物理优秀教案7篇
教师通过撰写教案可以有效利用教学时间,提高教学质量,制定生动有趣的教案有助于提升学生的学习效果,下面是82秘书网小编为您分享的物理优秀教案7篇,感谢您的参阅。
物理优秀教案篇1
【教学目标】
(一)知识与技能
1.了解无线电波的波长范围。
2.了解无线电波的发射过程和调制的简单概念。
3.了解调谐、检波及无线电波接收的基本原理。
(二)过程与方法
通过观察总结了解无线电波的基本应用,了解现代技术的应用方法,学会基本原理。
(三)情感、态度与价值观
通过对无线电波应用原理的基本认识感悟科学技术的价值和重要性。端正科学态度,培养科学的价值观。
【教学重点】
对本节基本概念的理解。
【教学难点】
对调谐的理解,无线电波发射与接收过程。
【教学方法】
演示推理法和分析类比法
【教学用具】
信号源,示波器,收音机,录音机,调频发射机,计算机多媒体,实物投影仪等。
【教学过程】
(一)引入新课
师:在信息技术高速发展的今天,电磁波对我们来说越来越重要,无论是广播、电视还是无线电通信以及航空、航天中的自动控制和通信联系,都离不开电磁波.在无线电技术中使用的电磁波叫做无线电波,那么无线电波是怎样发射和接收的呢?这节课我们就来学习电磁波的发射和接收。
(二)进行新课
1.无线电波的发射
师:请同学们讨论,在普通lc振荡电路中能否有效地发射电磁波?
学生讨论。
生:在普通lc振荡电路中,电场主要集中在电容器的极板之间,磁场主要集中在线圈内部。在电磁振荡过程中,电场能和磁场能的相互转化主要是在电路内部完成的,辐射出去的能量很少。不能有效地发射电磁波
师:有效地发射电磁波的条件是什么?
学生阅读教材有关内容。
师生总结:要有效地向外发射电磁波,振荡电路要满足如下条件:
(1)要有足够高的振荡频率。
(2)振荡电路的电场和磁场必须分散到尽可能大的空间,才能有效地把电磁场的能量传播出去。
引导学生讨论:如何改造普通的lc振荡电路,才能使它能够有效地发射电磁波?
师生一起讨论后,引出开放电路的概念。将闭合电路变成开放电路就可以有效地把电磁波发射出去。
如图所示,是由闭合电路变成开放电路的示意图。
师:无线电波是由开放电路发射出去的。
讲解:在实际应用中常把开放电路的下端跟地连接。跟地连接的导线叫做地线。线圈上部接到比较高的导线上,这条导线叫做天线。天线和地线形成了一个敞开的电容器,电磁波就是由这样的开放电路发射出去的。电视发射塔要建得很高,是为了使电磁波发射得较远。实际发射无线电波的装置中还需在开放电路旁加一个振荡器电路与之耦合,如图所示。
振荡器电路产生的高频率振荡电流通过l2与l1的互感作用,使l1也产生同频率的振荡电流,振荡电流在开放电路中激发出无线电波,向四周发射.
师:发射电磁波是为了利用它传递某种信号。例如无线电报传递的'是电码符号,无线电广播传递的是声音,电视广播传递的不仅有声音,还有图像。这就要求发射的电磁波随信号而改变。电磁波是怎样传递这些信号的呢?
讲解:在电磁波发射技术中,如果把这种电信号“加”到高频等幅振荡电流上,那么,载有信号的高频振荡电流产生的电磁波就载着要传送的信号一起发射出去。把要传递的信号“加”到高频等幅振荡电流上,使电磁波随各种信号而改变的技术叫做调制。
进行调制的装置叫做调制器。要传递的电信号叫做调制信号。
使高频振荡电流的振幅随调制信号而改变叫做调幅(am)。
使高频振荡电流的频率随调制信号而改变叫做调频(fm)。
右图是调幅装置的示意图.接在振荡器和线圈之间的话筒就是一个最简单的调制器,由声源发出的声音振动使话筒里的碳粒发生时松时紧的变化,它的电阻也发生时大时小的变化。所以,虽然振荡器产生的是高频等幅振荡电流,但是线圈通过的却是随声音而改变的高频调幅电流.由于线圈的互感作用,从开放电路中发射的也是这种高频调幅电流。这种电磁波叫调幅波。(多媒体演示:调幅波)
(用示波器观察调幅波形)
2.无线电波的接收
师:处在电磁波传播空间中的导体,会产生感应电流,导作中感应电流的频率与激起它的电磁波频率相同,因此,利用放在电磁波传播空间中的导体,就可以接收到电磁波,这样的导体就是接收天线。
在无线电技术中,用天线和地线组成的接收电路来接收电磁波。
讲解:世界上有许许多多的无线电台、电视台以及各种无线电通讯设备,它们不断地向空中发射不同频率的电磁波,这些电磁波强弱不等地弥漫在我们周围。如果不加选择地把它们都接收下来,那必然是信号一片混乱,分辨不清,达不到我们传递信息的目的。所以,接收电磁波时,首先要从诸多的电磁波中把我们需要的选出来,通常叫做选台。这就要设法使我们需要的电磁波在接收天线中激起的感应电流最强。在无线电技术里,是利用电谐振来达到这个目的的。当接收电路的固有频率跟接收到的电磁波的频率相同时,接收电路中产生的振荡电流最强。这种现象叫做电谐振,相当于机械振动中的共振。
(用示波器观察电谐振波形)
师:接收电路产生电谐振的过程叫做调谐,能够调谐的接收电路叫做调谐电路。
