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2021高中物理优质课教案

| 晓晴

高中物理老师,必须具备优秀的实验教学素质,才能将物理实验的作用实质体现。你知道2021高中物理优质课教案怎么写吗?这次小编给大家整理了2021高中物理优质课教案,供大家阅读参考,希望大家喜欢。

2021高中物理优质课教案1

教学目标:

1、掌握曲线运动中速度的方向,理解曲线运动是一种变速运动。

2、掌握物体做曲线运动的条件及分析方法。

教学重点:

1、分析曲线运动中速度的方向。

2、分析曲线运动的条件及分析方法。

教学手段及方法:

多媒体,启发讨论式。

教学过程:

一、什么是曲线运动

1、现象分析:

(1)演示自由落体运动。(实际做与动画演示)

提问并讨论:该运动的特征是什么?

结论:轨迹是直线

(2)演示平抛运动(实际做与动画演示)

提问并讨论:该运动的特征是什么?

结论:轨迹是曲线

2、结论:

(1)概念:轨迹是曲线的运动叫曲线运动。

(2)范围:曲线运动是普遍的运动情形。小到微观世界(如电子绕原子核旋转);大到宏观世界(如天体运行)都存在。生活中如投标枪、铁饼、跳高、跳远等均为曲线运动。

(说明)为什么有些物体做直线运动,有些物体做曲线运动呢?那我们必须掌握曲线运动的性质及产生的条件。

二、曲线运动的物体的速度方向

1、三个演示实验

(1)演示在旋转的砂轮上磨刀具。

观察并思考问题:磨出的火星如何运动?为什么?

分析:磨出的火星是砂轮与刀具磨擦出的微粒,由于惯性,以脱离砂

轮时的速度沿切线方向飞出,切线方向即为火星飞出时的速度方向。

(2)演示撑开带有雨滴的雨伞绕柄旋转,伞边缘上的水滴如何运动?

观察并思考:水滴为什么会沿脱离时的轨迹的切线飞出?

分析:同上

(3)演示链球运动员运动到最快时突然松手,在脱手处小球如何飞出?

观察并思考:链球为什么会沿脱手处的切线飞出?

分析:同上

2、理论分析:

思考并讨论:

(1)在变速直线运动中如何确定某点心瞬时速度?

分析:如要求直线上的某处A点的瞬时速度,可在离A不远处取一B点,求AB的平均速度来近似表示A点的瞬时速度,如果时间取得更短,这种近似更精确,如时间趋近于零,那么AB间的平均速度即为A点的瞬时速度。

(2)在曲线运动中如何求某点的瞬时速度?

分析:用与直线运动相同的思维方法来解决。

先求AB的平均速度,据式:可知:的方向与的方向一致,越小,越接近A点的瞬时速度,当时,AB曲线即为切线,A点的瞬时速度为该点的切线方向。可见,速度的方向为质点在该处的切线方向,且方向是时刻改变的。因此,曲线运动是变速运动。

3、结论:

曲线运动中速度的方向是时刻改变的,质点在某一点(或某一时刻)的速度方向在曲线的这一点的切线方向上。

四、物体做曲线运动的条件

1、观察与思考三个对比实验

说明:以下三个实验是在实物展示台面上做的,由于展示台是玻璃面,而运动的物体是小钢球,摩擦力很小,可看成光滑的平面。初速度是从一斜槽上滑到台面上实现。

(1)在光滑的水平面上具有某一初速度的小球在不受外力时将如何运动?

讨论结果:由于小球在运动方向上不受外力,合外力为零,根据牛顿第一定律,小球将做匀速直线运动。(动画演示受力分析)

(2)在光滑的水平面上具有某一初速度的小球在运动方向的正前方向或正后方向放一条形磁铁将如何运动?

讨论结果:由于小球在运动方向受磁铁作用,会使小球加速或减速,但仍做直线运动。(动画演示受力分析)

(3)在光滑的水平面上具有某一初速度的小球在运动方向一侧放一条形磁铁时小球将如何运动?

讨论结果:由于小球在运动过程中受到一个侧力,小球将改变轨迹而做曲线运动。(动画演示受力分析)

2、从以上实验得出三个启示:

启示一:物体有初速度但不受外力时,将做什么运动?(提问)

答:匀速直线运动(如实验一)

启示二:物体没有初速度但受外力时,将做什么运动?(提问)

答:做加速直线运动(如自由落体运动等)

启示三:物体既有初速度又有外力时,将做什么运动?

答:a、当初速度方向与外力方向在同一直线上(方向相同或相反)时将做直线运动。(如竖直上抛、实验二等)

b、当初速度与外力不在同一直线上时,做曲线运动。(如实验三、水平抛物体等)

提问:根据以上实验及启示,分析做曲线运动的条件是什么?

3、结论:

做曲线运动的条件是:

(1)要有初速度(2)要有合外力(3)初速度与合外力有一个角度

三、思考与讨论练习:

1、飞机扔炸弹,分析为什么炸弹做曲线运动?

分析:炸弹离开飞机后由于惯性,具有飞机同样的水平初速度,且受重力,初速度与重力方向有角,所以做曲线运动。(动画演示受力分析与初速度的关系)

引申:

(1)、我们骑摩托车或自行车通过弯道时,我们侧身骑,为什么?讨论后动画演示受力分析与初速度的关系。

(2)山公路路面有何特点?火车铁轨在弯道有何特点?(回家思考)

F2

F1

F3

2、物体在光滑水平桌面受三个水平恒力(不共线)处于平衡状态,当把其中一个水平恒力撤去时,物体将:

A、物体一定做匀加速直线运动

B、物体一定做匀变速直线运动

C、物体有可能做曲线运动

D、物体一定做曲线运动

讨论:

1、物体的初始状态如何?

