
什么是力
【仪器材料】多媒体播放设备;磁铁、铁钉、铜条、握力计、小球、弹簧、钩码、橡皮筋、木板、玻璃棒、纸屑、小车等
【 教学目标 】
1.知识与技能 :
(1)了解力是一个物体对另一个物体的作用,能分析简单情况下受力物体和施力物体;
(2) 知道物体间力作用是相互; (3) 知道力两种作用效果; (4) 培养学生的观察能力和初步分析概括能力。
2. 过程与方法 : 经历实验分析、演示、讲解、讨论与分析过程。
3.情感、态度和价值观 : 通过教学活动,使学生具有对科学求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中道理
【 教学重点 】 力的概念
【 教学难点 】力的概念以及物体间力的相互性。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、力概念 | 演示实验:手握握力计、折弯铜条、棒击小球、弹簧拉钩码。以上实验可用投影仪展示,以利于学生观察。 引导学生记录,分析情况。提问:以上实验都有哪些特点?你们还能举出哪些这样的子? | 观察老师演示实验,观察投影仪展示试验情况。引导学生讨论得出结果:以上实验都是一个物体对另一个物体的作用,它们有的外形发生了变化,有的运动状态发生了改变。 学生再举出一些力的作用的例子:运动员举重、踢足球、拉车、折树枝 …… |
| 通过观看实验与学生讨论发言,使学生明白:力是物体对物体的作用。 | 学生明白力的概念。 | |
| 二 力作用效果 | 带领学生总结上面实验,对实验结果以及学生举例结果进行归类。 | 学生对上面实验结果进行总结归类,最后归于两类:一种是物体的外形发生了变化,另一种是物体的运动状态发生了改变。 |
| 老师对学生的结果进行总结:力可以使物体发生形变(伸长、缩短、弯曲、扭转等),也可以使物体的运动状态发生改变(动到静、静到动、 快到慢、慢到快、方向改变等)。提问:你们还能举出哪些形变的例子,以及运动状态发生改变的例子? | 形变例子:挤压气球(变扁)、拉长弹簧(伸长)、折弯铜条(弯曲)、扭转塑料尺(扭转) …… 运动状态改变:踢球(静到动)、守门员扑球(动到静)、火车刹车(快到慢)、火车启动(慢到快)、打乒乓球(方向改变) …… | |
| 演示实验:带有橡胶塞,塞上有玻璃管的玻璃瓶,装满水,手握,水上升。提问:瓶子是不是发生了形变?引导学生讨论分析。 | 学生观察实验,讨论得出结论:瓶子发生了形变。 | |
| 老师总结:生活中有很多形变很微小,用肉眼观察不到。 | 学生对形变有了进一步的理解。 | |
| 三 演示、思考 | 利用多媒体演示实验: (1) 磁铁吸引铁钉; (2) 丝绸摩擦过的玻璃棒吸引纸屑。 请学生观察,思考讨论。提问:以上两个实验有什么共同特点? | 学生观察实验,讨论分析得出结果: 以上实验中两物体之间都没有接触。 |
| 老师总结:相互接触的物体间能发生力的作用,不相互接触的物体间也能发生力的作用。 提问:你们还能举出哪些这样的例子? | 学生举例:有些衣服吸引毛发,在毛发上摩擦过的塑料尺同样吸引纸屑 …… | |
| 四施力物体与受力物体 | 老师演示实验:木板上有一铁钉,木板后有一磁铁(隐藏),移动磁铁,铁钉运动。提问:铁钉为什么会运动? | 学生观察实验,讨论分析得出结果:铁钉运动是因为它受到力的作用,猜测 ( 木板后有磁铁 )。 |
| 老师肯定学生的猜测,总结:当有物体受到力的作用时,必然有物体对它施加了这个作用。 | 学生知道施力物体与受力物体的概念。 | |
| 让学生分析教材图8-1-1中谁是受力物体?谁是施力物体? | 学生通过分析,对施力物体及受力物体有了进一步的了解 。 | |
| 五力的作用是相互的 | 老师做实验: (1) 弹簧拉钩码。 多媒体放映: (2) 小车撞击绷紧的橡皮筋。 (3) 两人站在冰上,一人用力推另一人。 带领学生讨论、分析。提问:谁是施力物体?谁是受力物体? | 观看实验:弹簧拉钩码时自身也被拉长;小车撞击橡皮筋时自身运动方向改变;一人推另一人自身也被向后推。分析:当弹簧是施力物体时,钩码是受力物体,反之,当钩码是施力物体时,弹簧是受力物体。其他也是这样。 |