如图是收音机的调谐电路。调节可变电容器的电容来改变调谐电路的频率,使它跟要接收的电台发出的电磁波的频率相同,这个频率的电磁波在调谐电路里激起较强的感应电流,这样就选出了这个电台。(演示调谐过程)
讲解:收音机接收的经过调制的高频振荡电流(对应图讲解),这种电流通过收音机的耳机或扬声器,并不能使它们振动而发声,为什么呢,假定某一个半周期电流的作用是使振动片向某个方向运动,下一个半周期电流就以几乎同样大的作用使振动片向反方向运动.高频电流的周期非常短,半周期更短,而振动片的惯性相当大,所以在振动片还没有来得及在电流的作用下向某个方向运动的时候,就立刻有一个几乎同样大的作用要使它向反方向运动,结果振动片实际上不发生振动.要听到声音,必须从高频振荡电流中“检”出声音信号,使扬声器(或耳机)中的动片随声音信号振动。
从接收到的高频振荡电流中“检”出所携带的调制信号过程,叫做检波。检波是调制的逆过程,因此也叫解调。由于调制的方法不同,检波的方法也不同。检波之后的信号再经过放大、重现,我们就可以听到或看到了。
下面介绍收音机中对调幅波的检波。
右图是晶体二极管的检波电路,是利用晶体二极管的单向导电性来进行检波的。调谐电路中产生的是经过调幅的高频振荡电流,l1和l2绕在同一磁棒上,由于互感作用,在l2上产生的是高频交变电压.由于二极管的单向导电性,通过它的是单向脉动电流,这个单向脉动电流既有高频成分,又有低频的声音信号,高频成分基本从电容器c(复习旁路电容器)通过,剩下的音频电流通过耳机发声。(用示波器观察检波过程)实际上就是一个晶体二极管收音机的电路图.这种收音机声音很小,只能用开机收听本地电台.为了提高收音机的接收性能,需要用放大器把微弱的信号放大.图示是加有放大器的收音机方框图.由天线和调谐电路接收到的高频调幅电流,先通过放大器进行高频放大,然后进行检波和低频放大,放大后的音频电流输送到喇叭,使它们发出声音。
下面我们通过调幅和调频两种方式,来看看无线电波发射和接收的全过程。
(1)调幅发射和接收。(实验演示)
(2)调频发射和接收。(实验演示)
比喻:
高频电流→火车 音频电流→货物
调制→发射→传播→调谐→解调
装货→出站→运行→进站→卸货
师:我们再来看一下无线电波的分段。(投影)
波段 波长 频率 传播方式 主要用途
长波 30 000 m~3 000 m 10 khz~100 khz 地波 超远程无线通讯和导航
中波 3 000 m~200 m 100 khz~1 500 khz 地波和天波 调幅无线电广播、电报、通信
中短波 200 m~50 m 1500 khz~6 000 khz
短波 50 m~10 m 6mhz~30 mhz 天波
微波 米波 10 m~1 m 30mhz~300mhz 近似直线传播 调频无线电广播、电视、导航
分米波 1 m~0.1 m 300 mhz~3 000 mhz 直线传播 电视、雷达、导航
厘米波 10 cm~1 cm 3 000 mhz~30 000 mhz
毫米波 10 mm~1 mm 30000mhz~300 000 mhz
(三)课堂总结、点评
本节课主要学习了以下内容
1.电磁波的产生和发射条件。
2.开放电路的结构和特点。
3.电磁波的发射过程和接收过程
(四)课余作业
完成p92“问题与练习”中的题目。阅读p91“科学足迹”。
预习下一节:电磁波的发射和接收。
物理优秀教案篇2
教学目标
1.能识别出杠杠,并能准确找出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
2.通过实验探究能得出杠杆的平衡条件,并能利用杠杆的平衡条件进行相关计算
3.能对杠杆进行分类,并能根据实际需要选择合适的杠杆
教学重难点
教学重点 :通过实验探究能得出杠杆的平衡条件,并能利用杠杆的平 衡条件进行相关计算
教学难点:画杠杆的力臂
教学工具
多媒体课件、杠杆、铁架台、钩码
教学过程
?引入】:展示图片,提出问题
阿基米德能够说出这句“诳语”的原理是什么?
学生:“杠杆”
学生阅读本节教学目标
?自学指导一】:杠杆
学生认真阅读课本76页,带着下面的问题把重点知识用横线画出来(2min)。
(1)什么是杠杆?
(2)认识支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂
教师讲解:
1.利用图片,引出杠杆的定义,并指出注意事项
2.杠杆五要素
首先强调杠杆的三大要素,支点,动力、阻力
再利用图片引出力臂
动画演示力臂的画法(本节重点)
动力臂(l1):从支点到动力作用线的距离
阻力臂(l2):从支点到阻力作用线的距离
练习力臂画法:画出下面杠杆(一根铁棒)的力和力臂。
总结杠杆的五大要素:
练习:
读出下图两个力旳力臂l1= cm, l2= cm,
利用上面的练习题,提出问题,杠杠在平衡时,动力,动力臂,阻力,阻力臂需要满足什么样的条件?