答:静止或匀速直线运动(说明:题目没有明确)

2、合外力情况如何?

答:开始合外力为零,当撤去一个力时,物体将受到与撤去的力大小相等,方向相反的合外力。((动画演示受力分析过程)

3、物体将如何运动?

答:a、当初速度为零时,一定做匀加速直线运动

b、当初速度不为零时,当初速度方向与合外力方向相同或相反时,做匀变速直线运动;当初速度与合外力方向有角度时,物体做曲线运动。

因此本题答案是:C。

2021高中物理优质课教案2

《万有引力定律》

教学目标

知识目标:

1、了解万有引力定律得出的思路和过程。

2、理解万有引力定律的含义并会推导万有引力定律。

3、知道任何物体间都存在着万有引力,且遵守相同的规律

能力目标:

1、培养学生研究问题时,抓住主要矛盾,简化问题,建立理想模型的处理问题的能力。

2、训练学生透过现象(行星的运动)看本质(受万有引力的作用)的判断、推理能力

德育目标:

1、通过牛顿在前人的基础上发现万有引力定律的思考过程,说明科学研究的长期性,连续性及艰巨性,渗透科学发现的方_教育。

2、培养学生的猜想、归纳、联想、直觉思维能力。

教学重难点

教学重点:

月——地检验的推倒过程

教学难点:

任何两个物体间都存在万有引力

教学过程

(一) 引入:

太阳对 行星的引力是行星做圆周运动的向心力,这个力使行星不能飞离太阳;地面上的物体被抛出后总要落到地面上;是什么使得物体离不开地球呢?是否是由于地球对物体的引力造成的呢?

若真是这样,物体离地面越远,其受到地球的引力就应该越小 ,可是地面上的物体距地面很远时受到地球的引力似乎没有明显减小。如果物体延伸到月球那里,物体也会像月球那样围绕地球运动。地球对月球的引力,地球对地面上的物体的引力,太阳对行星的引力,是同一 种力。你是这样认为的吗?

(二)新课教学:

一.牛顿发现万有引力定律的过程

(引导学生阅读教材找出发现万有引力定律的思路)

假想、理论推导、实验检验

(1) 牛顿对引力的思考

牛顿看到了苹果落地发现了万有引力,这只是一种传说。但是,他对天体和地球的引力确实作过深入的思考。牛顿经过长期观察研究,产生如下的假想:太阳、行星以及离我们很远的恒星,不管彼此相距多远,都是互相吸引着,其引力随距离的增大而减小,地球和其他行星绕太阳转,就是靠劂的引力维持。同样,地球不仅吸引地面上和表面附近的物体,而且也可以吸引很远的物体(如月亮),其引力也是随距离的增大而减弱。牛顿进一步猜想,宇宙间任何物体间都存在吸引力,这些力具有相同的本质,遵循同样的力学规律,其大小都与两者间距离的平方成反比。

(2) 牛顿对定律的推导

首先,要证明太阳的引力与距离平方成反比,牛顿凭着他对于数学和物理学证明的惊人创造才能,大胆地将自己从地面上物体运动中总结出来的运动定律,应用到天体的运动上,结合开普勒行星运动定律,从理论上推导出太阳对行星的引力F与距离r的平方成反比,还证明引力跟太阳质量M和行星质量m的乘积成正比,牛顿再研究了卫星的运动,结论是:

它们间的引力也是与行星和卫星质量的乘积成正比,与两者距离的平方成反比。

(3)。牛顿对定律的检验

以上结论是否正确,还需经过实验检验。牛顿根据观测结果,凭借理想实验巧妙地解决了这一难题。

牛顿设想,某物体在地球表面时,其重力加速度为g,若将它放到月球轨道上,让它绕地球运动时,其向心加速度为a。如果物体在地球上受到的重力F1,和在月球轨道上运行时受到的作用力F2,都是来自地球的吸引力,其大小与距离的平方成反比,那么,a和g之间应有如下关系:

已知月心和地心的距离r月地是地球半径r地的60倍,得。

从动力学角度得出的这一结果,与前面用运动学公式算出的数据完全一致,

牛顿证实了关于地球和物体间、各天体之间的引力都属于同一种性质力,都遵循同样的力学规律的假想是正确的。牛顿把这种引力规律做了合理的推广,在1687年发表了万有引力定律。可以用下表来表达牛顿推证万有引力定律的思路。

(引导学生根据问题看书,教师引导总结)

(1)什么是万有引力?并举出实例。

(2)万有引力定律怎样反映物体之间相互作用的规律?其数学表达式如何?

(3)万有引力定律的适用条件是什么?

二.万有引力定律

1、内容:

自然界中任何两个物体都是互相吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比;引力的方向沿着二者的连线。

2.公式:

3.各物理量的含义及单位:

F为两个物体间的引力,单位:N.

m1、m2分别表示两个物体的质量,单位:kg

r为它们间的距离,单位:m

G为万有引力常量:G=6.67×10-11 N·m2/kg2,单位:N·m2/kg2.

4.万有引力定律的理解

①万有引力F是因为相互作用的物体有质量而产生的引力,与初中学习的电荷间的引力、磁极间的引力不同。

强调说明:

A.万有引力的普遍性.万有引力不仅存在于星球间,任何客观存在的有质量的物体间都存在这种相互吸引的力.

B.万有引力的相互性.两个物体相互作用的引力是一对相互作用的作用力与反作用力,它们大小相等,方向相反,分别作用在两个物体上.

C.万有引力的宏观性.在通常情况下,万有引力非常小,只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间,它的存在才有实际的物理意义.