| 老师通过大量实例使学生明白:两物体发生力的作用时,每一个物体即是受力物,同时又是施力物。它们的力是相互的,是成对出现的。 | 学生明白力的作用是相互的概念 | |
| 六课堂小结 | 通过观看实验、投影、录像、思考、讨论、交流。使学生掌握:力的概念;力的作用是相互的;力的两种作用效果。 | |
| 七课堂作业 | “发展空间”中的练习 | |
力的描述
【仪器材料】多媒体播放设备、力的描述课件等
【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)了解力的三要素; (2) 会画力的图示和力的示意图;
(3) 知道力的单位; (4) 培养学生的学习能力,初步分析问题的能力。
2.过程与方法 : 经历实验、讲解、讨论、练习与对比过程。
3.情感、态度和价值观
4.通过教学活动,使学生认识到科学的严谨,培养学生对科学的兴趣。
【 教学重点 】力的三要素
【 教学难点 】力的图示
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、力三要素 | 利用多媒体展示各种力的作用的例子:踢足球、抬木头、拉箱子、扳手腕…… 请学生思考、讨论:力作用在物体上所产生的不同效果,与力的哪些因素有关? | 学生观看录像,踢足球用力大小不同,球运动不同;方向不同,球运动不同;踢球时所踢的位置不同,球的运动也不同;同样抬木头时 …… |
| 老师演示实验:分别用不同的力推门,效果不同。 引导学生分析,总结:作用力的大小不同,效果不同;方向不同,效果不同;作用的点不同,效果不同。 | 学生明白力的概念;学生可在课后尝试。 | |
| 引导学生做教材19页图8-2-1的实验。总结:力的作用效果不但与力的大小、方向有关,而且还与力的作用点有关。 力的三要素:力的大小,方向和作用点。 | 学生自己动手做实验,对以上知识有了进一步的理解。明白力的三要素的定义。 | |
| 二、力的单位 | 老师给出力的单位、力的符号,简单介绍牛顿。 | 学生知道力的单位,同时对牛顿有一定了解,激发学生兴趣。 |
| 老师对一牛的力究竟有多大做一个形容:两个鸡蛋 一袋方便面 …… 所受的重力。 | 学生举起两个鸡蛋、一袋方便面……对一牛的大小有一个了解,对力的单位有了进一步的认识。 | |
| 三、力的图示 | 利用多媒体演示一个人推或拉一辆车(力的大小相同,且在一条直线上);举或提一个木箱 ( 力的大小相同,且在一条直线上 )…… 设问:我们怎样来表示力对物体的作用,而不必表明是什么样的力? | 学生观看录像,思考。 |
| 老师假设刚才录像中人拉车的力为100N, 演示如何用力的图示法作图。强调在作图时,如何规定一个合适的长度,如何选择起点、线段的长度、箭头的画法、意义等。 | 学生在教师指导下作图,掌握如何用力的图示法作图。 | |
| 多媒体展示:力的作用点相同、方向相同、但大小不同的力作用于同一物体,效果不同,并作图;力的作用点相同、大小相同、但方向不同的力作用于同一物体,效果不同,作图;力的大小相同、方向相同、但作用点不同的力作用于同一物体,效果不同,作图。 | 学生通过比较对力的三要素,以及如何用力的图示法作图有了进一步理解。 | |
| 对学生做进一步指导,纠正。 | 练习:教材22页图8-2-4作图。 | |
| 四、力的示意图 | 讲解力的示意图,将力的示意图与力的图示比较。 | 知道力的示意图画法,并了解力的示意图与力的图示的区别,联系。 |
| 举例作图: (1) 一木箱放在地上,对地面的压力为100N ,画出它的力的图示,力的示意图。 (2)一钩码竖直挂在弹簧上,钩码对弹簧的拉力为12N,画出力的图示,力的示意图。 | 学生作图,对力的图示、力的示意图进一步了解,掌握力的图示、力的示意图画法。 | |
| 五、课堂小结 | 通过观看录像,思考,讨论,讲解,使学生理解力的三要素。会画力的图示和力的示意图。知道力的单位。 | |
| 六、课堂作业 | 课后发展空间中的练习 | |
观察运动员踢球,激发学生兴趣,让学生体会力的三要素在生活中的应用。运动员在长传和短传时用力有何不同?