?自学指导二】:杠杆的平衡条件
学生认真阅读课本77页,并填写学案(3min)
1. 提出问题:杠杆平衡时,动力、动力臂、阻力、阻力臂之间存在着怎样的关系?
2. 猜想与假设
(1) f1+l1=f2+l2
(2) f1 · l1=f2 ·l2
3. 设计并进行试验
教师讲解:
利用多媒体,展示实验步骤以及实验中的注意事项
学生动手进行试验,并填写表格中的数据
分析论证:得出结论
杠杆的平衡条件: 动力×动力臂=阻力×阻力臂
练习
1. f1=15 n,f2=75 n,l1=15 cm,l2=___。
2. 如图是搬运砖头的独轮车,车箱和砖头所受的总重力g=800n,推车时,人手竖直向上的力f应为多少n.
省力了还是费力了?
利用上题中的问题引出生活中的杠杆
?自学指导三】:生活中的杠杆
学生认真阅读课本79页,并观察下图的杠杆,带着下面的问题把重点知识用横线画出来(2min)
(1)省力杠杆的特点?
(2)费力杠杆的特点?
(3)等臂杠杆的特点?
教师讲解:
利用图片展示不同的杠杆,分析受力大小,以及力臂长短总结杠杆的种类及特点
?本节小结】共享收获。
物理优秀教案篇3
教学目标
1、知道力是物体间的相互作用,在具体问题中能够区分施力物体和受力物体;
2、知道力既有大小,又有方向,是一矢量,在解决具体问题时能够画出力的图示和力的示意图;
3、知道力的两种不同的分类;能力目标
通过本节课的学习,了解对某个力进行分析的线索和方法。情感目标
在讲解这部分内容时,要逐步深入,帮助学生在初中知识学习的基础上,适应高中物理的学习。
教学建议
一、基本知识技能
1、理解力的概念:
力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的。力不仅有大小还有方向,大小、方向、作用点是力的三要素。
2、力的图示与力的示意图:
3、要会从性质和效果两个方面区分力。
二、教学重点难点分析
(一)、对于力是一个物体对另一个物体的作用,要准确把握这一概念,需要注意三点:
1、力的物质性(力不能脱离物体而存在);
2、力的相互性;
3、力的矢量性;
(二)、力的图示是本节的难点。
(三)、力的分类需要注意的是:
1、两种分类;
2、性质不同的力效果可以相同,效果相同的力性质可以不同。
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物理优秀教案篇4
三维教学目标
1、知识与技能
(1)知道波的叠加原理,知道什么是波的干涉条件、干涉现象和干涉图样;
(1)知道什么是波的衍射现象,知道波发生明显衍射现象的条件;
(2)知道干涉现象、波的衍射现象都是波所特有的现象。
2、过程与方法:
3、情感、态度与价值观:
教学重点:波的叠加原理、波的干涉条件、干涉现象和干涉图样、波发生明显衍射现象的条件。
教学难点:波的干涉图样
教学方法:实验演示
教学教具:长绳、发波水槽(电动双振子)、音叉
(一)引入新课
大家都熟悉“闻其声不见其人”的物理现象,这是什么原因呢?通过这节课的学习,我们就会知道,原来波遇到狭缝、小孔或较小的障碍物时会产生一种特有得现象,这就是波的衍射。
(二)进行新课
波在向前传播遇到障碍物时,会发生波线弯曲,偏离原来的直线方向而绕到障碍物的背后继续转播,这种现象就叫做波的衍射。
1. 波的衍射
(1)波的衍射:波可以绕过障碍物继续传播,这种现象叫做波的衍射。
哪些现象是波的衍射现象?(在水塘里,微风激起的水波遇到露出水面的小石头、芦苇的细小的障碍物,会绕过它们继续传播。)
实验:下面我们用水波槽和小挡板来做,请大家认真观察。
现象:水波绕过小挡板继续传播。将小挡板换成长挡板,
重新做实验:
现象:水波不能绕到长挡板的背后传播。这个现象说明发生衍生的条件与障碍物的大小有关。
(2)衍射现象的条件
演示:在水波槽里放两快小挡板,当中留一狭缝,观察波源发出的水波通过窄缝后怎样传播。
第一、保持水波的波长不变,该变窄缝的宽度(由窄到宽),观察波的传播情况有什么变化。观察到的现象:在窄缝的宽度跟波长相差不多的情况下,发生明显的衍射现象。水波绕到挡板后面继续传播。(参见课本图10-26甲)
在窄缝的宽度比波长大得多的情况下,波在挡板后面的传播就如同光线沿直线传播一样,在挡板后面留下了“阴影区”。(参见课本图10-26乙)
第二、保持窄缝的宽度不变,改变水波的波长(由小到大),将实验现象用投影仪投影在大屏幕上。可以看到:在窄缝不变的情况下,波长越长,衍射现象越明显。
将课本图10-27中的甲、乙、丙一起投影在屏幕上,它们是做衍射实验时拍下的照片。甲中波长是窄缝宽度的3/10,乙中波长是窄缝宽度的5/10,丙中波长是窄缝宽度的7/10。
通过对比可以看出:窄缝宽度跟波长相差不多时,有明显的衍射现象。
窄缝宽度比波长大得多时,衍射现象越不明显。窄缝宽度与波长相比非常大时,水波将直线传播,观察不到衍射现象。
结论:只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象。一切波都能发生衍射,衍射是波的特有现象。
2、波的叠加
我们有这样的生活经验:将两块石子投到水面上的两个不同地方,会激起两列圆形水波。它们相遇时会互相穿过,各自保持圆形波继续前进,与一列水波单独传播时的情形完全一样,这两列水波互不干扰。
3、波的干涉