D.万有引力的独立性.两物体间的万有引力只与它们本身的质量有关,而与所在空间的性质无关,也与周围有无其他物体无关.

② r为两个物体间距离:

A、若物体可以视为质点,r是两个质点间的距离。

B、若是规则形状的均匀物体相距较近,则应把r理解为它们的几何中心的距离。

C、若物体不能视为质点,则可把每一个物体视为若干个质点的集合,然后按万有引力定律求出各质点间的引力,再按矢量法求它们的合力。

③ G为万有引力常量,在数值上等于质量都是1kg的两物体相距1m时的相互作用的引力

随堂练习:

1、探究:叫两名学生上讲台做两个游戏:一个是两人靠拢后离开三次以上,二个是叫两人设法跳起来停在空中看是否能做到。然后设问:既然自然界中任何两个物体间都有万有引力,那么在日常生活中,我们各自之间或人与物体之间,为什么都对这种作用没有任何感觉呢?

具体计算:地面上两个50kg的质点,相距1m远时它们间的万有引力多大?已知地球的质量约为6.0×1024kg,地球半径为6.4×106m,则这个物体和地球之间的万有引力又是多大?(F1=1.6675×10-7N,F2=493N)

(学生计算后回答)

本题点评:由此可见通常物体间的万有引力极小,一般不易感觉到。而物体与天体间的万有引力(如人与地球)就不能忽略了。

2、要使两物体间万有引力减小到原来的1/4,可采用的方法是( )

A.使两物体的质量各减少一半,距离保持不变

B.使两物体间距离增至原来的2倍,质量不变

C.使其中一个物体质量减为原来的1/4,距离不变

D.使两物体质量及它们之间的距离都减为原来的1/4

答案:ABC

3.设地球表面重力加速度为,物体在距离地心4R(R是地球的半径)处,由于地球的作用而产生的加速度为g,则为( )

A. 1 B 1/9 C. 1/4 D. 1/16

提示:两处的加速度各由何力而产生?满足何规律?

答案:D

三.引力恒量的测定

牛顿发现了万有引力定律,却没有给出引力恒量的数值。由于一般物体间的引力非常小,用实验测定极其困难。直到一百多年之后,才由英国的卡文迪许用精巧的扭秤测出。

(1)用扭秤测定引力恒量的方法

卡文迪许解决问题的思路是:将不易观察的微小变化量,转化为容易观察的显著变化量,再根据显著变化量与微小量的关系,算出微小变化量。

问:卡文迪许扭秤实验中如何实现这一转化?

测引力(极小)转化为测引力矩,再转化为测石英丝扭转角度,最后转化为光点在刻度尺上移动的距离(较大)。根据预先求出的石英丝扭转力矩跟扭转角度的关系,可以证明出扭转力矩,进而求得引力,确定引力恒量的值。

卡文迪许在测定引力恒量的同时,也证明了万有引力定律的正确性。

(四)、小结

本节课重点学习了万有引力定律的内容、表达式、理解以及简单的应用重点理解定律的普遍性、普适性,对万有引力的性质有深层的认识

对万有引力定律的理解应注意以下几点:

(1) 万有引力的普遍性。它存在于宇宙中任何有质量的物体之间,不管它们之间是否还有其他作用力。

(2) 万有引力恒量的普适性。它是一个仅和m、r、F单位选择有关,而与物体性质无关的恒量。

(3) 两物体间的引力,是一对作用力和反作用力。

(4) 万有力定律只适用于质点和质量分布均匀球体间的相互作用。

课后习题

课本71页:2、3

板书

万有引力定律

1、万有引力定律的推导:

2、万有引力定律

①内容:自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比。

②公式:

G是引力常量,r为它们间的距离

③各物理量的含义及单位:

④万有引力定律发现的重要意义:

3.引力恒量的测定

4.万有引力定律的理解

①万有引力F是因为相互作用的物体有质量而产生的引力,与初中学习的电荷间的引力、磁极间的引力不同。

强调说明:

A.万有引力的普遍性.万有引力不仅存在于星球间,任何客观存在的有质量的物体间都存在这种相互吸引的力.

B.万有引力的相互性.两个物体相互作用的引力是一对相互作用的作用力与反作用力,它们大小相等,方向相反,分别作用在两个物体上.

C.万有引力的宏观性.在通常情况下,万有引力非常小,只有在质量巨大的星球间或天体与天体附近的物体间,它的存在才有实际的物理意义.

D.万有引力的独立性.两物体间的万有引力只与它们本身的质量有关,而与所在空间的性质无关,也与周围有无其他物体无关.

② r为两个物体间距离:

A、若物体可以视为质点,r是两个质点间的距离。

B、若是规则形状的均匀物体相距较近,则应把r理解为它们的几何中心的距离。

C、若物体不能视为质点,则可把每一个物体视为若干个质点的集合,然后按万有引力定律求出各质点间的引力,再按矢量法求它们的合力。

③ G为万有引力常量,在数值上等于质量都是1kg的两物体相距1m时的相互作用的引力

2021高中物理优质课教案3

教学准备

教学目标

知识与技能

1.知道影响物体下落

快慢的因素,理解自由落体运动是在理想条件下的运动.

2.能用打点计时器得到相关的运动轨迹,并能自主分析纸带上记录的位移与时间等运动信息.

3.了解伽利略对自由落体运动的研究思路和方法.

过程与方法

1.通过对落体运动的实验探究,初步学习使用变量控制法.

2.经历伽利略对自由落体运动的研究方法,感悟科学探究的方法.

情感态度与价值观

1.渗透物理方法的教育,在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型——自由落体.

2.培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风.

