教案能够展现出教师在备课中的思维过程,并且显示出教师对课标、教材、学生的理解和把握的水平以及运用有关教育理论和教学原则组织教学活动的能力。
一、教学目标
1、知识目标:
(1)进一步深化对电阻的认识
(2)掌握电阻定律及电阻率的物理意义,并了解电阻率与温度的关系
2、能力目标:
(1)通过类比,培养学生分析解决三个变量之间关系的科学研究方法
(2)通过从猜想→研究方法→实验操作等一系列探索过程,使学生掌握如何获取知识,发展思维能力。
3、德育渗透点:
(1)通过对各种材料电阻率的介绍,加强学生安全用电的意识
(2)通过我国对超导现象的研究介绍,激发学生爱国和奋发学习的精神。
二、教学重点、难点分析
1、重点:电阻定律
2、难点:电阻率
3、疑点:超导现象的产生
4、解决办法
①对于重点,主要是通过课堂上师生一起(教师动手,学生观察)探索,最后用科学的处理方法导出定律,这样加深了学生对该知识点的渗透。
②对于难点,主要是通过与电阻的比较,从而明确电阻是反映导体本身属性;电阻率是材料本身的属性。
③对于疑点主要是通过实验来加强直观感觉。
三、教学方法:
实验演示,启发式教学
四、教 具:
电阻定律示教板(含金属丝) 学生电源 电流表 伏特表 滑动变阻器 电键 导线 火柴 废弃的“220V 40W”白炽灯 幻灯片 投影仪 计算机 自制CAI课件
五、教学过程:
(一)提出问题,引入新课
1、为了改变电路中的电流强度,怎样做?
由欧姆定律I=U/R,只要增加导体两端的电压U或降低导体电阻R即可。
2.R=U/I的含义,如何测定电阻(让学生自己设计电路)?
从上述的回答我们不难发现电阻R与两端电压及流过电流强度无关,那么它由谁决定呢?
(二)进行新课
1、探索定律——电阻定律
①R可能与哪些因素有关?(科学猜想)
(材料、长度、横截面积、温度……)
②解决方法——控制变量法。(回忆欧姆定律的研究或牛顿第二定律的研究)
③演示实验 幻灯投影电路图。
A.出示电阻定律示教板、金属材料
B.教师与学生一起连接电路,先让E、F分别接A、a,测得一组数据(U、I)记入下表。然后把a、b用短导线连接,E、F分别接A、B,又得一组(U、I)。再把A、B用一短线连接,E、F分别接A(B)a(b)。又得一组数据(U、I)。
C.换用E、F分别接不同材料金属丝C、c,又得一组数据。
D.分析数据
a)先定性观察→R与材料、长度、横截面积有关
b)定理推理
2、电阻定律
①内容——在温度不变时,导线的电阻与它的长度成正比,跟它的横截面积成反比。
②表达式
说明 ——长度 S——横截面积 ——比例系数
3、电阻率——
①单位 欧米
②物理意义 反映材料导电性能好坏。在数值上它等于用该材料制成的1m长,横截面积为1m2的导体电阻。
③测量——学生思考
(幻灯投影书上154页各材料电阻率——20℃时)
引导学生结合生活实际,了解为了电业工人的安全,为使在相同电压下电流小,选用电阻率较大的橡胶、木头等制造电工用具把套。
④电阻率与温度关系
由表格上面写着20℃,要学生明白这意味着这张表格的数据是在20℃时测得的,即电阻率与温度有关。
[演示](幻灯投影电路图)
连接,用火柴点燃来加热白炽灯灯丝后再移开。
现象: 发现小灯泡先变暗后又慢慢变亮
材料的电阻率随温度变化而变化。利用金属的电阻率随温度升高而增大,制成温度计(电阻温度计),但也有些材料的电阻率不随温度改变而改变。
(三)例题精讲
【例】 把一均匀导体切成四段并在一起,电阻是原来的多少倍?拉长四倍后是原来多少倍?
解析:由电阻定律
切成四段体积不变,故 S→4S
所以 变为同理拉长四倍后, 变为原来的16倍
(四)总结、扩展
打开计算机,利用多媒体教学课件再次展示决定电阻大小的因素,再现实验现象,形象直观,给学生留下深刻的印象。
本节课主要通过猜想→探索→得出定律的过程验证,并得到了电阻定律,由实验感知电阻率与温度的关系,关于超导的应用有待同学们进一步去探讨。
六、布置作业
1、第154页(1)(2)(3)题做在作业本上。
2、思考154页(4)题
一、教材分析
本节内容是在上一节安培力的基础上,进一步形成的新的知识点。重在让学生理解什么是洛伦兹力、并掌握洛伦兹力的方向判断和大小的计算。它也是后续学习《带电粒子在匀强磁场中运动》的知识基础。
本课教材在提出洛伦兹力的概念后,重在引导学生由安培力的方向和大小得出洛伦兹力的方向和大小,这种通过实验结合理论探究洛伦兹力的方向,再由安培力表达式推导出洛伦兹力的表达式的过程是培养学生逻辑思维能力的好机会,一定要让学生都参与进来。
二、学情分析
知识基础:学生已经学习了《磁场对通电导线的作用力》一节,知道如何判断安培力的方向以及如何计算安培力的大小。但对于安培力产生的原因,却还不甚清楚。
技能基础:学生已经具备一定的逻辑推理分析能力,因此本节课可以引导学生思考安培力的产生原因,激发学生的求知欲,引入探究式学习。
三、教学目标
(一)知识与技能
1、知道什么是洛伦兹力。利用左手定则判断洛伦兹力的方向。
2、知道洛伦兹力大小的推理过程。
3、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算。
4、了解v和B垂直时的洛伦兹力大小及方向判断。理解洛伦兹力对电荷不做功。
5、了解电视显像管的工作原理
(二)过程与方法
通过观察,形成洛伦兹力的概念,同时明确洛伦兹力与安培力的关系(微观与宏观),借助洛伦兹力与安培力的关系,猜想并验证洛伦兹力的方向也可以用左手定则判断;通过思考与讨论,推导出洛伦兹力的大小公式F=qvBsinθ。最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转。
(三)情感态度与价值观
进一步学会观察、分析、推理,培养科学思维和研究方法。认真体会科学研究最基本的思维方法:“推理—假设—实验验证”。
四、教学重点与难点
重点:
1、利用左手定则会判断洛伦兹力的方向。
2、掌握垂直进入磁场方向的带电粒子,受到洛伦兹力大小的计算。
这一节承上(安培力)启下(带电粒子在磁场中的运动),是本章的重点
难点:
1、洛伦兹力对带电粒子不做功。
2、洛伦兹力方向的判断。
五、教学资源
电子射线管、高压电源、磁铁、多媒体课件
六、教学设计思路
根据对本节教材内容的分析,结合学情和相关教学资源,本节课以“情景问题猜想实验验证理论推导应用巩固”的思路进行设计。
课前通过观看“极光美景”视频,引出本节主题。然后借助“阴极射线管”演示实验指出磁场对运动电荷有力的作用,并激发学生学习的兴趣。课中借助安培力的方向,让学生通过猜想加验证的方式,学习并掌握洛伦兹力方向的判定方法,并进一步得出安培力与洛伦兹力的内在关系;借助安培力大小的计算公式,引导学生推导得出洛伦兹力大小的计算公式。最后通过练习加深对洛伦兹力的理解,并回答引入部分提出的问题。
教学过程中,以演示实验调动学生兴趣,引导学生观察、分析实验现象,围绕难点“洛伦兹力的方向”的理解,通过情景转换,老师引领、学生动手,同学互动,师生互动的方式,让学生感受,体验知识的生成过程。
七、教学过程:
(一)引入
视频欣赏:天文现象——极光
提问:为什么极光只出现在南北两极呢?
引导:解开此谜题的钥匙就是,磁场对运动电荷的作用规律。
[演示实验]观察磁场阴极射线在磁场中的偏转
[教师]说明电子射线管的原理:
说明阴极射线是灯丝加热放出电子,电子在加速电场的作用下高速运动而形成的电子流,轰击到长条形的荧光屏上激发出荧光,可以显示电子束的运动轨迹,磁铁是用来在阴极射线周围产生磁场的,还应明确磁场的方向。
提示:
1、没有磁场时,接通高压电源可以观察到什么现象。
2、光束实质上是什么?
3、若在电子束的路径上加磁场,可以观察到什么现象?
4、改变磁场的方向,通过观查从而判断运动的电子在各个方向磁场中的受力方向。
[实验结果]在没有外磁场时,电子束沿直线运动,蹄形磁铁靠近电子射线管,发现电子束运动轨迹发生了弯曲。
[学生分析得出结论]磁场对运动电荷有力的作用。------引出新课
(二)新课讲解
1、物理学中把磁场对运动电荷的作用力称为洛伦兹力。(展示洛伦兹介绍资料)
2、提问:如何探究洛仑兹力呢?
引导学生思考:
1)、电流怎么形成的?
2)、磁场对电流的作用、磁场对运动电荷的作用,两者间有何关联?
进一步引导学生分析:通电导线在磁场中为什么会受力?得出安培力与洛伦兹力的关系。
【说明】可以根据磁场对电流有作用力而对未通电的导线没有作用力,引导学生提出猜想:磁场对电流作用力的实质是磁场对运动电荷作用力的积累效果。即,安培力是洛伦兹力的宏观表现。
3、提问:既然安培力是洛伦兹力的宏观表现,那么,你们觉得可以如何探究洛伦兹力呢?
回答:借助对安培力的认识,探究洛伦兹力。
(1)提问:具体怎么探究呢,比如方向?
回答:左手定则
学生说明猜想理由:
1如图,判定安培力方向。(上图甲中安培力� 电流方向和电荷运动方向的关系。(电流方向和正电荷运动方向相同,和负电荷运动方向相反)
③。F安的方向和洛伦兹力方向关系。(F安的方向和正电荷所受的洛伦兹力的方向相同,和负电荷所受的洛伦兹力的方向相反。)
④。电荷运动方向、磁场方向、洛伦兹力方向的关系。(学生分析总结)
实验验证猜想:(回顾阴极射线管实验)猜想正确!