一般地说,振动频率、振动方向都不相同的几列波在介质中叠加时,情形是很复杂的。我们只讨论一种最简单的但却是最重要的情形,就是两个振动方向、振动频率都相同的波源所发出的.波的叠加。
演示:在发波水槽实验装置中,振动着的金属薄片ab,使两个小球s1、s2同步地上下振动,由于小球s1、s2与槽中的水面保持接触,构成两个波源,水面就产生两列振动方向相同、频率也相同的波,这样的两列波相遇时产生的现象如课本图10-29所示。为什么会产生这种现象呢?我们可以用波的叠加原理来解释。
课本图10-30所示的是产生上述现象的示意图。s1和s2表示两列波的波源,它们所产生的波分别用两组同心圆表示,实线圆弧表示波峰中央,虚线圆弧表示波谷中央。
某一时刻,如果介质中某点正处在这两列波的波峰中央相遇处[课本图10-30所示中的a点],则该点(a点)的位移是正向最大值,等于两列波的振幅之和。经过半个周期,两列波各前进了半个波长的距离,a点就处在这两列波的波谷中央相遇处,该点(a点)的位移就是负向最大值。再经过半个周期,a点又处在两列波的波峰中央相遇处。这样,a点的振幅就等于两列波的振幅之和,所以a点的振动总是最强的。这些振动最强的点都分布在课本图10-30中画出的粗实线上。
某一时刻,介质中另一点如果正处在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇处[课本图10-30中的b点],该点位移等于两列波的振幅之差。经过半个周期,该点就处在一列波的波谷中央和另一列波的波峰中央相遇处,再经过半个周期,该点又处在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇处。这样,该点振动的振幅就等于两列波的振幅之差,所以该点的振动总是最弱的。如果两列波的振幅相等,这一点的振幅就等于零。这就是为什么在某些区域水面呈现平静的原因。这些振动最弱的点都分布在课本图10-30中画出的粗虚线上。可以看出,振动最强的区域和振动最弱的区域是相互间隔开的。
频率相同的波,叠加时形成某些区域的振动始终加强,另一些区域的振动始终减弱,并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔,这种现象叫做波的干涉(inerference)。形成的图样叫做干涉图样。
只有两个频率相同、振动方向相同的波源发出的波,叠加时才会获得稳定的干涉图样,这样的波源叫做相干波源,它们发出的波叫做相干波。不仅水波,一切波都能发生干涉,干涉现象是一切波都具有的重要特征之一。
演示:敲击音叉使其发声,然后转动音叉,就可以听到声音忽强忽弱。这就是声波的干涉现象。
(1)做波的干涉:频率相同的波,叠加时形成某些区域的振动始终加强,另一些区域的振动始终减弱,并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔,这种现象叫做波的干涉。形成的图样叫做干涉图样。
(2)特点:干涉现象是一切波都具有的现象。
(3)产生条件:两列波的频率必须相同。
物理优秀教案篇5
教学准备
教学目标
一、知识目标:
1、理解力的分解和分力的概念
2、理解力的分解是力的合成的逆运算,会用作图法求分力,会用直角三角形的知识计算分力。
二、能力目标:
从物体的受力情况分析其力的作用效果,培养学生分析问题、解决问题的能力。
三、德育目标
力的合成和分解符合对立统一规律。
教学重难点
教学重点:
理解力的分解是力的合成的逆运算,利用平行四边形进行力的分解。
教学难点:
如何判定力的作用效果及分力之间的确定.
教学工具
教学课件
教学过程
一、导入新课
在已知分力求合力时,可按平行四边形法则,惟一地求出平行四边形对角线所对应的合力。而在已知某力,将它分解为两个分力时,按平行四边形法则却可以有无数组解。但具体到实际当中如何分解呢?我们这节课就来学习力的分解。
二、新课教学:
(一)用投影片出示本节课的学习目标
1、理解力的分解是力的合成的逆运算
2、知道力的分解要从实际情况出发
3、会用图示法根据实际要求运用平行四边形定则求分力。
(二)学习目标完成过程
1、请同学阅读课本,回答:
(1)什么是分力?什么是力的分解?
(2)为什么说力的分解是力的合成的逆运算?
学生:某一个力f,可用f1和f2来代替,那这两个力叫f的分力。求一个已知力的分力叫力的分解。
力的分解是力的合成的逆运算(因为分力的合力就是原来被分解的那个力),当然应该遵循平行四边形定则。
老师总结:分力与合力是在相同作用效果的前提下才能相互替换,所以在分解某力时,其各个分力必须有各自的实际效果,比如:形变效果,在这个意义上讲,力的分解是唯一的。
例1:放在水平面上的物体受一个斜向上方的拉力f,这个力与水平面成θ角。
分析:(1)力f的作用效果有水平向前拉物体和竖直向上提物体的效果,那么副的两个分力就在水平方向和竖直方向上。
(2)方向确定,根据平行四边形定则,分解就是唯一的。
(3)如图所示分解f1=fcosθ,f2=fsinθ
例2:物体放在斜面上,那物体受的重力产生有什么样的效果。
由学生分析:
(1)g方向竖直向下,又不能下落。在垂直于斜面方向产生紧压斜面的力的作用效果;在沿斜面方向上使物体产生沿斜面向下滑动的效果。
(2)两分力方向确定了,分解是唯一的。
(3)g1=fsinθ,g2=gcosθ
2、巩固性训练
(1)如果小球挂在墙上,绳与墙的夹角为θ,绳对球的拉力f产生什么样的效果,可以分解为哪两个方向的里来代替f?