教学重难点

教学重点

1.自由落体加速度的大小和方向

2.自由落体运动的规律,并运用规律解决实际问题

教学难点

1.自由落体运动的条件及规律

2.应用自由落体运动的规律解决实际问题

教学过程

一、自由落体运动

1.基本知识

(1)定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动.

(2)做自由落体运动的条件:①只受重力作用.②初速度等于零.

(3)运动性质:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.

2.思考判断

(1)物体竖直向下的运动就是自由落体运动.(×)

(2)物体仅在重力作用下的运动就是自由落体运动.(×)

(3)物体由静止释放,当空气阻力很小,可忽略不计时可以看做自由落体运动.(√)

探究交流

(1)一张纸片下落和该纸片揉成团下落快慢不同是什么原因造成的?

(2)为什么在抽成真空的牛顿管中金属片和羽毛下落的快慢相同?

【提示】

(1)纸片受到的空气阻力较大,而纸团受到的空气阻力较小,造成二者下落快慢不同.

(2)由于抽成真空的牛顿管对金属片和羽毛均没有空气阻力,它们只在重力作用下做自由落体运动.

二、自由落体加速度及运动规律

1.基本知识

(1)定义:在同一地点,一切物体自由下落的加速度都相同,这个加速度叫做自由落体加速度,也叫做重力加速度,通常用g表示.

(2)方向:竖直向下.

(3)大小:在地球上不同的地方,g的大小是不同的,一般计算中,g取9.8_m/s2或g=10_m/s2.

(4)运动规律

①自由落体运动实质上是初速度v0=0,加速度a=g的匀加速直线运动.

②基本公式位移速度关系式:v2=2gh.(gt2.)

2.思考判断

(1)自由落体运动加速度的大小与物体质量有关.(×)

(2)重力加速度的方向竖直向下.(√)

(3)在地球上不同的地方,g的大小略有不同.(√)

三、伽利略对自由落体运动的研究

1.基本知识

(1)问题发现

亚里士多德观点:重物下落得快,轻物下落得慢.

矛盾:把重物和轻物捆在一起下落,会得出两种矛盾的结论.

伽利略观点:重物与轻物下落得一样快.

(2)猜想与假说

伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的加速运动,并指出这种运动的速度应该是均匀变化的假说.

(3)理想斜面实验

①如果速度随时间的变化是均匀的,初速度为零的匀变速直线运动的位移_与运动所用的时间t的平方成正比,即_∝t2.

②让小球从斜面上的不同位置由静止滚下,测出小球从不同起点滚动的位移_和所用的时间t.

③斜面倾角一定时,判断_∝t2是否成立.

④改变小球的质量,判断_∝t2是否成立.

⑤将斜面倾角外推到θ=90°时的情况——小球自由下落,认为小球仍会做匀加速运动,从而得到了落体运动的规律.

(4)伽利略研究自然规律的科学方法:把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来.他给出了科学研究过程的基本要素:对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→通过实验对推论进行检验→对假说进行修正和推广.

2.思考判断

(1)亚里士多德的观点是:重物、轻物下落得一样快.(×)

(2)伽利略通过实验证明了,只要斜面的倾角一定,小球自由滚下的加速度是相同的.(√)

(3)伽利略科学思想方法的核心是做实验.(×)

探究交流

在研究自由落体运动时,伽利略进行了猜想,亚里士多德进行了猜测,两种研究方法有何不同?

【提示】 伽利略的科学猜想是根据所观察、发现的事实,把客观事实与原有的知识结合起来,科学猜想不能直接当做结论使用,只有经过实验验证,才能作为结论使用.

四、自由落体运动及自由落体加速度

【问题导思】

1.物体在重力作用下的下落都是自由落体运动吗?

2.实际中,物体下落的运动是自由落体运动吗?

3.同一物体在不同地点做自由落体运动时,其加速度是否相同?

1.物体做自由落体运动的条件

(1)初速度为零;(2)除重力之外不受其他力的作用.

2.自由落体运动是一种理想化模型

这种模型忽略了次要因素——空气阻力,突出了主要因素——重力.在实际中,物体下落时由于受空气阻力的作用,并不做自由落体运动,只有当空气阻力远小于重力时,物体由静止的下落才可看做自由落体运动,如在空气中自由下落的石块可看做自由落体运动,空气中羽毛的下落不能看做自由落体运动.

3.自由落体加速度的大小

(1)产生原因:由于处在地球上的物体受到重力作用而产生的,因此也称为重力加速度.

(2)大小:与所处地球上的位置及距地面的高度有关.

①在地球表面会随纬度的增加而增大,在赤道处最小,在两极,但差别很小.

②在地面上的同一地点,随高度的增加而减小,但在一定的高度范围内,可认为重力加速度的大小不变.通常情况下取g=9.8 m/s2或g=10 m/s2.

1.自由落体运动是匀变速直线运动的特例.

2.物体不仅在地球上做自由落体运动,在其他星球上也可以做自由落体运动,只不过同一物体在不同星球上所受重力不同,重力加速度不同.

3.g的方向,不是垂直向下,也不一定指向地心.

例:下列关于自由落体运动的说法正确的是(  )

A.物体从静止开始下落的运动叫自由落体运动

B.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动

C.从静止开始下落的小钢球,因受空气阻力作用,不能看成自由落体运动

D.从静止开始下落的小钢球,所受空气阻力对其运动的影响很小,可以忽略,可以看成自由落体运动

【审题指导】 解答关于自由落体运动的问题时,必须抓住自由落体运动的两个条件,一是初速度v0=0,二是仅受重力作用.

