2023年高中物理 教案(三篇)

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    作為一名默默奉獻(xiàn)的教育工作者,通常需要用到教案來輔助教學(xué),借助教案可以讓教學(xué)工作更科學(xué)化。怎樣寫教案才更能起到其作用呢?教案應(yīng)該怎么制定呢?以下是小編收集整理的教案范文,僅供參考,希望能夠幫助到大家。
    高中物理 教案篇一
    本教學(xué)設(shè)計(jì)是以世界咖啡會(huì)議模式為載體承載起高中物理的教學(xué)。著名的“world cafe”(世界咖啡)會(huì)議模式就是不同專業(yè)背景、不同職務(wù)、不同部門的一群人,針對(duì)數(shù)個(gè)主題,發(fā)表各自的見解,互相意見碰撞,激發(fā)出意想不到的創(chuàng)新點(diǎn)子。世界咖啡讓參與者進(jìn)行深度的匯談,并產(chǎn)生更富于遠(yuǎn)見的洞察力。
    通過平拋運(yùn)動(dòng)的研究讓學(xué)生感受到實(shí)驗(yàn)與理論相結(jié)合的物理學(xué)研究方法。
    平拋運(yùn)動(dòng)是曲線運(yùn)動(dòng)一章的重點(diǎn),也是高中物理的重點(diǎn),為選修3-1帶電粒子在電場(chǎng)中的類平拋運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)奠定基礎(chǔ),它是一種最基本、最重要的曲線運(yùn)動(dòng),是運(yùn)動(dòng)的合成和分解知識(shí)的第一次應(yīng)用,是理解和掌握其它曲線運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。
    平拋運(yùn)動(dòng)是一種典型的勻變速曲線運(yùn)動(dòng),它體現(xiàn)了處理復(fù)雜的曲線運(yùn)動(dòng)的基本方法:先分解成幾個(gè)簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng),再進(jìn)行合成,從而理解運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立性原理和疊加原理,并且會(huì)利用這種方法解決問題。本節(jié)的內(nèi)容較簡(jiǎn)單,得出結(jié)論也并不難,但是用運(yùn)動(dòng)的合成和分解分析問題的方法,是運(yùn)動(dòng)學(xué)中常用的一種重要的研究問題的方法,是本節(jié)課的一個(gè)重點(diǎn)。因此,在教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生主動(dòng)嘗試、直觀感受應(yīng)用這種方法來解決平拋物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。這一學(xué)習(xí)過程的經(jīng)歷,能激發(fā)學(xué)生探究未知問題的樂趣,領(lǐng)悟怎樣將復(fù)雜的問題化為簡(jiǎn)單的問題,將未知問題化為已知問題。
    1、運(yùn)動(dòng)的合成與分解的理論知識(shí)學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)。
    2、學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了牛頓第二定律,勻速直線運(yùn)動(dòng)和自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律也已經(jīng)掌握。
    3、學(xué)生的動(dòng)手能力較弱。
    1、知識(shí)與技能
    ①了解世界咖啡會(huì)議模式,能積極參與組內(nèi)和組間的討論,學(xué)會(huì)分享和貢獻(xiàn)。
    ②知道什么是拋體運(yùn)動(dòng),知道拋體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì),知道什么是平拋運(yùn)動(dòng),理解平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,知道平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是一條拋物線。
    ③能利用現(xiàn)有器材進(jìn)行平拋運(yùn)動(dòng)的相關(guān)實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)和改造。
    2、過程與方法
    ①經(jīng)歷參與世界咖啡會(huì)議模式的過程。
    ②通過實(shí)驗(yàn)探究、理論探究,培養(yǎng)提高學(xué)生實(shí)驗(yàn)、觀察、分析能力。
    ③滲透物理學(xué)研究方法的教育。體驗(yàn)平拋運(yùn)動(dòng)的處理方法是運(yùn)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解化曲為直、化繁為簡(jiǎn)。
    3、情感態(tài)度與價(jià)值觀
    ①通過參與世界咖啡會(huì)議模式的過程,培養(yǎng)學(xué)生個(gè)體在群體中交流和協(xié)作的能力,增強(qiáng)集體的凝聚力。
    ②體驗(yàn)科學(xué)研究的趣味性,激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)的情感。
    經(jīng)歷科學(xué)研究過程,掌握平拋運(yùn)動(dòng)的研究方法和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