(2)如果这个小球处于静止状态,重力g产生的效果是什么,如何分解重力g。
师生共评(1)a:球靠在墙上处于静止状态,拉力产生向上提拉小球的效果,向左紧压墙面的效果。分力的方向确定了,分解就是唯一的。
b:f的分力,在竖直方向的分力f1来平衡重力,在水平方向的分力f2来平衡墙对球的支持力。
c:f1=fcosθ,f2=fsinθ
师生共评(2):a:重力g产生两个效果,一个沿f1的直线上的分力g1来平衡f1,一个沿f2的直线方向上的分力g2来平衡f2。
b:∴g1=,g2=ctana
课后小结
这节课主要学习了力的分解。力的分解从理论上按照平行四边形定则分解是无数组的。但分力与合力是在相同的作用效果的前提下相互替换,在此意义上分解是唯一的。
课后习题
完成教材课后作业第2、3、4题。
物理优秀教案篇6
(1)电磁波中的电场和磁场互相垂直,并且都与波的传播方向垂直,即电磁波是横波。光是一种电磁波。在前面学习的光的偏振现象已经证明了这一点。如上图所示。
(2)电磁波可以在真空中传播,向周围空间传播电磁能,在传播过程中,电磁波能发生反射、折射、干涉和衍射。
(3)三个特征量的关系:v=λf。在真空中v=3.0×108/s。
师:麦克斯韦电磁场理论的建立具有伟大的历史意义,足以根牛顿力学体系相媲美,它是物理学发展史中的一个划时代的里程碑。
3.赫兹的电火花
师:麦克斯韦的电磁场理论还只是一个预言。还有待于科学实验的证明。是赫兹把这个天才的预言变成了世人公认的真理。
(引导学生阅读教材,了解赫兹证实电磁波存在的探索历程)
教师可以向学生介绍赫兹的生平简介(见附录),激发学生求知上进的热情,对学生进行物理情感教育。
课堂总结、点评
本节主要学习了麦克斯韦电磁场理论的.主要内容。知道了麦克斯韦电磁场理论的两大支柱:变化的磁场产生电场,变化的电场产生磁场。还知道了变化的电场和磁场相互联系,形成一个统一的场,即电磁场。电磁场由发生区域向远处的传播形成电磁波。电磁波中的电场与磁场相互垂直,且二者均与波的传播方向垂直,即电磁波是横波。
课余作业
完成p79“问题与练习”的题目。
教学体会
思维方法是解决问题的灵魂,是物理教学的根本;亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键,离开了思维方法和实践活动,物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花,水中月。
物理优秀教案篇7
整体设计
高中学习的速度概念较之初中所学的速度有了很大的提升,对学生来说是比较困难的,所以教学设计先通过说明如何用坐标和坐标的变化量来表示质点的位置和位移,为速度概念的叙述作好准备。速度的矢量性问题,是本节的重点,特别是对瞬时速度的理解,体现了一种极限的思想,对此要求引导学生逐步理解,不要急于求成。速度的定义是高中物理中第一次向学生 介绍比值定义物理量的方法,要求教师正确地加以引导,力求学生能理解。教学过程中,要多举实例,通过具体的例子从大小和方向两方面来强化对速度概念的认识,在实际情景中达到建立速度概念的目的。教学设计最后说明速度的应用,特别以“sts”形式从一个侧面说明速度与社会发展的关系。
教学重点
速度概念的建立;速度的比值定义法的理解。
教学难点
速度矢量性的理解;瞬时速度的推导。
时间安排
2课时
三维目标
知识与技能
1、理解速度的概念。知道速度是表示物体运动快慢的物理量,知道它的含义、公式、符号和单位,知道它是矢量。
2、理解平均速度,知道瞬时速度的概念。
3、知道速度和速率以及它们的区别。
过程与方法
1、记住匀速直线运动中速度的计算公式,能用公式解决有关问题。
2、理解平均速度的物理含义,会求某段时间内的平均速度。
情感态度 与价值观
1、通过介绍或学习各种工具的速度,去感知科学的价值和应用。
2、培养对科学的兴趣,坚定学习思考探索的信念。
教学过程
导入新课
问题导入
为了推动我国田径事业的发展,四川省曾举办过一次100 m飞人挑战赛。有8名世界短跑名将参加角逐,其中包括我国的李雪梅和美国的琼斯,最终琼斯夺得冠军。我们知道百米赛跑分为起跑、途中跑和冲刺三个阶段,李雪梅的途中跑阶段比琼斯的起跑阶段跑得快,但我们都说琼斯比李雪梅跑得快,这是为什么?