【答案】 BD

对自由落体运动条件不清,往往误认为物体仅在重力作用下的运动就看做是自由落体运动或者是误认为只要物体从静止下落,物体就做自由落体运动,从而误选A.

五、自由落体运动的规律及应用

【问题导思】

1.自由落体运动是特殊的匀变速直线运动吗?

2.匀变速直线运动的基本规律对于自由落体运动是否适用?

3.匀变速直线运动的推论对于自由落体运动是否适用?

1.基本规律

3.关于自由落体运动的几个比例关系式

(1)第1s末,第2s末,第3s末,…,第ns末速度之比为v1∶v2∶v3∶…∶vn=1∶2∶3∶…∶n;

(2)前1s内,前2s内,前3s内,…,前ns内的位移之比为h1∶h2∶h3∶…∶hn=1∶4∶9∶…∶n2;

(3)连续相等时间内的位移之比为hⅠ∶hⅡ∶hⅢ∶…∶hn=1∶3∶5∶…∶(2n-1);

(4)连续相等位移上所用时间之比为t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶(-1)∶(-)∶…∶(-);

(5)连续相等时间内的位移之差是一个常数Δh=gT2(T为时间间隔).

例:如图所示,直棒AB长5 m,上端为A,下端为B,在B的正下方10 m处有一长度为5 m、内径比直棒大得多的固定空心竖直管.手持直棒由静止释放,让棒做自由落体运动(不计空气阻力,重力加速度取g=10 m/s2).求:

(1)直棒从开始下落至上端A离开空心管所用的时间;

(2)直棒上端A离开空心管时的速度;

(3)直棒在空心管中运动的时间(结果可用根式表示).

【审题指导】 解答该题应注意:

(1)直棒从开始下落至A端离开空心管的过程中,A端下落的高度是多少.

(2)直棒在空心管中运动的时间对应运动的哪个过程.

【答案】 (1)2 s (2)20 m/s (3)(2-)s

杆有长度,不易分析其运动情境,解题时,我们可以找杆上某一点(如A点)为研究对象,它的运动即代表整个杆的运动.杆通过筒的时间也可认为是B点从刚进入空心筒处运动(l+)这段距离的时间.

六、竖直上抛的研究方法

例:某物体以30 m/s的初速度竖直上抛,不计空气阻力,取g=10 m/s2,5 s内物体的(  )

A.路程为65 m

B.位移大小为25 m,方向向上

C.速度改变量的大小为10 m/s

D.平均速度大小为13 m/s,方向向上

【答案】 AB

1.定义:将一个物体以某一初速度v0竖直向上抛出,抛出的物体只受重力作用,这个物体的运动就是竖直上抛运动.

2.运动性质:初速度为v0,加速度为-g的匀变速直线运动(通常取初速度v0的方向为正方向).

3.基本规律

(1)速度公式:v=v0-gt.

(2)位移公式:_=v0t-2(1)gt2.

(3)位移和速度的关系式:v2-v0(2)=-2g_.

(4)上升到点(即v=0时)所需的时间t=g(v0),上升的高度_ma_=0( ).

4.研究方法

(1)分段法:上升过程是加速度a=-g,末速度v=0的匀减速直线运动,下降过程是自由落体运动,且上升阶段和下降阶段具有对称性.

(2)整体法:将全过程看成是初速度为v0、加速度为-g的匀变速直线运动,把匀变速直线运动的基本规律直接应用于全过程,但必须注意相关量的矢量性.习惯上取抛出点为坐标原点,v0的方向为正方向.此方法中物理量正负号的意义:

(1)v>0时,物体正在上升,v<0时,物体正在下降;

(2)h>0时,物体在抛出点的上方,h<0时,物体在抛出点的下方.

课后小结

板书

§2.5利略对自由落体运动的研究

一、绵延两千年的错误

二,逻辑的力量

三.猜想与假说

四.实验验证

五.伽利略的科学方法

观察一提出猜想一运用逻辑推理一实验对推理验证一对猜想进行修证(补充)一推广应用

2021高中物理优质课教案4

《抛体运动的规律》

教学目标

知识与技能

1.理解平抛运动是匀变速运动,其加速度为g.

2.掌握抛体运动的位置与速度的关系.

过程与方法

1.掌握平抛运动的特点,能够运用平抛规律解决有关问题.

2.通过例题分析再次体会平抛运动的规律.

情感、态度与价值观

1.有参与实验总结规律的热情,从而能更方便地解决实际问题.

2.通过实践,巩固自己所学的知识.

教学重难点

教学重点

分析归纳抛体运动的规律

教学难点

应用数学知识分析归纳抛体运动的规律.

教学过程

[新课导入]

上一节我们已经通过实验探究出平抛运动在竖直方向和水平方向上的运动规律,对平抛运动的特点有了感性认识.这一节我们将从理论上对抛体运动的规律作进一步分析,学习和体会在水平面上应用牛顿定律的方法,并通过应用此方法去分析没有感性认识的抛体运动的规律.

[新课教学]

一、抛体的位置

我们以平抛运动为例来研究抛体运动所共同具有的性质.

首先我们来研究初速度为。的平抛运动的位置随时间变化的规律.用手把小球水平抛出,小球从离开手的瞬间(此时速度为v,方向水平)开始,做平抛运动.我们以小球离开手的位置为坐标原点,以水平抛出的方向为_轴的方向,竖直向下的方向为y轴的方向,建立坐标系,并从这一瞬间开始计时.

师:在抛出后的运动过程中,小球受力情况如何?

生:小球只受重力,重力的方向竖直向下,水平方向不受力.

师:那么,小球在水平方向有加速度吗?它将怎样运动?

生:小球在水平方向没有加速度,水平方向的分速度将保持v不变,做匀速直线运动.