、弹力.力的描述
【仪器材料】多媒体播放设备:弹簧、弹簧测力计、钩码、钢尺、学生也可自己准备圆珠笔上的小弹簧
【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)了解什么是弹力; (2) 知道弹簧测力计的原理;
(3) 会正确使用弹簧测力计;(4) 培养学生的观察能力和初步分析概括能力以及实际动手操作能力。
2. 过程与方法 : 经历实验分析过程。
3.情感、态度和价值观
通过教学活动,使学生具有对科学的求知欲,乐于探索自然现象和日常生活中的物理学的道理。
【 教学重点 】力的测量原理。
【 教学难点 】会用弹簧测力计测量力的大小。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、弹力 | 老师利用多媒体展示:跳水,蹦床,蹦极,射箭 …… | 学生观察实验,对弹力有初步认识。 |
| 引导学生自己动手实验: (1)钢尺压弯反弹; (2)拉伸或压缩弹簧。 | 学生自己动手做实验,对弹力进一步了解。 | |
| 老师引导学生得出弹力概念。 | 回忆力的作用效果,悟出发生形变的物体会对施力物体产生作用力,即弹力。 | |
| 二、测力计及其使用 | 老师引导学生做实验。 | 学生实验:拉伸弹簧,拉力越大,弹簧伸长越长。 |
| 说明弹簧测力计原理:在一定范围内,受到拉力越大,弹簧的伸长就越长。 | 学生知道弹簧测力计原理。 | |
| 投影仪展示弹簧测力计,请学生观察,介绍弹簧测力计结构: (1)最大刻度的意义; (2)最小刻度的概念; (3)零刻度的调整。 | 学生了解弹簧测力计结构。 | |
| 投影仪展示各种弹簧测力计。 | ||
| 老师讲解如何使用弹簧测力计及其注意事项: (2)测量范围; (3)测量方法(伸长方向与测量方向一致,弹簧不要靠在刻度板上)。 | ||
| 老师引导学生做实验,并对学生进行指导,纠正。 | 学生实验: 用弹簧测力计测钩码重量; 用弹簧测力计测自己一根头发所能承受最大拉力,并与同学进行比较。 | |
| 三、实验探究 | 老师用多媒体展示拔河,牛拉车 …… 等图片; 提问:以上两边的力相等吗? | 学生观察录像,思考。 |
| 引导学生做教材25页图8-3-8实验并填空。 | 学生做书上实验,补全结论。 | |
| 引导学生对拔河、牛拉车进行分析。 | 学生分析讨论总结:只要一个物体对另一个物体施加了力,受力物体反过来也肯定会给施力物体一个力。这两个力大小相等,方向相反,且在同一条直线上。 | |
| 四、课堂小结 | 通过多媒体展示,老师讲解,以及学生自己动手试验,使学生知道了什么是弹力,掌握了弹簧测力计的原理以及用法;通过实验探究对相互作用力的关系有一定了解。 | |
| 五、课堂作业 | 课后发展空间中的练习 | |
、重力
【仪器材料】 弹簧测力计、50g钩码4个、铁架台一个、带有细线的小球、水平仪、一把直尺
【 教学目标 】
1.知识与技能
(1)通过观察分析日常生活的现象,知道重力是由于地球的吸引而产生的,培养学生观察、思维、联系生活实际等能力;
(2) 知道重力的方向、重心,并学会找规则物体的重心;
(3) 通过实验探究,理解重力与质量的正比关系,有初步的信息处理能力和初步的分析概括能力;
(4) 能用公式 G = mg 计算有关的问题。
2. 过程与方法
(1) 通过参与探究活动,让学生学会制定简单的科学探究计划,能利用表格的形(2) 通过分析实验数据,让学生学会用比值处理数据的方法。
3. 情感态度和价值观
(1) 通过观察和实验,使学生树立以观察和实验的方法来研究物理问题的思想;
(2) 通过联系生活实际,使学生体会到物理知识在生活中的价值;
(3) 通过物理知识与自然、生活现象的关系,使学生乐于探索自然现象和日常生活中的物理学原理。
【 教学重点 】重力的大小、方向和作用点。
【 教学难点 】理解重力的方向和作用点。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、什么是重力 导入(由日常生活现象和自然现象引出重力的概念,学生感觉自然熟悉,易于理解接受) | 教师:在讲新课前,我们来看几个录像。在观看录像时,请同学们思考两个问题:你观察到了什么现象?这些物体的运动有什么共同特点? | 学生听讲、仔细观察并思考。 |
| 教师播放录像:运动员高台跳水、踢飞的足球最后落到地面、飞流直下的瀑布、树上的苹果落向地面、发射出去的炮弹等。 | ||