通过本节课学习,我们就可以给出合理的评判标准。
情景导入
课件展示各种物体的运动,激发学生的学习兴趣。
影片展示:大自然中,物体的运动有快有慢。天空中,日出日落;草原上,猎豹急驰;葡萄架上,蜗牛爬行。
飞奔的猎豹、夜空的流星在运动;房屋、桥梁、树木,随着地球的自转、公转也在运动。天上的恒星,看起来好像不动,其实它们也在飞快地运动,速度至少在几十千米每秒以上,只是由于距离太远,在几十年、几百年的时间内肉眼看不出它们位置的变化。
当高台跳雪运动员出现在赛道的顶端时,全场观众的目光都集中在他身上。运动员由高处急速滑下,在即将到达赛道底部时,他的速度已达到100 km/h。这时,他双膝弯曲,使劲一蹬,顺势滑向空中。然后,为了减小空气阻力的影响,他上身前倾,双臂后摆,整个身体就像一架飞机,向前滑翔。刺骨的寒风抽打着他的脸庞,两边的雪松飞快地向后掠过。最终,滑雪板稳稳地落在地面。
在以上的各种运动现象中,都有关于运动的描述,运动的快慢如何,要用一个新的物理量来描述,那就是速度。
推进新课
一、坐标与坐标的变化量
复习旧知:在上一节的学习中,我们学习了位移这一较为重 要的矢量。大家回忆一下,位移的定义是什么?
学生积极思索并回答出位移的定义:从初位置指向末位置的有向线段。(复习此知识点,旨在为速度的引入奠定知识基础,让学生知道位移大小的关键在于初末位置。由位置到位置坐标再到坐标的变化量,使学生的认知呈阶梯状上升)
教师引导:既然位移是描述物体位置变化的物理量,所以物体的位移可以通过位置坐标的变化量来表示。
问题展示:在训练场上,一辆实习车沿规定好的场地行驶,教练员想在车旁记录汽车在各个时刻的位置情况,他该如何做?假设在每一秒汽车都在做单向直线运动。
问题启发:对于物体位置的描述,我们往往需要建立坐标系。该教练员如何建立坐标系,才能方便地确定该车的位置?
点评:通过设问,发挥教 师的引导作用,“变教为诱”“变教为导”,实现学生的“变学为思”“变学为悟”,达到“以诱达思”的目标。
教师指导学生分组合作讨论并总结。
小结:直线运动是最简单的运动,其表示方式也最简单。如以出发点为起点,车行驶20 m,我们就很容易地确定车的位置。所以,应该建立直线坐标系来描述汽车的位置。
课堂训练
教练员以汽车的出发点为坐标原点,以汽车开始行驶的方向为正方向,建立直线坐标系,其对应时刻的位置如下表所示:
时刻(s) 0 1 2 3 4
位置坐标(m) 0 10 —8 —2 —14
根据教练员记录的数据你能找出:
(1)几秒内位移最大?
(2)第几秒内的位移最大?
解析:汽车在0时刻的坐标x0=0
汽车在1 s时刻的坐标x1=10
汽车在第1 s内的位置变 化为Δx=x1—x0=(10—0) m=10 m
所以,汽车在第1 s内的位移为10 m。
同理可求,汽车在1 s内、2 s内、3 s内、4 s内的位移分别为10 m、—8 m、—2 m、—14 m。汽车在第1 s内、第2 s内、第3 s内、第4 s内的位移分别为10 m,—18 m,6 m,—12 m。
所以,第2 s内的位移最大,4 s内的位移最大。
答案:(1)4 s内 (2)第2 s内
二、速度
以下有四个运动物体,请同学们来比较一下它们运动的快慢程度。
运动物体[来源:学*科*网z*x*x*k] 初始位置(m) 经过时间(s) 末位置(m)
a、自行车沿平直道路行驶 0 20 100
b、公共汽车沿平直道路行驶 0 10 100
c、火车沿平直轨道行驶 500 30 1 250
d、飞机在天空直线飞行 500 10 2 500
如何比较a、b、c、d四个物体的运动快慢呢?
比较1:对a和b,它们经过的位移相同(都是100 m),a用的时间长(20 s),b用的时间短(10 s)。在位移相等的情况下,时间短的运动得快,即汽车比自行车快。
比较2:对b和d,它们所用的时间相等(10 s),b行驶了100 m,d飞行了200 m,b行驶的距离比d短,在时间相等的情况下,位移大的运动得快,即飞机比汽车快。
提出问题
以上两种比较都是可行的。位移相等比较时间,时间相等比较位移。如何比较b和c的快慢程度呢?它们的位移不相等,时间也不相等。
教师指导学生分小组讨论,5分钟后提出比较意见。
方法1:b和c的位移和时间都不相等,但可以计算它们每发生1 m的位移所用的时间,即用各自的时间t去除以位移Δx,数值大的运动得慢。
方法2:b和c的位移和时间都不相等,但可以计算它们平均每秒钟位移的大小量,单位时间内位移大的运动得快。
师生讨论:两种方法都可以用来比较物体运动的快慢,但方法2更能够符合人们的思维习惯。
点评:问题由教师提出,明确猜想和探究的方向,教师引导学生利用已有的知识和现象,鼓励大胆猜想讨论。通过这个开放性的问题,创设一种情境,把学生带进一个主动探究学习的空间。
引子:大自然中,物体的运动有快有慢。天空,日出日落;草原,骏马奔驰;树丛,蜗牛爬行。仔细观察物体的运动,我们发现,在许多情况下,物体运动快慢各不相等且发生变化,在长期对运动的思索、探索过程中,为了比较准确地描述运动,人们逐步建立起速度的概念。
提出问题
如何对速度进行定义?