师:我们用函数表示小球的水平坐标随时间变化的规律将如何表示?

生:_=vt

师:在竖直方向小球有加速度吗?若有,是多大?它做什么运动?它在竖直方向有初速度吗?

生:在竖直方向,根据牛顿第二定律,小球在重力作用下产生加速度g.做自由落体运动,而在竖直方向上的初速度为0.

师:那根据运动学规律,请大家说出小球在竖直方向的坐标随时间变化的规律.

生:y=1/2gt2

师:小球的位置能否用它的坐标(_,y)描述?能否确定小球在任意时刻t的位置?

生:可以.

师:那么,小球的运动就可以看成是水平和竖直两个方向上运动的合成.t时间内小球合位移是多大?

生:

师:若设s与+_方向(即速度方向)的夹角为θ,如图6.4—1,则其正切值如何求?

生:

[例1]一架飞机水平匀速飞行.从飞机上海隔l s释放一个铁球,先后释放4个,若不计空气阻力,从地面上观察4个小球( )

A.在空中任何时刻总是捧成抛物线,它们的落地点是等间距的

B.在空中任何时刻总是排成抛物线,它们的落地点是不等间距的

C.在空中任何时刻总在飞机正下方,排成竖直的直线,它们的落地点是等间距的

D.在空中任何时刻总在飞机的正下方,捧成竖直的直线,它们的落地点是不等间距的。

解析:因为铁球从飞机上释放后做平抛运动,在水平方向上有与飞机相同的速度.不论铁球何时从飞机上释放,铁球与飞机在水平方向上都无相对运动.铁球同时还做自由落体运动,它在竖直方向将离飞机越来越远.所以4个球在落地前始终处于飞机的正下方,并排成一条直线,又因为从飞机上每隔1s释放1个球,而每个球在空中运动的时间又是相等的,所以这4个球落地的时间也依次相差1 s,它们的落地点必然是等间距的.若以飞机为参考系观察4个铁球都做自由落体运动.此题把曲线运动利用分解的方法“化曲为直”,使其成为我们所熟知的直线运动,则据运动的独立性,可以分别在这两个方向上用各自的运动规律研究其运动过程.

二、抛体的速度

师:由于运动的等时性,那么大家能否根据前面的结论得到物体做平抛运动的时间?

生:由y=1/2gt2得到,运动时间

师:这说明了什么问题?

生:这说明了做平抛运动的物体在空中运动的时间仅取决于下落的高度,与初速度无关.

师:那么落地的水平距离是多大?

生:落地的水平距离

师:这说明了什么问题?

生:这说明了平抛运动的水平位移不仅与初速度有关系,还与物体的下落高度有关.

师:利用运动合成的知识,结合图6.4—2,求物体落地速度是多大?结论如何?

生:落地速度,即落地速度也只与初速度v和下落高度h有关.

师:平抛运动的速度与水平方向的夹角为a,一般称为平抛运动的偏角.实际上,常称为平抛运动的偏角公式,在一些问答题中可以直接应用此结论分析解答

[例2]一个物体以l0 m/s的速度从10 m的水平高度抛出,落地时速度与地面的夹角θ是多少(不计空气阻力)?

[例3]在5 m高的地方以6 m/s的初速度水平抛出一个质量是10 kg的物体,则物体落地的速度是多大?从抛出点到落地点发生的位移是多大?(忽略空气阻力,取g=10m/s2)

[交流与讨论]

应用运动的合成与分解的方法我们探究了做平抛运动的物体的位移和速度.请大家根据我们探究的结果研究一下平抛运动的物体位移和速度之间存在什么关系.

参考解答:根据前面的探究结果我们知道,物体的位移,与_轴的夹角的正切值为tanθ=gt/2v.物体的速度,与_轴的夹角的正切值为tanθ=gt/v.可以看到位移和速度的大小没有太直接的关系,但它们的方向与_轴夹角的正切是2倍关系.利用这个关系我们就可以很方便地计算物体速度或位移的方向了. 师:在(2)中,与匀变速直线运动公式vt2=v02+2as,形式上一致的,其物理意义相同吗? 生:物理意义并不相同,在中的h,并不是平抛运动的位移,而是竖直方向上的位移,在

中的s就是表示匀速直线运动的位移.对于平抛运动的位移,是由竖直位移和水平位移合成而得的.

师:平抛运动的轨迹是曲线(抛物线),某一时刻的速度方向即为曲线上物体所在位置的切线方向.设物体运动的时间为t,则这一时刻的速度与竖直方向夹角的正切值tanβ=v0/gt,而物体下落的高度为h==1/2gt2.如图6.4—3.

图中的A点为速度的切线与抛出点的水平线的交点,C点为物体所在位置的竖直线与水平线的交点,从图中可以看出A为水平线段OC的中点.平抛运动的这一重要特征,对我们分析类平抛运动,特别是带电粒子在电场中偏转是很有帮助的.

平抛运动常分解成水平方向和竖直方向的两个分运动来处理,由于竖直分运动是初速度为零的匀加速直线运动,所以初速度为零的匀加速直线运动的公式和特点均可以在此应用.另外,有时候根据具体情况也可以将平抛运动沿其他方向分解.

三、斜抛运动

师:如果物体抛出时的速度不是沿水平方向,而是斜向上方或斜向下方的(这种情况称为斜抛),它的受力情况是什么样的?加速度又如何?

生:它的受力情况与平抛完全相同,即在水平方向仍不受力,加速度仍是0;在竖直方向仍只受重力,加速度仍为g.

师:实际上物体以初速度v沿斜向上或斜向下方抛出,物体只在重力作用下的运动,如何表示?与平抛是否相同?

