪些情况指的是有效值。
(四)小结作业
1.小结:
总结概括本节课的主要知识点。
2.作业:
思考对于半周期或四分之一周期的正余弦的交变电流的有效值的计算方法。
(五)板书设计
交变电流
——峰值和有效值
一、交流电的周期和频率二、交流电的峰值和有效值
周期T频率f峰值:
Im和Um
周期和频率的关系有效值:
详细教学过程:
(一)新课导入
复习上节课交变电流的产生来导入新课。
问题1:
交变电流的产生原理是什么?
它的表达式的意义及各个物理量的含义?
学生回答之后引导其思考,在交变电流及电压中,除了最大值和角速度,还可以有哪些物理量来描述交流电?
学生回答:
知道了线圈的转速,那么线圈在其中转动一圈的时间是多少?
教师点评:
不错,这个我们叫做周期,大家知道我们在实验室用学生电源做实验时,用电流表或者电压表测出来的电流和电压的示数表示什么意思吗?
学生回答:
表示电流和电压的大小。
教师点评:
其实呢,大家答的有一定的道理,但在我们电学中,电流表和电压表的示数有一个专门含义叫做有效值,今天就来学习它。
引出课题——交变电流的峰值及有效值(板书)。
(二)新知讲授
一、峰值
教师引导学生利用前面交流电的产生原理及表达式来理解交流电的峰值。
教师:
我们前面学习交流电的产生,是因为线圈在磁场中以一定的角速度做周期性的转动,线圈转动一圈的时间就是线圈周期及交流电的周期T,周期的倒数就是线圈的频率l/T=f。
根据交流电的数值表达式,我们知道交流电的电压是在不断变化,那么它的最值是多少?
学生回答:
交流电的最大值就是Im和Um,最小值为零。
因为电压虽然有正负之分,但只是表示大小。
教师点评:
同学分析的非常仔细,交流电的最大值Im和Um就是峰值,可以用来表示电流的强弱和电压的高低。
教师:
大家知道电容器的所能承受的最大电压是有什么要求吗?
对正常的家用电器来说是其铭牌上标记的220v吗?
接下来学习解决这个问题。
二、有效值
教师出示一道例题:
如图所示的电流通过一个R=1Ω的电阻,它不是恒定电流。
(1)怎样计算通电1s内电阻R中产生的热量?
学生解答:
图象反映的交变电流可以分为4段。
前半个周期中,0-0.2S内,可看成电流大小为1A的恒定电流,0.2S—0.5S内,可看成电流大小为2A的恒定电流。
后半个周期的电流与前半个周期方向相反,但产生热量相同。
(2)如果有一个大小、方向都不变的恒定电流通过电阻R,也能在1s内产生同样的热,这个电流是多大?
学生解答:
教师总结:
有效值:
(抓三个相同)让交流与恒定电流通过相同的电阻,如果它们在一个周期内产生的热量相等,把恒定电流的值叫做这个交变电流的有效值。
说明:
以上三个求有效值的公式仅适用于正弦和余弦交变电流,交变电流的有效值是根据电流的热效应来规定的。
(三)巩固提升
教师提问:
电容的击穿电压是电压峰值还是有效值?
保险丝的熔断电流是交变电的峰值还是有效值?
学生回答:
电容的击穿电压和保险丝的熔断电流都是其能承受的最大值,即其需大于正常使用的交变电的电压及电流的峰值。
教师总结:
交流用电设备上所标的额定电压和额定电流是有效值;交流电压表和交流电流表的示数是有效值;交变电流的数值在无特别说明时都是指有效值。
(四)小结作业
总结概括本节课的主要知识点:
交流电的峰值及有效值的概念和意义。
并让学生课下思考:
对于半周期或四分之一周期的正余弦的交变电流的有效值的计算方法。
(五)板书设计
交变电流
——峰值和有效值
一、交流电的周期和频率二、交流电的峰值和有效值
周期T频率f峰值:
Im和Um
周期和频率的关系有效值:
【答辩题目及解析】
1.恒定电流、交变电流和直流电的区别?
【参考答案】
直流电就是方向不随时间变化的电流。
恒定电流就是大小和方向不随时间变化的电流。
交变电流就是大小和方向都随时间变化的电流。
2.电容和电感对交变电流的影响作用?
【参考答案】
在电路中,电感阻碍交变电流的运行,交变电流的频率越大,电感对其阻碍的作用就越大。
电容不阻碍交变电流的运行,交变电流的频率越大,电容对交变电流的阻碍作用越小。
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