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高二物理教案15篇
作為一名老師,常常需要準備教案,教案是教材及大綱與課堂教學的紐帶和橋梁。我們該怎么去寫教案呢?下面是小編收集整理的高二物理教案,希望能夠幫助到大家。
高二物理教案1
教學目標
。ㄒ唬┲R目標
1、知道電流的產(chǎn)生原因和條件.
2、理解電流的概念和定義式,并能進行有關(guān)的計算
3、理解電阻的定義式,掌握并能熟練地用來解決有關(guān)的電路問題.知道導體的伏安特性.
(二)能力目標
1、通過電流與水流的類比,培養(yǎng)學生知識自我更新的能力.
2、掌握科學研究中的常用方法——控制變量方法,培養(yǎng)學生依據(jù)實驗,分析、歸納物理規(guī)律的能力.
(三)情感目標
通過電流產(chǎn)生的歷史材料的介紹,使學生了解知識規(guī)律的形成要經(jīng)過漫長曲折的過程,培養(yǎng)他們學習上持之以恒的思想品質(zhì).
教學建議
1、關(guān)于電流的知識,與初中比較有所充實和提高:
從場的觀點說明電流形成的條件,即導體兩端與電源兩極接通時,導體中有了電場,導體中的自由電荷在電場力的作用下,發(fā)生定向移動而形成電流.
知道正電荷在電場力作用下從電勢高處向電勢低處運動,所以電流的'方向是從電勢高的一端流向電勢低的一端,即在電源外部的電路中,電流的方向是從電源的正極流向負極.
2、處理實驗數(shù)據(jù)時可以讓學生分析變量,通過計算法和圖象法來出來處理數(shù)據(jù),加強學生對圖象的認識,進一步學會如何運用圖象來解題.有條件的學校可以采用“分組實驗—數(shù)據(jù)分析—得出結(jié)論”的思路以加強感性認識,有利于對本節(jié)重點——的理解
3、的講法與初中不同,是用比值定義電阻的,這種講法更科學,適合高中學生的特點.電阻的定義式變形后有些學生會產(chǎn)生歧義,認為電阻是由電壓和電流決定的,要注意引導解釋.
4、要求學生知道公式,從而知道電流的大小是由什么微觀量決定的.在本節(jié)的“思考與討論”中,希望學生能夠按照其中的設(shè)問自己推導出公式,以加深對電流的理解.如果學生自己推導有困難,希望教師加以引導.
5、對于導體的伏安特性是本節(jié)的難點,應(yīng)該結(jié)合數(shù)學知識進行,并盡可能的多舉實例以加強對知識的深化.
高二物理教案2
、耪n題:高二物理:第一章靜電場
⑵授課教師:黎亭
⑶課時:2小時
、葘W生現(xiàn)狀分析:現(xiàn)物理水平為60分左右,屬于中下水平。補課安排:復習講解高二知識,抓基礎(chǔ)知識為切入點,后繼強化。
(5)教學內(nèi)容
高二物理上冊第一章第一節(jié)與第二節(jié)
第一節(jié)電荷及其守恒定律
本節(jié)從物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的角度認識物體帶電的本質(zhì),使物體帶電的方法。給學生滲透看問題要透過現(xiàn)象看本質(zhì)的思想。摩擦起電、兩種電荷的相互作用、電荷量的概念初中已接觸,電荷守恒定律對學生而言不難接受,在此從原子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上做本質(zhì)上分析,使學生體會對物理螺旋式學習的過程。本節(jié)關(guān)鍵是做好實驗,從微觀分析產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因。有了使物體帶電的理解,電荷守恒定律便水到渠成,進一步鞏固高中的守恒思想。培養(yǎng)學生透過現(xiàn)象看本質(zhì)的科學習慣。通過閱讀材料,展示物理學發(fā)展中充滿睿智和靈氣的科學思維,弘揚前輩物理學家探尋真理的堅強意志和科學精神。
【教學預設(shè)】
使用幻燈片時充分利用它的高效同時,盡量保留黑板的功能始終展示本節(jié)課的知識框架。
在條件允許的情況下努力使實驗簡化,給學生傳遞這樣一個信息──善于從簡單中捕捉精彩瞬間,從日常生活中發(fā)現(xiàn)和體驗科學(閱讀材料)。
練習題設(shè)計力求有針對性、導向性、層次性。
【教學目標】
(一)知識與技能
知道兩種電荷及其相互作用。
知道三種使物體帶電的方法及帶電本質(zhì)。
知道電荷守恒定律。
知道什么是元電荷、比荷、電荷量、靜電感應(yīng)的概念。
。ǘ┻^程與方法
物理學螺旋式遞進的學習方法。
由現(xiàn)象到本質(zhì)分析問題的方法。
。ㄈ┣楦袘B(tài)度與價值觀
通過對本節(jié)的學習培養(yǎng)學生從微觀的角度認識物體帶電的本質(zhì)—透過現(xiàn)象看本質(zhì)。
科學家科學思維和科學精神的滲透─—課后閱讀材料。
【教學重、難點】
重點:電荷守恒定律
難點:利用電荷守恒定律分析解決相關(guān)問題摩擦起電和感應(yīng)起電的相關(guān)問題。
【教學過程】
引入新課:今天開始我們進入物理學另一個豐富多彩,更有趣的殿堂,電和磁的世界。高中的電學知識大致可分為電場的`電路,本章將學習靜電學,將從物質(zhì)的微觀的角度認識物體帶電的本質(zhì),電荷相互作用的基本規(guī)律,以及與靜止電荷相聯(lián)系的靜電場的基本性質(zhì)。
【板書】第一章靜電場
【板書】一、電荷(復習初中知識)
1.兩種電荷:正電荷和負電荷:把用絲綢摩擦過的玻璃棒所帶的電荷稱為正電荷,用正數(shù)表示。把用毛皮摩擦過的硬橡膠棒所帶的電荷稱為負電荷,用負數(shù)表示。
2.電荷及其相互作用:同種電荷相互排斥,異種電荷相互吸引。
3.使物體帶電的方法:
摩擦起電──學生自學P2后解釋摩擦起電的原因,培養(yǎng)學生理解能力和語言表達能力。為電荷守恒定律做鋪墊。
演示摩擦起電,用驗電器檢驗是否帶電,讓學生分析使金屬箔片張開的原因過渡到接觸起電。
接觸起電──電荷從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體上仔細觀察從靠近到接觸過程中還有哪些現(xiàn)象?──靠近未接觸時箔片張開張開意味著箔片帶電?看來還有其他方式使物體帶電?其帶電本質(zhì)是什么?──設(shè)置懸念。
自學P3第二段后,回答自由電子和離子的概念及各自的運動特點。解釋觀察到的現(xiàn)象。
再演示,靠近(不接觸)后再遠離,箔片又閉合,即不帶電,有沒有辦法遠離后箔片仍帶電?
提供器材,鼓勵學生到時講臺演示。得出靜電感應(yīng)和感應(yīng)起電。
靜電感應(yīng)和感應(yīng)起電──電荷從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。
通過對三種起電方式本質(zhì)的分析,讓學生思考滿足共同的規(guī)律是什么?得出電荷守恒定律。
學生自學教材,掌握電荷守恒定律的內(nèi)容,電荷量、元電荷、比荷的概念。
【板書】
二、電荷守恒定律:
電荷既不能創(chuàng)造,也不能消滅,只能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,或者從物體的一部分轉(zhuǎn)移到另一部分。
一個與外界沒有電荷交換的系統(tǒng),電荷的代數(shù)和總是保持不變。
【板書】
三、幾個基本概念
電荷量──電荷的多少叫做電荷量。符號:Q或q單位:庫侖符號:C。
元電荷──電子所帶的電荷量,用e表示,e=1.60×10C。
注意:所有帶電體的電荷量或者等于e,或者等于e的整數(shù)倍。電荷量是不能連續(xù)變化的物理量。最早由美國物理學家密立根測得
比荷──電荷的電荷量q與其質(zhì)量m的比值q/m,符號:C/㎏。
靜電感應(yīng)和感應(yīng)起電──當一個帶電體靠近導體時,由于電荷間相互吸引或排斥,導體中的自由電荷便會趨向或遠離帶電體,使導體靠近帶電體的一端帶異號電荷,遠離一端帶同號電荷。這種現(xiàn)象叫做靜電感應(yīng)。利用靜電感應(yīng)使金屬導體帶電的過程叫做感應(yīng)起電。
課堂訓練:見附件
高二物理教案3
本節(jié)教材分析:
波的干涉是波的一種特殊的疊加現(xiàn)象,所以對波的疊加現(xiàn)象的理解是認識波的干涉現(xiàn)象的基礎(chǔ)。教材首先講了波的疊加現(xiàn)象,即兩列波相遇而發(fā)生疊加時,對某一質(zhì)點而言,它每一時刻振動的總位移,都等于該時刻兩列波在該質(zhì)點引起的位移的矢量和。
在學生理解波的疊加的基礎(chǔ)上,再進一步說明在特殊情況下,即當兩列波的頻率相同時,疊加的結(jié)果就會出現(xiàn)穩(wěn)定的特殊圖樣,即某些點兩列波引起的振動始終加強,某些點兩列波引起的振動始終減弱,并且加強點與減弱點相互間隔,這就是干涉現(xiàn)象。
由于對干涉現(xiàn)象的理解,需要一定的空間想象力圖,可借助圖片、計算機模擬,盡可能使學生形象、直觀地理解干涉現(xiàn)象。
教學目標:
1。知道波的疊加原理。
2。知道什么是波的干涉現(xiàn)象和干涉圖樣。
3。知道干涉現(xiàn)象也是波特有的現(xiàn)象。
教學重點:波的疊加原理和波的干涉現(xiàn)象。
教學難點:波的干涉中加強點和減弱點的位移和振幅的區(qū)別。
教學方法:實驗法、電教法、訓練法。
教學用具:實物投影儀、CAI課件、波的干涉實驗儀。
教學過程
一、引入
1。什么叫波的衍射?
2。產(chǎn)生明顯的衍射的條件是什么?
學生答:波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播,這種現(xiàn)象叫做波的衍射。
只有縫、孔的寬度和障礙物的尺寸跟波長相差不多,或者比波長更小時,才能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象。
教師:波的衍射研究的是一個波源發(fā)出波的情況,那么兩列或兩列以上的波在同一介質(zhì)中傳播,又會發(fā)生什么情況呢?
二、新課教學
(一)波的疊加原理
[設(shè)問]把兩塊石子在不同的地方投入池塘的水中,就有兩列波在水面上傳播,兩列波相遇時,會不會像兩個小球相碰時那樣,都改變原來的運動狀態(tài)呢?
[演示]取一根長繩,兩位同學在這根水平長繩的兩端分別向上抖動一下,學生觀察現(xiàn)象。
[學生敘述現(xiàn)象]
現(xiàn)象一:抖動一下后,看到有兩個凸起狀態(tài)在繩上相向傳播。
現(xiàn)象二:兩列波相遇后,彼此穿過,繼續(xù)傳播,波的形狀和傳播的情形跟相遇前一樣。
[教師總結(jié)]兩列波相遇后,每列波都像相遇前一樣,保持各自原來的波形,繼續(xù)向前傳播,這是波的獨立傳播特性。
[多媒體模擬繩波相遇前和相遇后的波形]
[教師]剛才,通過實驗,我們知道了兩列波在相遇前后,它們都保持各自的運動狀態(tài),彼此都沒有受到影響,那么在兩列波相遇的區(qū)域里情況又如何呢?
[多媒體模擬繩波相遇區(qū)的情況]
[教師總結(jié)]在兩列波重疊的區(qū)域里,任何一個質(zhì)點同時參與兩個振動,其振動位移等于這兩列波分別引起的位移的矢量和。當兩列波在同一直線上振動時,這兩種位移的矢量和簡化為代數(shù)和,這叫做波的疊加原理。
[強化訓練]兩列振動方向相同和振動方向相反的波疊加,振幅如何變化?振動加強還是減弱?
學生討論后得到:兩列振動方向相同的波疊加,振動加強,振幅增大;兩列振動方向相反的波疊加,振動減弱,振幅減小。
。ǘ┎ǖ母缮
[實物投影演示]把兩根金屬絲固定在同一個振動片上,當振動片振動時,兩根金屬絲周期性地觸動水面,形成兩個波源,觀察在兩列波相遇重疊的區(qū)域里出現(xiàn)的現(xiàn)象。
[教師說明]由于這兩列波是由同一個振動片引起的,所以這兩個波源的振動頻率和振動步調(diào)相同。
[學生敘述現(xiàn)象]在振動的水面上,出現(xiàn)了一條條從兩個波源中間伸展出來的相對平靜的區(qū)域和激烈振動的區(qū)域,這兩種區(qū)域在水面上的位置是固定的,而且相互隔開。
兩列頻率相同的水波相遇,會出現(xiàn)振動加強和振動減弱相互間隔的現(xiàn)象,形成穩(wěn)定的干涉圖樣。
干涉;頻率相同的兩列波疊加,使某些區(qū)域的振動加強、某些區(qū)域的振動減弱,并且振動加強和振動減弱的區(qū)域互相間隔,這種現(xiàn)象叫波的干涉。
在干涉現(xiàn)象中形成的圖樣叫干涉圖樣。由于兩列波的頻率相同,振動加強處總是加強,振動減弱處總是減弱,所以出現(xiàn)了穩(wěn)定的干涉圖樣。
[用多媒體展示課本水波的干涉圖樣及波的干涉的示意圖]
[教師]為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢?
結(jié)合課本圖10—30進行分析:?
對于圖中的a點:?
設(shè)波源S1、S2在質(zhì)點a引起的振幅分別為A1和A2,以圖中a點波峰與波峰相遇時刻計時,波源S1、S2分別引起a質(zhì)點的振動圖象如圖甲、乙所示,當兩列波重疊后,質(zhì)點a同時參與兩個振動,合振動圖象如圖丙所示:
從圖中可看出:對于a點,在t=0時是兩列波的波峰和波峰相遇,經(jīng)過半個周期,就變成波谷和波谷相遇,也就是說:在a點,兩列波引起的振幅都等于兩列波的振幅之和,即a點始終是振動加強點。
說明的幾個問題:
1。從波源S1、S2發(fā)出的兩列波傳到振動加強的點a振動步調(diào)是一致的,引起質(zhì)點a的振動方向是一致的,振幅為A1+A2。
2。振動加強的質(zhì)點a并不是始終處于波峰或波谷,它仍然在平衡位置附近振動,只是振幅最大,等于兩列波的振幅之和。
3。振動加強的條件:波峰與波峰或波谷與波谷相遇點是振動加強點。加強點與兩個波源的距離差:△r=r2—r1=k (k=0,1,2,3)
那么,振動減弱的點又是如何形成的呢?