洛伦兹力方向的判断——左手定则
伸开左手,使大拇指和其余四指垂直且处于同一平面内,把手放入磁场中,让磁感线垂直穿入手心,若四指指向正电荷运动的方向,那么拇指所受的方向就是正电荷所受洛伦兹力的方向;若四指指向是电荷运动的反方向,那么拇指所指的正方向就是负电荷所受洛伦兹力的方向。
【要使学生明确】:正电荷运动方向应与左手四指指向一致,负电荷运动方向则应与左手四指指向相反(先确定负电荷形成电流的方向,再用左手定则判定)。
[投影出示练习题]试判断各图中带电粒子受洛伦兹力的方向,或带电粒子的电性、或带点粒子的运动方向。
[学生解答]
最后,通过“思考与讨论”,说明由洛伦兹力所引起的带电粒子运动的方向总是与洛伦兹力的方向相垂直的,所以它对运动的带电粒子总是不做功的。
(2)、洛伦兹力的大小
现在我们来研究一下洛伦兹力的大小。通过下面的命题引导学生一一回答。
设有一段长度为L的通电导线,横截面积为S,导线每单位体积中含有的自由电荷数为n,每个自由电荷的电量为q,定向移动的平均速率为v,将这段导线垂直于磁场方向放入磁感应强度为B的磁场中,求:
(1)电流强度I。
(2)通电导线所受的安培力。
(3)这段导线内的自由电荷数。
(4)每个电荷所受的洛伦兹力。
得出洛伦兹力的计算公式:当粒子运动方向与磁感应强度垂直时():
问题:若带电粒子不垂直射入磁场,粒子受到的洛伦兹力又如何呢?
引导学生进行分析:可将磁场分解(类比安培力公式得出方式)得出结论
当粒子运动方向与磁感应强度方向成θ时(v∥B)F=qvBsinθ
上两式各量的单位:F为牛(N),q为库伦(C),v为米/秒(m/s),B为特斯拉(T)
4、课堂练习
1、电子的速率v=3×106m/s,垂直射入B=0.10T的匀强磁场中,它受到的洛伦兹力是多大?(4.8×10-14N)
2、当一带正电q的粒子以速度v沿螺线管中轴线进入该通电螺线管,若不计重力,则()
A.带电粒子速度大小改变
B.带电粒子速度方向改变
C.带电粒子速度大小不变
D.带电粒子速度方向不变
(答案:CD)
3、电荷量为+q的粒子在匀强磁场中运动,下列说法正确的是()
A.只要速度大小相同,所受洛伦兹力就相同
B.如果把+q改为-q,且速度反向,大小不变,则洛伦兹力的大小方向不变
C.洛伦兹力方向一定与电荷速度方向垂直,磁场方向一定与电荷运动方向垂直
D.粒子的速度一定变化
(答案:B)
4、来自宇宙的质子流,以与地球表面垂直的方向射向赤道上空的某一点,则这些质子在进入地球周围的空间时,将()
A.竖直向下沿直线射向地面
B.相对于预定地面向东偏转
C.相对于预定点稍向西偏转
D.相对于预定点稍向北偏转
(答案:B)通过本题进一步引导学生作图分析:为什么极光只出现在地球的两极?(与课前引入相呼应)
5、。电视显像管的工作原理
(1)原理:应用电子束磁偏转的道理
(2)构造:由电子枪(阴极)、偏转线圈、荧光屏等组成(介绍各部分的作用)
在条件允许的情况下,可以让学生观察显像管的实物,认清偏转线圈的位置、形状,然后运用安培定则和左手定则说明从电子枪射出的电子束是怎样在洛伦兹力的作用下发生偏转的。
再通过“思考与讨论”,让学生弄清相关问题。进而介绍电视技术中的扫描现象。
最后让学生回忆“示波管的原理”,通过对比看看二者的差异。
(三)对本节内容做简要小结
(四)作业布置
(1)复习本节内容
(2)完成“问题与练习”
八、板书设计第5节《磁场对运动电荷的作用力》
一.洛伦兹力
1、洛伦兹力:磁场对运动电荷的作用力
安培力是洛伦兹力的宏观表现
2、洛伦兹力的方向:左手定则
F⊥vF⊥B
3、洛伦兹力大小:F洛=qVBsinθ
V⊥BF洛=qVB
V∥BF洛=0
4、特点:洛伦兹力只改变力的方向,不改变力的大小,洛伦兹力对运动电荷不做功
二.电视显像管的工作原理
1、原理
2、构造
九、教学反思
本节课利用极光这一神奇的自然现象,通过阴极射线在磁场中的偏转演示实验来引入新课,新奇的实验现象极大地吸引了学生的兴趣,明显的实验现象使学生很容易总结出磁场对运动电荷有力的作用。通过电荷的定向运动形成电流,推导出伦兹力与安培力的关系(微观与宏观),由此可以借助安培力来探究洛伦兹力的大小和方向。最后了解洛伦兹力的一个应用——电视显像管中的磁偏转,这种与生活联系紧密的物理知识,能激发学生对物理学科的热爱,培养学生利用所学物理知识解释生活中的现象,体现从物理走向生活的教学理念。
通过课堂练习反馈,发现本课难点在于如何让学生发挥空间想象能力,判断洛伦兹力的方向。需要在课后加强练习。
教学目的
1.了解组成物质的分子具有动能及势能,并且了解分子平均动能和分子势能都与哪些因素有关。
2.理解物体的内能以及物体内能由物体的状态所决定。
教学重点
物体的内能是一个重要的概念,是本章教学的一个重点。学生只有正确理解物体的内能才能理解做功和热传递及物体内能的变化关系。
教学难点
分子势能。
教学过程
一、复习提问
什么样的能是势能?弹性势能的大小与弹簧的形变关系怎样?
二、新课教学
1.分子动能。
(1)组成物质的分子总在不停地运动着,所以运动着的分子具有动能,叫做分子动能。
(2)启发性提问:根据你对布朗运动实验的观察,分子运动有什么样的特点?
应答:分子运动是杂乱无章的,在同一时刻,同一物体内的分子运动方向不相同,分子的运动速率也不相同。
教师分析分子速率分布特点——在同一时刻有的分子速率大,有的分子速率小,从大量分子总体来看,速率很大和速率很小的分子是少数,大多数分子是中等大小的速率。
教帅进一步指出:由于分子速率不同,所以每个分子的动能也不同。对于热现象的研究来说,每个分子的动能是毫无意义的,而有意义的是物体内所有分子动能的平均值,此平均值叫做分子的平均动能。
(3)要学生讨论研究。
用分子动理论的观点,分析冷、热水的区别。
讨论结论应是:组成冷、热水的大量分子的速率各不相同,则其动能也各不相同,但就冷水总体来说分子的平均动能小于热水的分子平均动能。
教师指出:由此可见,温度是物体分子平均动能的标志。
2.分子势能。
(1)根据复习提问的回答(地面上的物体与地球之间有相互作用力;发生了形变的弹簧各部分间存在着相互作用力,因此在它们的相对位置发生变化时,它们之间便具有势能)说明分子间也存在着相互作用力,所以分子也具有由它们相对位置所决定的能,称之为分子势能。
(2)分子势能与分子间距离的关系。
提问:分子力与分子间距离有什么关系?
应答:当r=r0时,F=0,r<r0时,F为斥力,r>r0时,F为引力。
教师指出:由于分子间既有引力又有斥力,好象弹簧形变有伸长或压缩两种情况,因此分子势能与分子间距离也分两种情况。
①当r>r0时,F为引力,分子势能随着r的增大而增加。此种情况与弹簧被拉长弹性势能的增加很相似。
②当r< p="">
小结:分子势能随着分子间距离变化而变化,而组成物体的大量分子间距离若增大(减小)则宏观表现为物体体积增大(减小)。可见分子势能跟物体体积有关。
(3)物体的内能。
教师指出:物体里所有的分子动能和势能的总和叫做物体的内能。由此可知一切物体都具有内能。
①物体的内能是由它的状态决定的(状态是指温度、体积、物态等)。
提问:对于质量相等、温度都是100℃的水和水蒸气来说它们的内能相同吗?
应答,质量相等意味着它们的分子数相同,温度相等意味着它们的平均动能相同,但由于水蒸气分子间平均距离比水分子间平均距离大得多,分子势能也大得多,因而质量相等的水蒸气的内能比水大。
②物体的状态发生变化时,物体的内能也随着变化。
举例说明:当水沸腾时,水的温度保持不变,所供给的大量能用于把分子拉开,增大了分子势能,因而增大了物体的内能,当水汽凝结时,分子动能没有明显变化,但分子靠得更紧密了,分子势能便减小了,因此物体的内能减小了。
③物体的内能是不同于机械能的另一种形式的能。
a.静止在地面上的物体以地球为参照物,物体的机械能等于0,但物体内部的分子仍然在不停地运动着和相互作用着,物体的内能永远不能为0。
b.物体在具有一定的内能时,也可以具有一定的机械能。如飞行的子弹。
C.不能把物体的机械能和物体的内能混淆。只要物体的温度、体积、物态不变,不论物体的机械能怎样变化其内能仍保持不变。反之,尽管物体的内能在变化,它的机械能可以保持不变。
(4)学生讨论题:
①静止在光滑水平地面上的木箱具有什么能?若木箱沿光滑水平地面加速运动,木箱具有什么能?此时木箱的内能与静止时相比较变化了没有?
②质量相等而温度不相等的两杯水,哪一杯水具有较大的内能?温度相同而质量不等的两杯水,哪一杯水具有较大的内能?
最后总结一下本课要点。
1.了解内能的概念,能简单描述温度和内能的关系。
2.知道做功和热传递都可以改变物体的内能。
3.了解热量的概念,知道热量的单位是焦耳。
一、教学目标
1.物理知识方面:
(1)理解匀速圆周运动是变速运动;
(2)掌握匀速圆周运动的线速度、角速度、周期的物理意义及它们间的数量关系;
(3)初步掌握向心力概念及计算公式。
2.通过匀速圆周运动、向心力概念的建立过程,培养学生观察能力、抽象概括和归纳推理能力。
3.渗透科学方法的教育。
二、重点、难点分析
向心力概念的建立及计算公式的得出是教学重点,也是难点。通过生活实例及实验加强感知,突破难点。
三、教具
1.转台、小伞;
2.细绳一端系一个小球(学生两人一组);
3.向心力演示器。
四、主要教学过程
(一)引入新课
演示:将一粉笔头分别沿竖直向下、水平方向、斜向上抛出,观察运动轨迹。
复习提问:粉笔头做直线运动、曲线运动的条件是什么?
启发学生回答:速度方向与力的方向在同一条直线上,物体做直线运动;不在同一直线上,做曲线运动。
进一步提问:在曲线运动中,有一种特殊的运动形式,物体运动的轨迹是一个圆周或一段圆弧(用单摆演示),称为圆周运动。请同学们列举实例。
(学生举例教师补充)
电扇、风车等转动时,上面各个点运动的轨迹是圆大到宇宙天体如月球绕地球的运动,小到微观世界电子绕原子核的运动,都可看做圆周运动,它是一种常见的运动形式。
提出问题:你在跑400米过弯道时身体为何要向弯道内侧微微倾斜?铁路和高速公路的转弯处以及赛车场的环形车道,为什么路面总是外侧高内侧低?可见,圆周运动知识在实际中是很有用的。
引入:物理中,研究问题的基本方法是从最简单的情况开始。
板书:匀速圆周运动
(二)教学过程设计
思考:什么样的圆周运动最简单?