    使學(xué)生理解平拋運(yùn)動(dòng)是由水平方向的勻速運(yùn)動(dòng)和豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)合成的,并歸納出其運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
    分組實(shí)驗(yàn)法、探究法、討論法。
    利用多媒體(見光盤)、導(dǎo)學(xué)案(見附錄ⅰ)、平拋實(shí)驗(yàn)教具(見包括自制教具附錄ⅱ)
    教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖引入你有一個(gè)蘋果,我有一個(gè)蘋果,交換后每人只有一個(gè)蘋果;你有一種思想,我有一種思想,交換后每人就有兩種思想。今天,我們大家齊聚在這里,如果針對(duì)某個(gè)主題進(jìn)行思維的碰撞,一定會(huì)激發(fā)出意想不到的創(chuàng)新點(diǎn)子。本節(jié)課我們就想以著名的世界咖啡會(huì)議模式為載體來探究一個(gè)物理問題。首先,讓我們了解一下什么是世界咖啡?著名的“world cafe”(世界咖啡)會(huì)議模式就是不同專業(yè)背景、不同職務(wù)、不同部門的一群人,針對(duì)數(shù)個(gè)主題,發(fā)表各自的見解,互相意見碰撞,激發(fā)出意想不到的創(chuàng)新點(diǎn)子。世界咖啡讓參與者進(jìn)行深度的匯談,并產(chǎn)生更富于遠(yuǎn)見的洞察力。世界咖啡的五項(xiàng)原則是:
    ①明確會(huì)談內(nèi)容
    ②創(chuàng)造熱情友好的氛圍
    ③鼓勵(lì)每個(gè)人的投入、貢獻(xiàn)
    ④吸收多元文化,接受不同觀點(diǎn)
    ⑤收獲、分享共同成果。我們今天就想以她為載體和大家一起一邊聽著悠揚(yáng)的咖啡廳音樂,一邊探究“平拋運(yùn)動(dòng)”。
    下面我介紹一下今天的活動(dòng)流程:
    1、小組內(nèi)實(shí)驗(yàn)、研討5min。首先選出店長(zhǎng),確定自己咖啡屋的名字。然后針對(duì)主題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、討論,將結(jié)果整理在導(dǎo)學(xué)案上以供交流。(負(fù)責(zé)人:店長(zhǎng))
    2、組間自由交流5min(店長(zhǎng)留守本咖啡屋,為其他組組員介紹本組實(shí)驗(yàn)和研究成果,本組組員去其他咖啡屋學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn))
    3、完善研究成果2min(所有人回到本組,結(jié)合學(xué)習(xí)到的經(jīng)驗(yàn)完善本組研究成果)
    4、展示交流(每組1min)活動(dòng)一:組內(nèi)研討下面我給各組確定一下主題,然后大家開始進(jìn)行活動(dòng)的第一項(xiàng)——組內(nèi)實(shí)驗(yàn)、研討。首先選出店長(zhǎng),確定自己咖啡屋的名字。然后針對(duì)主題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、討論,將結(jié)果整理在導(dǎo)學(xué)案上以供交流。(負(fù)責(zé)人:店長(zhǎng))
    教師巡視指導(dǎo)。小組內(nèi)實(shí)驗(yàn)、研討。首先選出店長(zhǎng),確定自己咖啡屋的名字。然后針對(duì)主題進(jìn)行實(shí)驗(yàn)、討論,將結(jié)果整理在導(dǎo)學(xué)案上以供交流。(負(fù)責(zé)人:店長(zhǎng))通過開放的氛圍,培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手實(shí)驗(yàn)自主研討的能力。同時(shí)給學(xué)生提供一個(gè)實(shí)踐和思維的空間,便于課堂的教學(xué)生成?;顒?dòng)二:組間自由交流接下來開始進(jìn)行活動(dòng)的第二項(xiàng)——組間自由交流。(店長(zhǎng)留守本咖啡屋,為其他組組員介紹本組實(shí)驗(yàn)和研究成果,本組組員去其他咖啡屋學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn))
    教師巡視指導(dǎo)。組間自由交流(店長(zhǎng)留守本咖啡屋,為其他組組員介紹本組實(shí)驗(yàn)和成果,本組組員去其他咖啡屋學(xué)習(xí)經(jīng)驗(yàn))進(jìn)一步擴(kuò)大交流的范圍,給學(xué)生提供更大的交流平臺(tái),激發(fā)思維的火花?;顒?dòng)三:組內(nèi)整理完善接下來開始進(jìn)行活動(dòng)的第三項(xiàng)——完本組善研究成果(所有人回到本組,結(jié)合學(xué)習(xí)到的經(jīng)驗(yàn)完善本組研究成果)
    教師巡視指導(dǎo)。組員回到本組,結(jié)合學(xué)習(xí)到的經(jīng)驗(yàn)完善本組研究成果。大范圍的交流之后,給小組一個(gè)靜下心來整理完善的機(jī)會(huì),有利于鍛煉學(xué)生的總結(jié)歸納能力?;顒?dòng)四:展示交流接下來開始進(jìn)行活動(dòng)的第四項(xiàng)——展示交流。
    教師指導(dǎo)、歸納、評(píng)價(jià)。各組派代表交流。集體智慧的碰撞。總結(jié)歸納(結(jié)合活動(dòng)四進(jìn)行)總結(jié)歸納平拋運(yùn)動(dòng)。(多媒體演示)
    一、什么是拋體運(yùn)動(dòng)?平拋運(yùn)動(dòng)?