以波源S1、S2分別將波峰、波谷傳給減弱點b時刻開始計時,波源S1、S2分別引起質(zhì)點b振動的圖象如圖甲、乙所示,當兩列波重疊后,質(zhì)點a同時參與兩個振動,合振動圖象如圖丙所示:
在b點是兩列波的波峰和波谷相遇,經(jīng)過半個周期,就變成波谷和波峰相遇,在這一點兩列波引起的合振動始終是減弱的,質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的振幅之差。?
說明的幾個問題:?
1。從波源S1、S2發(fā)出的兩列波傳到b點時引b的振動方向相反,振幅為|A1—A2|。
2。振動減弱的質(zhì)點b并不是一定不振動,只是振幅最小,等于兩列波的振幅之差。
3。振動減弱的條件:波峰與波谷相遇點是振動加強點。減弱點與兩個波源的距離差:△r=r2—r1=(2k+1)/2 (k=0,1,2,3)
[強化訓練]
1。從一條弦線的兩端,各發(fā)生一如圖甲所示的橫脈沖,它們均沿弦線傳播,速度相等,傳播方向相反,在它們傳播的過程中,可能出現(xiàn)的脈沖波形是圖乙中的(ABD)
2。如上圖中s1和s2是兩個相干波源,以s1和s2為圓心的兩組同心圓弧分別表示在同一時刻兩列波的波峰和波谷,實線表示波峰,虛線表示波谷,a、b、c三點中,振動加強的點是 ,振動減弱的點是 ,再過 周期,振動加強的點是 ,振動減弱的點是 。
。ㄈ┊a(chǎn)生波的干涉的條件
[對比投影演示實驗]
實驗一:在投影儀上放一個發(fā)波水槽,用同一振動片帶動兩個振針振動,觀察產(chǎn)生的現(xiàn)象。
實驗二:在投影儀上放一個發(fā)波水槽,用二個振針分別激起兩列水波,觀察發(fā)生的`現(xiàn)象。?
[學生敘述現(xiàn)象]
現(xiàn)象一:看到了穩(wěn)定的干涉圖樣(實驗一)
現(xiàn)象二:實驗二中,得到的干涉圖樣是不穩(wěn)定的。
產(chǎn)生干涉的條件:兩列波的頻率相同。
說明:
1。干涉現(xiàn)象中那些總是振動加強的點或振動減弱的點是建立在兩個波源產(chǎn)生的頻率相同的前提條件下。
2。如果兩列頻率不同的波相疊加,得到的圖樣是不穩(wěn)定的;而波的干涉是指波疊加中的一個特例,即產(chǎn)生穩(wěn)定的疊加圖樣。
3。聲波的干涉。
4。一切波都能發(fā)生干涉,干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象。
[強化訓練]
關(guān)于兩列波的穩(wěn)定干涉現(xiàn)象,下列說法正確的是(BD)
A。任意兩列波都能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象
B。發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的兩列波,它們的頻率一定相同
C。在振動減弱的區(qū)域,各質(zhì)點都處于波谷
D。在振動加強的區(qū)域,有時質(zhì)點的位移等于零
兩列波疊加產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象是有條件的,不是任意兩列波都能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的,兩列波疊加產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的一個必要條件是兩列波的頻率相同,所以選項A是錯誤的而選項B是正確的;在振動減弱的區(qū)域里,只是兩列波引起質(zhì)點的振動始終是減弱的,質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的振幅之差,如果兩列波的振幅相同,質(zhì)點振動的振幅就等于零,也不可能各質(zhì)點都處于波谷,所以選項C是錯誤的。在振動加強的區(qū)域里,兩列波引起質(zhì)點的振動始終是加強的,質(zhì)點振動的最激烈,振動的振幅等于兩列波的振幅之和,但這些點始終是振動著的,因而有時質(zhì)點的位移等于零,所以選項D是正確的。所以本題應(yīng)選B、D。
強調(diào):不論是振動加強點還是振動減弱點,位移仍隨時間做周期性變化。
三、小結(jié)
1。什么是波的獨立性?什么是波的疊加原理?
2。什么是波的干涉?產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件是什么?
四、板書設(shè)計
五、1。課本P18?第3題?2。課本 P18的做一做:觀察聲音的干涉現(xiàn)象。?
高二物理教案4
知識與技能:
1.理解點電荷的概念。
2.通過對演示實驗的觀察和思去向不明,概括出兩個點電荷之間的作用規(guī)律。掌握庫侖定律。
過程與方法:
1.觀察演示實驗,培養(yǎng)學生觀察、總結(jié)的能力。
2.通過點電荷模型的建立,了解理想模型方法,把復雜問題簡單化的途徑,知道從現(xiàn)實生活的情景中如何提取有效信息,達到忽略次要矛盾,抓住主要矛盾,直指問題核心的目標。
情景引入
為了測定水分子是極性分子還是非極性分子,可做如下實驗:在酸性滴定管中注入適當蒸餾水,打開活塞,讓水慢慢如線狀流下,把用絲綢摩擦過的玻璃棒接近水流,發(fā)現(xiàn)水流向靠近玻璃棒的方向偏轉(zhuǎn),這證明水分子是極性分子,聰明的同學,根據(jù)上述素材,你想知道是如何證明水分子是極性分子嗎?
(同性相斥,異性相吸),帶正電的一端遠離玻璃棒。而水分子兩極的電荷量相等,這就使帶正電的玻璃棒對水分子顯負電的一端的引力大于對水分子顯正電的一端的斥力,因此水分子所受的.合力指向玻璃棒,故水流向靠近玻璃棒方向偏轉(zhuǎn).
問題探究
點電荷
走進生活
驗電器的上部是球形的金屬導體,中央金屬箔是指針式的形狀,電荷分布與帶電體的形狀有關(guān),與萬有引力相似,帶電體間的相互作用力與帶電體的形狀和大小有關(guān)。為了研究的方便,在應(yīng)用萬有引力定律時,我們引入了質(zhì)點的概念,利用萬有引力定律就能求出兩質(zhì)點間的萬有引力大小,如果帶電體也能等效成電荷全部集中在一個幾何點上,研究帶電體間的相互作用力也會變得相對簡單;仡檶W過的質(zhì)點概念,你能建立起點電荷的概念嗎?
自主探究
1.點電荷
(1)點電荷是實際帶電體的一種理想化的模型。
(2)一個帶電體能否看作點電荷主要看其形狀和大小對所研究的問題影響大不大,如果屬于無關(guān)或次要因素時,或者說,它本身的大小比起它到其他帶電體的距離小得多,即可把帶電體看作點電荷。
(3)對于帶電體能否被看作點電荷,一定要具體問題具體分析,即使對同一帶電體,在有些情況下可以看作質(zhì)點,而在有些情況下又不能被看作質(zhì)點.
2.理想化的模型到簡化,這是一種重要的科學研究方法。
1.對點電荷概念的解讀:
(1)點電荷是一個忽略大小和形狀的幾何點,電荷的全部質(zhì)量全部集中在這個幾何點上。
(2)事實上,任何帶電體都有大小和形狀,真正的點電荷是不存在的,它是一個理想化模型。
(3)如果帶電體本身的幾何線度比起它們之間的距離小得多,帶電體的形狀、大小和電荷分布對帶電體之間的相互作用的影響可以忽略不計,在此情況下,我們可以把帶電體抽象成點電荷,可以理解為帶電的質(zhì)點。
2.對點電荷的應(yīng)用:
有一種特殊情況,均勻帶電的球體或均勻帶電的球面,帶電體本身的幾何線度可能并不比它們之間的距離小很多,但帶電體電荷分布具有對稱性,對外所表現(xiàn)的電特性跟一個等效于球心的點電荷的電特性相同,所以均勻帶電的球體或均勻帶電的球面都可以等效為一個球心處的點電荷,就是通常所說的帶電小球。
高二物理教案5
一、教材分析與教學設(shè)計思路
1教材分析
互感和自感現(xiàn)象是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的特例。學習它們的重要性在于他們具有實際的應(yīng)用價值。同時對自感現(xiàn)象的觀察和分析也加深了對電磁感應(yīng)產(chǎn)生條件的理解。
2學情分析
互感現(xiàn)象法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的第一個成功試驗就是互感現(xiàn)象。學生前面探究感應(yīng)電流條件中也做過類似的試驗,已有感性認識。教學要求是知道互感現(xiàn)象。因此教學中教師可做些有趣的演示實驗,引導學生利用已學知識進行成因分析,明確盡管兩個線圈之間并沒有導線連接,卻可以使能量由一個線圈傳遞到另一個線圈。這就是互感現(xiàn)象
自感現(xiàn)象學生從前面學習的中知道當穿過回路的磁通量發(fā)生變化時,會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢,這些結(jié)論都是通過實驗觀察得到的,沒有理論證明。但同學們觀察到的實驗都是外界的磁場引起的回路磁通量的變化,善于動腦筋的同學就會產(chǎn)生這樣的思考:當變化的電流通過自身線圈,使自身回路產(chǎn)生磁通量的變化,會不會在自己的回路產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象呢所以這節(jié)課是學生在已有知識上產(chǎn)生的必然探求欲望,教師應(yīng)抓住這一點。設(shè)計探究性課例。自感電動勢對電流變化所起的“阻礙”作用,以及自感電動勢方向的是學生學習的難點。為突破難點,教師應(yīng)通過理論探究和實驗驗證相結(jié)合的方法進行教學,為使效果明顯,本人特自制教學儀器。
3教學設(shè)計思路
為突出物理知識與生活的聯(lián)系,突出在技術(shù)、社會領(lǐng)域的應(yīng)用,本人設(shè)計了讓學生體驗自感觸電,并在探究的過程中,讓學生估算自己的`觸電電壓約150V使學生有真實感。學生分組實驗,模擬利用自感點火,使學生知道物理知識的價值。
二、教學目標
一知識與技能
1了解互感現(xiàn)象和自感現(xiàn)象,以及對它們的利用和防止。
2能夠通過電磁感應(yīng)的有關(guān)規(guī)律分析通電、斷電自感現(xiàn)象的成因,并能利用自感知識解釋自感現(xiàn)象。
3了解自感電動勢的計算式,知道自感系數(shù)是表示線圈本身特征的物理量,知道它的單位。
4初步了解磁場具有能量。
二過程與方法
1通過人體自感實驗,增強學生的體驗真實感。激發(fā)學生探究欲望
2通過理論探究和實驗設(shè)計,培養(yǎng)學生科學探究的方法。加深對電磁感應(yīng)現(xiàn)象的理解。
三情感、態(tài)度與價值觀
1通過學生體驗,激發(fā)學生對科學的求知欲和興趣。
2理解互感和自感是電磁感應(yīng)現(xiàn)象的特例,讓學生感悟特殊現(xiàn)象中有它的普遍規(guī)律,而普遍規(guī)律中包含了特殊現(xiàn)象的辯證唯物主義觀點。
根據(jù)上述分析與思路確定如下的教學重點與難點。
三、重難點
重點:1自感現(xiàn)象產(chǎn)生的原因2自感電動勢的方向3自感現(xiàn)象的應(yīng)用
難點:自感電動勢對電流的變化進行阻礙的認識。
四、教學方法
本節(jié)課教學采用“引導探究”教學法,該教學法以解決問題為中心,注重分析問題、解決問題能力的培養(yǎng),充分發(fā)揮學生的主動性。其主要程序是:猜想→假設(shè)→理論探究科學預測→設(shè)計實驗→實驗驗證→得出結(jié)論→實際應(yīng)用。它不僅重視知識的獲得,而且更重視學生獲取知識的過程及方法,更加突出了學生的學,學生學得主動,學得積極。真正體現(xiàn)了“教為主導,學為主體”的思想。
五、學法指導課前提出問題,讓學生提前思考,見后。
六、課時分配:
2課時本課時只學習第一課時。
七、教學媒體
教師用:多媒體課件互感變壓器自制自感現(xiàn)象演示儀干電池mp3音箱變壓器小線圈小燈泡導線若干,
學生用8人一組:帶鐵芯的線圈抽掉打火裝置的打火機干電池6V電鍵導線等。
高二物理教案6
一、教學任務(wù)分析
電磁感應(yīng)現(xiàn)象是在初中學過的電磁現(xiàn)象和高中學過的電場、磁場的基礎(chǔ)上,進一步學習電與磁的關(guān)系,也為后面學習電磁波打下基礎(chǔ)。
以實驗創(chuàng)設(shè)情景,通過對問題的討論,引入學習電磁感應(yīng)現(xiàn)象,通過學生實驗探究,找出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。用現(xiàn)代技術(shù)手段“DIS實驗”來測定微弱的地磁場磁通量變化產(chǎn)生的感應(yīng)電流,使學生感受現(xiàn)代技術(shù)的重要作用。
通過“歷史回眸”,介紹法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的過程,領(lǐng)略科學家的獻身精神,懂得學習、繼承、創(chuàng)新是科學發(fā)展的動力。
在探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件時,使學生感受猜想、假設(shè)、實驗、比較、歸納等科學方法,經(jīng)歷提出問題→猜想假設(shè)→設(shè)計方案→實驗驗證的科學探究過程;在學習法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的過程時,體驗科學家在探究真理過程中的.獻身精神。
二、教學目標
1.知識與技能
(1)知道電磁感應(yīng)現(xiàn)象及其產(chǎn)生的條件。
(2)理解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。
(3)學會用感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件解釋簡單的實際問題。
2.過程與方法
通過有關(guān)電磁感應(yīng)的探究實驗,感受猜想、假設(shè)、實驗、比較、歸納等科學方法在得出感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件中的重要作用。
3.情感、態(tài)度價值觀
。1)通過觀察和動手操作實驗,體驗樂于科學探究的情感。
。2)通過介紹法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的過程,領(lǐng)略科學家在探究真理過程中的獻身精神。
三、教學重點與難點
重點和難點:感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。
四、教學資源
1、器材
。1)演示實驗:
、匐娫、導線、小磁針、投影儀。
、10米左右長的電線、導線、小磁針、投影儀。
(2)學生實驗:
、贄l形磁鐵、靈敏電流計、線圈。
、陟`敏電流計、原線圈、副線圈、電鍵、滑動變阻器、導線若干。
、跠IS實驗:微電流傳感器、數(shù)據(jù)采集器、環(huán)形實驗線圈。
2、課件:電磁感應(yīng)現(xiàn)象flash課件。
五、教學設(shè)計思路
本設(shè)計內(nèi)容包括三個方面:一是電磁感應(yīng)現(xiàn)象;二是產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件;三是應(yīng)用感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件解釋簡單的實際問題。
本設(shè)計的基本思路是:以實驗創(chuàng)設(shè)情景,激發(fā)學生的好奇心。通過對問題的討論,引入學習電磁感應(yīng)現(xiàn)象和感應(yīng)電流的概念。通過學生探究實驗,得出產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件。通過“歷史回眸”、“大家談”,介紹法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的過程,領(lǐng)略科學家在探究真理過程中的獻身精神。
本設(shè)計要突出的重點和要突破難點是:感應(yīng)電流的產(chǎn)生條件。方法是:以實驗和分析為基礎(chǔ),根據(jù)學生在初中和前階段學習時已經(jīng)掌握的知識,應(yīng)用實驗和動畫演示對實驗進行分析,理解產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件,從而突出重點,并突破難點。
本設(shè)計強調(diào)問題討論、交流討論、實驗研究、教師指導等多種教學策略的應(yīng)用,重視概念、規(guī)律的形成過程以及伴隨這一過程的科學方法的教育。通過學生主動參與,培養(yǎng)其分析推理、比較判斷、歸納概括的能力,使之感受猜想、假設(shè)、實驗、比較、歸納等科學方法的重要作用;感悟科學家的探究精神,提高學習的興趣。
完成本設(shè)計的內(nèi)容約需1課時。
六、教學流程
1、教學流程圖
2、流程圖說明
情景 演示實驗1 奧斯特實驗。
演示實驗2 搖繩發(fā)電
問題:為什么導線中有電流產(chǎn)生?