引导学生回答:物体运动快慢不变。
板书:1.匀速圆周运动
物体在相等的时间里通过的圆弧长相等,如机械钟表针尖的运动。
思考:匀速周圆运动的一个显著特点是具有周期性。用什么物理量可以描述匀速圆周运动的快慢?
(学生自由发言)
板书:2.描述匀速圆周运动快慢的物理量恒量。
当t很短,s很短,即为某一时刻的瞬时速度。线速度其实就是物体做圆周运动的瞬时速度。当物体做匀速圆周运动时,各个时刻线速度大小相同,而方向时刻在改变。那么,线速度方向有何特点呢?
演示:水淋在小伞上,同时摇动转台。观察:水滴沿切线方向飞出。
思考:说明什么?
师生分析:飞出的水滴在离开伞的瞬间,由于惯性要保持原来的速度方向,因而表明了切线方向即为此时刻线速度的方向。
板书:方向:沿着圆周各点的切线方向。如图3。单位:rad/s。
(3)周期:质点沿圆周运动一周所用的时间。如:地球公转周期约365天,钟表秒针周期60s等,周期长,表示运动慢。(角速度、周期可由学生自己说出并看书完成)
板书:(师生共同完成)
思考:物体做匀速圆周运动时,v、ω、T是否改变?(ω、T不变,v大小不变、方向变。)讲述:匀速周周运动是匀速率圆周运动的简称,它是一种变速运动。
提出问题:匀速圆周运动是一种曲线运动,由物体做曲线运动的条件可知,物体必定受到一个与它的速度方向不在同一条直线上的合外力作用,这个合外力的方向有何特点呢?
学生小实验(两人一组):
线的一端系一小球,使小球在水平面内做匀速圆周运动。小球质量很小(可用橡皮塞等替代),甩动时线速度尽量大,小球重力与拉力相比可忽略,以保证拉线近似在水平方向。
观察并思考:
①小球受力?
②线的拉力方向有何特点?
③一旦线断或松手,结果如何?
(提问学生后板书并图示)
概括:要使物体做匀速圆周运动,必须使物体受到与速度方向垂直而指向圆心的力作用,故名向心力。
板书:3.向心力:物体做匀速圆周运动所需要的力。
提出问题:向心力的大小跟什么因素有关?
一、教学目标
知识与技能:
1、初步了解做功与能量变化的关系。
2、知道做功的两个要素,理解功的概念,正确应用功的公式计算。
3、知道功是标量,正确理解正功和负功的本质含义。
4、知道总功的两种计算方法。过程与方法:
1、通过推导功的公式,让学生体会由特殊到一般,再由一般到特殊的研究方法,培养学生的逻辑推理能力和科学论证能力。
2、通过求解分力做功、总功和变力做功等问题,让学生在熟练掌握公式的同时,初步接受“微元法”处理问题的思想。
情感、态度与价值观:
1、通过分析日常生活中的物理现象,让学生体会物理与生活、生产、科技的密切联系,激发学生的学习兴趣。
2、工作、学习都要讲效率,“正功”“负功”可以促使学生的勤奋向上思想意识,合作式学习可以培养学生善于发表见解的意识和与他人交流的愿望。
二、教学重点、难点
重点:明确引入功的物理定义,掌握功的概念和功的计算公式。
难点:
1、理解功的公式的使用条件,体会处理变力功的思想方法。
2、理解正功与负功的含义,体会功是标量。
三、课前准备
PPt课件、小钢球、纸巾
四、教学过程
(一)情境导入
在上课之前我请同学们和我一起完成一个小实验,有请两位同学。教师将小钢球放在纸巾上,小钢球静止。教师将小钢球举高,请同学们观察小钢球落下后纸巾有无损坏。
通过这个实验,同学们受到什么启发?
被举高的物理具有穿过纸张的能力,也就是具有了能量。
实际上人们在研究能量的过程中往往涉及到做功,这节课我们来看第七章第二节功。
(二)功的定义
1、功的两个要素
在刚才的例子当中,同学们说我将小球举高了,我对小球做了功,你是怎么知道的?因为我对小球有力,并且向上移动了一段距离。那么,在生活当中你还能不能举出做功的例子?
对学生所举例子进行分析,都有两点值得注意,一个是存在力的作用,还有就是一定要发生一段位移。显然这是做功不可缺少的两个因素。那么有力有位移,这个力就一定对物体做功吗?显然不是,而应该在力的方向上存在位移。那么我们就得到了做功的两个要素:力和力方向上的位移。
2、功的定义式刚才的这些例子当中,都存在做功过程,那么究竟力对物体做了多少功?你能不能计算出来?实际上在初中我们已经知道了,当力和位移同方向时功的计算。(展示ppt),一个质量为m的物体,受到力F的作用并向前移动了s,这个力对物体做的功W=Fs。如果情况变化一下,力F与s不在一条直线上,你会不会求这个力所做的功呢?请同学们尝试着回答。
方法有两个,一是分解力,二是分解位移。无论哪种方法,得到的结果都是一样的,W=Fscosa。有了这个公式,我请同学们帮我计算一个问题。我现在用100N的力水平踢一个足球,踢了一脚之后足球水平向前滚动了50m,求我对球做的功等于多少?请同学们回答。
显然这个情况不能用这个公式计算,要想脚对球一直存在作用力,那你这个脚得跟着球向前走50m。所以应用公式要注意:(1)F、s要对应,即在s中要一直都有力的作用
再请同学们观察这个表达式,你还注意到了什么?引出cosa有正有负,那么功是标量还是矢量?是标量那功的正负表示什么呢?实际功的正负既不表示方向,也不表示大小。如果力对物体做了正功,表示这个力是个动力,如果是负功则是阻力。(换句话说,如果力做了正功,那表示有能量转移到这个物体上来,反之做了负功就表示有能量从这个物体中转移出去。)
那在我们的例子当中,这些力是什么样的力?细心观察你会发现都是恒力,这个公式仅适用于恒力做功,变力做功不能用它。当然如果在过程中物体受到阶段性变化的力,每个阶段都是恒力,那自然我们可以将过程分段处理,每一段又都变成恒力了,最后再把各个阶段所做的功代数求和即可。
(三)合力的功
如果在某一个过程中物体受到多个力的作用,那么这些力的合力做了多少功又怎么求呢?请同学们回答。方法有两个:
1、先求各个力的功,再取代数和。
2、先求合力,再求合力所做的功。比如,光滑水平面上有一个物体受到水平面内相互垂直的两个力,物体发生5m的位移,求各个力做的功、合力所做的功?
(四)几种可以转化成恒力的变力做功问题
这是我们这节课介绍的有关恒力做功的计算方法,实际上除了刚才所说的阶段性的变力可以转化成恒力来计算做功,还有两种情况我们也可以处理。当力与速度始终同向,而速度方向不断变化时,你会不会计算这个力所做的功呢?引导学生学会用微分的方法处理。
另外如果力方向不变,大小随位移线性变化,我们也可以处理。比如一个弹簧处于原长放在光滑的水平面上,一端固定。用一个力缓慢地拉物体,那么这个力做了多少功呢?在学习匀变速直线运动时,如果初速度是零,末速度是v,它和速度是v/2的匀速直线运动是等效的,我们就用这个平均速度替换掉了这个变化的速度。现在你能不能受到这个例子的启发?我们也可以用一个平均的力替换掉这个变化的力,我们说这是方向不变,大小随位移线性变化的力,它的平均值刚好我们会求,那么这个例子中拉力和弹簧的弹力所做的功就等于kx/2与x的乘积。
五、课堂小结
这节课我们从特殊的情况入手,得到了一般情况下恒力做功的定义式,知道了合力做功的计算方法以及几种能够转变成恒力的变力做功的计算方法,初步体会到了做功与能量变化之间的关系。在接下来的学习中我们会进一步的探讨两者之间的关系。
六、板书设计
7.2功
一功的定义
二合力的功
1功的两个要素
1先求各个力的功,再取代数和力和力方向上的位移
一、教学目标
【知识与技能】
1、知道常见的形变,了解物体的弹性;
2、知道弹力产生的条件;
3、知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,能在力的示意图中画出它们的方向。
【过程与方法】
通过探究弹力的存在,能提高在实际问题中确定弹力方向的能力,体会假设推理法解决问题的巧妙。
【情感态度与价值观】
观察和了解形变的有趣现象,感受自然界的奥秘,感受学习物理的乐趣,建立把物理学习与生活实践结合起来的习惯。
二、教学重难点
【重点】
弹力产生的条件及弹力方向的判定
【难点】
接触的物体是否发生形变及弹力方向的确定
三、教学过程
环节一:导入新课
教学一开始前,给每个学生小组分发弹簧和尺子,让每个小组试着把玩这些物件,如用力拉或压弹簧,用力弯动尺子等。在操作过程中思考被拉或压的弹簧,弯动的尺子的有什么共同点是什么?大家可否试着举出生活中其他的一些诸如这个弹簧和尺子的例子?
物体的形状都发生了改变。由此引入物体的形态发生了变化是源于物体都受到了力的作用,这种力就是今天要学习的弹力。
环节二:新课讲授
(一)弹性形变和弹力
概念:物体在力的作用下形状或体积的改变叫做形变。
提问:刚才举的那些例子都很容易观察到,如果一本书放在桌面上,书和桌面发生形变了没有?
学生会产生疑惑分歧,但教师此时可以不用详解,而是做现场演示实验1,让学生观察用手挤压时XX形变(双手握住注满红墨水的烧瓶,用力挤压底部。上插玻璃管中的红墨水液面上升。)
为了让学生有更直观深刻的印象,也会用视频播放演示实验2:桌面微小形变的激光演示(在一个大桌上放两个平面镜M和N,让一束光依次被这两面镜子反射,最后射在刻度尺上形成一个光点。用力压桌面,观察刻度尺上光点位置的变化。)
学生观察后思考:通过上面的实验,我们观察到什么样的实验现象?我们用了什么样的方法?那书放在桌面上,书和桌面发生形变了没有?
分析得出:通过微观放大的方法观察,我们发现原来不容易观察的瓶子和桌面也发生了形变。
归纳:由此我们可以想到一切物体都可以发生形变,形变分为很多种类,有些物体在形变后能够恢复原状,这种形变叫做弹性形变。
提问:发生弹性形变的物体是不是在所有的情况下都可以恢复原状呢?请举例说明?