    以一定的將物體拋出,如果物體只受的作用,我們把這種運(yùn)動(dòng)稱為拋體運(yùn)動(dòng);在拋體運(yùn)動(dòng)中有一種特殊情況,即物體被拋出時(shí)的初速度方向沿方向,我們把這樣的拋體運(yùn)動(dòng)稱為平拋運(yùn)動(dòng)。
    二、實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動(dòng)
    探究一:平拋豎落儀?。ǘ嗝襟w演示)
    1、本實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)小球做的分別是什么運(yùn)動(dòng)?并說明原因。
    2、做實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到了什么現(xiàn)象?
    3、改變小錘打擊的力度,即改變a球被彈出時(shí)的速度,結(jié)果又會(huì)怎么樣呢?
    4、本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論?并說明原因。
    5、請(qǐng)?zhí)岢霰緦?shí)驗(yàn)的不足和改進(jìn)的建議?
    探究二:平拋豎落儀ⅱ
    1、本實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)小球做的分別是什么運(yùn)動(dòng)?并說明原因。
    2、做實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到了什么現(xiàn)象?
    3、本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論?并說明原因。
    4、請(qǐng)?zhí)岢霰緦?shí)驗(yàn)的不足和改進(jìn)的建議?
    探究三:射擊(多媒體演示)
    1、樹枝上的一只猴子看到一個(gè)獵人正用槍對(duì)準(zhǔn)它,為了逃脫即將來臨的厄運(yùn),它想讓自己落到地面上逃走。但是就在它掉離樹枝的瞬間子彈恰好射出槍口,問猴子能逃脫厄運(yùn)嗎?
    2、如果固定猴子不動(dòng),發(fā)射子彈,你觀察到什么現(xiàn)象?
    3、如果使猴子在發(fā)射子彈的同時(shí)自由下落,你觀察到什么現(xiàn)象?
    4、本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論?并說明原因。
    5、請(qǐng)?zhí)岢霰緦?shí)驗(yàn)的不足和改進(jìn)的建議?
    播放2012中俄海上聯(lián)合軍演視頻,激發(fā)興趣,培養(yǎng)學(xué)生為“中華崛起而讀書”的宏偉志向。
    探究四:雙軌平拋儀(多媒體演示)
    1、本實(shí)驗(yàn)中兩個(gè)小球做的分別是什么運(yùn)動(dòng)?并說明原因。
    2、做實(shí)驗(yàn)時(shí)觀察到了什么現(xiàn)象?
    3、本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論?并說明原因。
    4、請(qǐng)?zhí)岢霰緦?shí)驗(yàn)的不足和改進(jìn)的建議?
    探究五:描軌跡
    1、本實(shí)驗(yàn)的結(jié)論?
    2、請(qǐng)?zhí)岢霰緦?shí)驗(yàn)的不足和改進(jìn)的建議?