活動I 自主活動 學生實驗1
設(shè)問:如何使閉合線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流?
活動II 學生實驗2 探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。
活動III 歷史回眸 法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的過程。
課件演示 電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
活動Ⅳ DIS學生實驗 微弱磁通量變化時的感應(yīng)電流。
大家談
3、教學主要環(huán)節(jié) 本設(shè)計可分為三個主要的教學環(huán)節(jié)。
第一環(huán)節(jié),通過實驗觀察與討論,得出電磁感應(yīng)現(xiàn)象與感應(yīng)電流。
第二環(huán)節(jié),通過學生探究實驗,得出感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件;通過 “歷史回眸”、“大家談”,了解法拉第的研究過程,領(lǐng)略科學家的探究精神。
第三環(huán)節(jié),通過DIS實驗,了解電磁感應(yīng)現(xiàn)象在實際生活中的應(yīng)用。
七、教案示例
。ㄒ唬┣榫耙:
1、觀察演示實驗,提出問題
1820年,丹麥物理學家奧斯特發(fā)現(xiàn)通電直導線能使小磁針發(fā)生偏轉(zhuǎn),從而揭示了電與磁之間的內(nèi)在聯(lián)系。
演示實驗1 奧斯特實驗。
那么,磁能生電嗎?
演示實驗2 搖繩發(fā)電
把一根長10米左右的電線與一導線的兩端連接起來,形成一閉合回路,兩個學生迅速搖動電線,另一學生將導線放到小磁針上方,觀察小磁針是否偏轉(zhuǎn)。
問題1:為什么導線中有電流產(chǎn)生?
2、導入新課
我們可以用這節(jié)課學習的知識來回答上面的問題。
(二)電磁感應(yīng)現(xiàn)象
自奧斯特發(fā)現(xiàn)電能生磁之后,歷史上許多科學家都在研究“磁生電”這個課題。
介紹瑞士物理學家科拉頓的研究。
自主活動:如何使閉合線圈中產(chǎn)生電流?
學生實驗1:把條形磁鐵放在線圈中,將靈敏電流計、線圈連成閉合回路,觀察靈敏電流計指針是否偏轉(zhuǎn)。
1、電磁感應(yīng)現(xiàn)象
閉合回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象,叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象。
2、感應(yīng)電流
由電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的電流,叫感應(yīng)電流。
介紹英國物理學家、化學家法拉第的研究。
問題2:法拉第發(fā)現(xiàn)的使磁場產(chǎn)生電流的條件究竟是什么?
(三)產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件
學生實驗2:探究感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。
根據(jù)所給的器材:靈敏電流計、原線圈、副線圈、電鍵、滑動變阻器、導線等,設(shè)計實驗方案,使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。
小組交流方案,師生共同討論產(chǎn)生感應(yīng)電流的原因。
感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件:閉合回路、磁通量發(fā)生變化。
播放flash課件,進一步理解感應(yīng)電流產(chǎn)生的條件。
介紹“歷史回眸”欄目中法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的過程。
。ㄋ模⿷(yīng)用
討論、解釋:
1、書上的示例
2、搖繩發(fā)電的原理。
DIS學生實驗:微弱磁通量變化時的感應(yīng)電流。
大家談
。ㄎ澹┛偨Y(jié)(略)
(六)作業(yè)布置(略)
高二物理教案7
第1節(jié)《劃時代的發(fā)現(xiàn)》
一、教材分析
《劃時代的發(fā)現(xiàn)》是人教版高中物理3-4第四章第一節(jié),本節(jié)是讓學生體會科學家的思考、研究時的迷失與最后成功,本節(jié)是過程與方法、情感、態(tài)度與價值觀教育的難得素材
二、教學目標
1.知識與技能
(1)知道奧斯特實驗、電磁感應(yīng)現(xiàn)象,
(2)了解電生磁和磁生電的發(fā)現(xiàn)過程,
(3)知道電磁感應(yīng)和感應(yīng)電流的定義。
2.過程與方法
(1)通過閱讀使學生掌握自然現(xiàn)象之間是相互聯(lián)系和相互轉(zhuǎn)化的;
(2)通過學習了解科學家們在探究過程中的失敗和貢獻,從中學習科學探究的方法和思想。
(3)領(lǐng)悟科學探究中提出問題、觀察實驗、分析論證、歸納總結(jié)等要素在研究物理問題時的重要性
3.情感、態(tài)度與價值觀
(1)通過學習閱讀培養(yǎng)學生正確的探究自然規(guī)律的科學態(tài)度和科學精神;
(2)領(lǐng)會科學家對自然現(xiàn)象、自然規(guī)律的某些猜想在科學發(fā)現(xiàn)中的重要性。
(3)以科學家不怕失敗、勇敢面對挫折的堅強意志激勵自己。
三、教學重點難點
重點:探索電磁感應(yīng)現(xiàn)象的歷史背景;
難點:體會人類探究自然規(guī)律的科學態(tài)度和科學精神
四、學情分析
我們的學生屬于平行分班,沒有實驗班,學生已有的知識和實驗水平有差距。本節(jié)課學生認識到探索電磁感應(yīng)現(xiàn)象的歷史背景是關(guān)鍵。
五、教學方法
1.講授法:講授科學家的艱辛
2. 實驗法:學生自己體會奧斯特實驗
3.學案導學:見后面的學案。
4.新授課教學基本環(huán)節(jié):預習檢查、總結(jié)疑惑情境導入、展示目標合作探究、精講點撥反思總結(jié)、當堂檢測發(fā)導學案、布置預習
六、課前準備
1.學生的學習準備:預習劃時代的發(fā)現(xiàn),初步了解物理學史。分小組6臺奧斯特實驗裝置。
2.教師的教學準備:多媒體課件制作,課前預習學案,課內(nèi)探究學案,課后延伸拓展學案。3.教學環(huán)境的設(shè)計和布置:分小組合作學習,分6個學習小組。
七、課時安排:1課時
八、教學過程
(一)預習檢查、總結(jié)疑惑
檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑,使教學具有了針對性。
(二)情景導入、展示目標。
(三)合作探究、精講點撥。
探究一:奧斯特夢圓電生磁------電流的磁效應(yīng)
引導學生閱讀教材有關(guān)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的內(nèi)容。提出以下問題,引導學生思考并回答:
(1)是什么信念激勵奧斯特尋找電與磁的聯(lián)系的?在這之前,科學研究領(lǐng)域存在怎樣的歷史背景?
(2)奧斯特的研究是一帆風順的嗎?奧斯特面對失敗是怎樣做的?
(3)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)的過程是怎樣的?用學過的知識如何解釋?
(4)電流磁效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)有何意義?談?wù)勛约旱母惺堋?/p>
學生活動:結(jié)合思考題,認真閱讀教材,分成小組討論,發(fā)表自己的見解。
教師教學素材:
到18世紀末,人們開始思考不同自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系,例如:摩擦生熱表明了機械運動向熱運動轉(zhuǎn)化,而蒸汽機則實現(xiàn)了熱運動向機械運動的轉(zhuǎn)化,于是,一些獨具慧眼的哲學家如康德等提出了各種自然現(xiàn)象之間的相互聯(lián)系和轉(zhuǎn)化的思想。由于受康德哲學與謝林等自然哲學家的哲學思想的影響,堅信自然力是可以相互轉(zhuǎn)化的,長期探索電與磁之間的聯(lián)系。1803年奧斯特指出:物理學將不再是關(guān)于運動、熱、空氣、光、電、磁以及我們所知道的各種現(xiàn)象的零散的羅列,我們將把整個宇宙納在一個體系中。在此思想的指導下,1820年4月奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流對磁針的作用,即電流的磁效應(yīng)。同年7月21日奧斯特又以
《關(guān)于磁針上電沖突作用的實驗》為題發(fā)表了他的發(fā)現(xiàn)。這篇短短的論文使歐洲物理學界產(chǎn)生了極大震動,導致了大批實驗成果的出現(xiàn),由此開辟了物理學的新領(lǐng)域──電磁學。1820年因電流磁效應(yīng)這一杰出發(fā)現(xiàn)獲英國皇家學會科普利獎?wù)隆?829年起任哥本哈根工學院院長。
探究二:法拉第心系磁生電------電磁感應(yīng)現(xiàn)象
引導學生閱讀教材有關(guān)法拉第發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)的內(nèi)容。提出以下問題,引導學生思考并回答:
(1)奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)引發(fā)了怎樣的哲學思考?法拉第持怎樣的觀點?
(2)法拉第的研究是一帆風順的嗎?法拉第面對失敗是怎樣做的?
(3)法拉第做了大量實驗都是以失敗告終,失敗的原因是什么?
(4)法拉第經(jīng)歷了多次失敗后,終于發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象,他發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的具體的過程是怎樣的?之后他又做了大量的實驗都取得了成功,他認為成功的秘訣是什么?