| 教师:你们观察到了什么现象?找到它们运动的共同点了吗? | 学生的可能回答: ① 运动员跳进水里; ② 足球(炮弹)在空中飞行一段时间后落到了地面; ③ 苹果掉到地上; ④ 它们的共同点是最后都回到了地面,并且静止了; | |
| 教师:不管这些物体在空中运动的时间是长还是短,最后它们都回到了地面,因为它们都受到了地球的吸引力,重力就是由于地球的吸引力而产生的。在日常生活中,有许许多多与重力有关的现象,你们能举出这些现象吗?大家先不要讨论,自己好好想一想,可以在纸上写出来。 | 学生思考,在纸上写出所能想起的生活中与重力有关的现象。 | |
| 教师走下讲台,观察学生思考和记录。 | ||
| 教师:同学们都想出了许多在日常生活中遇到的现象,有些同学还想到了一些有趣的现象,哪位同学愿意说说自己注意到了什么现象呢? | 学生踊跃发言: ① 向上跳起会落回地面; ② 教室里桌子、椅子静止在地面; ③ 篮球投进篮框后会落回地面; ④ 跳伞运动员从高空跳下后,落到地面; ⑤飞机降落 | |
| 教师:由此可见,重力在我们周围时时刻刻存在着。地球周围的一切物体时时刻刻都受到重力的作用。 | ||
| 二、重力的大小:探究重力与质量的关系 1. 提出问题、进行猜想 | 教师:大家说从树上掉下的苹果受到什么力的作用? | 学生回答:重力。 |
| 教师:分析一下施力物体和受力物体分别是什么? | 学生回答:施力物体是地球,受力物体是苹果。 | |
| 教师:对的。苹果受到重力的作用,这个力的施力物体是地球,受力物体是苹果。重力也是一种力。我们学过力有三要素,同学们还记得力三要素是什么吗? | 学生:大小、方向、作用点。 | |
| 教师:正确。重力是一种力,所以重力也应该有大小、方向和作用点。 | ||
| 教师拿出一厚一薄两本书,一个大钩码(或砝码)和一个小钩码(或砝码)。 教师:日常生活经验告诉我们,重力是有大有小的。根据你的生活经验,比较这两本书,哪本书的重力大呢?比较这两个钩码(或砝码),哪个更重呢? | 学生:厚的书比薄的书重;大的钩码(砝码)比小的重。 | |
| 教师:为什么呢? | 学生:质量大的,受重力大;质量小的,受重力小。 | |
| 教师:大家可以用手掂掂各自桌上不同质量的物体,比如厚度不同的书、铅笔盒、书包等,想一想,物体受到的重力与质量的大小是不是真的有关系呢?如果有,那么它们的定量关系是什么? | 学生用手掂身边的物体,不同质量的物体,手上所感觉到压力不一样;学生进行思考、讨论,猜测重力和质量有一定的关系。 | |
| 2. 进行实验 | 教师:我们如何研究它们的关系? 教师:对。我们可以利用实验来找出重力与质量的关系。现在我们以小组为单位,用你们桌上的实验仪器进行实验。 | 学生:进行实验,由实验数据找出它们之间的关系。 |
| 教师巡视,指导学生进行实验;指导学生对实验数据进行分析、讨论,解释学生的疑难问题。 | 学生分为小组(2人一组) ① 制定简单实验计划,设计表格; ② 进行实验,收集数据:用弹簧测力计分别测出一个或多个钩码的重力;把数据填入表中;分析数据。 ③ 分析数据,采用比值法处理数据: m 1 : m 2 = G 1 : G 2 或 G : m = 常量 ④ 小组成员间进行讨论,得出本小组的结论。 | |
| 3. 交流讨论 | 教师:你们的实验结果怎样?得到了什么样的结论?每个小组选一个代表来汇报你们的实验结果。 教师指导学生进行交流讨论,帮助学生解决问题。在学生交流讨论后,教师给出 g 的含义,写出物理公式。 | 交流讨论:小组选出代表汇报实验结果和结论,提出各组在实验中遇到的问题。 结论:重力和质量成正比关系;或重力和质量的比值是常数。 |
| 补充一个例题,让学生利用公式进行相关计算后,再进行讲解。 | 学生利用公式 G = mg 进行计算。 | |
| 三、重力的方向(利用直观的小实验,给学生直观的印象,易于理解接受) | 教师:重力的方向是怎样的呢?大家根据日常的生活经验和我们上课时录像的现象猜想一下。 | 学生回答: ① 向下的; ② 指向地面; ③ 垂直于水平面。 |
| 教师演示实验:从空中释放粉笔,粉笔由静止开始自由下落。 | 学生观察,分析得出重力的方向和粉笔下落的方向一致。 | |
| 教师:重力的方向会发生变化吗?大家利用桌上的铁架台做个小实验,看看在铁架台抬起的过程中,重力的方向是否发生了变化。 | 学生进行实验: ① 把带细线的小球系在水平放置的铁架台上,让学生观察细线方向; ② 把铁架台底座的一侧轻轻抬起(模拟在不平地面上的情况),在抬起的过程中观察细线的方向。 | |