生:斜抛运动沿水平方向和竖直方向初速度与平抛不同,分别是v_=vcosθ和vy=sinθ.

由于物体运动过程中只受重力,所以水平方向速度v_=vcosθ保持不变,做匀速直线运动;而竖直方向上因受重力作用,有竖直向下的重力加速度J,同时有竖直向上的初速度vy=sinθ,因此做匀减速运动(是竖直上抛运动,当初速度向斜下方,竖直方向的分运动为竖直下抛运动),当速度减小到。时物体上升到点,此时物体由于还受到重力,所以仍有一个向下的加速度g,将开始做竖直向下的加速运动.因此,斜抛运动可以看成是水平方向速度为v_=vcosθ的匀速直线运动和竖直方向初速度为vy=sinθ的竖直上抛或竖直下抛运动的合运动.

师:斜抛运动分斜上抛和斜下抛(由初速度方向确定)两种,下面以斜上抛运动为例讨论.

师:斜抛运动的特点是什么?

生:特点:加速度a=g,方向竖直向下,初速度方向与水平方向成一夹角θ斜向上,θ=90°时为竖直上抛或竖直下抛运动θ=0°时为平抛运动.

师:常见的处理方法:

①将斜上抛运动分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的竖直上抛运动,这样有由此可以得到哪些特点?

生:由此可得如下特点:a.斜向上运动的时间与斜向下运动的时间相等;b.从轨道点将斜抛运动分为前后两段具有对称性,如同一高度上的两点,速度大小相等,速度方向与水平线的夹角相同.

师:②将斜抛运动分解为沿初速度方向的斜向上的匀速直线运动和自由落体运动两个分运动,用矢量合成法则求解.

③将沿斜面和垂直斜面方向作为_、y轴,分别分解初速度和加速度后用运动学公式解题.

[交流与讨论]

对于斜抛运动我们只介绍下船上抛和斜下抛的研究方法,除了平抛、斜上抛、斜下抛外,抛体运动还包括竖直上抛和竖直下抛,请大家根据我们研究前面几种抛体运动的方法来研究一下竖直上抛和竖直下抛.

参考解答:对于这两种运动来说,它们都是直线运动,但这并不影响用运动的合成与分解的方法来研究它们.这个过程我们可以仿照第一节中我们介绍的匀加速运动的分解过程.对竖直上抛运动,设它的初速度为v0,那么它的速度就可以写成v= v0—gt的形式,位移写成_= v0t—g t2/2的形式.那这样我们就可以进行分解了.把速度写成v1= v0,v2=—gt的形式,把位移写成_l= v0t,_2= —g t2/2的形式,这样我们可以看到,竖直上抛运动被分解成了一个竖直向上的匀速直线运动和一个竖直向上的匀减速运动.对于竖直下抛运动可以采取同样的方法进行处理.

课后小结

1.具有水平速度的物体,只受重力作用时,形成平抛运动.

2.平抛运动可分解为水平匀蓬运动和竖直自由落体运动.平抛位移等于水平位移和竖直位移的矢量和;平抛瞬时速度等于水平速度和竖直速度的矢量和.

3.平抛运动是一种匀变速曲线运动.

4.如果物体受到恒定合外力作用,并且合外力跟初速度垂直,形成类似平抛的匀变速曲线运动,只需把公式中的g换成a,其中a=F合/m.

说明:

1.干抛运动是学生接触到的第一个曲线运动,弄清其成固是基础,水平初速度的获得是同题的关键,可归纳众两种;

(1)物体被水平加速:水平抛出、水干射出、水平冲击等;

(2)物体与原来水平运动的载体脱离,由于惯性而保持原来的水平速度.

2.平抛运动的位移公式和速度公式中有三个含有时间t,应根据不同的已知条件来求时间.但应明确:平抛运动的时间完全由抛出点到落地点的竖直高度确定(在不高的范国内g恒定),与抛出的速度无关.

2021高中物理优质课教案5

教学目标:

一、知识目标

1、理解动量守恒定律的确切含义.

2、知道动量守恒定律的适用条件和适用范围.

二、能力目标

1、运用动量定理和牛顿第三定律推导出动量守恒定律.

2、能运用动量守恒定律解释现象.

3、会应用动量守恒定律分析、计算有关问题(只限于一维运动).

三、情感目标

1、培养实事求是的科学态度和严谨的推理方法.

2、使学生知道自然科学规律发现的重大现实意义以及对社会发展的巨大推动作用.

重点难点:

重点:理解和基本掌握动量守恒定律.

难点:对动量守恒定律条件的掌握.

教学过程:

动量定理研究了一个物体受到力的冲量作用后,动量怎样变化,那么两个或两个以上的物体相互作用时,会出现怎样的总结果?这类问题在我们的日常生活中较为常见,例如,两个紧挨着站在冰面上的同学,不论谁推一下谁,他们都会向相反的方向滑开,两个同学的动量都发生了变化,又如火车编组时车厢的对接,飞船在轨道上与另一航天器对接,这些过程中相互作用的物体的动量都有变化,但它们遵循着一条重要的规律.

(-)系统

为了便于对问题的讨论和分析,我们引入几个概念.

1.系统:存在相互作用的几个物体所组成的整体,称为系统,系统可按解决问题的需要灵活选取.

2.内力:系统内各个物体间的相互作用力称为内力.

3.外力:系统外其他物体作用在系统内任何一个物体上的力,称为外力.

内力和外力的区分依赖于系统的选取,只有在确定了系统后,才能确定内力和外力.