(5)從法拉第探索電磁感應(yīng)現(xiàn)象的歷程中,你學到了什么?談?wù)勛约旱捏w會。
學生活動:結(jié)合思考題,認真閱讀教材,分成小組討論,發(fā)表自己的見解。
教師教學素材:
1820年奧斯特發(fā)現(xiàn)電流的磁效應(yīng),受到科學界的關(guān)注,促進了科學的發(fā)展。1821年英國《哲學年鑒》的主編約請戴維撰寫一篇文章,評述奧斯特發(fā)現(xiàn)以來電磁學實驗的理論發(fā)展概況。戴維把這一工作交給了法拉第。法拉第在收集資料的過程中,對電磁現(xiàn)象的研究產(chǎn)生了極大的熱情,并開始轉(zhuǎn)向電磁學的研究。他仔細地分析了電流的磁效應(yīng)等現(xiàn)象,認為既然電流能產(chǎn)生磁,磁能否產(chǎn)生電呢?1822年他在日記中寫下了自己的思想:磁能轉(zhuǎn)化成電。
他在這方面進行了系統(tǒng)的研究。起初,他試圖用強磁鐵靠近閉合導線或用強電流使另一閉合導線中產(chǎn)生電流,做了大量的實驗,都失敗了。經(jīng)過歷時十年的失敗、再試驗,直到1831年8月29日才取得成功。他接連又做了幾十個這類實驗。1831年11月24日的論文中,他把產(chǎn)生感應(yīng)電流的情況概括成五類:變化著的電流;變化著的磁場;運動的恒定電流;運動的磁場;在磁場中運動的導體。他指出:感應(yīng)電流與原電流的變化有關(guān),而不是與原電流本身有關(guān)。他將這一現(xiàn)象與導體上的靜電感應(yīng)類比,把它取名為電磁感應(yīng),產(chǎn)生的電流叫做感應(yīng)電流。為了解釋電磁感應(yīng)現(xiàn)象,法拉第曾提出過電張力的概念。后來在考慮了電磁感應(yīng)的各種情況后,認為可以把感應(yīng)電流的產(chǎn)生歸因于導體切割磁力線。在電磁感應(yīng)現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)二十年后,直到1851年才得出了電磁感應(yīng)定律。經(jīng)過大量實驗后,他終于實現(xiàn)了磁生電的夙愿,宣告了電氣時代的到來。
作為19世紀偉大實驗物理學家的法拉第。他并不滿足于現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),還力求探索現(xiàn)象后面隱藏著的本質(zhì);他既十分重視實驗研究,又格外重視理論思維的作用。1832年3月12日他寫給皇家學會一封信,信封上寫有現(xiàn)在應(yīng)當收藏在皇家學會檔案館里的一些新觀點。那時的法拉第已經(jīng)孕育著電磁波的存在以及光是一種電磁振動的杰出思想,盡管還帶有一定的模糊性。為解釋電磁感應(yīng)現(xiàn)象,他提出電致緊張態(tài)與磁力線等新概念,同時對當時盛行的超距作用說產(chǎn)生了強烈的懷疑:一個物體可以穿過真空超距地作用于另一個物體,不要任何一種東西的中間參與,就把作用和力從一個物體傳遞到另一個物體,這種說法對我來說,尤其荒謬。凡是在哲學方面有思考能力的人,決不會陷人這種謬論之中。他開始向長期盤踞在物理學陣地的超距說宣戰(zhàn)。與此同時,他還向另一種形而上學觀點──流體說進行挑戰(zhàn)。1833年,他總結(jié)了前人與自己的大量研究成果,證實當時所知摩擦電、伏打電、電磁感應(yīng)電、溫差電和動物電等五種不同來源的電的同一性。他力圖解釋電流的本質(zhì),導致他研究電流通過酸、堿、鹽溶液,結(jié)果在1833~1834年發(fā)現(xiàn)電解定律,開創(chuàng)了電化學這一新的學科領(lǐng)域。他所創(chuàng)造的大量術(shù)語沿用至今。電解定律除本身的意義外,也是電的分立性的重要論據(jù)。
1837年他發(fā)現(xiàn)電介質(zhì)對靜電過程的影響,提出了以近距鄰接作用為基礎(chǔ)的靜電感應(yīng)理論。不久以后,他又發(fā)現(xiàn)了抗磁性。在這些研究工作的基礎(chǔ)上,他形成了電和磁作用通過中間介質(zhì)、從一個物體傳到另一個物體的思想。于是,介質(zhì)成了場的場所,場這個概念正是來源于法拉第。正如愛因斯坦所說,引入場的概念,是法拉第的最富有獨創(chuàng)性的思想,是牛頓以來最重要的發(fā)現(xiàn)。牛頓及其他學者的空間,被視作物體與電荷的容器;而法拉第的空間,是現(xiàn)象的容器,它參與了現(xiàn)象。所以說法拉第是電磁場學說的創(chuàng)始人。他的深邃的物理思想,強烈地吸引了年輕的麥克斯韋。麥克斯韋認為,法拉第的電磁場理論比當時流行的超距作用電動力學更為合理,他正是抱著用嚴格的物理語言來表述法拉第理論的決心闖入電磁學領(lǐng)域的。
法拉第堅信:物質(zhì)的力借以表現(xiàn)出的各種形式,都有一個共同的起源,這一思想指導著法拉第探尋光與電磁之間的聯(lián)系。1822年,他曾使光沿電流方向通過電解波,試圖發(fā)現(xiàn)偏振面的變化,沒有成功。這種思想是如此強烈,執(zhí)著的追求使他終于在1845年發(fā)現(xiàn)強磁場使偏振光的偏振面發(fā)生旋轉(zhuǎn)。他的晚年,盡管健康狀況惡化,仍從事廣泛的研究。他曾分析研究電纜中電報信號遲滯的原因,研制照明燈與航標燈。他的成就來源于勤奮,他的主要著作《日記》由16041則匯編而成;《電學實驗研究》有3362節(jié)之多。
他生活簡樸,不尚華貴,以致有人到皇家學院實驗室作實驗時錯把他當作守門的老頭。1857年,皇家學會學術(shù)委員會一致決議聘請他擔任皇家學會會長。對這一榮譽職務(wù)他再三拒絕。他說:我是一個普通人。如果我接受皇家學會希望加在我身上的榮譽,那么我就不能保證自己的誠實和正直,連一年也保證不了。同樣的理由,他謝絕了皇家學院的院長職務(wù)。當英王室準備授予他爵士稱號時,他多次婉言謝絕說:法拉第出身平民,不想變成貴族。他的好友J.Tyndall對此作了很好的解釋:在他的眼中看去,宮廷的華麗,和布來屯(Brighton)高原上面的雷雨比較起來,算得什么;皇家的一切器具,和落日比較起來,又算得什么?其所以說雷雨和落日,是因為這些現(xiàn)象在他的心里,都可以挑起一種狂喜。在他這種人的心胸中,那些世俗的榮華快樂,當然沒有價值了。一方面可以得到十五萬鎊的財產(chǎn),一方面是完全沒有報酬的學問,要在這兩者之間去選擇一種。他卻選定了第二種,遂窮困以終。這就是這位鐵匠的兒子、訂書匠學徒的鄭重選擇。1867年8月25日逝世,墓碑上照他的遺愿只刻有他的名字和出生年月。
后世的人們,選擇了法拉作為電容的國際單位,以紀念這位物理學大師。
科拉頓的失敗
1820年,奧斯特的磁效應(yīng)發(fā)表后,在科學界引起極大反響,科學家想既然電能生磁,反過來磁也能生電?梢哉f,想實現(xiàn)磁生電是當時許多科學家的愿望,例如,安培、科拉頓等人都曾為之努力過,但是都失敗了。在這個問題上,最遺憾的莫過于科拉頓。
1825年,科拉頓做了這樣一個實驗,他將一個磁鐵插入連有靈敏電流計的螺旋線圈,來觀察在線圈中是否有電流產(chǎn)生。但是在實驗時,科拉頓為了排除磁鐵移動時對靈敏電流計的影響,他通過很長的導線把接在螺旋線圈上的靈敏電流計放到另一間房里他想,反正產(chǎn)生的電流應(yīng)該是穩(wěn)定的(當時科學界都認為利用磁場產(chǎn)生的電應(yīng)該是穩(wěn)定的.),插入磁鐵后,如果有電流,跑到另一間房里觀察也來得及就這樣,科拉頓開始了實驗。然而,無論他跑得多快,他看到的電流計指針都是指在0刻度的位置。
科拉頓失敗了?评D的這個失敗,是一個什么樣的失敗呢?后人有各種各樣的議論。
有人說這是一次成功的失敗。因為科拉頓的實驗裝置設(shè)計得完全正確,如果磁鐵磁性足夠強,導線電阻不大,電流計十分靈敏,那么在科拉頓將磁鐵插入螺旋線圈時,電流計的指針確實是擺動了的。也就是說,電磁感應(yīng)的實驗是成功了,只不過科拉頓沒有看見,他跑得還是太慢,連電流計指針往回擺也沒看見,有人說,這是一次遺憾的失敗。因為科拉頓如果有個助手在另外那間房里,或者科拉頓就把電流計放在同一間房里看得見的地方,那么成功的桂冠肯定是屬于科拉頓的。
有人說,這是一次真正的失敗。因為科拉頓沒能轉(zhuǎn)變思想,沒有從穩(wěn)態(tài)的猜想轉(zhuǎn)變到暫態(tài)的考慮上來,所以他想不到請個助手幫一下忙、或者把電流計拿到同一間房里來。事實也正是如此,法拉第總結(jié)了別人和他自己以前失敗的教訓,他決定不再固守穩(wěn)態(tài)的猜想,終于在1831年8月,觀察到了電磁感應(yīng)現(xiàn)象。科拉頓只能留下永遠的遺憾。
例1:發(fā)電的基本原理是電磁感應(yīng)。發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的科學家是(C)
A.安培 B.赫茲 C.法拉第 D.麥克斯韋
例2:發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng)現(xiàn)象的科學家是__奧斯特__,發(fā)現(xiàn)通電導線在磁場中受力規(guī)律的科學家是_安培_,發(fā)現(xiàn)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的科學家是_法拉第_,發(fā)現(xiàn)電荷間相互作用力規(guī)律的的科學家是_庫侖_。
例3:下列現(xiàn)象中屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象的是(B)
A.磁場對電流產(chǎn)生力的作用 B.變化的磁場使閉合電路中產(chǎn)生電流
C.插在通電螺線管中的軟鐵棒被磁化 D.電流周圍產(chǎn)生磁場
(四)反思總結(jié),當堂檢測。
教師組織學生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容,并進行當堂檢測。
設(shè)計意圖:引導學生認識探索電磁感應(yīng)現(xiàn)象的歷史背景并體會人類探究自然規(guī)律的科學態(tài)度和科學精神。
(五)發(fā)導學案、布置預習。
在下一節(jié)課我們一起來學習探究電磁感應(yīng)的條件。這節(jié)課后大家可以先預習這一部分,著重分析科學家是如何設(shè)計實驗,如何得出恰當?shù)慕Y(jié)論的。并完成本節(jié)的課后練習及課后延伸拓展作業(yè)。
設(shè)計意圖:布置下節(jié)課的預習作業(yè),并對本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓練。
九、板書設(shè)計
一、奧斯特夢圓電生磁------電流的磁效應(yīng)
二、法拉第心系磁生電------電磁感應(yīng)現(xiàn)象
十、教學反思
學生對于課外知識很感興趣,有些同學有一定的知識基礎(chǔ),也能提出一些有建設(shè)性的問題,激發(fā)了他們學物理的興趣。通過這節(jié)課的學習我了解到,學生對物理學的發(fā)展非常感興趣,所以在以后的教學中我們應(yīng)該多介紹一些這樣的知識,來豐富學生的知識面,擴寬學生的視野。
在后面的教學過程中會繼續(xù)研究本節(jié)課,爭取設(shè)計的更科學,更有利于學生的學習,也希望大家提出寶貴意見,共同完善,共同進步!
高二物理教案8
一、教學目標
知識與技能:
1、理解力的分解概念。
2、知道力的分解是合成的逆運算,并知道力的分解遵循平行四邊形定則。
3、學會按力的實際作用效果分解力。
4、學會用力的分解知識解釋一些簡單的物理現(xiàn)象。
過程與方法:
通過生活情景的再現(xiàn)和實驗模擬體會物理與實際生活的密切聯(lián)系。
通過對力的實際作用效果的分析,理解按實際作用效果分解力的意義,并感受具體問題具體分析的方法。情感、態(tài)度與價值觀:
通過聯(lián)系生活實際情景,激發(fā)求知__和探究的興趣。
通過對力的分解實際應(yīng)用的分析與討論,養(yǎng)成理論聯(lián)系實際的自覺性,培養(yǎng)解決生活實際問題的能力。
二、教學重點難點
教學重點:理解力的分解的概念,利用平行四邊形定則按力的作用效果進行力的分解。
教學難點:力的實際作用效果的分析。
三、教學過程
。ㄒ唬┮耄
1、觀察一幅打夯的圖片,分析為什么需要那么多人一起打夯。
2、模擬打夯,指出用多個力的共同作用來代替一個力的作用的.實際意義,突出等效替代的思想。
3、引出力的分解的概念:把一個力分解成幾個分力的方法叫力的分解。
。ǘ┮粋力可分解為幾個力?
由打夯的例子可以看出一個力的作用可以分解為任意幾個力,最簡單的情況就是把一個力分解為兩個力。
(三)一個力分解成兩個力遵循什么規(guī)則?
力的分解是力的合成的逆運算,因此把一個力分解為兩個分力也遵循平行四邊形定則。
。ㄋ模┝Φ姆纸鈱嵗治
以一個力為對角線作平行四邊形可以作出無數(shù)個平行四邊形,因此把一個力分解為兩個力有無數(shù)組解,但如果已知兩個分力的方向,那力的分解就只有解了。如何確定兩個分力的方向呢?在解決實際問題時要根據(jù)力的實際作用效果確定分力的方向。
高二物理教案9
教學目標
知識目標
1、理解磁感應(yīng)強度B的定義及單位.
2、知道用磁感線的疏密可以形象直觀地反映磁感應(yīng)強度的大小.
3、知道什么叫勻強磁場,知道勻強磁場的磁感線的分布情況.
4、知道什么是安培力,知道電流方向與磁場方向平行時,電流受的安培力為零;電流方向與磁場方向垂直時,電流受安培力的大小.
5、會用左手定則熟練地判定安培力的方向.
能力目標
1、通過演示磁場對電流作用的實驗,培養(yǎng)學生總結(jié)歸納物理規(guī)律的能力.
2、通過學習左手定則,理解磁場方向、電流方向和安培力方向三者之間的關(guān)系,培養(yǎng)學生空間想象能力.
情感目標
通過對安培定則的學習,使得學生了解科學的發(fā)現(xiàn)不僅需要勤奮的努力,還需要嚴謹細密的科學態(tài)度.
教學建議
教材分析
關(guān)于安培力這一重要的內(nèi)容,需要強調(diào):
1、安培力的使用條件:磁場均勻,電流方向與磁場方向垂直。
2、電流方向與磁場方向平行時,安培力具有最小值。電流方向與磁場方向垂直時,安培力具有最大值。
教法建議
由于前面我們已經(jīng)學習過電場的有關(guān)知識,講解時可以將磁場和電場進行類比,以加深學生對磁場的有關(guān)知識的理解。例如:電場和磁場相互對比,電場線與磁感線相互對比,磁感應(yīng)強度與電場強度進行對比等等。
在上一節(jié)的基礎(chǔ)上,啟發(fā)學生回憶電場強度的定義,對比說明引入磁場強度的定義的思路是通過磁場對電流的作用力的研究得出的。為了讓學生更好的理解磁場,可以在實驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)上引導學生進行討論。
教學設(shè)計方案
安培力磁感應(yīng)強度
一、素質(zhì)教育目標
(一)知識教學點
1 、理解磁感應(yīng)強度B的定義及單位.
2 、知道用磁感線的疏密可以形象直觀地反映磁感應(yīng)強度的大小.
3 、知道什么叫勻強磁場,知道勻強磁場的磁感線的分布情況.
4 、知道什么是安培力,知道電流方向與磁場方向平行時,電流受的安培力為零;電流方向與磁場方向垂直時,電流受安培力的大小
5 、會用左手定則熟練地判定安培力的方向.
。ǘ┠芰τ柧汓c
1 、通過演示磁場對電流的作用的實驗,培養(yǎng)學生利用控制變量法總結(jié)歸納物理規(guī)律的能力.
2 、通過學習左手定則,理解磁場方向、電流方向和安培力方向三者之間的關(guān)系,培養(yǎng)學生空間想像能力.
。ㄈ┑掠凉B透點
通過閱讀材料介紹奧斯特發(fā)現(xiàn)電流磁效應(yīng),說明科學家之所以能取得輝煌的成就,除了本身所具有的聰明才智外,刻苦勤奮地學習和工作,善于捕捉稍縱即逝的靈感更為重要,鼓勵和激發(fā)學生從現(xiàn)在開始更加發(fā)奮地學習,將來為國家做貢獻.