| 教师提问:各种情况下观察的方向是否一致呢?重力的方向是否与地面情况有关?是与当地地面垂直呢,还是与水平面垂直? | 学生回答:在铁架台抬起的过程中,细线的方向没有发生变化;重力的方向不一定垂直于地面等等。 | |
| 教师:我们观察到的细线的方向与重力方向一致,它垂直于水平面,而不是垂直于地面,我们称这个方向为“竖直向下”。 | ||
| 观察图8-4-3到8-4-4,联系生活实际向学生讲解,介绍重垂线的使用。 简单介绍水平仪,让学生简单分析水平仪的原理。 | 学生思考并回答问题。 |
| 四、重力的作用点——重心 | 教师直接给出重心的概念,告诉学生如果有其他物体支持着重心,物体就能保持平衡。 | |
| 带领学生一起做个小实验:用手指支在直尺的中心,直尺能够保持平衡。 | 学生在老师的带领下,用手指支撑直尺的中心,发现直尺平衡。有兴趣的学生继续用同样的方法寻找钢笔、圆珠笔、课本等的重心。 | |
| 教师介绍重心与物体形状、质量分布是否均匀的关系,让学生知道质地均匀、形状规则的物体的重心,在它的几何中心上。并且向学生介绍重心位置在工程中的作用。 | ||
| 五、发展空间 | 教师:通过本节课的学习,我们知道了重力在我们的生活中是无处不在的。大家想一想,如果地球对物体没有了重力作用,我们的生活会变成什么样呢? | 思考、讨论,得出了形形色色答案: ① 人会漂浮在空中; ② 踢飞的足球不会回到地面; ③ 水不会往低处流,看不到美丽壮观的瀑布; ⑤ 不能玩滑梯; ⑥ 秋天的落叶不会飘落到地上; |
| 六、课堂小结 | 1. 重力产生的原因; 2. 重力的大小、方向和作用点; 3. 重力和质量的关系: G = mg 。 | |
| 七、课堂练习 | 小明的质量是40kg ,他的体重是多少?小聪的体重为441N ,他的质量是多少? | |
1. 根据重垂线的原理,制作一个简单的水平仪,检查家中的家具是否放置
2 如果没有重力,生活中会出现什么现象?写出你能想到的情况,越多越好。
、摩擦
【仪器材料】 弹簧测力计、木块、砝码(或钩码)、木板、毛巾、棉布、装米的杯子、筷子等
【 教学目标 】
1. 知识与技能
(1)通过观察日常生活中的现象,知道滑动摩擦、滚动摩擦和静摩擦的存在,培养学生初步的观察能力;
(2) 知道在一般情况下,滚动摩擦比滑动摩擦小;
(3) 通过实验探究,了解影响滑动摩擦力大小的因素,培养学生的实验探究能力;
(4) 知道摩擦力的利和弊,培养学生初步应用物理知识解决实际问题的能力;
(5) 能举例说出增大有益摩擦和减小有害摩擦的方法,及摩擦在实际生活中的意义。
2. 过程与方法
通过实验探究影响摩擦力大小的因素,学习科学研究的基本方法——控制变量法,体会探究过程和科学方法的重要性。
3.情感、态度和价值观
(1)通过实验探究,培养学生实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神,激发学习物理知识的兴趣;
(2) 通过交流讨论,使学生学会与人交流自己的见解,学会倾听别人的见解,有与他人合作的意识,认识到交流合作的重要性;
(3) 通过联系生活实际,养成探究日常生活相关现象中的物理规律的习惯,具有把物理知识用于解释自然现象和日常生活现象的意识。
【 教学重点 】
认识摩擦现象,知道影响滑动摩擦力的大小的因素,知道增大和减小摩擦的方法。
【 教学难点 】
知道影响滑动摩擦力的大小的因素。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、滑动摩擦力 | 通过播放录像导入新课: ① 从滑梯上滑下的儿童,在水平面上滑行一段距离后,慢慢停下来; ② 滑雪运动员停止动作后滑行一段停下来; ③ 推出的沙壶球,在轨道上慢慢停下来。 教师:它们的运动最终都会停下来,这是为什么? | 学生仔细观察并思考。 学生认真观看录像,思考教师提出的问题,猜测到这些物体在运动过程中受到一个起阻碍作用的力。 |
| 教师引导学生进行讨论,使学生认识相互接触的两个物体,当它们做相对运动时,接触面间就产生阻碍相对运动的摩擦力。 | ||
| 教师引导学生得出滑动摩擦力的概念。 教师:你们是否感受到过滑动摩擦力的存在? | 学生可能回答的情况: ① 推动桌子需要很大的力气,感觉到有阻碍,因为桌子和地面间有滑动摩擦力; ② 用手搓桌面,感觉到用了力气,手和桌面间有滑动摩擦力; ③ 磨刀时,手需要使劲,是因为滑动摩擦力的存在; 也可能有人会说,没有注意过,没有感受过滑动摩擦力的存在。 | |
| 对于学生给出的正确答案,教师要给予肯定和表扬;对于不正确答案,教师要引导学生去感受滑动摩擦力。 | ||