    三、理論探究平拋運(yùn)動(dòng)
    1、水平方向:初速度為v0,不受力,勻速直線運(yùn)動(dòng)。
    2、豎直方向:初速度為0,只受重力,自由落體運(yùn)動(dòng)。
    四、平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律
    1、平拋運(yùn)動(dòng)是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)。
    2、平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律:
    ①速度:vx= v0,vy=gt,,
    ②位移:x=v0t,,,
    ③平拋物體飛行時(shí)間,由飛行高度h決定,與水平初速度v0大小無(wú)關(guān)。
    ④軌跡方程:x=v0t,,,
    平拋運(yùn)動(dòng)的軌跡是拋物線。各組派代表交流。給學(xué)生的課堂研討和課后的繼續(xù)研討一個(gè)指引方向。
    思考拓展:
    作業(yè)布置
    1、增大拋出速度,會(huì)出現(xiàn)什么情況?(人造衛(wèi)星的奧秘蘊(yùn)藏其中)
    2、請(qǐng)你來當(dāng)飛行員。(推薦學(xué)生進(jìn)入教師的博客游戲)
    3、什么是斜拋運(yùn)動(dòng)?(預(yù)習(xí))
    4、斜拋運(yùn)動(dòng)也可以分解為兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng),水平方向做運(yùn)動(dòng),豎直方向做運(yùn)動(dòng)。(預(yù)習(xí))
    5、完成導(dǎo)學(xué)案。若有問題相互交流。帶著問題反思研討的結(jié)論。
    1、ppt內(nèi)容:見光盤
    2、黑板內(nèi)容(黑板中間):
    world cafe
    —— 平拋運(yùn)動(dòng)
    一、什么是拋體運(yùn)動(dòng)?平拋運(yùn)動(dòng)?
    二、實(shí)驗(yàn)探究平拋運(yùn)動(dòng)
    三、理論探究平拋運(yùn)動(dòng)
    四、平拋運(yùn)動(dòng)的規(guī)律
    高中物理 教案篇二
    一、情況分析
    (一)教材分析:高中前兩年已經(jīng)基本完成了高中物理教學(xué)內(nèi)容,高三年級(jí)將進(jìn)入全面的總復(fù)習(xí)階段,為了配合高三的總復(fù)習(xí),學(xué)校統(tǒng)一訂購(gòu)了由光明出版社編寫的《三維設(shè)計(jì)》作為高三復(fù)習(xí)教材,該書以高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)和高考考試大綱為指導(dǎo),以2012年普通高考考試說明為依據(jù)編寫,作為本學(xué)年參考用,本學(xué)期擬定完成本書的第一至第十三章的第一輪復(fù)習(xí)。
    (二)學(xué)情分析:
    1、課堂情況:由于是高三年級(jí),即將面臨著高考的選拔考試,大多數(shù)的學(xué)生對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的求知欲望比較強(qiáng)烈。所以課堂紀(jì)律比較好,都比較認(rèn)真地聽課,自覺地與老師互動(dòng),完成教學(xué)任務(wù)。
    2、對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的掌握:高三279,275為理科基礎(chǔ)班,雖然相對(duì)來說物理基礎(chǔ)較差,但學(xué)習(xí)能力有著較大的差異,根據(jù)前段時(shí)間的觀察和摸底,大多數(shù)的學(xué)生對(duì)基本知識(shí)的掌握不夠牢固,各章各節(jié)的知識(shí)點(diǎn)尚處于分立狀態(tài),不能很好地利用知識(shí)解決相應(yīng)的基本問題,所以對(duì)知識(shí)的了解和掌握有待地提高。
    3、解題技能:利用物理知識(shí)解決有關(guān)綜合問題的能力很差,學(xué)生解決問題的技能還有待提高。
    二、教學(xué)目標(biāo)與任務(wù)
    加強(qiáng)和利用知識(shí)點(diǎn)的復(fù)習(xí),盡快幫助學(xué)生把各章分立的知識(shí)點(diǎn)建立成為網(wǎng)狀的狀態(tài),掌握物理思想的應(yīng)用物理知識(shí)解決相關(guān)問題的思維方法,進(jìn)一步提高解決問題的技能。具體地說:
    1、知識(shí)方面,應(yīng)達(dá)到熟練掌握每一個(gè)知識(shí)點(diǎn)的要求,即看到一個(gè)題目以后,題中包含了哪些知識(shí)點(diǎn)要一清二楚,不能模模糊糊,并且知識(shí)點(diǎn)之間的聯(lián)系也要清楚,
    2、技能方面,主要是進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力,作到常規(guī)思維、逆向思維和發(fā)散思維相結(jié)合,同時(shí),要求學(xué)生熟練掌握基本的解題方法,從而提高學(xué)生的解題速度。
    3、情感與價(jià)值觀方面,引導(dǎo)學(xué)生形成正確的價(jià)值觀、人生觀、世界觀,使學(xué)生在物理美中陶冶自己的情操,從而達(dá)到全面育人的目的。
    三、方法與措施
    1、面向全體,分類指導(dǎo)。從學(xué)生的全面素質(zhì)提高,對(duì)每一位學(xué)生負(fù)責(zé)的基本點(diǎn)出發(fā),根據(jù)各層次學(xué)生具體情況,制定恰當(dāng)?shù)慕虒W(xué)目標(biāo),滿腔熱情地使每一位學(xué)生在高三階段都能得到發(fā)展和進(jìn)步。
    2、抓好基礎(chǔ),培養(yǎng)能力。認(rèn)真學(xué)習(xí)新的課程標(biāo)準(zhǔn)與高考大綱,研究高考理綜能力測(cè)試中物理部分的試題難度和特點(diǎn),使自復(fù)習(xí)教學(xué)更具有計(jì)對(duì)性,在教學(xué)中應(yīng)強(qiáng)調(diào)理解。掌握好基礎(chǔ)知識(shí),基本技能和基本方法。同時(shí),也要注意培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立閱讀,獨(dú)立形成物理情景或建立物理模型,獨(dú)立分析物理過程、獨(dú)立解決物理問題的能力。
    3、研究教法、改進(jìn)教學(xué)、教學(xué)相長(zhǎng)。認(rèn)真研究學(xué)生學(xué)習(xí)過程,掌握不同學(xué)生的學(xué)習(xí)主要障礙,在此基礎(chǔ)上制訂教學(xué)方案,要特別注意調(diào)動(dòng)學(xué)習(xí)的積極性、盡可能把學(xué)生應(yīng)該自己完成的學(xué)習(xí)任務(wù)交給學(xué)生自己獨(dú)立完成。精心設(shè)計(jì)教學(xué)提高課堂教學(xué)效率,減輕學(xué)生負(fù)擔(dān)。
    四、教學(xué)時(shí)間安排
    1~2周:物理必修(一)第一章《運(yùn)動(dòng)的描述 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究》
    3~4周:物理必修(一)第二章《相互作用》
    5~6周:物理必修(一)第三章《牛頓運(yùn)動(dòng)定律》
    7~8周:物理必修(二)第四章《曲線運(yùn)動(dòng) 萬(wàn)有引力與航天》
    9~10周:物理必修(二)第五章《機(jī)械能及其守恒定律》
    11~12周:選修3-1第六章《靜電場(chǎng)》
    13~14周:選修3-1第七章《恒定電流》
    15~16周:選修3-1第八章《磁場(chǎng)》
    17~18周:選修3-2第九章《電磁感應(yīng)》
    19~20周:選修3-2第十章《交變電流 傳感器》
    21~22周:選修3-5第十一章《動(dòng)量》
    五、階段教學(xué)要求:
    1、 處理好課時(shí)較少與內(nèi)容較多的矛盾
    (1)優(yōu)化教學(xué)過程
    (2)優(yōu)化教學(xué)方法
    (3)合理安排時(shí)間,計(jì)劃安排時(shí)間
    (4)不減進(jìn)度,把握難度
    (5)應(yīng)重視對(duì)高考大綱所要求的有關(guān)知識(shí)點(diǎn)的理解和深化
    (6)認(rèn)識(shí)基本概念,對(duì)聯(lián)系緊密、容易混淆的概念進(jìn)行正確區(qū)分
    (7)對(duì)基本規(guī)律,明確成立條件和應(yīng)用范圍,力爭(zhēng)解決高考物理所涉及到的常見問題
    2、 為適應(yīng)近幾年高考改革的趨勢(shì)和命題特點(diǎn)及理科教學(xué)的發(fā)展趨勢(shì),應(yīng)采取的措施