。ㄋ模┟烙凉B透點
通過介紹物理學家安培取得輝煌成就的原因是靠勤奮自學、刻苦鉆研的頑強意志,讓學生感受物理學家們的'人格美、情操美.
二、學法引導
1 、教師通過演示實驗法直觀教學,決定安培力大小的因素,通過啟發(fā)講解,幫助學生歸納總結(jié)公式
及B的定義式.結(jié)合練習法使學生掌握左手定則使用.
2 、學生認真觀察實驗,在教師啟發(fā)的指導下總結(jié)規(guī)律,積極動手動腦理解公式,掌握左手定則的應(yīng)用.
三、重點·難點·疑點及解決辦法
1 、重點
。1)理解磁場對電流的作用力大小的決定因素,掌握電流與磁場垂直時,安培力大小為:
(2)掌握左手定則.
2 、難點
對左手定則的理解.
3 、疑點
磁場方向、電流方向和安培力方向三者之間的空間關(guān)系.
4 、解決辦法
以演示實驗為突破口,直觀地引導學生掌握電流在磁場中所受安培力大小的決定因素;反復地借助實驗,來理解左手定則,建立磁場方向、電流方向和安培力方向三者關(guān)系的正確圖景.
四、課時安排
1課時
五、教具學具準備
鐵架臺、三個相同的蹄形磁鐵、電源、滑動變阻器、電鍵、導線.
六、師生互動活動設(shè)計
教師先通過實驗,學生觀察分析、討論、總結(jié)出安培力公式,再引入磁感強度B的定義式,通過講解類比電場強度,啟發(fā)學生理解公式
的意義,借助墻角(或桌角)幫助學生建立三維坐標空間,理解掌握左手定同.
七、教學步驟
。ㄒ唬┟鞔_目標
。裕
。ǘ┱w感知
本節(jié)教學是在上一節(jié)學習了磁場的概念及方向性的基礎(chǔ)上,進一步認識磁場的強弱性質(zhì),根據(jù)磁場力的性質(zhì)用定義法定義B描述磁場的強弱,用磁感線形象地反映磁場的強弱,同時利用定義式來計算安培力的大小,再用左手定則來確定磁場方向、電流方向和安培力的方向.
。ㄈ┲攸c、難點的學習與目標完成過程
1 、磁場對電流的作用
用條形磁鐵可以在一定的距離內(nèi)吸起較小質(zhì)量的鐵塊,巨大的電磁鐵卻能吸起成噸的鋼塊,表明磁場有強有弱,如何表示磁場的強弱呢?我們利用磁場對電流的作用力——安培力來研究磁場的強弱.
2 、決定安培力大小的因素有哪些?
利用演示實驗裝置,研究安培力大小與哪些因素有關(guān)
。1)與電流的大小有關(guān).
保持導線在磁鐵中所處的位置及與磁場方向不變這兩個條件下,通過移動滑動變阻器觸頭改變導線中電流的大。
請學生觀察實驗現(xiàn)象.導線擺動的角度大小隨電流的改變而改變,電流大,擺角大;電流小,擺角。
實驗結(jié)論:垂直于磁場方向的通電直導線,受到磁場的作用力的大小眼導線中電流的大小有關(guān),電流大,作用力大;電流小,作用力也小.
。2)與通電導線在磁場中的長度有關(guān).
保持導線在磁鐵中所處的位置及方向不變,電流大小也不變,改變通電電流部分的長度.學生觀察實驗現(xiàn)象.導線擺動的角度大小隨通電導線長度而改變,導線長、擺角大;導線短,擺角小.
實驗結(jié)論:垂直于磁場方向的通電直導線,受到的磁場的作用力的大小限通電導線在磁場中的長度有關(guān),導線長、作用力大;導線短,作用力小.
。3)與導線在磁場中的放置方向有關(guān).
保持電流的大小及通電導線的長度不變,改變導線與磁場方向的夾角,當夾角為0 °時,導線不動,即電流與磁場方向平行時不受安培力作用;當夾角增大到90 °的過程中,導線擺角不斷增大,即電流與磁場方向垂直時,所受安培力最大;不平行也不垂直時,安培力大小介于和最大值之間.
3 、磁感應(yīng)強度
總結(jié)歸納以上實驗現(xiàn)象,用L表示通電導線長度,I表示電流,保持電流和磁場方向垂直,通電導線所受的安培力大小FIL
用B表示這一比值,有B的物理意義為:通電導線垂直置于磁場同一位置,B值保持不變;若改變通電導線的位置,B值隨之改變.表明B值的大小是由磁場本身的位置決定為.對于電流和長度相同的導線,放置在B值大的位置受的安培力F也大,表明磁場強.放在B值小的位置受的安培力F也小,表明磁場弱
4 、安培力的大小和方向.
根據(jù)磁感應(yīng)強度的定義式,可得通電導線垂直磁場方向放置時所受的安培力大小為:
舉例計算安培力的大。
安培力的方向如何呢?還過前面的演示實驗現(xiàn)象可知,通電導線在磁場中受到的安培力方向跟導線中的電流方向、磁場方向都有關(guān)系.人們通過大量的實驗研究,總結(jié)出通電導線受安培力方向和電流方向、磁場方向存在著一個規(guī)律——左手定則.
左手定則:伸開左手,使大拇指跟其余四個手指垂直,并且跟手掌在同一個平面內(nèi),把手放入磁場中,讓磁感線垂直穿入手心,并使伸開的四指指向電流方向,那么,拇指所指的方向,就是通電導線在磁場中的受力方向.
應(yīng)該注意的是:若電流方向和磁場方向垂直,則磁場力的方向、電流方向、磁場方向三者互相垂直;若電流方向和磁場方向不垂直,則磁場力的方向仍垂直于電流方向,也同時垂直于磁場方向.
(四)總結(jié)、擴展
本節(jié)課我們學習了磁場對電流的作用——安培力,通過研究安培力的大小,我們定義了反映磁場強弱的物理量——磁感應(yīng)強度
八、布置作業(yè)
九、 板書設(shè)計
高二物理教案10
【教學目標】
知識與技能
1.知道曲線運動的方向,理解曲線運動的性質(zhì)
2.知道曲線運動的條件,會確定軌跡彎曲方向與受力方向的關(guān)系過程與方法
1.體驗曲線運動與直線運動的區(qū)別
2.體驗曲線運動是變速運動及它的速度方向的變化
情感態(tài)度與價值觀
能領(lǐng)會曲線運動的奇妙與和諧,培養(yǎng)對科學的好奇心和求知欲
【教學重點】
1.什么是曲線運動
2.物體做曲線運動方向的判定3.物體做曲線運動的條件
【教學難點】
物體做曲線運動的條件
【教學課時】
1課時
【探究學習】
1、曲線運動:__________________________________________________________2、曲線運動速度的方向:
質(zhì)點在某一點的速度,沿曲線在這一點的方向。3、曲線運動的條件:
(1)時,物體做曲線運動。(2)運動速度方向與加速度的方向共線時,運動軌跡是___________
。3)運動速度方向與加速度的方向不共線,且合力為定值,運動為_________運動。(4)運動速度方向與加速度的方向不共線,且合力不為定值,運動為___________運動。4、曲線運動的性質(zhì):
。1)曲線運動中運動的方向時刻_______(變、不變),質(zhì)點在某一時刻(某一點)的速度方向是沿__________________________________________,并指向運動軌跡凹下的一側(cè)。
。2)曲線運動一定是________運動,一定具有_________。
【課堂實錄】
【引入新課】
生活中有很多運動情況,我們學習過各種直線運動,包括勻速直線運動,勻變速直線運動等,我們知道這幾種運動的共同特點是物體運動方向不變。下面我們就來欣賞幾組圖片中的物體有什么特點(展示圖片)
再看兩個演示
第一,自由釋放一只較小的粉筆頭
第二,平行拋出一只相同大小的粉筆頭
兩只粉筆頭的運動情況有什么不同?學生交流討論。
結(jié)論:前者是直線運動,后者是曲線運動
在實際生活普遍發(fā)生的是曲線運動,那么什么是曲線運動?本節(jié)課我們就來學習這個問題。新課講解
一、曲線運動
1.定義:運動的軌跡是曲線的運動叫做曲線運動。
2.舉出曲線運動在生活中的實例。
問題:曲線運動中速度的方向是時刻改變的,怎樣確定做曲線運動的物體在任意時刻速度的方向呢?
引出下一問題。
二、曲線運動速度的方向
看圖片:撐開帶有水滴的`雨傘繞柄旋轉(zhuǎn)。
問題:水滴沿什么方向飛出?學生思考
結(jié)論:雨滴沿飛出時在那點的切線方向飛出。
如果球直線上的某處A點的瞬時速度,可在離A點不遠處取一B點,求AB點的平均速度來近似表示A點的瞬時速度,時間取得越短,這種近似越精確,如時間趨近于零,那么AB見的平均速度即為A點的瞬時速度。
結(jié)論:質(zhì)點在某一點的速度方向,沿曲線在這一點的切線方向。三、物體做曲線運動的條件
實驗1:在光滑的水平面上具有某一初速度的小球,在不受外力作用時將如何運動?學生實驗
結(jié)論:做勻速直線運動。
實驗2:在光滑的水平面上具有某一初速度的小球,在運動方向的正前方或正后方放一條形
磁鐵,小球?qū)⑷绾芜\動?學生實驗
結(jié)論:小球講做加速直線運動或者減速直線運動。
實驗3:在光滑的水平面上具有某一初速度的小球,在運動方向一側(cè)放一條形磁鐵,小球?qū)?/p>
如何運動?學生實驗
結(jié)論:小球?qū)⒏淖冘壽E而做曲線運動。
總結(jié)論:曲線運動的條件是,
當物體所受合力的方向跟物體
運動的方向不在同一條直線時,物體就做曲線運動。
四、曲線運動的性質(zhì)
問題:曲線運動是勻速運動還是變速運動學生思考討論問題引導:
速度是(矢量、標量),所以只要速度方向變化,速度矢量就發(fā)生了,也就具有,因此曲線運動是。結(jié)論:曲線運動是變速運動。
【課堂訓練】
例題1、已知物體運動的初速度v的方向及受恒力的方向如圖所示,則圖中可能正確的運動
例題2、一個質(zhì)點受到兩個互成銳角的F1和F2的作用,有靜止開始運動,若運動中保持力的方向不變,但F1突然增大到F1+F,則此質(zhì)點以后做_______________________解析:
例題3、一個物體在光滑的水平面上以v做曲線運動,已知運動過程中只受一個恒力作用,
運動軌跡如圖所示,則,自M到N的過程速度大小的變化為________________________請做圖分析:
【課堂小結(jié)】
1.曲線運動是變速運動,及速度的有可能變化,速度的方向一定變化。
2.當物體所受合力的方向跟物體運動的方向不在同一條直線時,物體就做曲線運動,所
以物體的加速度方向也跟速度方向不在同一直線上。
【板書設(shè)計】
第一節(jié)拋體運動
1、曲線運動
定義:運動的軌跡是曲線的運動叫做曲線運動。2、曲線運動速度的方向
質(zhì)點在某一點的速度,沿曲線在這一點的切線方向3、曲線運動的條件
當物體所受合力的方向跟物體運動的方向不在同一條直線時,物體就做曲線運動。4、曲線運動的性質(zhì)
曲線運動過程中,速度方向始終在變化,因此曲線運動是變速運動。
【訓練答案】
例1、B例2、勻變速曲線運動例3、自M到N速度變大(因為速度與力的夾角為銳角。
高二物理教案11
知識目標:
1、了解萬有引力定律得出的思路和過程。
2、理解萬有引力定律的含義并會推導萬有引力定律。
3、知道任何物體間都存在著萬有引力,且遵守相同的規(guī)律
能力目標:
1、培養(yǎng)學生研究問題時,抓住主要矛盾,簡化問題,建立理想模型的處理問題的能力。
2、訓練學生透過現(xiàn)象(行星的運動)看本質(zhì)(受萬有引力的作用)的判斷、推理能力
德育目標:
1、通過牛頓在前人的基礎(chǔ)上發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思考過程,說明科學研究的長期性,連續(xù)性及艱巨性,滲透科學發(fā)現(xiàn)的方_育。
2、培養(yǎng)學生的猜想、歸納、聯(lián)想、直覺思維能力。
教學重難點
教學重點:
月——地檢驗的推倒過程
教學難點:
任何兩個物體間都存在萬有引力
教學過程
(一)引入:
太陽對行星的引力是行星做圓周運動的向心力,,這個力使行星不能飛離太陽;地面上的物體被拋出后總要落到地面上;是什么使得物體離不開地球呢?是否是由于地球?qū)ξ矬w的引力造成的呢?
若真是這樣,物體離地面越遠,其受到地球的引力就應(yīng)該越小,可是地面上的物體距地面很遠時受到地球的引力似乎沒有明顯減小。如果物體延伸到月球那里,物體也會像月球那樣圍繞地球運動。地球?qū)υ虑虻囊,地球(qū)Φ孛嫔系奈矬w的引力,太陽對行星的引力,是同一種力。你是這樣認為的嗎?