(二)相互作用的两个物体动量变化之间的关系

【演示】如图所示,气垫导轨上的A、B两滑块在P、Q两处,在A、B间压紧一被压缩的弹簧,中间用细线把A、B拴住,M和N为两个可移动的挡板,通过调节M、N的位置,使烧断细线后A、B两滑块同时撞到相应的挡板上,这样就可以用SA和SB分别表示A、B两滑块相互作用后的速度,测出两滑块的质量mA\mB和作用后的位移SA和SB比较mASA和mBSB.

1.实验条件:以A、B为系统,外力很小可忽略不计.

2.实验结论:两物体A、B在不受外力作用的条件下,相互作用过程中动量变化大小相等,方向相反,即△pA=-△pB或△pA+△pB=0

【注意】因为动量的变化是矢量,所以不能把实验结论理解为A、B两物体的动量变化相同.

(三)动量守恒定律

1.表述:一个系统不受外力或受外力之和为零,这个系统的总动量保持不变,这个结论叫做动量守恒定律.

2.数学表达式:p=p’,对由A、B两物体组成的系统有:mAvA+mBvB=mAvA’+mBvB’

(1)mA、mB分别是A、B两物体的质量,vA、vB、分别是它们相互作用前的速度,vA’、vB’分别是它们相互作用后的速度.

【注意】式中各速度都应相对同一参考系,一般以地面为参考系.

(2)动量守恒定律的表达式是矢量式,解题时选取正方向后用正、负来表示方向,将矢量运算变为代数运算.

3.成立条件

在满足下列条件之一时,系统的动量守恒

(1)不受外力或受外力之和为零,系统的总动量守恒.

(2)系统的内力远大于外力,可忽略外力,系统的总动量守恒.

(3)系统在某一方向上满足上述(1)或(2),则在该方向上系统的总动量守恒.

4.适用范围

动量守恒定律是自然界最重要最普遍的规律之一,大到星球的宏观系统,小到基本粒子的微观系统,无论系统内各物体之间相互作用是什么力,只要满足上述条件,动量守恒定律都是适用的.

(四)由动量定理和牛顿第三定律可导出动量守恒定律

设两个物体m1和m2发生相互作用,物体1对物体2的作用力是F12,物体2对物体1的作用力是F21,此外两个物体不受其他力作用,在作用时间△Vt内,分别对物体1和2用动量定理得:F21△Vt=△p1;F12△Vt=△p2,由牛顿第三定律得F21=-F12,所以△p1=-△p2,即:

△p=△p1+△p2=0或m1v1+m2v2=m1v1’+m2v2’.

【例1】如图所示,气球与绳梯的质量为M,气球的绳梯上站着一个质量为m的人,整个系统保持静止状态,不计空气阻力,则当人沿绳梯向上爬时,对于人和气球(包括绳梯)这一系统来说动量是否守恒?为什么?

【解析】对于这一系统来说,动量是守恒的,因为当人未沿绳梯向上爬时,系统保持静止状态,说明系统所受的重力(M+m)g跟浮力F平衡,那么系统所受的外力之和为零,当人向上爬时,气球同时会向下运动,人与梯间的相互作用力总是等值反向,系统所受的外力之和始终为零,因此系统的动量是守恒的.

【例2】如图所示是A、B两滑块在碰撞前后的闪光照片部分示意图,图中滑块A的质量为0.14kg,滑块B的质量为0.22kg,所用标尺的最小刻度是0.5cm,闪光照相时每秒拍摄10次,试根据图示回答:

(1)作用前后滑块A动量的增量为多少?方向如何?

(2)碰撞前后A和B的总动量是否守恒?

【解析】从图中A、B两位置的变化可知,作用前B是静止的,作用后B向右运动,A向左运动,它们都是匀速运动.mAvA+mBvB=mAvA’+mBvB’

(1)vA=SA/t=0.05/0.1=0.5(m/s);

vA′=SA′/t=-0.005/0.1=-0.05(m/s)

△pA=mAvA’-mAvA=0.14_(-0.05)-0.14_0.5=-0.077(kg·m/s),方向向左.

(2)碰撞前总动量p=pA=mAvA=0.14_0.5=0.07(kg·m/s)

碰撞后总动量p’=mAvA’+mBvB’

=0.14_(-0.06)+0.22_(0.035/0.1)=0.07(kg·m/s)

p=p’,碰撞前后A、B的总动量守恒.

【例3】一质量mA=0.2kg,沿光滑水平面以速度vA=5m/s运动的物体,撞上静止于该水平面上质量mB=0.5kg的物体B,在下列两种情况下,撞后两物体的速度分别为多大?

(1)撞后第1s末两物距0.6m.

(2)撞后第1s末两物相距3.4m.

【解析】以A、B两物为一个系统,相互作用中无其他外力,系统的动量守恒.

设撞后A、B两物的速度分别为vA’和vB’,以vA的方向为正方向,则有:

mAvA=mAvA’+mBvB’;

vB’t-vA’t=s

(1)当s=0.6m时,解得vA’=1m/s,vB’=1.6m/s,A、B同方向运动.

(2)当s=3.4m时,解得vA’=-1m/s,vB’=2.4m/s,A、B反方向运动.

【例4】如图所示,A、B、C三木块的质量分别为mA=0.5Kg,mB=0.3Kg,mC=0.2Kg,A和B紧靠着放在光滑的水平面上,C以v0=25m/s的水平初速度沿A的上表面滑行到B的上表面,由于摩擦最终与B木块的共同速度为8m/s,求C刚脱离A时,A的速度和C的速度.

【解析】C在A的上表面滑行时,A和B的速度相同,C在B的上表面滑行时,A和B脱离.A做匀速运动,对A、B、C三物组成的系统,总动量守恒.

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