    (1)加強(qiáng)基礎(chǔ),提高能力
    基礎(chǔ)——基礎(chǔ)知識(shí),基本技能,基本方法,基本的物理思想。
    能力(理科綜合考試目標(biāo))——理解能力,推理能力,設(shè)計(jì)完成實(shí)驗(yàn)的能力,獲取知識(shí)的能力,分析綜合能力。
    命題指導(dǎo)思想——以能力測(cè)試為主導(dǎo),考查考生所學(xué)相關(guān)課程基礎(chǔ)知識(shí)、基本技能的掌握程度和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決實(shí)際問題的能力。
    (2)加強(qiáng)聯(lián)系實(shí)際,擴(kuò)大學(xué)生視野,切實(shí)落實(shí)“理論聯(lián)系實(shí)際”的教學(xué)原則;拓展物理教學(xué)的時(shí)間和空間;習(xí)題教學(xué)要更多地連續(xù)實(shí)際。
    (3)加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。物理實(shí)驗(yàn)的六大功能:豐富感性認(rèn)識(shí),提高學(xué)習(xí)興趣;突破重點(diǎn)難點(diǎn),理解物理概念;形成物理圖象,認(rèn)識(shí)物理過程;啟發(fā)學(xué)生思維,增強(qiáng)探索精神;培養(yǎng)觀察能力,掌握實(shí)驗(yàn)技能;養(yǎng)成良好習(xí)慣,學(xué)會(huì)科學(xué)方法。
    (4)適當(dāng)做一些信息題(提高審題能力和建模能力)
    (5)適當(dāng)做一些綜合題(以小綜合題為主,以學(xué)科內(nèi)綜合為主)
    高中物理 教案篇三
    1、在開普勒第三定律的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)得到萬(wàn)有引力定律,使學(xué)生對(duì)此規(guī)律有初步理解。
    2、介紹萬(wàn)有引力恒量的測(cè)定方法,增加學(xué)生對(duì)萬(wàn)有引力定律的感性認(rèn)識(shí)。
    3、通過牛頓發(fā)現(xiàn)萬(wàn)有引力定律的思考過程和卡文迪許扭秤的設(shè)計(jì)方法,滲透科學(xué)發(fā)現(xiàn)與科學(xué)實(shí)驗(yàn)的方法論教育。
    1、萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo)過程,既是本節(jié)課的重點(diǎn),又是學(xué)生理解的難點(diǎn),所以要根據(jù)學(xué)生反映,調(diào)節(jié)講解速度及方法。
    2、由于一般物體間的萬(wàn)有引力極小,學(xué)生對(duì)此缺乏感性認(rèn)識(shí),又無(wú)法進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn),故應(yīng)加強(qiáng)舉例。
    卡文迪許扭秤模型。
    (一)引入新課
    1、引課:前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí),我們知道做圓周運(yùn)動(dòng)的物體都需要一個(gè)向心力,而向心力是一種效果力,是由物體所受實(shí)際力的合力或分力來提供的。另外我們還知道,月球是繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)的,那么我們想過沒有,月球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由誰(shuí)來提供的呢?(學(xué)生一般會(huì)回答:地球?qū)υ虑蛴幸Α#?BR>    我們?cè)賮砜匆粋€(gè)實(shí)驗(yàn):我把一個(gè)粉筆頭由靜止釋放,粉筆頭會(huì)下落到地面。
    實(shí)驗(yàn):粉筆頭自由下落。
    同學(xué)們想過沒有,粉筆頭為什么是向下運(yùn)動(dòng),而不是向其他方向運(yùn)動(dòng)呢?同學(xué)可能會(huì)說,重力的方向是豎直向下的,那么重力又是怎么產(chǎn)生的呢?地球?qū)Ψ酃P頭的引力與地球?qū)υ虑虻囊κ遣皇且环N力呢?(學(xué)生一般會(huì)回答:是。)這個(gè)問題也是300多年前牛頓苦思冥想的問題,牛頓的結(jié)論也是:yes。