学生阅读课本并回答。
1、速度的定义:位移与发生这个位移所用时间的比值。
2、速度的定义式:v=
3、速度的单位:m/s 常用单位:km/h,cm/s。
提示:速度是矢量,其大小在数值上等于单位时间内物体位移的大小,其方向就是物体运动的方向。
再次呈现:四个物体a、b、c、d快慢比较的表格,让学生分别计算它们的速度。
a、5 m/s b。10 m/s
c、25 m/s d。200 m/s
对比以上a、b、c、d的'速度就很容易比较它们的快慢程度了。
课堂训练
汽车以36 km/h的速度从甲地匀速运动到乙地用了2 h,如果汽车从乙地返回甲地仍做匀速直线运动用了2。5 h,那么汽车返回时的速度为(设甲、乙两地在同一直线上)( )
a。—8 m/s b。8 m/s
c。—28。8 km/h d。28。8 km/h
解析:速度和力、位移一样都是矢量,即速度有正方向、负方向,分别用“+”“—”号表示。当为正方向时,一般不带“+”号。速度的正方向可以根据具体问题自己规定。有时也隐含在题目之中。例如该题中汽车从甲地到乙地的速度为36 km/h,为正值,隐含着从甲地到乙的方向为正,所以返回速度为负值,故淘汰b、d。
依据甲、乙两地距离为36×2 km=72 km,所以返回速度为 =—28。8 km/h=—28。8× m/s=—8 m/s。
答案:a
方法提炼:速度是一个矢量,有大小也有方向。在我们选择了正方向以后,当速度为正值时,说明质点沿正方向运动,当速度为负值 时,说明质点沿负方向运动,在物理学上,对矢量而言“负号”也有意义,说明它的方向与所选正方向相反。
三、平均速度和瞬时速度
坐在汽车驾驶员的旁边,观察汽车上的速度计,在汽车行驶的过程中,速度计指示的数值是时常变化的,如启动时,速度计的数值增大,刹车时速度计的数值减小。可见物体运动快慢程度是在变化的。这时我们说的汽车的“速度”是指什么?
提出问题
其实,我们日常所看到的直线运动,有许多都是变速运动。由于这种运动的快慢是时刻变化的,没有恒定的速度,我们怎么来描述它的快慢呢?
课件展示:北京至香港的京九铁路,就像一条长长的直线,把祖国首都与香港连接起来。京九线全长2 400 km,特快列车从北京到香港只需30 h,那么列车在整个过程的运动快慢如何表示?
学生解答:已知s=2 400 km,t=30 h,所以v=80 km/h
问题追踪:计算出的结果是否表示列车单位时间的位移都是80 km呢?教师在学生回答的基础上引导学生认识此速度的平均效果。既然列车是做变速运动,那么怎么看列车的速度是80 km/h?
学生总结:如果将列车的变速直线运动看作匀速直线运动来处理 的话,列车平均每小时的位移是80 km。
教师设疑:为了描述变速直线运动的快慢程度,我们可以用一种平均的思考方式,即引入平均速度的概念。平均速度应如何定义?
师生总结:1、平均速度:运动物体的位移和时间的比值叫做这段时间的平均速度。
2、定义式: =
知识拓展:课件展示某些物体运动的平均速度,加深对平均速度的概念理解。
某些物体运动的平均速度/(ms—1)
真空中的光速c 3、0×108 自行车行驶 约5
太阳绕银河系中心运动 20×105 人步行 约1。3
地球绕太阳运动 3。0×104 蜗牛爬行 约3×10—3
子弹发射 9×102 大陆板块漂移 约10×10—9
民航客机飞机 2。5×102
例1斜面滚下时在不同时刻的位置,如图11所示。可以从图中观察分析小球通过oa、ob、oc的过程中的运动快慢。
计算各段的平均速度。
图11
学生认真计算并公布结果: 段: =0。7 m/s, 段: =0。8 m/s。 段: =0。9 m/s。
总结归纳:计算结果表明,不同阶段的平均速度一般是不相等的。计算一个具体的平均速度,必须指明是哪一段时间(或位移)内的平均速度。
教师点评:由于小球运动快慢是在不断变化的,平均速度不能具体地告诉我们小球在每一时刻的运动快慢。可见,平均速度只是粗略地描述物体在一段运动过程中的总体快慢程度。
教师设疑:那么,怎样来描述物体在各个时刻的运动快慢呢?
