高一物理牛顿运动定律教案.docx
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高一物理牛顿运动定律教案
4.1牛顿第一定律
知识与技能
1.知道伽利略的理想实验及其主要推理过程和推论,知道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及意义
3.知道什么是惯性,会正确地解释有关惯性的现象。
过程与方法
1.观察生活中的惯性现象,了解力和运动的关系
2.通过实验加深对牛顿第一定律的理解。
3.理解理想实验是科学研究的重要方法
情感态度与价值观
通过伽利略和亚里士多德对力和运动关系的不同认识,了解人类认识事物体质的曲折性。
教学重点
1.对牛顿第一运动定律和惯性的正确理解
2.科学思想的建立过程
教学难点
1.力和运动的关系
2.惯性和质量的关系
教具
多媒体视频
课时安排
1课时
教学过程
问题一:
物体运动的原因是什么?
(历史的思考:
亚里士多德、伽利略)
问题二:
亚里士多德为什么会出错?
错误的结论维持近两千年,我们有何思考?
(凭经验、表象,而这往往是不可靠的;要善于思考、敢于质疑,要动脑筋探寻解决问题的方法。
)
问题三:
伽利略发现问题的关键在哪里?
(摩擦力;实验探索)
问题四:
伽利略是如何考虑实验、如何分析问题的?
①常识:
给水平面上的物体一个初速度,物体为何运动一段会停下来?
(摩擦力)如何使它运动更远一些?
(物体表面尽量光滑,但轨道不可能无限长。
)
②伽利略的理想实验:
如图:
让小球从一个斜面由静止滚下,小球将滚上另一个斜面,如果没有摩擦,小球将上升到原来的高度。
减小另一个斜面的倾角,小球仍能到达原来的高度,但比第一次滚得要远些,假设把另一个斜面放至水平,则小球因为无法达到原来的高度而永远运动下去。
③分析教材P72图4.1.1,有哪些认识?
(将实验问题的理论化:
画图、加字母等;频闪法拍照:
小球在斜面上各点的速度的求法,定性、定量判断小球在斜面上做什么运动,)
④小球在水平方向运动的理想分析(水平方向不受力)
⑤结论:
力不是维持物体的运动(速度)的原因,而是改变物体运动状态(改变物体速度)的原因。
问题五:
牛顿是如何总结这个问题的?
①法国工程师笛卡尔的研究
②牛顿第一运动定律:
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。
例:
a.用一细绳一端系一小球,让它做圆周运动。
若在绳断的瞬间,小球不受任何力的作用,则小球将做什么运动?
(以绳断那个时刻的速度做匀速直线运动)
b.用绳吊起一个小球,小球静止。
若在剪断绳子的瞬间,小球不受任何力的作用,则小球将做什么运动?
(静止)
③牛顿第一运动定律是理想定律
④自然界中物体不可能不受力,若物体受平衡力,则可等效物体不受力或认为受合外力为零,在这种情况下物体将保持静止状态或匀速直线运动状态。
问题五:
如何理解惯性?
①物体都具有抵抗状态变化的“本领”,如:
冬天晚上上床和早上起床人的感觉等。
②惯性:
物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。
例:
汽车启动、加速,汽车刹车、减速,车上的人的感觉?
原因?
如何表达?
(原来状态,怎么改变,由于惯性,结果)
③猜想惯性的大小与哪些因素有关?
静止的物体无惯性;速度大的物体惯性大;受的力越大惯性越大;做曲线运动的物体惯性要发生变化。
这些话对吗?
说明什么?
(与外界因素无关)
惯性是物体的固有性质,仅与物体的质量有关,惯性大小的唯一量度是质量。
惯性可以表现出来,也可以不表现出来。
只有在运动状态发生改变才可以表现出来。
【练习】
教材P75页练习
问题六:
什么是惯性参考系?
(简介教材P74页内容)
【思考】
如图所示,在密闭的车内用细线拴着一个铁球和一个氢气球,当车突然向右加速时,铁球和氢气球相对于车的位置发生怎样的变化。
4.2实验:
探究加速度与力、质量的关系
知识与技能
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
过程与方法
1.指导学生半定量地探究加速度和力、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
情感态度与价值观
1.通过探究实验,培养实事求是、病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
教学重点
1.控制变是法的使用
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
教学难点
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
教具
(1)附有滑轮的长木板2块(2)小车2个(3)带小钩或小盘的细线2条(4)钩码,规格:
10g,20g,用作牵引小车的力。
(5)砝码,规格:
50g、100g、200g,用做改变小车质量(6)刻度尺(7)宽口文件夹(8)1-2m粗线绳,用做控制小车运动。
课时安排
2课时
教学过程
问题一:
力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动状态的原因,是产生加速度的原因。
请猜想加速度与哪些因素有关?
问题二:
如何研究这个问题?
(控制变量法)
问题三:
具体如何操作?
①实验器材:
附有滑轮的长木板1块,规格为200g的小车1个,带小钩细线1条,规格为20g的钩码5只(作牵引小车的力),规格为200g的砝码5只(用做改变小车质量),打点计时器,20cm的纸带,稳压源。
②控制质量不变(200g)
a.要考虑加速度与什么力有关?
(绳子拉力、摩擦力、合力)
b.如何用绳子拉力来替代合力?
(平衡摩擦力)如何平衡摩擦力?
(体会长木板的倾角逐渐变大,小车的受到的静摩擦力大小与重力什么关系、如何变化,注意平衡的应该是动摩擦力)
c.在实验中,钩码的重力大小等于拉力大小吗?