(二)新課教學:
一.牛頓發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的過程
(引導學生閱讀教材找出發(fā)現(xiàn)萬有引力定律的思路)
假想,理論推導,實驗檢驗
(1)牛頓對引力的思考
牛頓看到了蘋果落地發(fā)現(xiàn)了萬有引力,這只是一種傳說。但是,他對天體和地球的引力確實作過深入的思考。牛頓經(jīng)過長期觀察研究,產(chǎn)生如下的假想:太陽、行星以及離我們很遠的恒星,不管彼此相距多遠,都是互相吸引著,其引力隨距離的增大而減小,地球和其他行星繞太陽轉(zhuǎn),就是靠劂的引力維持。同樣,地球不僅吸引地面上和表面附近的物體,而且也可以吸引很遠的物體(如月亮),其引力也是隨距離的增大而減弱。牛頓進一步猜想,宇宙間任何物體間都存在吸引力,這些力具有相同的本質(zhì),遵循同樣的力學規(guī)律,其大小都與兩者間距離的平方成反比。
(2)牛頓對定律的推導
首先,要證明太陽的引力與距離平方成反比,牛頓憑著他對于數(shù)學和物理學證明的驚人創(chuàng)造才能,大膽地將自己從地面上物體運動中總結(jié)出來的運動定律,應(yīng)用到天體的運動上,結(jié)合開普勒行星運動定律,從理論上推導出太陽對行星的引力F與距離r的平方成反比,還證明引力跟太陽質(zhì)量M和行星質(zhì)量m的乘積成正比,牛頓再研究了衛(wèi)星的運動,結(jié)論是:
它們間的引力也是與行星和衛(wèi)星質(zhì)量的乘積成正比,與兩者距離的平方成反比。
(3)。牛頓對定律的檢驗
以上結(jié)論是否正確,還需經(jīng)過實驗檢驗。牛頓根據(jù)觀測結(jié)果,憑借理想實驗巧妙地解決了這一難題。
牛頓設(shè)想,某物體在地球表面時,其重力加速度為g,若將它放到月球軌道上,讓它繞地球運動時,其向心加速度為a。如果物體在地球上受到的重力F1,和在月球軌道上運行時受到的作用力F2,都是來自地球的吸引力,其大小與距離的平方成反比,那么,a和g之間應(yīng)有如下關(guān)系:
已知月心和地心的距離r月地是地球半徑r地的60倍,得。
從動力學角度得出的這一結(jié)果,與前面用運動學公式算出的數(shù)據(jù)完全一致,
牛頓證實了關(guān)于地球和物體間、各天體之間的引力都屬于同一種性質(zhì)力,都遵循同樣的力學規(guī)律的假想是正確的。牛頓把這種引力規(guī)律做了合理的推廣,在1687年發(fā)表了萬有引力定律?梢杂孟卤韥肀磉_牛頓推證萬有引力定律的思路。
(引導學生根據(jù)問題看書,教師引導總結(jié))
(1)什么是萬有引力?并舉出實例。
(2)萬有引力定律怎樣反映物體之間相互作用的規(guī)律?其數(shù)學表達式如何?
(3)萬有引力定律的適用條件是什么?
二.萬有引力定律
1、內(nèi)容:自然界中任何兩個物體都是互相吸引的,引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比;引力的方向沿著二者的連線。
2.公式:
3.各物理量的含義及單位:
F為兩個物體間的引力,單位:N.
m1、m2分別表示兩個物體的質(zhì)量,單位:kg
r為它們間的距離,單位:m
G為萬有引力常量:G=6.67×10-11N·m2/kg2,單位:N·m2/kg2.
4.萬有引力定律的理解
、偃f有引力F是因為相互作用的物體有質(zhì)量而產(chǎn)生的引力,與初中學習的電荷間的引力、磁極間的引力不同。
強調(diào)說明:
A.萬有引力的普遍性.萬有引力不僅存在于星球間,任何客觀存在的有質(zhì)量的物體間都存在這種相互吸引的力.
B.萬有引力的相互性.兩個物體相互作用的引力是一對相互作用的作用力與反作用力,它們大小相等,方向相反,分別作用在兩個物體上.
C.萬有引力的宏觀性.在通常情況下,萬有引力非常小,只有在質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體附近的'物體間,它的存在才有實際的物理意義.
D.萬有引力的獨立性.兩物體間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量有關(guān),而與所在空間的性質(zhì)無關(guān),也與周圍有無其他物體無關(guān).
②r為兩個物體間距離:
A、若物體可以視為質(zhì)點,r是兩個質(zhì)點間的距離。
B、若是規(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。
C、若物體不能視為質(zhì)點,則可把每一個物體視為若干個質(zhì)點的集合,然后按萬有引力定律求出各質(zhì)點間的引力,再按矢量法求它們的合力。
③G為萬有引力常量,在數(shù)值上等于質(zhì)量都是1kg的兩物體相距1m時的相互作用的引力
隨堂練習:
1、探究:叫兩名學生上講臺做兩個游戲:一個是兩人靠攏后離開三次以上,二個是叫兩人設(shè)法跳起來停在空中看是否能做到。然后設(shè)問:既然自然界中任何兩個物體間都有萬有引力,那么在日常生活中,我們各自之間或人與物體之間,為什么都對這種作用沒有任何感覺呢?
具體計算:地面上兩個50kg的質(zhì)點,相距1m遠時它們間的萬有引力多大?已知地球的質(zhì)量約為6.0×1024kg,地球半徑為6.4×106m,則這個物體和地球之間的萬有引力又是多大?(F1=1.6675×10-7N,F(xiàn)2=493N)
(學生計算后回答)
本題點評:由此可見通常物體間的萬有引力極小,一般不易感覺到。而物體與天體間的萬有引力(如人與地球)就不能忽略了。
2、要使兩物體間萬有引力減小到原來的1/4,可采用的方法是()
A.使兩物體的質(zhì)量各減少一半,距離保持不變
B.使兩物體間距離增至原來的2倍,質(zhì)量不變
C.使其中一個物體質(zhì)量減為原來的1/4,距離不變
D.使兩物體質(zhì)量及它們之間的距離都減為原來的1/4
答案:ABC
3.設(shè)地球表面重力加速度為,物體在距離地心4R(R是地球的半徑)處,由于地球的作用而產(chǎn)生的加速度為g,則為()
A.1B1/9C.1/4D.1/16
提示:兩處的加速度各由何力而產(chǎn)生?滿足何規(guī)律?
答案:D
三.引力恒量的測定
牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律,卻沒有給出引力恒量的數(shù)值。由于一般物體間的引力非常小,用實驗測定極其困難。直到一百多年之后,才由英國的卡文迪許用精巧的扭秤測出。
(1)用扭秤測定引力恒量的方法
卡文迪許解決問題的思路是:將不易觀察的微小變化量,轉(zhuǎn)化為容易觀察的顯著變化量,再根據(jù)顯著變化量與微小量的關(guān)系,算出微小變化量。
問:卡文迪許扭秤實驗中如何實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化?
測引力(極小)轉(zhuǎn)化為測引力矩,再轉(zhuǎn)化為測石英絲扭轉(zhuǎn)角度,最后轉(zhuǎn)化為光點在刻度尺上移動的距離(較大)。根據(jù)預先求出的石英絲扭轉(zhuǎn)力矩跟扭轉(zhuǎn)角度的關(guān)系,可以證明出扭轉(zhuǎn)力矩,進而求得引力,確定引力恒量的值。
卡文迪許在測定引力恒量的同時,也證明了萬有引力定律的正確性。
(四)、小結(jié)
本節(jié)課重點學習了萬有引力定律的內(nèi)容、表達式、理解以及簡單的應(yīng)用重點理解定律的普遍性、普適性,對萬有引力的性質(zhì)有深層的認識
對萬有引力定律的理解應(yīng)注意以下幾點:
(1)萬有引力的普遍性。它存在于宇宙中任何有質(zhì)量的物體之間,不管它們之間是否還有其他作用力。
(2)萬有引力恒量的普適性。它是一個僅和m、r、F單位選擇有關(guān),而與物體性質(zhì)無關(guān)的恒量。
(3)兩物體間的引力,是一對作用力和反作用力。
(4)萬有力定律只適用于質(zhì)點和質(zhì)量分布均勻球體間的相互作用。
課后習題
課本71頁:2、3
板書
萬有引力定律
1、萬有引力定律的推導:
2、萬有引力定律
①內(nèi)容:自然界中任何兩個物體都是相互吸引的,引力的大小跟這兩個物體的質(zhì)量的乘積成正比,跟它們的距離的二次方成反比。
②公式:
G是引力常量,r為它們間的距離
、鄹魑锢砹康暮x及單位:
、苋f有引力定律發(fā)現(xiàn)的重要意義:
3.引力恒量的測定
4.萬有引力定律的理解
、偃f有引力F是因為相互作用的物體有質(zhì)量而產(chǎn)生的引力,與初中學習的電荷間的引力、磁極間的引力不同。
強調(diào)說明:
A.萬有引力的普遍性.萬有引力不僅存在于星球間,任何客觀存在的有質(zhì)量的物體間都存在這種相互吸引的力.
B.萬有引力的相互性.兩個物體相互作用的引力是一對相互作用的作用力與反作用力,它們大小相等,方向相反,分別作用在兩個物體上.
C.萬有引力的宏觀性.在通常情況下,萬有引力非常小,只有在質(zhì)量巨大的星球間或天體與天體附近的物體間,它的存在才有實際的物理意義.
D.萬有引力的獨立性.兩物體間的萬有引力只與它們本身的質(zhì)量有關(guān),而與所在空間的性質(zhì)無關(guān),也與周圍有無其他物體無關(guān).
、趓為兩個物體間距離:
A、若物體可以視為質(zhì)點,r是兩個質(zhì)點間的距離。
B、若是規(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。
C、若物體不能視為質(zhì)點,則可把每一個物體視為若干個質(zhì)點的集合,然后按萬有引力定律求出各質(zhì)點間的引力,再按矢量法求它們的合力。
③G為萬有引力常量,在數(shù)值上等于質(zhì)量都是1kg的兩物體相距1m時的相互作用的引力。
高二物理教案12
教學目標
知識目標
。1)通過演示實驗認識加速度與質(zhì)量和和合外力的定量關(guān)系;
。2)會用準確的文字敘述牛頓第二定律并掌握其數(shù)學表達式;
(3)通過加速度與質(zhì)量和和合外力的定量關(guān)系,深刻理解力是產(chǎn)生加速度的原因這一規(guī)律;
。4)認識加速度方向與合外力方向間的矢量關(guān)系,認識加速度與和外力間的瞬時對應(yīng)關(guān)系;
(5)能初步運用運動學和牛頓第二定律的知識解決有關(guān)動力學問題.
能力目標
通過演示實驗及數(shù)據(jù)處理,培養(yǎng)學生觀察、分析、歸納總結(jié)的能力;通過實際問題的處理,培養(yǎng)良好的書面表達能力.
情感目標
培養(yǎng)認真的科學態(tài)度,嚴謹、有序的思維習慣.
教學建議
教材分析
1、通過演示實驗,利用控制變量的方法研究力、質(zhì)量和加速度三者間的關(guān)系:在質(zhì)量不變的前題下,討論力和加速度的關(guān)系;在力不變的前題下,討論質(zhì)量和加速度的關(guān)系.
2、利用實驗結(jié)論總結(jié)出牛頓第二定律:規(guī)定了合適的力的單位后,牛頓第二定律的表達式從比例式變?yōu)榈仁剑?/p>
3、進一步討論牛頓第二定律的確切含義:公式中的表示的是物體所受的合外力,而不是其中某一個或某幾個力;公式中的和均為矢量,且二者方向始終相同,所以牛頓第二定律具有矢量性;物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化,這就是牛頓第二定律的瞬時性.
教法建議
1、要確保做好演示實驗,在實驗中要注意交代清楚兩件事:只有在砝碼質(zhì)量遠遠小于小車質(zhì)量的前題下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力(根據(jù)學生的實際情況決定是否證明);實驗中使用了替代法,即通過比較小車的位移來反映小車加速度的大。
2、通過典型例題讓學生理解牛頓第二定律的確切含義.
3、讓學生利用學過的重力加速度和牛頓第二定律,讓學生重新認識出中所給公式.
教學設(shè)計示例
教學重點:牛頓第二定律
教學難點:對牛頓第二定律的理解
示例:
一、加速度、力和質(zhì)量的關(guān)系
介紹研究方法(控制變量法):先研究在質(zhì)量不變的`前題下,討論力和加速度的關(guān)系;再研究在力不變的前題下,討論質(zhì)量和加速度的關(guān)系.介紹實驗裝置及實驗條件的保證:在砝碼質(zhì)量遠遠小于小車質(zhì)量的條件下,小車所受的拉力才近似地認為等于砝碼的重力.介紹數(shù)據(jù)處理方法(替代法):根據(jù)公式可知,在相同時間內(nèi),物體產(chǎn)生加速度之比等于位移之比.
以上內(nèi)容可根據(jù)學生情況,讓學生充分參與討論.本節(jié)書涉及到的演示實驗也可利用氣墊導軌和計算機,變?yōu)槎繉嶒灒?/p>
1、加速度和力的關(guān)系
做演示實驗并得出結(jié)論:小車質(zhì)量相同時,小車產(chǎn)生的加速度與作用在小車上的力成正比,即,且方向與方向相同.
2、加速度和質(zhì)量的關(guān)系
做演示實驗并得出結(jié)論:在相同的力F的作用下,小車產(chǎn)生的加速度與小車的質(zhì)量成正比,即.
二、牛頓第二運動定律(加速度定律)
1、實驗結(jié)論:物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.即,或.
2、力的單位的規(guī)定:若規(guī)定:使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2加速度的力叫1N.則公式中的=1.(這一點學生不易理解)
3、牛頓第二定律:
物體的加速度根作用力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比.加速度方向跟引起這個加速度的力的方向相同.
數(shù)學表達式為:.或
4、對牛頓第二定律的理解:
。1)公式中的是指物體所受的合外力.
舉例:物體在水平拉力作用下在水平面上加速運動,使物體產(chǎn)生加速度的合外力是物體
所受4個力的合力,即拉力和摩擦力的合力.(在桌面上推粉筆盒)
。2)矢量性:公式中的和均為矢量,且二者方向始終相同.由此在處理問題時,由合外力的方向可以確定加速度方向;反之,由加速度方向可以找到合外力的方向.
。3)瞬時性:物體在某時刻的加速度由合外力決定,加速度將隨著合外力的變化而變化.
舉例:靜止物體啟動時,速度為零,但合外力不為零,所以物體具有加速度.
汽車在平直馬路上行駛,其加速度由牽引力和摩擦力的合力提供;當剎車時,牽引力突然消失,則汽車此時的加速度僅由摩擦力提供.可以看出前后兩種情況合外力方向相反,對應(yīng)車的加速度方向也相反.
。4)力和運動關(guān)系小結(jié):
物體所受的合外力決定物體產(chǎn)生的加速度:
當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相同——→物體做勻加速直線運動
當物體受到合外力的大小和方向保持不變、合外力的方向和初速度方向沿同一直線且方向相反——→物體做勻減速直線運動
以上小結(jié)教師要帶著學生進行,同時可以讓學生考慮是否還有其它情況,應(yīng)滿足什么條件.
探究活動
題目:驗證牛頓第二定律
組織:2-3人小組
方式:開放實驗室,學生實驗.