学生能举出有时弹簧拉得过长就恢复不了原状。指出:如果形变过大,超过一定的限度,撤去作用力后物体不能完全恢复原来的形状,这个限度叫做弹性限度。
根据前面的铺垫,总结弹力的概念:发生形变的物体,由于要恢复原状,对与它接触的物体会产生力的作用,这种力叫做弹力。例举蹦床的例子说明。
(二)几种弹力的方向
教师在黑板上画出书与桌面之间的相互作用力,与学生一起分析之间的相互作用关系,指出书对桌面的压力和桌面对书的支持力都是弹力。
举出实例:给出吊灯图片,做出分析。以灯为研究受力对象,链子指向链子收缩的方向吊住吊灯,链子发生形变。链子被拉长,就要企图恢复形变。这里施力物体——链子,受力物体——灯。这时候链子对灯的拉力的方向是——竖直向上,指向链子收缩的方向。
做出总结:弹力方向——施力物体形变恢复的方向;与施力物体形变方向相反。压力和支持力的方向总是垂直于接触面指向受力物体,绳的拉力总是沿着绳子指向绳收缩的方向。
环节三:巩固提高
给出如下三个图片,要求学生画出弹力的示意图。
归纳总结:
三种接触情况下弹力的方向:
(1)面面接触,垂直于接触面指向被支持的物体
(2)点面接触,垂直于接触面指向被支持的物体
(3)点点接触,垂直于接触点的切面指向被支持物体。
环节四:小结作业
小结:师生归纳弹力的相关知识点。
作业:预习后面胡克定律,了解弹力大小的特点。
教学目标
1、知识与技能
(1)知道平抛运动的特点是初速度方向水平,只有竖直方向受重力作用,运动轨迹是抛物线;
(2)知道平抛运动形成的条件;
(3)理解平抛运动是匀变速运动,其加速度为g;
(4)会用平抛运动规律解答有关问题。
2、过程与方法
(1)在知识教学中应同时进行科学研究过程教育,本节课以研究平抛物体运动规律为中心所展开的课堂教学,应突出一条研究物理科学的一般思想方法的主线:
观察现象→初步分析→猜测实验研究→得出规律→重复实验→鉴别结论→追求统一。
(2)利用已知的直线运动的规律来研究复杂的曲线运动,渗透物理学“化曲为直”“化繁为简”的方法及“等效代换”正交分解”的思想方法;
(3)在实验教学中,进行控制的思想方法的教育:从实验的设计、装置、操作到数据处理,所有环节都应进行多方面实验思想的教育,“实验的精髓在于控制”的思想,在乎抛物体实验中非常突出。如装置中斜槽末端应保持水平的控制;木板要竖直放置的控制;操作上强调小球每次都从斜槽同一高度处由静止开始释放的控制;在测量小球位置时对实验误差的控制等。
3、情感、态度与价值观
(1)通过重复多次实验,进行共性分析、归纳分类,达到鉴别结论的教育目的,同时还能进行理论联系实际的教育。
(2)在理解平抛物体运动规律是受恒力的匀变速曲线运动时应注意到“力与物体运动的关系”。这方面的问题,我国东汉的王充(公元27~97年)历尽心血三十年写成《论衡》一书,全书三十卷八十五篇约三十万字,已有精辟论述,以此渗透爱国主义教育和刻苦学习、勤奋工作精神的美德教育。
教学重难点
1、教学重点:平抛运动的特点和规律;学习和借鉴本节课的研究方法。
2、教学难点:平抛运动的规律。
教学工具
多媒体、板书
教学过程
一、实验目的
1、用实验的方法描出平抛运动的轨迹。
2、判断平抛运动的轨迹是否为抛物线。
3、根据平抛运动的轨迹求其初速度。
二、实验原理
1、利用追踪法逐点描出小球运动的轨迹。
2、建立坐标系,如果轨迹上各点的y坐标与_坐标间的关系具有y=a_2的形式(a是一个常量),则轨迹是一条抛物线。
三、实验器材
斜槽、小球、方木板、铁架台、坐标纸、图钉、重垂线、三角板、铅笔、刻度尺。
四、实验步骤
1、安装调平
将带有斜槽轨道的木板固定在实验桌上,其末端伸出桌面外,轨道末端切线水平,如图所示。
2、建坐标系
用图钉将坐标纸固定于竖直木板的左上角,把木板调整到竖直位置,使板面与小球的运动轨迹所在平面平行且靠近,把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口(轨道末端)时球心在木板上的投影点O,O�
3、确定球的位置
将小球从斜槽上某一位置由静止滑下,小球从轨道末端射出,先用眼睛粗略确定做平抛运动的小球在某一_值处的y值,然后让小球由同一位置自由滚下,在粗略确定的位置附近用铅笔较准确地描出小球通过的位置,并在坐标纸上记下该点。用同样的方法确定轨迹上其他各点的位置。
4、描点得轨迹
取下坐标纸,将坐标纸上记下的一系列点,用平滑曲线连起来,即得到小球平抛运动轨迹。
五、数据处理
1、计算初速度
在小球平抛运动轨迹上选取分布均匀的六个点——A、B、C、D、E、F,用刻度尺、三角板测出它们的坐标(_,y),并记录在下面的表格中,已知g值,利用公式y=2(1)gt2和_=v0t,求出小球做平抛运动的初速度v0,最后算出v0的平均值。
2、验证轨迹是抛物线
抛物线的数学表达式为y=a_2,将某点(如B点)的坐标_、y代入上式求出常数a,再将其他点的坐标代入此关系式看看等式是否成立,若等式对各点的坐标近似都成立,则说明所描绘的曲线为抛物线。
六、误差分析
1、斜槽末端没有调水平,小球离开斜槽后不做平抛运动。
2、确定小球运动的位置时不准确。
3、量取轨迹上各点坐标时不准确。
七、注意事项
1、实验中必须调整斜槽末端的切线水平(检验是否水平的方法是:将小球放在斜槽末端水平部分,将其向两边各轻轻拨动一次,看其是否会加速或减速运动)。
2、方木板必须处于竖直平面内,固定时要用重垂线检查坐标纸竖线是否竖直。
3、小球每次必须从斜槽上同一位置滚下。
4、坐标原点不是槽口的端点,应是小球出槽口时球心在木板上的投影点。
5、小球开始滚下的位置高度要适中,以使小球平抛运动的轨迹由坐标纸的左上角一直到达右下角为宜。
6、在轨迹上选取离坐标原点O点较远的一些点来计算初速度。
(一)教学目的
1、知道什么是机械运动,知道机械运动是宇宙中最普遍的现象。
2、知道什么叫参照物,知道判断物体的运动情况需要选定参照物。知道运动和静止的相对性。
3、知道什么是匀速直线运动。
(二)教具
1米长的一端封闭的玻璃管,管内注入水,并留约2厘米长的一段空气柱,管口被封闭;节拍器(或秒表)。
(三)教学过程
一、复习提问
1、常用的测量长度的工具是什么?常用的长度单位有哪些?它们之间的换算关系是怎样的?
2、完成下列长度单位的换算,要求有单位换算的过程。由两名同学到黑板上演算,其他同学在笔记本上进行练习。
教师口述:0.2千米=______厘米。(答:2×104厘米)
500微米=______米。(答:0.0005米)
对学生所答进行讲评。
3、用最小刻度是毫米的刻度尺测量课本图1—5甲图中木块的实际长度。要求每个学生动手测量。由同学说出测量结果。巩固上节所学正确使用刻度尺测长度、正确读、记测量结果和减小误差的基本知识。
二、新课教学
1、新课的引入
组织同学阅读课本节前大“?”的内容。提问:飞机在天空中飞行,子弹在运动吗?飞行员为什么能顺手抓住一颗飞行的子弹呢?要回答这些问题,我们就要认真学习有关物体运动的知识。
板书:“第二章简单的运动
一、机械运动”
2、机械运动
(1)什么是机械运动?
运动是个多义词,物理学里讲的运动是指物体位置的变化。同学们骑自行车时,人和自行车对地面或路旁的树都有位置的变化;飞机在天空中飞行,它相对于地面有位置的变化。物理学里把物体位置的变化叫机械运动。
(2)机械运动是宇宙中最普遍的运动。
提问并组织学生回答:举例说明我们周围的物体哪些是在做机械运动。
对于回答中所举机械运动实例,教师要明确指出是哪个物体相对什么物体有位置的改变。
组织同学看课本图2—2,提问:图中的哪些物体在做机械运动?
答:图2—2中运动员、足球、列车、地球、人造卫星、太阳系、银河系都在不停地做机械运动。
问:图中的铁轨,地球上的树木、高山,我们教室中的课桌和椅子是运动的吗?
答:它们都在跟随地球自转,同时绕太阳公转,他们也在做机械运动。
小结:机械运动是宇宙中最普遍的现象。
板书:“1.物体位置的变化叫做机械运动。机械运动是宇宙中最普遍的现象。”
3、运动和静止的相对性
(1)组织学生看课本图2—3,讨论:乘客是静止的还是运动的?让学生充分说明自己的看法。
小结:
首先明确本问题中研究对象是汽车中的乘客,这位乘客是静止的还是运动的。
其次根据前面所学机械运动的知识,判定汽车、司机和乘客都在做机械运动。但是司机和男孩所说乘客是静止的或是运动的说法都有道理。因为他们在研究乘客的运动情况时,选定的作为标准的物体不同。
问:司机看到乘客没动是静止的,是
答:以车厢为标准,乘客相对于车厢没有位置的改变,所以说乘客是静止的。
问:男孩看到乘客运动得很快,他是
答:男孩以路面或路旁的树木、房屋为标准,乘客相对于路面有位置的改变。所以他说乘客是运动的。
教师小结:在描述物体是运动还是静止,要看是以哪个物体做标准。这个被选作标准的物体叫做参照物。同一个物体是运动还是静止,取决于所选定的参照物。这就是运动和静止的相对性。
板书:“2.运动和静止的相对性:①:在描述物体的运动情况时,被选作标准的物体叫参照物。
②同一个物体是运动还是静止,取决于所选的参照物,这就是运动和静止的相对性。”
(2)提问:看课本图2—4,卡车和联合收割机在农田里并排行驶,受油机与大型加油机在空中飞行,说它们是运动的,你选什么物体为参照物。
答:选大地为参照物,它们是运动的。
教师追问:在甲图中如果选卡车或收割机为参照物,在乙图中如果选受油机或加油机为参照物,另一物体的运动情况是怎样的?