| 教师:同学们提出了许多生活中常见的与滑动摩擦力有关的现象。现在,请同学们参与以下的活动。在活动中,细心体会手或脚的感觉。 ① 用手按在桌面上滑动; ② 改变手按在桌面的力的大小,再在桌面上滑动,体会与 ① 有什么不同; ③ 用手在衣服或者头发上滑动,体会看看与在桌面上滑动的感觉有什么不同; ④ 用脚在地上蹭一蹭;改变脚蹭地的力的大小,体会有什么不同的感觉。 | 学生进行活动,用手按着桌面滑动或用脚蹭地。学生们都感觉到手或脚吃力,改变手按桌面的力或改变脚压地面的力时,会感觉到受到阻碍的力的大小不一样;手在衣服或头发上滑动和在桌面上滑动时相比,感觉受到的摩擦力不一样。经过这些小活动,使每位学生都感受到了身边存在的滑动摩擦力现象。 | |
| 二、实验探究:滑动摩擦力的大小与什么有关? 1. 提出问题,进行猜想 | 教师:同学们在刚做过的小活动中,体会到了摩擦力的大小是不一样的。请同学们根据自己的生活经验和所了解的有关知识,猜想一下滑动摩擦力的大小可能与哪些因素有关?请把你的猜想写下来,然后与组员讨论,提出共同猜想的影响滑动摩擦力大小的因素。 | 学生猜想假设: ① 与接触面的粗糙程度有关; ② 与物体所受重力的大小有关; ③ 与接触面的大小有关; ④ 与物体的形状有关; ⑤ 与接触面受到的压力有关。 |
| 教师在教室里巡视,督促每个学生都积极认真思考,写下自己的猜想。教师要注意引导学生进行猜想,避免学生盲目猜想。在必要时,可以启发学生根据以下现象来感知滑动摩擦力大小可能与哪些因素有关: ① 手在衣服上、桌面上、头发上滑动的感觉; ② 手按桌面的力不一样,手的感觉不同; ③ 分别拉动重力不同的两个物体,感觉会不一样。 | 学生各自猜想后,与小组成员进行讨论,提出小组成员共同赞成的猜想,在班级里进行交流,每个小组选出一位代表与全班同学交流本组的猜想。 | |
| 教师将学生主要提出的猜想列在黑板上。帮助学生排除掉一些不必要的因素,确定出需要探究的猜想。 | 学生在教师的指导下,确定出三个可能影响滑动摩擦力大小的因素: ① 与接触面的粗糙程度有关; ② 与接触面的大小有关; ③ 与接触面受到的压力有关。 | |
| 2. 设计实验方案,进行实验 | 教师:以小组为单位进行讨论,设计一个验证我们提出的猜想的实验方案。 | 学生思考讨论,设计实验方案,各小组内进行方案交流。 |
| 教师进行巡视,指导学生。 | ||
| 教师:每组派代表与大家交流你们小组的实验方案。 教师指导学生进行交流,根据交流情况,适时提出可以在研究过程中采用控制变量法。 | 学生代表汇报各组讨论结果,全班交流实验设计,师生共同讨论,制定出最佳方案。 实验方案: ① 保证接触面的大小、压力的大小不变,改变接触面粗糙程度,比较摩擦力大小; ② 保证接触面粗糙程度、压力大小不变,改变接触面的大小,比较摩擦力大小; ③ 保证接触面粗糙程度、接触面的大小不变,改变压力的大小,比较摩擦力大小。 | |
| 教师:根据实验方案,选择实验仪器,小组进行实验。 教师巡视,指导学生解决实验中出现的临时问题。 | 学生根据需要,挑选实验仪器进行实验,根据实验要求控制操作条件: ① 可以利用毛巾、棉布、沙子等改变接触面的粗糙程度; ② 为改变接触面的大小,可选用长方体形状的木块; ③ 要改变压力的大小,可以通过将木板由水平放置变为倾斜放置来实现,或在木块上加砝码(钩码)。 | |
| 3. 收集数据、分析数据 | 教师:设计表格,记录实验数据,并且进行分析。 教师对学生进行适时指导。 | 学生设计表格,收集数据,进行分析,得出小组结论。 |
| 4. 交流讨论 | 教师组织、指导学生交流讨论实验结果。 教师进行小结。 | 小组选出代表汇报实验结果,全班进行交流讨论,得到结论: ① 滑动摩擦力与接触面的大小无关。 ② 滑动摩擦力与压力有关,压力越大,滑动摩擦力越大。 ③ 滑动摩擦力与接触面粗糙程度有关,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。 |
| 三、静摩擦与滚动摩擦 | 教师:生活中除了滑动摩擦力,还有另外两种摩擦现象。我们先来看两个小实验。 演示: ① “筷子提米”的实验; ② 用力推讲台,讲台没有动。 | 学生观察,学生能认识到这也是一种摩擦现象。 |
| 教师解释,这种摩擦叫做静摩擦。 教师指导学生动手活动,利用圆铅笔代替滚木,把圆铅笔垫在木块下,拉动木块,比较直接在桌面上拉动木块。 | ||
| 教师给出滚动摩擦的概念,进行解释。并告诉学生,在一般情况下滚动摩擦比滑动摩擦阻碍作用小得多。所以在古代,人们常用树木当作滚轮搬运巨石。给学生介绍滚动轴承。 用幻灯给学生展示图8-5-6和滚动轴承。 | 学生动手做一做,发现木块下垫铅笔比直接拉动木块要省力,但是木块还是受到了摩擦力的作用。 | |