評價:鍛煉學生的實驗設(shè)計和操作能力.
高二物理教案13
一、教學目標
1.知識目標:
(1)通過本節(jié)課的復習,進一步加深對電場概念的理解,使學生明確場的特點,描寫場的方法,并能在頭腦中建立起場的模型和圖象。
(2)加深理解場電荷、檢驗電荷的概念,深刻理解和掌握電場強度的概念。
(3)能夠運用點電荷的電場強度公式進行簡單運算。
(4)進一步理解和掌握電場的疊加原理,會計算簡單的點電荷組產(chǎn)生的電場。
2.能力目標:
能夠運用所學概念、公式進行簡單運算,形成一定的解題能力。
二、教學重點、難點
1.進一步深刻理解電場和電場強度的概念是本節(jié)課的重點。
2.熟練應(yīng)用電場強度的概念、場的疊加原理解決有關(guān)問題是本節(jié)的難點。
三、教學方法:
講練結(jié)合,啟發(fā)式教學
四、教具:
幻燈片,上節(jié)課所用的課件
五、教學過程:
(一)復習提問
1.什么是電場?電場最基本的特性是什么?
2.用什么物理量來描述電場的強弱?是怎樣定義的?是矢量還是標量?
3.電場強度的方向是怎樣規(guī)定的?計算公式你知道有幾個?應(yīng)用時需要注意什么?
4.什么是電場的疊加原理?
引導學生回答:
1.電場的概念:
(1)電場是存在于電荷周圍空間里的一種特殊物質(zhì)。
只要有電荷存在,電荷周圍就存在著電場。
(2)電場的基本性質(zhì):電場對放在其中的電荷有力的作用。
(這種力叫電場力)
2.電場強度:
(1)用電場強度來描述。定義:物理學中把放入電場中某一點的檢驗電荷受到的電場力與它的電量的比值叫做這一點的電場強度。簡稱場強。
(2)定義式:
(適用于任何電場)
(3)E的方向:
E和力F一樣,也是矢量。我們規(guī)定電場中某點的場強方向與正電荷在該點所受電場力的方向相同,那么負電荷所受電場力的方向與電場強度方向相反。
(4)E的單位:在國際單位制中E的單位:牛/庫(N/C)
(5)E的物理意義:
、倜枋瞿滁c電場的強弱和方向,是描述電場力的性質(zhì)的物理量,是矢量。
、谀滁c的場強E的大小和方向取決于電場,與檢驗電荷的正負、電量及受到的電場力F無關(guān)。
、壑荒苡脕砹慷入妶鰪娙,而不能決定電場強弱。
、転槎x式,適用于一切電場
3.點電荷電場的場強:
a、表達式:(此式為決定式,只適用于真空中點電荷的電場)
b、方向:若Q為正電荷,E的方向背離Q,若Q為負電荷,E的方向指向Q。
c、幾個點電荷同時存在的空間的電場疊加(場的疊加原理)
如果一個電場由n個點電荷共同激發(fā)時,那么電場中任一點的總場強將等于n個點電荷在該點各自產(chǎn)生場強的矢量和。
(應(yīng)用平行四邊形法則)
4、電場力F:
(1)概念:電場力是電荷在電場中受到電場的作用力。
(2)關(guān)系:電荷在電場中某點所受到的電場力F由電荷所帶電量q與電場在該點的電場強度E兩因素決定。即:
①大小:F=qE(電場力的決定式,F和q、E都有關(guān))
、诜较:正電荷受電場力方向與E相同,負電荷受電場力方向與E相反。
5、電場強度E和電場力F是兩個不同概念
注意點:
1、對象不同
2、決定因素不同
3、方向不一定相同
4、單位不同
(二)進行新課
1.作業(yè)講評
根據(jù)上節(jié)課學生作業(yè)中出現(xiàn)的問題進行適當評析。
2.例題精講
【例1】帶電小球A、C相距30cm,均帶正電.當一個帶有負電的小球B放在A、C間連線的直線上,且B、C相距20cm時,可使C恰受電場力平衡.A、B、C均可看成點電荷.
、貯、B所帶電量應(yīng)滿足什么關(guān)系?
②如果要求A、B、C三球所受電場力同時平衡,它們的電量應(yīng)滿足什么關(guān)系?
學生讀題、思考,找學生說出解決方法.
通過對此題的分析和求解,可以加深對場強概念和場強疊加的理解.學生一般從受力平衡的角度進行分析,利用庫侖定律求解.在學生解題的基礎(chǔ)上做以下分析.
分析與解:
①C處于平衡狀態(tài),實際上是要求C處在A、B形成的電場中的電場強度為零的地方.
既然C所在處的合場強為零,那么,C所帶電量的正或負、電量的多或少均對其平衡無影響.
、谠僖訟或B帶電小球為研究對象,利用上面的方法分析和解決.
答案:①qA∶qB=9∶4,②qA∶qB∶qC=9∶4∶36.
【例2】如圖所示,半經(jīng)為r的硬橡膠圓環(huán)上帶有均勻分布的正電荷,其單位長度上的帶電量為q,現(xiàn)截去環(huán)上一小段AB,AB長為(<<),則剩余部分在圓環(huán)中心處O點產(chǎn)生的場強多大?方向如何?
學生思考、討論,可以請學生談他們的認識與理解.
通過本題的求解,使學生加強對電場場強疊加的應(yīng)用能力和加深對疊加的理解.
分析與解:
解法之一,利用圓環(huán)的對稱性,可以得出這樣的結(jié)果,即圓環(huán)上的任意一小段在圓心處所產(chǎn)生的電場場強,都與相對應(yīng)的一小段產(chǎn)生的場強大小相等,方向相反,相互疊加后為零.由于AB段被截掉,所以,本來與AB相對稱的那一小段所產(chǎn)生的場強就成為了整個圓環(huán)產(chǎn)生的電場的合場強。因題目中有條件<<,所以這一小段可以當成點電荷,利用點電荷的場強公式可求出答案.
解法之二,將AB段看成是一小段帶正電和一小段帶負電的圓環(huán)疊放,這樣仍與題目的條件相符.而帶正電的小段將圓環(huán)補齊,整個帶電圓環(huán)在圓心處產(chǎn)生的電場的場強為零;帶負電的一小段在圓心處產(chǎn)生的.場強可利用點電荷的場強公式求出,這就是題目所要求的答案.
答案:方向指向AB
練習:如圖所示,等邊三角形ABC的邊長為a,在它的頂點B、C上各有電量為Q(>0)的點電荷.試求三角形中心處場強E的大小和方向.
學生自己練習求解,以鞏固概念.
通過此題的求解,進一步鞏固對場強矢量性的認識和場強疊加理解.
3.課堂練習
(1)下列說法中正確的是
A.只要有電荷存在,電荷周圍就一定存在著電場。
B.電場是一種物質(zhì),它與其他物質(zhì)一樣,是不依賴于我們的感覺而客觀存在的。
C.電荷間的相互作用是通過電場而產(chǎn)生的。
D.電場最基本的性質(zhì)是對處在它里面的電荷有力的作用。
(2)下列說法中正確的是
A.電場強度反映了電場的力的性質(zhì),因此場中某點的場強與檢驗電荷在該點所受的電場力成正比。
B.場中某點的場強等于,但與檢驗電荷的受力及帶電量無關(guān)。
C.場中某點的場強方向即檢驗電荷在該點的受力方向。
D.公式和對于任何靜電場都是適用的
(3)下列說法中正確的是
A.場強的定義式中,F是放入電場中的電荷所受的力,q是放入電場中的電荷的電量。
B.場強的定義式中,F是放入電場中的電荷所受的力,q是產(chǎn)生電場的電荷的電量。
C.在庫侖定律的表達式中,是點電荷Q2產(chǎn)生的電場在Q1處的場強的大小。
D.無論定義式
中的q值如何變化,在電場中的同一點,F與q的比值始終不變。
(4)討論電場力與電場強度的區(qū)別。
物理量
比較內(nèi)容電場力電場強度
區(qū)別物理意義電荷在電場中所受的力反映電場的力的屬性
決定因素由電荷和電場共同決定僅由電場自身決定
大小F=qEE=F/q
方向正電荷受力與E同向
負電荷受力與E同向規(guī)定E的方向為正電荷在該點的受力方向
單位NN/C或V/m
聯(lián)系F=qE(普遍適用)
(三)小結(jié)與反饋練習:
(1)不能說成E正比于F,或E正比于1/q。
(2)檢驗電荷q在周圍是否產(chǎn)生電場?該電場對電源電荷Q有無作用?若有,作用力大小為多大?該點的場強又為多大?
(3)在求電場強度時,不但要計算E的大小,還需強調(diào)E的方向。
(四)作業(yè)布置:
1.為了確定電場中P點的電場強度大小,用細絲線懸掛一個帶負電荷的小球去探測。當球在P點靜止后,測出懸線與豎直方向夾角為37°。已知P點場強方向在水平方向上,小球重力為4.0×10-3N。所帶電量為0.01C,取Sin37°=0.6,則P點的電場強度大小是多少?
2.真空中,A、B兩點上分別放置異種點電荷Q1、Q2,已知兩點電荷間引力為1N,Q1=1×10-5C,Q2=-1×10-6C。移開Q1,則Q2在A處產(chǎn)生的場強大小是___________N/C,方向是___________;若移開Q2,則Q1在B處產(chǎn)生的場強大小是____________N/C,方向是___________
3.在x軸上有兩個點電荷,一個帶正電Q1,一個帶負電-Q2,且Q1=2Q2.用E1和E2分別表示兩個電荷所產(chǎn)生的場強的大小,則在X軸上[]
A.E1=E2之點只有一處,該處合場強為0
B.E1=E2之點共有兩處:一處合場強為0,另一處合場強為2E2
C.E1=E2之點共有三處:其中兩處合場強為0,另一處合場強為2E2
D.E1=E2之點共有三處:其中一處合場強為0,另兩處合場強為2E2
說明:學習本節(jié)課需要注意的問題
1.場強是表示電場強弱的物理量,因而在引入電場強度的概念時,應(yīng)該使學生了解什么是電場的強弱,同一個電荷在電場中的不同點受到的電場力的大小是不同的,所受電場力大的點,電場強。
2.應(yīng)當使學生理解為什么可以用比值F/q來表示電場強度,知道這個比值與電荷q無關(guān),是反映電場性質(zhì)的物理量。
比值定義一個新的物理量是物理學中常用的方法,應(yīng)結(jié)合學生前面學過的類似的定義方法,讓學生領(lǐng)會電場強度的定義
高二物理教案14
學習目標:
1、知道是狀態(tài)參量,什么是平衡態(tài)
2、理解熱平衡的概念及熱平衡定律,體會生活中的熱平衡現(xiàn)象。了解熱力學溫度的應(yīng)用
3、理解溫度的意義
4、知道常見溫度計的構(gòu)造,會使用常見的溫度計
5、掌握溫度的定義,知道什么是溫標、熱力學溫標,以及熱力學溫度的表示。理解攝氏溫度與熱力學溫度的轉(zhuǎn)換關(guān)系。
重點難點: 熱平衡定律又叫熱力學第零定律是本節(jié)的重點
學習方法: 自主學習,合作完成、教師點撥
學習過程:
【導讀與導思】仔細反復研讀教材初步掌握本節(jié)內(nèi)容,完成下列任務(wù)
1、狀態(tài)參量:在研究系統(tǒng)的各種性質(zhì)(包括幾何性質(zhì)、力學性質(zhì)、熱學性質(zhì)、電磁性質(zhì)等等)時需要用到一些物理量,例如,用體積描述它的幾何性質(zhì),用壓強描述力學性質(zhì),用溫度描述熱學性質(zhì),等等。這些 ,叫做系統(tǒng)的狀態(tài)參量。
2、平衡態(tài)與非平衡態(tài) (可以舉例說明什么是平衡態(tài)與非平衡態(tài))
【補充說明】
①在外界影響下,系統(tǒng)也可以處于一種宏觀性質(zhì)不隨時間變化的狀態(tài),但這不是平衡態(tài)。比如:一根長鐵絲,一端插入1000C的沸水中,另一端放在00C恒溫源中,經(jīng)過足夠長時間,溫度隨鐵絲有一定的分布,而且不隨時間變化,這種狀態(tài)不是平衡態(tài),只是一種穩(wěn)定狀態(tài),因為存在外界的影響,當撤去外界影響,系統(tǒng)各部分的狀態(tài)參量就會變化。
②熱力學系統(tǒng)的平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡,組成系統(tǒng)的分子仍在做無規(guī)則運動,只是分子運動的平均效果不隨時間變化,表現(xiàn)為系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間變化。而力學中的平衡是指物體的運動狀態(tài)處于靜止或勻速直線運動
③平衡態(tài)是一種理想情況,因為任何系統(tǒng)完全不受外界影響是不可能的。系統(tǒng)處于平衡態(tài)時,由于漲落,仍可能發(fā)生偏離平衡狀態(tài)的微小變化。
3、兩個系統(tǒng)達到了熱平衡是指
【說明】熱平衡概念不僅適用于相互作用的系統(tǒng),也適用于兩個原來沒有發(fā)生過作用的系統(tǒng)。因此可以說,只要兩個系統(tǒng)在接觸時他們的狀態(tài)不發(fā)生變化,我們就說這兩個系統(tǒng)原來是
4、熱平衡定律又叫 ,其內(nèi)容表述為:
5、溫度的概念:
6、決定一個系統(tǒng)與另一個系統(tǒng)是否達到熱平衡狀態(tài)的物理量是 ;一切達到熱平衡的物體都具有相同的 。實驗室常用溫度計的原理是:
例如:在一個絕熱的系統(tǒng)中,有一塊燒燙的鐵塊,還有一些較冷的沙土。使兩者接觸,鐵塊會慢慢變冷,沙土會慢慢變熱,后來她們變得一樣“熱”了,就不再變了。這種“冷熱程度相同”就是他們的“共同性質(zhì)”。這個“共同性質(zhì)”的物理量即為 。
7、溫度計與溫標:用來測溫的儀器, 第一個制造了溫度計后,溫度就不再是一個主觀感覺,而形成了一個客觀的物理量。到目前,形形色色的溫度計已經(jīng)應(yīng)用在各種場合。如果要想定量地描述溫度,就必須有一套方法,這套方法就是 。也就是說,為了表示出溫度的數(shù)值,對溫度零點、分度方法所做的規(guī)定,就是溫標。
【補充說明】生活中常見的溫標有攝氏溫標、華氏溫標等。不同的溫標都包含三個要素:第一,選擇某種具有測溫屬性的測溫物質(zhì);第二,了解測溫物質(zhì)隨溫度變化的函數(shù)關(guān)系;第三,確定溫度零點和分度方法。
8、熱力學溫標表示的溫度叫做 ,它是國際單位制中七個基本物理量之一,用符號
表示,單位是 ,符號是 。攝氏溫度與熱力學溫度的關(guān)系是
【典例1】關(guān)于熱力學溫標的正確說法是( )
A、熱力學溫標是一種更為科學的溫標.