答:另一物体是静止的。因为它们相对于参照物没有位置的改变
教师小结:像卡车和收割机这样两个物体以同样的快慢,向同一方向运动,它们的相对位置不变,则称这两个物体相对静止。
提问:请你解释法国飞行员能顺手抓住一颗子弹的道理。
要求学生用相对静止的道理予以解释。
教师指出:参照物可以任意选择,在研究地面上物体的运动时,常选地面或固定在地面上的物体为参照物。举例例说明当所选的参照物不同时,物体的运动情况一般不相同。例如列车中的乘客以地面为参照物是运动的,以车厢为参照物是静止的。
4、匀速直线运动
(1)自然界中最简单的机械运动是匀速直线运动。
(2)什么是匀速直线运动
演示实验:启动节拍器,使两响之间间隔1秒钟(如果没有节拍器,可由学生读秒表)。将1米长的内封气泡的玻璃管竖直靠放在黑板上。使气泡由管底竖直上升,从零时刻开始,在每个节拍时,在气泡所在的位置旁用粉笔在黑板上画出一个个短横线(以气泡的上沿或下沿为准),这些横线由下到上等距离排列。
改变节拍器摆锤的位置,增大(或减小)摆的周期,重做上述实验。此时要平移玻璃管在黑板上的位置,每组记画横线不可重叠。
用刻度尺测相同的时间间隔内,气泡通过的距离。
提问:� 这种快慢不变,经过路线是直线的运动,叫做匀速直线运动。
板书:“3.匀速直线运动:快慢不变,经过路线是直线的运动,叫做匀速直线运动。”
匀速直线运动在自然界中并不多见,但是许多运动可以近似地看作是匀速直线运动。
提问:百米跑运动员,从起跑线起跑,跑到终点,他的运动是匀速直线运动吗?(答:可以近似地看作是匀速直线运动。)
5、小结本节知识要点
三、布置作业
课本P2—4,练习1、2、3、4。
四、说明
由于在义务教育全日制初级中学物理教学大纲(试用)中,参照物并未作为教学内容列出。建议在教学中只需让学生对参照物的概念有个很初步的了解,懂得要描述物体是运动还是静止需要选个参照物就够了,不要在教学中补充较为复杂的例题,造成学生学习上的困难。
1、教学目标
1.1知识与技能
(1)知道什么是等温变化;
(2)掌握玻意耳定律的内容和公式;知道定律的适用条件。
(3)理解等温变化的P—V图象与P—1/V图象的含义,增强运用图象表达物理规律的能力;
1.2过程与方法
带领学生经历探究等温变化规律的全过程,体验控制变量法以及实验中采集数据、处理数据的方法。
1.3情感、态度与价值观
让学生切身感受物理现象,注重物理表象的形成;用心感悟科学探索的基本思路,形成求实创新的科学作风。
2、教学难点和重点
重点:让学生经历一次探索未知规律的过程,掌握一定质量的气体在等温变化时压强与体积的关系,理解p-V图象的物理意义。
难点:学生实验方案的设计;数据处理。
3、教具:
塑料管,乒乓球、热水,气球、透明玻璃缸、抽气机,u型管,注射器,压力计。
4、设计思路
学生在初中时就已经有了固体、液体和气体的概念,生活中也有热胀冷缩的概念,但对于气体的三个状态参量之间有什么样的关系是不清楚的。新课程理念要求我们,课堂应该以学生为主体,强调学生的自主学习、合作学习,着重培养学生的创新思维能力和实证精神。这节课首先通过做简单的演示实验,让学生明白气体的质量、温度、体积和压强这几个物理量之间存在着密切的联系;然后与学生一道讨论实验方案,确定实验要点,接着师生一道实验操作,数据的处理,得出实验结论并深入讨论,最后简单应用等温变化规律解决实际问题。
5、教学流程:(略)
1、知识与技能
(1)知道波面和波线,以及波传播到两种介质的界面时同时发生反射和折射
(2)知道波发 生反射现 象时 ,反射角等于入射角,知道反射波的频率,波速和波长与入射波相同
(3)知道折射波与入射波的频率相同,波速与波长不同,理解波发生折射的原因是波在不同介质中速度不同,掌握入射角与折射角的 关系
2、过程与方法:
3、情感、态度与价值观:
教学重点:惠更斯原理,波的反射和折射规律
教学难点:惠更斯原理
教学方法:课堂演示,flash课件
一。引入新课
1.蝙蝠的“眼睛”:18世纪,意大利教士兼生物学家斯帕兰扎尼研究蝙蝠在夜间活动时,发现蝙蝠是靠高频率的尖叫来确定障碍物的位置的。这种尖叫声在每秒2万到10万赫兹之间,我们的耳 朵对这样频率范围内的声波是听不到的。这样的声波称为超声波。蝙蝠发出超声波,然后借助物体反射回来的回声,就能判断出所接近的物体的大小、形状和运动方式。
2.隐形飞机F—117:雷达是利用无线电 波发现目标,并测定其位置的设备。由于无线电波具有恒速、定向传播的规 律,因此,当雷达波碰到飞行目 标(飞机、导弹)等时,一部分雷达波便会反射回来,根据反射雷达波的时间和方位便可以计算出飞行目标的位置。
雷达确定目标示意图
由于一般飞机的外形比较复杂,总有许多部分能够强烈反射雷达波,因此整个飞机表面涂以黑色的吸收雷达波的涂料。
一。波面和波线
波面:同一时刻,介质中处于波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面。
波线:用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线。
二。惠更斯原理
荷兰物理 学家 惠 更 斯
1.惠更斯原理:介质中任一波面上的各点,都可以看作发射子波的波源,而后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面便是新的波面。
2.根据惠更斯原理,只要知道某一时刻的波阵面,就可以确定下一时刻的波阵面。
二。波的反射
1.波遇到障碍物会返回来继续传播,这种现象叫做波的反射。
2.反射规律
反射定律:入射线、法线、反射线在同一平面内,入射线与反射线分居法线两侧,反射角等于入射角。
入射角(i)和反射角(i’):入射波的波线与平面法线的夹角i叫做入射角。反射波的波线与平面法线的夹角i’ 叫做反射角。
反射波的波长、频率、波速都跟入射波相同。
波遇到两种介质界面时,总存在反射
三。波的折射
1.波的折射:波从一种介质进入另一种介质时,波的 传播方向发 生了改变的现象叫做波的折射。
2.折射规律:
(1).折射角(r):折射波的波线与两介质界面法线的夹角r叫做折射角。
2.折射定律:入射线、法线、折射线在同一平面内,入射线 与折射线分居法线两侧。入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比:
当入射速度大于折射速度时,折射角折向法线。
当入射速度小于折射速度时,折射角折离法线。
当垂直界面入射时,传播方向不改变,属折射中的特例。
在波的折射中,波的频率不改变,波 速和波长都发生改变。
波发生折射的原因:是波在不同介质中的速度不同。
由惠更斯原理,A、B为同一波面上的两点,A、B点会发射子波,经⊿t后, B点发射的子波到达界面处D点, A点的到达C点,
一、教学目标
1.知识目标:
(1)进一步深化对电阻的认识
(2)掌握电阻定律及电阻率的物理意义,并了解电阻率与温度的关系
2.能力目标:
(1)通过类比,培养学生分析解决三个变量之间关系的科学研究方法
(2)通过从猜想→研究方法→实验操作等一系列探索过程,使学生掌握如何获取知识,发展思维能力。
3.德育渗透点:
(1)通过对各种材料电阻率的介绍,加强学生安全用电的意识
(2)通过我国对超导现象的研究介绍,激发学生爱国和奋发学习的精神。
二、教学重点、难点分析
1.重点:电阻定律
2.难点:电阻率
3.疑点:超导现象的产生
4.解决办法
①对于重点,主要是通过课堂上师生一起(教师动手,学生观察)探索,最后用科学的处理方法导出定律,这样加深了学生对该知识点的渗透。
②对于难点,主要是通过与电阻的比较,从而明确电阻是反映导体本身属性;电阻率是材料本身的属性。
③对于疑点主要是通过实验来加强直观感觉。
三、教学方法:
实验演示,启发式教学
四、教 具:
电阻定律示教板(含金属丝) 学生电源 电流表 伏特表 滑动变阻器 电键 导线 火柴 废弃的“220V 40W”白炽灯 幻灯片 投影仪 计算机 自制CAI课件
五、教学过程:
(一)提出问题,引入新课
1.为了改变电路中的电流强度,怎样做?
由欧姆定律I=U/R,只要增加导体两端的电压U或降低导体电阻R即可。
2.R=U/I的含义,如何测定电阻(让学生自己设计电路)?
从上述的回答我们不难发现电阻R与两端电压及流过电流强度无关,那么它由谁决定呢?
(二)进行新课
1.探索定律——电阻定律
①R可能与哪些因素有关?(科学猜想)
(材料、长度、横截面积、温度……)
②解决方法——控制变量法。(回忆欧姆定律的研究或牛顿第二定律的研究)
③演示实验 幻灯投影电路图。
A.出示电阻定律示教板、金属材料
B.教师与学生一起连接电路,先让E、F分别接A、a,测得一组数据(U、I)记入下表。然后把a、b用短导线连接,E、F分别接A、B,又得一组(U、I).再把A、B用一短线连接,E、F分别接A(B)a(b).又得一组数据(U、I).
C.换用E、F分别接不同材料金属丝C、c,又得一组数据。
D.分析数据
a)先定性观察→R与材料、长度、横截面积有关
b)定理推理
2.电阻定律
①内容——在温度不变时,导线的电阻与它的长度成正比,跟它的横截面积成反比。
②表达式
说明 ——长度 S——横截面积 ——比例系数
3.电阻率——
①单位 欧米
②物理意义 反映材料导电性能好坏。在数值上它等于用该材料制成的1m长,横截面积为1m2的导体电阻。
③测量——学生思考
(幻灯投影书上154页各材料电阻率——20℃时)
引导学生结合生活实际,了解为了电业工人的安全,为使在相同电压下电流小,选用电阻率较大的橡胶、木头等制造电工用具把套。
④电阻率与温度关系
由表格上面写着20℃,要学生明白这意味着这张表格的数据是在20℃时测得的,即电阻率与温度有关。
[演示](幻灯投影电路图)
连接,用火柴点燃来加热白炽灯灯丝后再移开。
现象: 发现小灯泡先变暗后又慢慢变亮
材料的电阻率随温度变化而变化。利用金属的电阻率随温度升高而增大,制成温度计(电阻温度计),但也有些材料的电阻率不随温度改变而改变。
(三)例题精讲
【例】 把一均匀导体切成四段并在一起,电阻是原来的多少倍?拉长四倍后是原来多少倍?
解析:由电阻定律
切成四段体积不变,
故 S→4S
所以 变为
同理拉长四倍后, 变为原来的16倍
(四)总结、扩展
打开计算机,利用多媒体教学课件再次展示决定电阻大小的因素,再现实验现象,形象直观,给学生留下深刻的印象。
本节课主要通过猜想→探索→得出定律的过程验证,并得到了电阻定律,由实验感知电阻率与温度的关系,关于超导的应用有待同学们进一步去探讨。
教学目标:
1、使学生了解碰撞的特点,物体间相互作用时间短,而物体间相互作用力很大。
2、理解弹性碰撞和非弹性碰撞,了解正碰、斜碰及广义碰撞散射的概念。
3、初步学会用动量守恒定律解决一维碰撞问题。
重点:
强性碰撞和非弹性碰撞
难点:
动量守恒定律的应用
教学过程:
1、碰撞的特点:
物体间互相作用时间短,互相作用力很大。
2、弹性碰撞:
碰撞过程中,不仅动量守恒、机械能也守恒,碰撞前后系统动能之和不变
3、非弹性碰撞
碰撞过程中,仅动量守恒、机械能减少,碰撞后系统动能和小于碰撞前系统动能和,若系统结合成一个整体,则机械能损失最大。
4、对心碰撞和非对心碰撞
5、广义碰撞散射
6、例题
例1、在气垫导轨上,一个质量为600g的滑块以15cm/s的速度与另一个质量为400g、速度为10cm/s方向相反的滑块迎面相撞,碰撞后两个滑块并在一起,求碰撞后的滑块的速度大小和方向。
例2、质量为m速度为υ的A球跟质量为3m静止的B球发生正碰。碰撞可能是弹性的,也可能是非弹性的,因此,碰撞后B球的速度允许有不同的值。请你论证:碰撞后B球的速度可能是以下值吗?