| 四、摩擦利弊 | 教师:生活中摩擦现象普遍存在,这些摩擦都是有害的吗? | 学生进行讨论,举出例子说明并不是所有的摩擦都是有害的,生活中也存在有益的摩擦,如:鞋底摩擦大可防滑等。 |
| 教师:可见,生活中存在有益摩擦和有害摩擦。我们要增大有益的摩擦,减小有害摩擦。谁能提出增大摩擦或减小摩擦都有什么方法。 | 学生讨论交流,提出各种各样的方法和实例。如: ① 轮胎印上花纹,增大摩擦; ② 用手握紧瓶子,可以增大手与瓶子间的摩擦; ③ 用滚动摩擦代替滑动摩擦,可以减小摩擦; ④ 在自行车轮的轴承中加润滑剂可以减小摩擦。 | |
| 教师总结。 增大摩擦方法: ① 增加压力; ② 使接触面更粗糙。 减小摩擦的方法: ① 减小压力; ② 减小接触面的粗糙程度; ③ 用滚动摩擦代替滑动摩擦;④ 使摩擦面分离。 | ||
| 教师利用音像资料,向学生简单介绍“气垫船”和“磁悬浮列车”等,还可以给学生讲解气垫导轨的原理。 |
| 五、课堂小结 | 1. 生活中存在三种摩擦现象:滑动摩擦、静摩擦和滚动摩擦; 2. 滑动摩擦力的概念; 3. 影响滑动摩擦力大小的因素; 4. 增大摩擦和减小摩擦的方法。 | |
| 六、课堂练习 | 根据需要进行安排。 | |
| 七、课后练习 | 活动手册中的练习。 | |
观察自行车,了解自行车上的摩擦,哪些部位是需要增大摩擦的?哪些部位是需要减小摩擦的?
第八章 力与运动
一、力的合成
授课地点: 物理实验室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 橡皮条一个、弹簧测力计两个、刻度尺等
【 教学目标 】
1. 知识与技能
(1) 理解合力、分力和力的合成的概念;
(2) 学会同一直线上二力合成实验的探究方法;
(3) 了解同一直线上二力合成的实验结论;
(4) 会用同一直线上二力合成的实验结论进行简单计算。
2. 过程与方法
经过实验探究,学会怎样求同一直线上二力合成。
3. 情感、态度和价值观
理解等效的物理思想。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、新课引入 | 由一个力和几个力的作用效果相同引出。 举例: (1)两个小孩一同提一桶水,一个大人就可以提起来(课本图9-1-1)。 (2)汽车陷进泥泞的路上时,很多人努力可以将它推出来,而拖拉机也能单独把汽车从泥泞的路上拉出来(课本图9-1-2)。 还可举些其他例子。 例如:两个女生一起搬动一个桌子,一个男生也可以单独搬动。 由这些例子引出合力、分力和力的合成的定义。 | 找出他们的共同点:结果相同。并找出生活当中的例子。 |
| 二、合力与分力 | 我们可以看到: 一个力作用在物体上产生的效果可以与两个力或几个力同时作用在这个物体上产生的效果相同。 从而引出定义: 一个力对物体的作用与几个力对物体的作用,如果产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,那几个力就叫做这个力的分力。 已知分力求合力,就叫做力的合成。 力的合成,是一个比较复杂的问题,我们讨论简单的情况,在同一直线上两个力的合成。 | |
| 三、实验探究:同一直线上二力的合成 | (一)提出问题并进行猜想 怎样求出两个力的合力: 1. 小车同时受推力F1 和拉力F2 的作用,这两个力在同一条直线上,且方向相同(课本图9-1-3)。 2. 张伞下落的运动员受到重力G和拉力T的作用,这两个力在同一直线上且方向相反(课本图9-1-4)。 | 学生思考并提出猜想: (1)F1与F2的共同作用效果应与一个大小为F1+F2的力的作用效果相同。 (2)G与T的共同作用效果应与一个大小为G-T的力的作用效果一致。 |
| (二)制定方案1 1. 用两个弹簧测力计同时竖直向上拉下端固定的橡皮条S,使它伸长到一个恰好的位置,记下这时橡皮条S上端的位置A和两个弹簧测力计的示数F1和F2。 2. 用一个弹簧测力计竖直向上拉橡皮条S,使它的上端仍达到位置A,记下这时弹簧测力计的示数F。 | 参与讨论并提出自己的方案。 设计记录数据表格。 | |
| (三)注意事项1 1. 两个弹簧测力计的作用点应在一点上。 2. 为保证橡皮条S的上端到达的位置A在两次操作中为同一点,应在A点位置水平固定一标尺。 多次测量,将数据填入制定的表格。 | 弹簧测力计的作用方式和怎样保证两次操作中A点为同一位置,由学生自己思考,老师进行引导和纠正。 | |