    既然地球?qū)Ψ酃P頭的引力與地球?qū)υ虑蛴幸κ且环N力,那么這種力是由什么因素決定的,是只有地球?qū)ξ矬w有這種力呢,還是所有物體間都存在這種力呢?這就是我們今天要研究的萬(wàn)有引力定律。
    板書:萬(wàn)有引力定律
    (二)教學(xué)過程
    1、萬(wàn)有引力定律的推導(dǎo)
    首先讓我們回到牛頓的年代,從他的角度進(jìn)行一下思考吧。當(dāng)時(shí)“日心說”已在科學(xué)界基本否認(rèn)了“地心說”,如果認(rèn)為只有地球?qū)ξ矬w存在引力,即地球是一個(gè)特殊物體,則勢(shì)必會(huì)退回“地球是宇宙中心”的說法,而認(rèn)為物體間普遍存在著引力,可這種引力在生活中又難以觀察到,原因是什么呢?(學(xué)生可能會(huì)答出:一般物體間,這種引力很小。如不能答出,教師可誘導(dǎo)。)所以要研究這種引力,只能從這種引力表現(xiàn)比較明顯的物體——天體的問題入手。當(dāng)時(shí)有一個(gè)天文學(xué)家開普勒通過觀測(cè)數(shù)據(jù)得到了一個(gè)規(guī)律:所有行星軌道半徑的3次方與運(yùn)動(dòng)周期的2次方之比是一個(gè)定值,即開普勒第
    其中m為行星質(zhì)量,r為行星軌道半徑,即太陽(yáng)與行星的距離。也就是說,太陽(yáng)對(duì)行星的引力正比于行星的質(zhì)量而反比于太陽(yáng)與行星的距離的平方。
    而此時(shí)牛頓已經(jīng)得到他的第三定律,即作用力等于反作用力,用在這里,就是行星對(duì)太陽(yáng)也有引力。同時(shí),太陽(yáng)也不是一個(gè)特殊物體,它
    用語(yǔ)言表述,就是:太陽(yáng)與行星之間的引力,與它們質(zhì)量的乘積成正比,與它們距離的平方成反比。這就是牛頓的萬(wàn)有引力定律。如果改
    其中g(shù)為一個(gè)常數(shù),叫做萬(wàn)有引力恒量。(視學(xué)生情況,可強(qiáng)調(diào)與物體重力只是用同一字母表示,并非同一個(gè)含義。)
    應(yīng)該說明的是,牛頓得出這個(gè)規(guī)律,是在與胡克等人的探討中得到的。
    2、萬(wàn)有引力定律的理解
    下面我們對(duì)萬(wàn)有引力定律做進(jìn)一步的說明:
    (1)萬(wàn)有引力存在于任何兩個(gè)物體之間。雖然我們推導(dǎo)萬(wàn)有引力定律是從太陽(yáng)對(duì)行星的引力導(dǎo)出的,但剛才我們已經(jīng)分析過,太陽(yáng)與行星都不是特殊的物體,所以萬(wàn)有引力存在于任何兩個(gè)物體之間。也正因?yàn)榇耍@個(gè)引力稱做萬(wàn)有引力。只不過一般物體的質(zhì)量與星球相比過于小了,它們之間的萬(wàn)有引力也非常小,完全可以忽略不計(jì)。所以萬(wàn)有引力定律的表述是:
    板書:任何兩個(gè)物體都是相互吸引的,引力的大小跟兩個(gè)物體的質(zhì)
    其中m1、m2分別表示兩個(gè)物體的質(zhì)量,r為它們間的距離。
    (2)萬(wàn)有引力定律中的距離r,其含義是兩個(gè)質(zhì)點(diǎn)間的距離。兩個(gè)物體相距很遠(yuǎn),則物體一般可以視為質(zhì)點(diǎn)。但如果是規(guī)則形狀的均勻物體相距較近,則應(yīng)把r理解為它們的幾何中心的距離。例如物體是兩個(gè)球體,r就是兩個(gè)球心間的距離。
    (3)萬(wàn)有引力是因?yàn)槲矬w有質(zhì)量而產(chǎn)生的引力。從萬(wàn)有引力定律可以看出,物體間的萬(wàn)有引力由相互作用的兩個(gè)物體的質(zhì)量決定,所以質(zhì)量是萬(wàn)有引力的產(chǎn)生原因。從這一產(chǎn)生原因可以看出:萬(wàn)有引力不同于我們初中所學(xué)習(xí)過的電荷間的引力及磁極間的引力,也不同于我們以后要學(xué)習(xí)的分子間的引力。
    3、萬(wàn)有引力恒量的測(cè)定
    牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力定律,但萬(wàn)有引力恒量g這個(gè)常數(shù)是多少,連他本人也不知道。按說只要測(cè)出兩個(gè)物體的質(zhì)量,測(cè)出兩個(gè)物體間的距離,再測(cè)出物體間的引力,代入萬(wàn)有引力定律,就可以測(cè)出這個(gè)恒量。但因?yàn)橐话阄矬w的質(zhì)量太小了,它們間的引力無(wú)法測(cè)出,而天體的質(zhì)量太大了,又無(wú)法測(cè)出質(zhì)量。所以,萬(wàn)有引力定律發(fā)現(xiàn)了100多年,萬(wàn)有引力恒量仍沒有一個(gè)準(zhǔn)確的結(jié)果,這個(gè)公式就仍然不能是一個(gè)完善的等式。直到100多年后,英國(guó)人卡文迪許利用扭秤,才巧妙地測(cè)出了這個(gè)恒量。