(1)0.6υ(2)0.4υ(3)0.2υ。
7、小结:略
8、学生作业P19 ③⑤
教材分析本节主要介绍科学家对行星运动原因的各种猜想,及运用旧知识推导太阳与行星间的引力。在介绍是什么原因使行星绕太阳运动时,教师可补充一些材料,使学生领略前辈科学家对自然奥秘不屈挠的探索精神和对待科学研究一丝不苟的态度。在推导太阳与行星间的引力时,教师可先引导学生理清推导思路,然后放手让学生自主推导,充分发挥学生学习的主体地位,培养学生用已有知识进行创新,发现新规律的能力。
教学目标
(一)知识与技能
1、理解太阳与行星间存在引力。
2、能根据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力表达式
(二)过程与方法
通过推导太阳与行星间的引力公式,体会逻辑推理在物理学中的重要性。
(三)情感、态度与价值观
感受太阳与行星间的引力关系,从而体会大自然的奥秘。
教学重难点
教学重点
据开普勒行星运动定律和牛顿第三定律推导出太阳与行星间的引力公式
教学难点
太阳与行星间的引力公式的推导
课前准备PPT等多媒体设备教学过程
引入新课
教师:开普勒在前人的基础上,经过计算总结出了他的三条定律,请同学们回忆一下,三条定律的内容是什么?
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。第二定律:对任意一个行星来说,它与太阳的连线在相等时间内扫过相等的面积。第三定律: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:
a3?k比值k是一个与行星无关的常量。 2T教师活动:开普勒第三定律适用于圆轨道时,是怎样表述的?
学生活动:思考并回答问题。对某一行星来说,它绕太阳作匀速圆周运动,其轨道半径的三次方跟公转周期的二次方的`比值都相等。
教师活动:通过对开普勒定律的学习,知道了行星运动时所遵循的规律,即行星怎样运动?那么行星为什么要做这样的运动呢?今天我们共同来学习、探讨这一问题。
讲授新课
教师活动:引导学生阅读教材第一、二段,思考下面的问题:
在解释行星绕太阳运动的原因这一问题上,为什么牛顿能够成功,而其他科学家却失败了?� 学生代表发言。教师活动:听取学生代表的见解,点评、总结。思考并回答下列哪些观点是错误的,
(1)圆周运动是完美的,无需什么动因。
(2)伽利略认为:一切物体都有合并的趋势,这种趋势导致物体作圆周运动。
(3)开普勒认为:行星一定是受到了来自太阳的类似磁力的作用。
一、背景和教学任务简介
动能定理是高中物理中十分重要的内容之一,是中学阶段处理功能问题使用频率最高的物理规律。而在动能定理的运用中要解决的主要问题有两个:一个是初状态、末状态的确定;一个是合外力所做的功的计算。本节课在上一节对《功和功率》复习课的基础上展开对《动能动能定理》 复习课的教学。希望通过师生对一些实际问题的共同讨论,使学生能根据题意,正确的确定初状态、末状态;在不同情形下用不同的方法计算合外力做功。希望使学生能加深对动能定理的理解,了解动能定理的一般解题规律,通过动能定理进一步加深功与能的关系的理解,让学生对功、能关系有比较全面、深刻的认识。
本节课的方法主要是在学生已有知识的基础上,通过学生讨论、教师点拨,然后归纳得出解决一些常见问题的方法,希望对提高学生的分析、理解能力有所帮助。
二、教学目标:
知识目标:
1、通过一个简单问题的引入让学生回忆动能和能定理的内容;
2、理解和应用动能定理,掌握动能定理表达式的正确书写。
3、分析得出应用动能定理解决问题的解题步骤。
4、能熟练应用动能定理解决一定的物理问题。
能力目标:
1、能根据功是动能变化的量度关系解决简单的力学问题。
2、理论联系实际,培养学生逻辑思维能力、分析、解决问题的能力;
情感目标: 通过动能定理的理解和解题应用,培养学生对物理复习课学习的兴趣,牢固树立能量观点,坚定高考必胜信念。
三、重点、难点分析
重点、
1、本节重点是对动能定理的理解与应用。
2、总功的分析与计算对学生来说始终是个难点,总功的符号书写也是学生出错率最多的地方,应通过例题逐步提高学生解决该问题的能力。
3、通过动能定理进一步复习,让学生学会正确熟练应用动能定理,掌握应用动能定理解题的步骤,这是本节的难点。
四、教学设计思路和教学流程
教学设计思想:通过同学们每天都做的踢毽子游戏引入复习内容,然后通过一个热身训练让学生明确应用动能定理解题的步骤,同时教师把规范的解题步骤展示给学生,以便学生能逐渐掌握应用动能定理解题的正确书写。教学过程中始终贯彻“以学生为本”的教学理念,采用学生讨论、思考、信息获取、演算、总结及口头表述的方法,突出老师与学生教与学的相互性,力求改变老师一讲到底的传统上课方式,在课堂教学模式上有所突破,同时根据学生的认知过程强化双基教学,提高学生的分析问题基本能力。
教学流程是通过一个游戏活动引出动能和动能定理的复习内容。以受力分析为线索,通过师生对问题的共同讨论分析,最后由学生讨论、发言,总结出动能定理解题的一般步骤,并且通过巩固练习和思考提示学生进一步掌握应用动能定理解题的方法步骤。通过本节的复习,应使学生理解动能定理的内容,清楚动能定理的解题步骤,通过对比分析使学生体会到应用动能定理解题较牛顿运动定律与运动学公式解题的优点:即运用动能定理解题,由于不涉及物体运动过程中的加速度和时间,适合于恒力做功,也适合于变力做功,既适用于直线运动,也适用于曲线运动,因此用它来处理问题有时比较方便。从而使学生树立应用动能定理解题的更高(高端思维方式)、更快(加快解题速度)、更强(强化能量意识)的思想。
五、学习资源准备
教学课件,“五羊高考”复习资料
教学分析
电动势是本章的一个难点。教科书明确提出了“非静电力”的概念,让学生从功和能的角度理解非静电力,知道非静电力在电路中所起的作用,并能从“非静电力”做功的角度去理解电动势的概念。
同时为了降低难度,教科书直接给出了电动势的定义式,但只是说“电动势在数值上等于非静电力把1 C的正电荷在电源内从负极移送到正极所做的功”,没有用比值的方法严格定义。电源的内阻在后面的闭合电路欧姆定律学习中很重要,本节作了一些铺垫。
我们常说要让学生经历科学过程,其形式是多种多样的。学生可以通过讨论或实验认识新的规律,通过阅读来了解前人的工作过程,跟着教师的思路一环套一环地接受新的概念等,这都是经历科学过程的不同形式。
教学目标
1、知道电源是将其他形式的能转化成为电能的装置。
2、了解电路中(电源外部和内部)自由电荷定向移动过程中,静电力和非静电力做功与能量转化的关系。
3、了解电源电动势的基本含义,知道它的定义式。
4、理解电源内电阻。
教学重点难点
电动势概念的建立是重点也是难点。此套书多处对“通过做功研究能量”的思想都有阐述和铺垫,此处再次运用这种功能关系的观点来学习电动势。可以使学生对电源电动势有深刻的理解,同时也很好地培养了学生的理性思维习惯。本节课从静电力做功和非静电力做功进行比较建立电动势的概念。也为后面第7节闭合电路的欧姆定律学习作了铺垫。
教学方法与手段
实验演示、逻辑推理。在电压和电动势这两个容易混淆的概念中通过静电力做功和非静电力做功进行比较教学,建立新的概念。
课前准备
教学媒体
金属板、酸溶液、灵敏电流计、多种型号的干电池、学生电源、导线、电键、小灯泡、投影仪。
知识准备
1、课前复习:电势差的定义式:U=W q
2、课前说明:在金属导体中,能够自由移动的电荷是自由电子,由于它们带负电荷,电子向某一方向的定向移动相当于正电荷向相反方向的定向移动。为了方便本节按照正电荷移动的说法进行讨论。
教学过程
一、导入新课
实验引入:按如图所示电路分别接入三节干电
池和铅蓄电池(学生电源)
依次接通开关,观灯泡亮度变化。
提问学生看到了什么现象?同样是四个灯泡,
不同电源供电,看到的现象不一样,产生现象的原
因是什么?
学生:电源
本节课研究电源的内部结构,那就得解剖电源
推进新课
[事件1] 教学任务:复习上一节课的知识。
师生活动:
由上一节“电源和电流”知道,电路中之所以能有持续的电流,是因为在电源两极聚集了大量的正负电荷,导线中存在着电场,导线中的电荷在电场力作用下从正极向负极运动。
同时一个新的问题提出,电源的两极聚集了大量的正负电荷,在电源内部也应该有电场。那么,在电源内部电荷是如何运动到两极的呢?