B、熱力學溫標的零度為—273.150C。叫絕對零度.
C、氣體溫度趨近于絕對零度時期體積為零
D、在絕對零度附近氣體已經(jīng)液化.
【導練1】以下說法正確的是( )
A、絕對零度永遠達不到. B、現(xiàn)代技術(shù)可以達到絕對零度
C、物體的絕對零度是—273K D、物體的`絕對零度是—273.150C.
【典例2】關(guān)于熱力學溫度下列說法正確的是( )
A、-330C=240.15K.B、溫度變化10C,也就是溫度變化1K.
C、攝氏溫度與熱力學溫度都可能取負值D、溫度由t0C升至2t0C,對應(yīng)的熱力學溫度升高了273.15K+t
【導練2】關(guān)于熱力學溫標和攝氏溫標,下列說法正確的是( )
A、熱力學溫標中每1K與攝氏溫標中每10C大小相等.
B、熱力學溫標中升高1K大于攝氏溫度升高10C
C、熱力學溫標中升高1K等于攝氏溫度升高10C.
D、某物體攝氏溫度100C,即熱力學溫度10K
【典例3】“在測定某金屬塊的比熱容時,先把質(zhì)量已知的金屬塊放在沸水中加熱,經(jīng)過一段時間后把它迅速放進質(zhì)量、溫度均已知的水中,并用溫度計測量水的溫度,根據(jù)實驗數(shù)據(jù)就可以計算出金屬塊的比熱容”。以上敘述中,哪個地方涉及了“平衡態(tài)”和“熱平衡”的概念
【點撥】金屬塊在沸水中加熱一段時間后,二者就達到了“熱平衡”,此時的沸水和金屬塊就處于“平衡態(tài)”;將金屬塊放入質(zhì)量、溫度已知的水之前,金屬塊和水處于各自的“平衡態(tài)”,當放入金屬塊后水溫不再上升時,金屬塊和水均處于“熱平衡”,此時溫度計的讀數(shù)就是水和金屬塊的共同溫度。
高二物理教案15
1、理解振幅、周期和頻率的概念,知道全振動的含義。
2、了解初相位和相位差的概念,理解相位的物理意義。
3、了解簡諧運動位移方程中各量的物理意義,能依據(jù)振動方程描繪振動圖象。
4、理解簡諧運動圖象的物理意義,會根據(jù)振動圖象判斷振幅、周期和頻率等。
重點難點:對簡諧運動的振幅、周期、頻率、全振動等概念的理解,相位的物理意義。
教學建議:本節(jié)課以彈簧振子為例,在觀察其振動過程中位移變化的周期性、振動快慢的特點時,引入描繪簡諧運動的物理量(振幅、周期和頻率),再通過單擺實驗引出相位的概念,最后對比前一節(jié)得出的圖象和數(shù)學表達式,進一步體會這些物理量的含義。本節(jié)要特別注意相位的概念。
導入新課:你有喜歡的歌手嗎?我們常常在聽歌時會評價,歌手韓紅的音域?qū)拸V,音色嘹亮圓潤;歌手王心凌的聲音甜美;歌手李宇春的音色沙啞,獨具個性……但同樣的歌曲由大多數(shù)普通人唱出來,卻常常顯得干巴且單調(diào),為什么呢?這些是由音色決定的,而音色又與頻率等有關(guān)。
1、描述簡諧運動的物理量
。1)振幅
振幅是振動物體離開平衡位置的①最大距離。振幅的②兩倍表示的是振動的物體運動范圍的大小。
。2)全振動
振子以相同的速度相繼通過同一位置所經(jīng)歷的過程稱為③全振動,這一過程是一個完整的振動過程,振動質(zhì)點在這一振動過程中通過的路程等于④4倍的振幅。
。3)周期和頻率
做簡諧運動的物體,完成⑤全振動的時間,叫作振動的周期;單位時間內(nèi)完成⑥全振動的次數(shù)叫作振動的頻率。在國際單位制中,周期的單位是⑦秒,頻率的單位是⑧赫茲。用T表示周期,用f表示頻率,則周期和頻率的關(guān)系是⑨f=。
(4)相位
在物理學中,我們用不同的⑩相位來描述周期性運動在各個時刻所處的 不同狀態(tài)。
2、簡諧運動的表達式
。1)根據(jù)數(shù)學知識,xOy坐標系中正弦函數(shù)圖象的表達式為 y=Asin(ωx+φ)。
。2)簡諧運動中的位移(x)與時間(t)關(guān)系的表達式為 x=Asin(ωt +φ),其中 A代表簡諧運動的振幅, ω叫作簡諧運動的“圓頻率”, ωt+φ代表相位。
1、彈簧振子的運動范圍與振幅是什么關(guān)系?
解答:彈簧振子的運動范圍是振幅的兩倍。
2、周期與頻率是簡諧運動特有的概念嗎?
解答:不是。描述任何周期性過程,都可以用這兩個概念。
3、如果兩個振動存在相位差,它們振動步調(diào)是否相同?
解答:不同。
主題1:振幅
問題:(1)同一面鼓,用較大的力敲鼓面和用較小的力敲鼓面,鼓面的振動有什么不同?聽上去感覺有什么不同?
。2)根據(jù)(1)中問題思考振幅的物理意義是什么?
解答:(1)用較大的力敲,鼓面的振動幅度較大,聽上去聲音大;反之,用較小的力敲,鼓面的振動幅度較小,聽上去聲音小。
。2)振幅是描述振動強弱的物理量,振幅的大小對應(yīng)著物體振動的強弱。
知識鏈接:簡諧運動的振幅是物體離開平衡位置的最大距離,是標量,表示振動的強弱和能量,它不同于簡諧運動的位移。
主題2:全振動、周期和頻率
問題:(1)觀察課本“彈簧振子的簡諧運動”示意圖,振子從P0開始向左運動,怎樣才算完成了全振動?列出振子依次通過圖中所標的點。
(2)閱讀課本,思考并回答下列問題:周期和頻率與計時起點(或位移起點)有關(guān)嗎?頻率越大,物體振動越快還是越慢?振子在一個周期內(nèi)通過的路程和位移分別是多少?
。3)完成課本“做一做”,猜想彈簧振子的振動周期可能由哪些因素決定?假如我們能看清楚振子的整個運動過程,那么從什么位置開始計時才能更準確地測量振動的周期?為什么?
解答:(1)振子從P0出發(fā)后依次通過O、M'、O、P0、M、P0的過程,就是全振動。
。2)周期和頻率與計時起點(或位移起點)無關(guān);頻率越大,周期越小,表示物體振動得越快。振子在一個周期內(nèi)通過的路程是4倍的振幅,而在一個周期內(nèi)的位移是零。
。3)影響彈簧振子周期的因素可能有振子的質(zhì)量、彈簧的勁度系數(shù)等;從振子經(jīng)過平衡位置時開始計時能更準確地測量振動周期,因為振子經(jīng)過平衡位置時速度最大,這樣計時的誤差最小。
知識鏈接:完成全振動,振動物體的位移和速度都回到原值(包括大小和方向),振動物體的路程是振幅的4倍。
主題3:簡諧運動的表達式
問題:閱讀課本有關(guān)“簡諧運動的表達式”的內(nèi)容,討論下列問題。
。1)一個物體運動時其相位變化多少就意味著完成了全振動?
。2)若采用國際單位,簡諧運動中的位移(x)與時間(t)關(guān)系的表達式x=Asin(ωt+φ)中ωt+φ的單位是什么?
。3)甲和乙兩個簡諧運動的頻率相同,相位差為 ,這意味著什么?
解答:(1)相位每增加2π就意味著完成了全振動。
(2)ωt+φ的單位是弧度。
。3)甲和乙兩個簡諧運動的相位差為 ,意味著乙(甲)總是比甲(乙)滯后個周期或次全振動。
知識鏈接:頻率相同的兩個簡諧運動,相位差為0稱為“同相”,振動步調(diào)相同;相位差為π稱為“反相”,振動步調(diào)相反。
1、(考查對全振動的理解)如圖所示,彈簧振子以O(shè)為平衡位置在B、C間做簡諧運動,則( )。
A、從B→O→C為全振動
B、從O→B→O→C為全振動
C、從C→O→B→O→C為全振動
D、從D→C→O→B→O為全振動
【解析】選項A對應(yīng)過程的路程為2倍的振幅,選項B對應(yīng)過程的路程為3倍的振幅,選項C對應(yīng)過程的路程為4倍的振幅,選項D對應(yīng)過程的路程大于3倍的振幅,又小于4倍的振幅,因此選項A、B、D均錯誤,選項C正確。
【答案】C
【點評】要理解全振動的概念,只有振動物體的位移與速度第同時恢復到原值,才是完成全振動。
2、(考查簡諧運動的振幅和周期)周期為T=2 s的簡諧運動,在半分鐘內(nèi)通過的路程是60 cm,則在此時間內(nèi)振子經(jīng)過平衡位置的次數(shù)和振子的振幅分別為( )。
A、15次,2 cm B、30次,1 cm
C、15次,1 cm D、60次,2 cm
【解析】振子完成全振動經(jīng)過軌跡上每個位置兩次(除最大位移處外),而每次全振動振子通過的路程為4個振幅。
【答案】B
【點評】一個周期經(jīng)過平衡位置兩次,路程是振幅的4倍。
3、圖示為質(zhì)點的振動圖象,下列判斷中正確的是( )。
A、質(zhì)點振動周期是8 s
B、振幅是4 cm
C、4 s末質(zhì)點的'速度為負,加速度為零
D、10 s末質(zhì)點的加速度為正,速度為零
【解析】由振動圖象可得,質(zhì)點的振動周期為8 s,A對;振幅為2 cm,B錯;4 s末質(zhì)點經(jīng)平衡位置向負方向運動,速度為負向最大,加速度為零,C對;10 s末質(zhì)點在正的最大位移處,加速度為負值,速度為零,D錯。
【答案】AC
【點評】由振動圖象可以直接讀出周期與振幅,可以判斷各個時刻的速度方向與加速度方向。
4、(考查簡諧運動的表達式)兩個簡諧運動分別為x1=4asin(4πbt+π)和x2=2asin(4πbt+π),求它們的振幅之比、各自的頻率,以及它們的相位差。
【解析】根據(jù)x=Asin(ωt+φ)得:A1=4a,A2=2a,故振幅之比 = =2
由ω=4πb及ω=2πf得:二者的頻率都為f=2b
它們的相位差:(4πbt+π)—(4πbt+π)=π,兩物體的振動情況始終反相。
【答案】2∶1 2b 2b π
【點評】要能根據(jù)簡諧運動的表達式得出振幅、頻率、相位。
拓展一:簡諧運動的表達式
1、某做簡諧運動的物體,其位移與時間的變化關(guān)系式為x=10sin 5πt cm,則:
。1)物體的振幅為多少?
。2)物體振動的頻率為多少?
。3)在時間t=0、1 s時,物體的位移是多少?
。4)畫出該物體簡諧運動的圖象。
【分析】簡諧運動位移與時間的變化關(guān)系式就是簡諧運動的表達式,將它與教材上的簡諧運動表達式進行對比即可得出相應(yīng)的物理量。
【解析】簡諧運動的表達式x=Asin(ωt+φ),比較題中所給表達式x=10sin 5πt cm可知:
。1)振幅A=10 cm。
(2)物體振動的頻率f= = Hz=2、5 Hz。
。3)t=0、1 s時位移x=10sin(5π×0、1) cm=10 cm。
。4)該物體簡諧運動的周期T==0、4 s,簡諧運動圖象如圖所示。
【答案】(1)10 cm (2)2、5 Hz (3)10 cm (4)如圖所示
【點撥】在解答簡諧運動表達式的題目時要注意和標準表達式進行比較,知道A、ω、φ各物理量所代表的意義,還要能和振動圖象結(jié)合起來。
拓展二:簡諧振動的周期性和對稱性
甲
2、如圖甲所示,彈簧振子以O(shè)點為平衡位置做簡諧運動,從O點開始計時,振子第到達M點用了0、3 s的時間,又經(jīng)過0、2 s第二次通過M點,則振子第三次通過M點還要經(jīng)過的時間可能是( )。
A、 s B、 s C、1、4 s D、1、6 s
【分析】題目中只說從O點開始計時,并沒說明從O點向哪個方向運動,它可能直接向M點運動,也可能向遠離M點的方向運動,所以本題可能的選項有兩個。
乙
【解析】如圖乙所示,根據(jù)題意可知振子的運動有兩種可能性,設(shè)t1=0、3 s,t2=0、2 s
第一種可能性:=t1+=(0、3+ ) s=0、4 s,即T=1、6 s
所以振子第三次通過M點還要經(jīng)過的時間t3=+2t1=(0、8+2×0、3) s=1、4 s
第二種可能性:t1—+=,即T= s
所以振子第三次通過M點還要經(jīng)過的時間t3=t1+(t1—)=(2×0、3— ) s= s。
【答案】AC
【點撥】解答這類題目的關(guān)鍵是理解簡諧運動的對稱性和周期性。明確振子往復通過同一點時,速度大小相等、方向相反;通過關(guān)于平衡位置對稱的兩點時,速度大小相等、方向相同或相反;往復通過同一段距離或通過關(guān)于平衡位置對稱的兩段距離時所用時間相等。另外要注意,因為振子振動的周期性和對稱性會造成問題的多解,所以求解時別漏掉了其他可能出現(xiàn)的情況。
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