学生通过课本预习知道,要精确地描述某一时刻的运动快慢必须引入瞬时速度这一物理量。
根据平均速度的定义可以知道: = ,对应的是一段位移和一段时间,如何建立瞬时速度的概念呢?瞬时速度对应的应该是某一位置和某一时刻。
师生探究:我们 已经知道平均速度对应的是一段时间,为求瞬时速度我们可以采取无限取微、逐渐逼近的方法。
方法介绍:以质点经过某点起在后面取一小段位移,求出质点在该段位移上的平均速度,从该点起取到的位移越小,质点在该段时间内的速度变化就越小,即质点在该段时间内的运动越趋于匀速直线运动。当位移足够小(或时间足够短)时,质点在这段时间内的运动可以认为是匀速的,求得的平均速度就等于质点通过该点时的瞬时速度。
教师演示:如图12所示,让滑块沿倾斜的气垫导轨做加速运动,利用挡光片的宽度Δx除以挡光的时间Δt,即可求得挡光片通过光电门的平均速度。
图12
将滑块放上不同宽度的遮光片,即Δx分别为1 cm、3 cm、5 cm、10 cm,若没有成品挡光片,可用硬纸片自制成需要的宽度。
测出每 个遮光片通过光电门所用的一段时间间隔Δt。
遮光片越窄、Δt越小时, 描述通过该位置的运动快慢越精确,当Δx小到一定程度,可认为 是瞬时速度。
教师总结:瞬时速度:运动物体在某一时刻(或某一位置)的速度。准确地讲,瞬时速度是物体在某时刻前后无穷短时间 内的平均速度,是矢量,其大小反映了物体此时刻的运动快慢,它的方向就是物体此时刻的运动方向,即物体运动轨迹在该点的切线方向。
四、速度和速率
速率:瞬时速度的大小叫做速率。平均速率:物体运动的路程与所用时间的比值。
例2如图13,一质点沿直线ab运动,先以速度v从a匀速运动到b, 接着以速度2v沿原路返回到a,已知a b间距为x,求整个过程的平均速度、平均速率。
图13
解析:整个过程位移为0,所以整个过程的平均速度为0。
整个过程通过的总路程为2x,所用的总时间为t= 。
所以平均速率为 = = x。
答案:0 x
要点总结:1、速度是矢量,既有大小,又有方向;速率是标量,只有大小,没有方向。
2、无论速度方向如何,瞬时速度的大小总等于该时刻的速率。
3、平均速度是矢量,其方向与对应的位移方向相同;平均速率是标量,没有方向。
4、平均速度等于位移与所用时间的比值,平均速率等于路程与所用时间的比值,平均速度的大小不等于平均速率。
5、只有单向直线运动时,平均速度的大小等于平均速率,其他情况下,平均速度均小于速率,二者的关系类似于位移和路程。
课堂小结
定义 物理意义 注意问题
速度 位移与发生这个位移所用时间的比值 描述物体的快慢程度和运动方向 v和s及t是对应关系。是矢量,方向就是物体运动的方向
平均速度 物体在时间间隔Δt内运动的平均快慢 描述在一段时间内物体运动的快慢和方向 只能粗略地描述物体的运动快慢。大小和所研究的时间间隔Δt有关;是矢量,方向和运动方向相同
瞬时速度 物体在某时刻或某位置的速度 描述物体在某时刻的运动快慢和方向 精确地描述物体的运动快慢。矢量,方向沿物体运动轨迹的切线方向
速率 瞬时速度的大小叫做速率 描述物体的运动快慢 是标量,只考虑其大小不考虑其方向
布置作业
1、教材第18页“问题与练习”,第1、2题。
2、观察生活中各种物体的运动快慢,选取一定的对象,测量它们的速度,并说明是平均速度还是瞬时速度,并把测量的数据与同学交流讨论。
板书设计
3 、运动快慢的描述 速度
活动与探究
课题:用光电门测瞬时速度
请你找老师配合,找齐所用仪器,根据说明书,自己亲自体验用光电门测瞬时速度,并写一实验报告。
步骤 学生活动 教师指导 目的
1 根据查阅的资料,确定实验方案 介绍相关书籍资料 1。让学生了解光电门测瞬时速度的原理
2。培养学生的动手能力和独立思考能力
2 进行实验和收集数据 解答学生提出的具体问题
3 相互交流活动的感受 对优秀实验成果进行点评
参考资料:
瞬间无长短,位置无大小,除了用速度计外,还可以用光电门测瞬时速度。实验装置如图14所示,使一辆小车从一端垫高的木板上滑下,木板旁有光电门,其中a管发出光线,b管接收光线。当固定在车上的遮光板通过光电门时,光线被阻挡,记录仪上可以直接读出光线被阻挡的时间。这段时间就是遮光板通过光电门的时间。根据遮光板的宽度Δx和测出的时间Δt,就可以算出遮光板通过光电门的平均速度 = 。由于遮光板的宽度Δx很小, 因此可以认为,这个平均速度就是小车通过光电门的瞬时速度。
图14
习题详解
1、解答:(1)1光年=365×24×3 600×3。0×108 m=9。5×1015 m。
( 2)需要时间为 s=4。2年。
2、解答:(1)前1 s平均速度v1=9 m/s
前2 s平均速度v2=8 m/s
前3 s平均速度v3=7 m/s
前4 s平均速度v4=6 m/s
全程的平均速度v5=5 m/s
v1最接近汽车关闭油门时的瞬时速度,v1小于关闭油门时的瞬时速度。
(2)1 m/s,0
说明:本题要求学生理解平均速度与所选取的一段时间有关,还要求学生联系实际区别平均速度和(瞬时)速度。
3、解答:(1)24。9 m/s (2)36。6 m/s (3)0
说明:本题说的是平均速度是路程与时间的比,这不是教材说的平均速度,实际是平均速率。应该让学生明确教材说的平均速度是矢量,是位移与时间的比,平均速率是标量,日常用语中把平均速率说成平均速度。
设计点评
本节内容是在坐标和坐标的变化基础上,建立速度的概念。速度的建立采用了比值定义法,在教学中稍加说明,在以后的学习中还会有更加详细的介绍。对速度的引用,本设计采用了“单位时间的位移”与“单位位移的时间”进行对比,体会速度引入的方便性。以京九铁路为情景,既激发了学生的学习热情又培养了爱国之情。在瞬时速度的理解上,本设计利用了光电门的装置进行说明,起到了良好的效果。