教学时间
45分钟
教学对象
高中一年级学生
教材选用
人教版高中物理必修1第四章第七节
教学内容分析
1、教材的地位和作用
本节课是学生学完力与运动、牛顿运动定律之后,知识的迁移和应用部分,旨在让学生运用牛顿运动定律分析生活中的现象,进一步理解和巩固牛顿运动定律。通过本节课的学习,提高学生分析问题、解决问题和应用知识的能力,激发学生对航天科技的兴趣。
2、课程标准的要求
通过实验活动认识超重与失重的现象,理解超重与失重产生的条件与实质。
3、教材内容安排
本节教材利用称体重和乘电梯两个生活中常见的现象引出本节课课题,通过对超重与失重概念的理解,学会分析和解释超重与失重现象,然后再进一步了解完全失重的状态。
4、教材特点
(1)教材注重从生活走向物理,从物理走向社会,由生活中的例子引入本节课的学习,再引导学生带着所学知识进一步了解航天技术。
(2)教材强调通过实验探究,借助已学的牛顿运动规律的知识,分析和解释超重与失重的产生条件。
(3)教材重视实践活动,有力地提高学生解决实际问题的能力,进一步激发学生的学习兴趣。
学生情况分析
1、学生的知识基础
学生已经学习了力与运动、牛顿运动定律等相关知识,为超重与失重学习打下了良好的基础。
2、学生的兴趣特点
高一年级的学生具有很强的好奇心,其积极性、主动性、参与意识与接受能力较强,对于学习内容贴近生活及有动手操作的物理课堂有较强的学习兴趣。
3、学生的认知困难
学习了重力的概念之后,有的学生可能会望文生义,简单认为超重是重力增加,失重是重力减少,完全失重是重力完全消失,也就是说学生在学习超重和失重现象时会受到一些前概念的影响,不能正确地观察,缜密地推理,由感性认识提升为理性认识。
教材处理
超重与失重现象在我们生活中很常见,比如电梯的`升降、过山车等等,教材选取在电梯里称体重的模型来对超重与失重现象进行解释,这种方法难于在课堂上演示,不利于让学生身临其境感受超重和失重。从学生的心理特点出发,我通过改装弹簧测力计,制作了简易的超重与失重演示仪,让学生切身地、直观地感受超重与失重现象,以激发学生的学习兴趣。
教学目标
1、知识与技能
知道超重和失重的现象,理解产生超重和失重现象的条件,能够运用牛顿运动定律分析和解决超重和失重的实际问题。
2、过程与方法
通过感受生活中超重和失重的现象,理解超重与失重的概念,分析解释产生超重和失重现象的原因,学会应用牛顿运动定律解决实际问题的方法。
3、情感态度与价值观
通过自主实验和逐步探究的过程中,培养学生细心观察,勤于思考和相互交流的学习习惯和合作精神,激发学生对科学的兴趣和热情。
教学重点
超重与失重的概念及其产生条件
教学难点
超重和失重现象的本质
教学策略设计
1、教学方法
(1)实验法
本节课注重以生活中实际问题为先导,以实验为基础,将一些抽象的、难以理解的物理概念转化为直观的物理现象,激发学生的学习兴趣,通过引导学生观察实验现象,进行科学思维,分析归纳,从而帮助学生理解超重与失重的产生条件和本质,突出学习重点。
(2)讲授法
通过教师形象生动、富有引导式的讲解,辅以实验演示、图片等,启发学生思维,帮助学生对超重与失重概念的理解;同时综合利用现代多媒体技术,最大限度地调动学生学习积极性,提高课堂效率,充分体现以教师为主导,以学生为主体的教学原则。
2、学法指导
通过教师演示实验,学生观察思考并自己尝试分析原因,从而得出结论,发挥学生在课堂上的主体作用,培养学生的科学物理思维。
3、教学媒体设计
以多媒体课件为载体,充分利用实物、模型、图像等,为学生提供感性的材料,同时通过自制教具的使用,培养学生的创新精神。
教学用具
多媒体课件、体重计、自制超重与失重演示仪、钩码、纸带、弹簧测力计等。
一、直观形象,了然于目
有这样一道典型的关于光的折射的习题:
如图1所示,一个储油桶的地面直径与高均为d.当桶内没有油时,从某点A恰能看到桶底边缘的B点。汤桶内油的深度等于桶高的一半时,仍沿AB方向看去,恰好看到桶底上的点C,C、B两点相距d4.求油的折射率和光在油中传播的速度。
本题教师对该题解析之后,如果配备实物演示出相关的情境,则如同锦上添花。实验的道具:烧杯(带刻度),激光笔,色拉油。将激光笔发出的光线投射至无油烧杯底角,让学生缓慢将油倒入烧杯,用一张黑纸作为背景,光线在油内的传播路径清晰可见。随着液面高度的升高,光线在烧杯底部的投射点发生移动。
这样的实验教学,学生一看就能明白,不仅直观有趣,而且让学生更爱学物理,更喜欢物理习题课,充分展现了物理研究的内涵。
二、可靠可信,泰然于心
每一堂物理习题课,我们都可以思考是否可以穿插一些有趣而可行的实验。除了可以让学生深刻认识这类问题,更可以通过实验树立题目的典型性和可靠性。
我们经常会让学生做这样一类题目:将摆长为L的单摆固定于悬点O,在悬点的正下方P处有一枚铁钉,将悬线拉至水平,若静止释放的小球能绕过铁钉沿竖直方向做圆周运动,则OP间距离应满足什么条件(如图2)学生利用机械能守恒定律,很容易求得结论。但是,或许学生更乐于看到真实的画面,来印证他们所求的答案。
我们可以把圆柱形强磁铁吸附在黑板上(现在黑板基本都可以被吸附),将细线夹在硬币和强磁铁之间,就构成了非常牢固的支架。而此操作正是为了使小球相对黑板平面悬空,而不至于在运动过程中与黑板发生摩擦。在黑板上画出一系列的水平等间距的平行线,用于标志小球所处的高度。
三、有趣生动,畅然于怀
提高课堂教学效率,积极创设课堂学习气氛,提高学生学习兴趣是关键。一堂好的物理课必然是生动有趣而富有物理内涵的。
大家所熟知的运动学练习题:三个相同的小球分别沿三条光滑路径自顶端滑下,哪个环可以先滑到底端。
本题是牛顿运动定律与运动学公式相结合的经典习题。学生利用自己所掌握的知识可以计算得出,三球将同时到达底端。这是一个匪夷所思的答案,但计算结果又的确是这样。我们可以用铝合金制成如图3的教具。
我们不一定有太多的金钱、精力和时间花在实验器材的设计和制作上。但凭借物理老师特有的对真理和结论的探究精神,也该多做一些简单的尝试,以追求更高效的物理课堂。
四、探索求真,豁然于胸
物理教学研究的本质是实验探索与理论研究的结合。在习题讲解中渗透实验教学,对发展和培养学生的创造性思维及动手能力,有着极大的帮助。而面对具体题目,通过课堂演示实验去探知和求索,更能彰显物理学的科学与严谨。
有这么一道例题:有一个电流表G,内阻Rg =30赘,满偏电流Ig=1mA.要把它改装为量程为3V的电压表,要串联多大的电阻
我们可以自己设计以下两个分练习题与三个针对这些练习的。课堂演示。
问题一:当我们用灵敏电流计测电路中的电流时,电流计的内阻总会给测量结果带来影响。请同学们设计一些测量该电阻的方案。
实验一:用伏安法或欧姆表测电流计的内阻
问题二:现在大家已经测出了灵敏电流计的内阻Rg,表盘现实改电流计的满偏电流为Ig,若要把它改装成3V量程的电压表,要串联多大的电阻呢
实验二:用问题二中计算出的阻值,准备电阻箱,与灵敏电流计串联后,改装电表。
实验三:将改装后电压表连接在两节干电池两端,粗略验证改装后电表的量程是否准确。
实验的结果不出意外,灵敏电流计恰好满偏。该实验的过程能够让学生体验对真理求索的过程,感受成果的喜悦。例题教学的效果甚佳。
相比教师单一的例题、习题教学陈述以及简单的师生问答式互动,不管从直观性、可靠性、趣味性还是探究性角度去理解,课堂演示都凸显出其极大的优越性。学生能够从实验中轻松获得知识,这样的课堂教学更高效,这样的课堂时间花得值!
【教材分析】
本节是人教版高中物理必修第三册第十二章的内容,属于《普通高中物理课程标准(2017 年版 2020 年修订)》课程内容必修课程“电路及其应用”主题之下。第十二章《电能 能量守恒定律》主要研究的是电路中的能量转化,利用能量守恒定律推导出闭合电路的规律进而认识自然界的能源,提升保护能源的意识,关注可持续发展。课程标准针对本单元的学习内容提出了三方面的要求:
(1)知识层面。要求理解电功、电功率和电动势的概念和物理意义;掌握电源电动势与路端电压和内电压的关系;理解能量守恒定律,知道节约能量的必要性。
(2)能力方面。能用能量守恒的观点理解、解释物理现象;具有解决实际问题的能力。
(3)实验探究方面。能通过实验现象的观察和对实验现象的解释,理解焦耳定律和电动势的概念及物理意义;能利用闭合电路欧姆定律设计“测量电源电动势和内阻”的实验方案。
本节要学习的闭合电路的欧姆定律是整个高中电学部分最重要的物理规律之一,是部分电路欧姆定律的延伸和完善,是分析实际电路和复杂电路的基础。教材通过分析闭合电路中的功能关系和能量守恒定律推导出闭合电路的欧姆定律,在处理教材时需要解决以下几个问题:
1、 闭合电路中的电势是如何变化的,内外电路的电压有什么规律?这需要通过探究实验和理论推导寻找更多直观的证据来从多个视角寻找规律,并理解电动势的物理意义。
2、 作为研究物理问题的重要思想方法,从能量的观点分析问题时有什么优势?应该如何分析?在教学过程中要注意让学生体会从不同观点分析问题的区别,感受用能量观点分析问题的方法。
综合以上分析,本节课的学习主题确定为:熟悉而陌生的电池。
【学习主题】
主题名称:熟悉而陌生的电池
【学情分析】
作为高二的学生,通过高一的学习,学生已经具有运动与相互作用观念,对功能关系和能量概念已经有了一些理解,具有能量转化与守恒的观念。通过前三章的学习,学生已建立了“场” 的观念,熟悉电路的基本特征,为自由电荷在电路中的运动分析和能量分析做好了准备。但是研究闭合电路的电势问题需要建立恒定电场模型,分析自由电荷在全电路内的运动和静电力做功情况,这对学生来说是较大的挑战。同时受初中物理中关于电源输出电压不变的影响,很多学生认为闭合电路中路端电压是不变的,没有电动势的概念和对电路全局分析的意识。
本节课要努力创设能激发学生探究欲望的问题情境,引导学生进行科学探究,逐步将视角从局部电路过渡到全电路,在解决问题的过程中运用能量观点理解闭合电路中电势变化的相关规律,最终发现闭合电路的欧姆定律。在探究实验中培养学生实验设计、分析论证、反思评估等能力。同时还要紧密联系生活、科技进步,充分利用多种教学资源,引导学生关注科学、技术、社会的关系,培养学生解决实际问题的能力。
【学习目标】
通过探究实验理解闭合电路欧姆定律,掌握电源电动势与路端电压和内电压的关系,并能用做功和能量守恒的观点解释。(A3、B2)
通过实验现象的观察和对实验现象的解释,经历“比较-概括-抽象”的思维过程,逐步理解电动势的概念和物理含义,知道电源电动势和内阻是标志电源性能的重要参数。(A2、B3)
通过对比实验的观察和分析,经历提出问题、收集信息、实验验证、对比分析、归纳总结等科学探究过程,找寻闭合电路内外电压的规律并提高解决实际问题的能力。(B3、C2)
通过实际问题的分析讨论,逐步发现问题本质,认识到科学˙技术˙社会的密切联系。通过探究过程中一个个小问题的解决,体会研究科学问题时严谨认真、实事求是的必要性。(C3、D2)
(说明:A、B、C、D 是学科核心素养的四个维度的编码,分别对应物理观念、科学思维、科学探究、科学态度与责任。数字 1、2、3、4 对应每个维度的水平层次等级。)
【教学重难点】
重点:探究闭合电路的欧姆定律难点:电动势概念的理解
【教学资源】
教学环境:
智慧教育云平台(微云服务器 1 台、教师平板 1 台、学生平板 20 台),PPT 演示文稿。
教具:
1 个小灯泡(电压 1.5v),干电池一节,镁片、石墨片、苹果、自制闭合电路欧姆定律教师演示仪,可变内阻化学电池一个,笔记本电脑 1 台,变阻箱一个,DIS 数据采集器,
DIS 电压传感器(2 个),导线若干,自制非静电力类比演示仪。
学具:
自制闭合电路欧姆定律探究仪(4 组),可变内阻化学电池4 个,变阻箱(4 个),笔记本电脑(4 台),导线若干。
【教学方法】
“循环递进式探究”教学法:设置问题串,通过对比、实验(分组)、建模开展教学。以情景导入,任务驱动,问题嵌入,活动贯穿,促进深度学习,实现教学进阶。
【教学策略】
智慧课堂 “云互动”: 基于智慧课堂全程跟踪探究活动,即时推送学习任务,对学生当堂建模、实验探究大数据收集、反思研讨过程在线及时处理反馈,发布个性化的批注讲解,确保探究活动的针对性。
项目化学习策略:将问题前置,以结果为导向,学生在一段时间内通过对连续的、真实的、有挑战的问题进行持续探究,达到核心知识的再建构和思维迁移。
【课时安排】
1 课时
【教学过程】
情境问题:
户外探险爱好者在户外经常会遇到意想不到的困难。一位户外探险爱好者在一次夜间探险的途中迷路了,手机也没电了,他想利用手电筒发出求救信号,可是手电筒也没电了,他的身边只有以下几件物品(图 1), 他能点亮小灯泡发出求救信号吗?