请定性分析哪个较大一些?
如何使钩码的重力大小与拉力大小更接近?
(M>>m)
d.小车的加速度如何测?
(打点计时器,提醒如何数据处理)
e.添加钩码(增大拉力),重复实验。
f.列表分析或画图分析(横、纵坐标分别选什么好?
描点、拟合,图象经过原点吗?
)
g.有何结论?
M一定时,a∝F
h.若M=400g时,重复以上实验,有何结论?
③控制拉力不变(钩码质量50g,F=0.5N)
a.添加砝码(增大M),重复实验。
b.列表分析或画图分析(横、纵坐标分别选什么好?
)
c.有何结论?
F一定时,a∝1/M
d.若F=1N时,重复以上实验,有何结论?
问题四:
若某同学做这个实验,取M=500g,得到如图1或2的图象,说明什么?
问题五:
不直接测加速度可以探究这个问题吗?
①不具体测加速度,可作对比实验。
其他思想可以同前实验。
②实验器材:
附有滑轮边侧有刻度的长木板2块,规格为200g的小车2个,带小钩细线2条,规格为20g的钩码5只(作牵引小车的力),规格为200g的砝码5只(用做改变小车质量),宽口文件夹,2m粗线绳。
③分析两小车均做初速度为零的匀加速运动,相同时间内两小车位移之比就是其加速度之比。
④处理实验数据:
表一:
M1=M2=600g
次数
小车1
小车2
钩码(g)
位移x1(cm)
钩码(g)
位移x2(cm)
1
20.0
40.0
2
20.0
60.0
3
20.0
80.0
4
20.0
100.0
5
20.0
120.0
表二:
F1=F2=0.2N
次数
小车1
小车2
M1(g)
位移x1(cm)
M2(g)
位移x2(cm)
1
200
400
2
200
600
3
200
800
4
200
1000
5
200
1200
⑤作出图象,分析图象:
问题六:
通过实验发现加速度a与合外力F、质量m有什么关系?
(加速度与力成正比,与质量成反比。
即a∝F,a∝1/m)
问题七:
通过本节内容的学习应搞清楚思维上的哪些问题?
(①实验要探究的内容,②探究实验的设计思路,③实验仪器的操作方法,④数据处理方法,⑤如何画出图象并且从图象探究到什么规律。
)
【巩固练习】
评价手册P531、5、6、7
4.3牛顿第二定律
知识与能力
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.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
2.培养学生的概括能力和分析推理能力
情感态度和价值观
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
教学重点
牛顿第二定律的特点
教学难点
牛顿第二定律的理解
课时安排
2课时
教学过程
问题一:
上节课我们是如何探究物体的加速度与力、质量的关系的?
有什么关系?
(研究问题的方法和程序)
问题二:
牛顿第二定律的内容是什么?
①内容:
物体的加速度跟作用力成正比,跟物体的质量成反比。
②作用力指的是什么?
(合力)合力是怎么求的?
(在对物体受力分析的基础上,对力进行合成)
③表达式:
a∝F合/m或者F合∝ma(比例式)
F合=kma(等式)k应是比例系数
④单位:
比例系数k的选取有任意性,但取k=1最简单。
在这种规定下来定义力的单位1kgm/s2=1N
这样:
F合=ma(运用时请注意必须统一单位:
N,Kg,m/s2)
⑤意义:
力是改变物体运动状态的原因,是产生加速度的原因;若有力作用于物体,物体则立即产生加速度,若力撤消作用,加速度瞬间消失(瞬时对应,共存亡)。
⑥矢量方程:
的方向永远由F合的方向决定,永远与F合的方向一致。
问题三:
用手推课桌(对课桌施加力的作用),课桌为何没有运动(产生加速度)?
(课桌不止受一个力,还受到摩擦力;F合=0,a=0;)
问题四:
如何求物体的加速度?
①根据运动学方程来计算
②对物体进行受力分析,然后将所有力进行合成从而求出合力
③根据F=kma将物体受到的每一个力产生的加速度分别求出各自的加速度:
a1、a2、a3、a4等,然后将这些加速度进行合成。
问题五:
力与加速度有何关系?
①力与加速度有因果关系,但无时间先后而是同时产生、立即产生;若合力改变,加速度立即随之改变;合力消失,加速度立即消失。
即合力与加速度瞬时对应,无需时间过程。
②力与速度无因果关系。
因为
,即速度变化必须有时间过程,在很短的时间内可以近似认为
=0,则
=0速度不变。
【讨论】
教材P821、2、3
【例题】
1.某质量为1100kg的汽车在平直路面试车,当达到100km/h的速度时关闭发动机,经过70s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。
①汽车质点的运动图景(两种情况)
②汽车质点的受力分析(竖直情况如何考虑)
③解题规范:
汽车匀减速:
a1=v0/tf=ma1=mv0/t=1100×27.8/70=437(N)
汽车匀加速:
F合=F-f=2000-437=1563(N)又
F合=ma2
a2=F合/m=1563/1100=1.42(m/s2)
2.一个质量为2kg的物体受到互成1200角的两个力F1和F2的作用,这两个力的大小都是10N,这个物体产生的加速度是多大?
①对物体进行受力分析,求合力
②利用牛顿第二定律求解
③解题规范:
④思考:
质量不同的物体,自由下落的加速度为何一样?
3.如图所示,质量分别为mA和mB的两个小球,
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- 物理 牛顿 运动 定律 教案
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