    這是一個(gè)卡文迪許扭秤的模型。(教師出示模型,并拆裝講解)這個(gè)扭秤的主要部分是這樣一個(gè)t字形輕而結(jié)實(shí)的框架,把這個(gè)t形架倒掛在一根石英絲下。若在t形架的兩端施加兩個(gè)大小相等、方向相反的力,石英絲就會(huì)扭轉(zhuǎn)一個(gè)角度。力越大,扭轉(zhuǎn)的角度也越大。反過來,如果測(cè)出t形架轉(zhuǎn)過的角度,也就可以測(cè)出t形架兩端所受力的大小?,F(xiàn)在在t形架的兩端各固定一個(gè)小球,再在每個(gè)小球的附近各放一個(gè)大球,大小兩個(gè)球間的距離是可以較容易測(cè)定的。根據(jù)萬(wàn)有引力定律,大球會(huì)對(duì)小球產(chǎn)生引力,t形架會(huì)隨之扭轉(zhuǎn),只要測(cè)出其扭轉(zhuǎn)的角度,就可以測(cè)出引力的大小。當(dāng)然由于引力很小,這個(gè)扭轉(zhuǎn)的角度會(huì)很小。怎樣才能把這個(gè)角度測(cè)出來呢?卡文迪許在t形架上裝了一面小鏡子,用一束光射向鏡子,經(jīng)鏡子反射后的光射向遠(yuǎn)處的刻度尺,當(dāng)鏡子與t形架一起發(fā)生一個(gè)很小的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),刻度尺上的光斑會(huì)發(fā)生較大的移動(dòng)。這樣,就起到一個(gè)化小為大的效果,通過測(cè)定光斑的移動(dòng),測(cè)定了t形架在放置大球前后扭轉(zhuǎn)的角度,從而測(cè)定了此時(shí)大球?qū)π∏虻囊?。卡文迪許用此扭秤驗(yàn)證了牛頓萬(wàn)有引力定律,并測(cè)定出萬(wàn)有引力恒量g的數(shù)值。這個(gè)數(shù)值與近代用更加科學(xué)的方法測(cè)定的數(shù)值是非常接近的。
    卡文迪許測(cè)定的g值為6。754×10—11,現(xiàn)在公認(rèn)的g值為6。67×10—11。需要注意的是,這個(gè)萬(wàn)有引力恒量是有單位的:它的單位應(yīng)該是乘以兩個(gè)質(zhì)量的單位千克,再除以距離的單位米的平方后,得到力的單位牛頓,故應(yīng)為nm2/kg2。
    板書:g=6。67×10—11nm2/kg2
    由于萬(wàn)有引力恒量的數(shù)值非常小,所以一般質(zhì)量的物體之間的萬(wàn)有引力是很小的,我們可以估算一下,兩個(gè)質(zhì)量50kg的同學(xué)相距0。5m時(shí)之間的萬(wàn)有引力有多大(可由學(xué)生回答:約6。67×10—7n),這么小的力我們是根本感覺不到的。只有質(zhì)量很大的物體對(duì)一般物體的引力我們才能感覺到,如地球?qū)ξ覀兊囊Υ笾戮褪俏覀兊闹亓Γ虑驅(qū)Q蟮囊?dǎo)致了潮汐現(xiàn)象。而天體之間的引力由于星球的質(zhì)量很大,又是非常驚人的:如太陽(yáng)對(duì)地球的引力達(dá)3。56×1022n。
    五、課堂小結(jié)
    本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了萬(wàn)有引力定律,了解了任何兩個(gè)有質(zhì)量的物體之間都存在著一種引力,這個(gè)引力正比于兩個(gè)物體質(zhì)量的乘積,反比于兩個(gè)物體間的距離。其大小的決定式為:
    其中g(shù)為萬(wàn)有引力恒量:g=6。67×10—11nm2/kg2
    另外,我們還了解了科學(xué)家分析物體、解決問題的方法和技巧,希望對(duì)我們今后分析問題、解決問題能夠有所借鑒。
    六、說明
    1、設(shè)計(jì)思路:本節(jié)課由于內(nèi)容限制,以教師講授為主。為能夠吸引學(xué)生,引課時(shí)設(shè)計(jì)了一些學(xué)生習(xí)以為常的但又沒有細(xì)致思考過的問題。講授過程中以物理學(xué)史為主線,讓學(xué)生以科學(xué)家的角度分析、思考問題。力爭(zhēng)抓住這節(jié)課的有利時(shí)機(jī),滲透“沒有絕對(duì)特殊的物體”這一引起物理學(xué)幾次革命性突破的辯證唯物主義觀點(diǎn)。
    2、卡文迪許扭秤模型為自制教具,可仿課本插圖用金屬桿等焊制,外面可用有機(jī)玻璃制成外殼,并可拆卸。