智慧课堂平台互投票功能,收集学生的选择,进行大数据分析。(如图 2)
(一)初次尝试,发现问题
任务一:分析情境问题,实验验证猜想
问题 :水果电池能让小灯泡亮起来吗?
活动①:试一试——尝试利用水果电池点亮小灯泡
实验器材:小灯泡(额定电压 1.5V)、电池盒、导线、两节新干电池,一节旧干电池,数字电压表。对比演示实验:
用一节干电池(电动势 1.5V),给小灯泡(额定电压 1.5V)供电。
将水果和石墨片、镁片制作的水果电池替换干电池,给小灯泡(额定电压 1.5V)供电。先测量开路电压(1.97V)。
现象:水果电池供电的小灯泡不亮!电池两端的电压从开路时的 1.97V 左右降到了 0!
评价 1:对水果电池能否让灯泡亮起来提出自己的观点。
智慧课堂平台的同屏展示功能:利用智慧云平台的展台功能实现同屏展示实验操作过程。(如图 3)
问题 :电池两端减少的电压去哪了?
基于核心素养的设计意图:以生活情境引入,拉近物理课堂和生活的距离,激发学生的好奇心和探索欲望, 对比演示实验大大出乎学生们的预料,形成了认知冲突,为引出本节课的主题“熟悉而陌生的电池”做好了
铺垫。学生可能会想到失去的电压留在了内部,使接下来的学习内容顺利地围绕学习需求开展。
(二)实验探究,寻找线索
任务二:测量内外电压,寻找变化规律
活动②:探一探——探索电池内部的奥秘
仔细观察:
展示 1:将水果电池和解剖过的干电池展示给学生观察,介绍正负电极和电解质,如图 4。
发现:电池内部存在电阻——内阻(r) 展示
2:铅蓄电池,介绍结构。
演示:用 DIS 数字电压传感器测量蓄电池两极间的电压,并明确电源正负极。如图 5
实验:在电源断路的情况下,用电压传感器测量电极与探针之间、探针与探针之间的电势差。(如图 6) 演示实验:在电源断路的情况下,用 DIS 数字电压传感器测量电极与探针之间、探针与探针之间的电势差
智慧课堂平台同屏展示功能:展示实验操作过程,提高实验可视度。(如图 7)
发现特征:电源内部,电势在电极附近出现两次“跃升”。(如图 8)
评价 2:能否通过实验得出电源内部电势有两次抬升的结论。
问题 :如果将电源接入用电器,组成闭合电路,电源内部的电势是否发生变化?
实验:用 DIS 电压传感器测两电极 AB 和两探针 ab 之间的电势差(如图 9)。
智慧课堂平台同屏展示功能:展示实验操作过程,提高实验可视度。
观察现象:外电路 UAB=1.87V ,相较于电路断路时,数值减小。内电路探针之间出现了电势差(φa<φb),Uab=- 0.14V 。
结论:1. 电路导通时,电源内部有电势的降落,我们称“内电压(U 内)”,外电路电势的降落叫“外电压(U 外)”。
2、 整个闭合回路电势出现两次抬升,两次降落。抬升的数值和降落的数值总是相等。
问题 :内外电压 U 外、U 内之和、与电源内部两次电势抬升的数值总会是定值吗?
活动③:测一测——测量闭合电路内外电压
分组实验:利用自制学具(如图 10)测量电路的内外电压的数值,并计算两者之和,改变外电路电阻 R,多次测量,寻找规律,将实验相关数据填入表 2。
智慧课堂平台的同屏提问功能:学生将实验结论拍照提交,老师进行大数据分析,得出共性结论。(如图 11)
评价 4:分组实验数据是否合理,能否得出内外电压之和与电源内部电势两次抬升的数值总相等的结论。
分析数据、发现规律:
对同一电源,闭合电路内外电压之和与电路内部两次电势的提升值之和相等。
对同一电源,闭合电路内外电压之和是定值。
问题 :这个定值到底反映了电源的什么特性?
基于核心素养的设计意图:通过观察和实验让学生了解了化学电池的构造,发现电池的内部电势特点,逐步建立电源内电路的物理模型,形成正确的物理观念。学生经历了观察对比、发现问题、提出假设、实验探究等一系列的探究过程,加深了对于闭合电路内外电压与电源内部两次电势
提升之间关系的感性认识,培养学生科学探究的意识。
(三)理论分析,发现规律
任务三:运用守恒思想,理解科学本质
活动④:想一想——电源如何维持闭合电路有持续的电流
引导:有一个量总是保持不变,这在物理学上我们常称做“守恒”。能不能从守恒的角度思考。类比演示:如图 12
思考:流回负极的正电荷是如何回到正极的呢?
类比:将小球由低处搬运到高处,能继续依靠重力吗?
得出结论:电源依靠非静电力做功将流回负极的正电荷搬运到正极,维持持续的电流。
评价 3:能否说出非静电力的作用。
活动⑤:理一理——从能量观出发理清电路中的守恒关系
思考:从能量守恒的角度想一想,闭合回路中静电力做功和非静电力做功的关系是怎样的? 结论:闭合回路中静电力做功等于非静电力做功 W 电=W 非
活动⑥:推一推——推导电动势和欧姆定律的表达式
推理论证:
由实验数据可得:E=U 外+U 内
有能量守恒定律和功能关系可得:q U 外+ q U 内=W 非
推导得出:E= W 非/q
含义:E 就是电源内部非静电力移送单位电荷所做的功。即非静电力做功的本领! 电动势——非静电力所做功与所移动电荷量之比。符号:E 单位:伏特(V)
智慧课堂平台的同屏提问功能:学生将实验结论拍照提交,老师进行大数据分析,得出共性结论。(如图 13)
问题 :水果电池给小灯泡供电时外电压为什么很小? 活动⑦:看一看——再次观察实验数据寻找线索
观察:再次观察分组实验数据(表 2)
结合部分电路欧姆定律和实验结论 E=U 外+U 内, 推导闭合电路欧姆定律:
闭合电路欧姆定律内容:闭合电路的电流,跟电源的电动势成正比,跟整个电路的电阻成反比。
(备注:适用于纯电阻电路)
评价 4:各组运用能量守恒定律能否推导出电动势的表达式和闭合电路欧姆定律。
智慧课堂平台的录制微课功能:现场录制微课推送给学生,供学生课后观看
问题 :你能解释水果电池为什么不能点亮小灯泡了吗?
基于核心素养的设计意图:学生在老师创设的问题情境下交流讨论,学生深度参与课堂,经历先交流再观察、再猜想、再推导、再思考,从感性到理性,由特殊到一般的过程,发展了科学思维。同时,这样的设计循序渐进,遵从学生认知规律。
(四)应用规律,解释现象
任务四:运用欧姆规律,解答情境问题
活动⑧:说一说——水果电池不能点亮小灯泡的原因
水果电池的内阻 r 太大,导致闭合电路中的电流 I 小,故外电压 U 外小。
实验验证:利用注射器改变铅蓄电池内阻,观察内电压、外电压以及电流的变化(图 15)。
智慧课堂平台同屏展示功能:展示实验操作过程,提高实验可视度(图 16)。
评价 5:能否运用闭合电路的欧姆定律解释水果电池不能点亮小灯泡的原因。
基于核心素养的设计意图:解释原因,即是本节课知识的应用,同时也使本节课的情境贯穿始终。通过实际问题的解决,体会到了运用所学知识解决实际问题的乐趣,同时增强了实践意识, 深化了物理观念,发展了科学思维。
【课堂小结】
闭合电路的欧姆定律
一、初次尝试,发现问题
二、实验探究,寻找线索
三、理论分析,发现规律
四、应用规律,解释现象
【教学反思】
本节课内容来源于生活真实情境,从发现问题到探究原因,再到发现规律,最后解释现象。各教学环节层层递进,环环相扣,充分运用了循环递进式教学方法。学生在一个个递进的情境任务中不断认识科学本质, 寻找到物理规律,发现解决问题的科学方法。在不断探索的过程中锻炼了关键能力,提升了科学素养。
教学目标
(一)知识与技能
1、知道弹力产生的条件。
2、知道压力、支持力、绳的拉力都是弹力,能在力的示意图中画出它们的方向。
3、知道弹性形变越大弹力越大,知道弹簧的弹力跟弹簧的形变量成正比,即胡克定律。会用胡克定律解决有关问题。
(二)过程与方法
1、通过在实际问题中确定弹力方向的能力。
2、自己动手进行设计实验和操作实验的能力。
3、知道实验数据处理常用的方法,尝试使用图象法处理数据。
(三)情感态度与价值观
1、真实准确地记录实验数据,体会科学的精神和态度在科学探究过程的重要作用。
2、在体验用简单的工具和方法探究物理规律的过程中,感受学习物理的乐趣,培养学生善于把物理学习与生活实践结合起来的习惯。
教学重点
1、弹力有无的判断和弹力方向的判断。
2、弹力大小的计算。
3、实验设计与操作。
教学难点
弹力有无的判断及弹力方向的判断。
教学方法
探究、讲授、讨论、练习
教学手段
教具准备
弹簧、钩码、泡沫塑料块、粉笔、烧瓶(内装红墨水瓶塞上面插细玻璃管)、
演示胡克定律用的铁架台、刻度尺、弹簧、钩码等等。