| (四)分析论证1 通过分析所得数据,引导学生得出以下结论: 沿同一直线上两个方向相同的力的合力,其大小等于这两个力的大小____ ,其方向跟这两个力的方向相____。 | 学生:之和;同。 | |
| (五)制定方案2 1. 一个弹簧测力计和橡皮条S的下端固定,他们的上端共同作用于另一弹簧测力计,另一弹簧测力计竖直向上拉它们的上端。记下这时橡皮条S上端的位置A和两个弹簧测力计的示数F1和F2。 2. 用个弹簧测力计竖直向上拉橡皮条S,使它的上端仍达到位置A ,记下这时弹簧测力计的示数F 。 | 实验2中的所有步骤,全由学生完成。 | |
| (六)注意事项2 1. 下端的弹簧测力计和橡皮条应水平,并且其上端的作用点应为同一点。 2. 为保证橡皮条S的上端位置A在两次操作中为同一点,应在A点位置水平固定一标尺。 3. 多次测量,将数据填入制定的表格。 | ||
| (七)分析论证2 沿同一直线上两个方向相反的力的合力,其大小等于这两个力的大小 ____ ,其方向跟这两个力中较大的力的方向相______ 。 | 学生:之差的绝对值、同。 | |
| (八)解决问题 前面提出的两个问题的答案是什么? | 学生: 在这两个例子中,合力分别为 1. F = F 1 + F 2 ; 2. F =| G — T |。 | |
| 四、课堂小结 | 本节课我们学习了合力、分力及力的合成的概念,通过实验探究得出了同一直线上二力合成的实验结论。大家完成课后练习,帮助自己理解和掌握同一直线上二力合成的方法。 | |
| 五、课后练习 | 学生活动手册中的练习。 | |
通过互联网查找有关各种各样力的测量工具。
【 板书 】
第一节 合力与分力
一、力与分力:
一个力对物体的作用与几个力对物体的作用,如果产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,那几个力就叫做这个力的分力。
已知分力求合力,就叫做力的合成。
二、实验探究:同一直线上二力的合成
(1) 提出问题:
(2) 制定方案:
(3) 分析论证:
沿同一直线上两个方向相同的力的合力,其大小等于这两个力的大小之和,其方向跟这两个力的方向相同。
沿同一直线上两个方向相反的力的合力,其大小等于这两个力的大小之差的绝对值,其方向跟这两个力中较大的力的方向相同。
三、力的平衡
授课地点: 教室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 书本、铅笔、毛巾、木板、光滑玻璃
【 教学目标 】
1. 知识与技能
(1) 理解并掌握二力平衡的条件;
(2) 理解伽利略理想实验原理,学会牛顿第一定律实验的探究方法;
(3) 理解并掌握牛顿第一定律的内容。
2. 过程与方法
经过举例理解并掌握二力平衡的条件,通过实验探究得出牛顿第一定律。
3. 情感、态度和价值观
形成从实际现象中分析并获得物理规律的推理意识。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、复习提问 | 提问:什么是合力与分力? 提问:同一直线上方向相同的两个力怎么求合力 ? 提问:同一直线上方向相反的两个力怎么求合力? | 回答问题。 |
| 二、新课引入 | 小聪和小明在光滑的冰面上沿同一直线去拉静止的小车,在下列情况下,小车将怎样运动呢? 1. 小聪和小明都向右拉小车,小车将向____方向运动。 2. 小聪比小明用力小,小聪向左拉,小明向右拉,小车将向_______方向运动。 3. 小聪和小明用大小相等,方向相反的力拉小车,小车所受的合力为_______ ,静止的小车将________。 从而引入二力平衡课题。 | 回答:右; 回答:右; 回答: 0 ;静止。 |
| 三、二力平衡 | 定义:同时作用在物体上的两个力,若大小相等,方向相反,作用在同一直线上,我们就说这两个力为一对平衡力,称为二力平衡。 上题第 3 题中,小聪和小明对小车的拉力是一对平衡力,可以看出小车原来静止,在平衡力的作用下,小车仍然保持静止状态,因此平衡力不改变物体的运动状态。 | |
| 二力平衡的现象到处可见,下图中的船舶和汽车有平衡力的作用,请同学们找出它们所受的平衡力(图9-2-3、图9-2-4)。 | 回答: 1. 重力和浮力; 2. 重力和支持力。 | |
| 请同学们找出平时生活当中的二力平衡的事例。 如在空中匀速下降的降落伞、静止在地面的课桌等。 | 学生举出一些例子。 | |
| 由事例可以看出,若同时作用在物体上只有两个力,且此二力平衡,因合力为零,就等效于物体上没有外力的作用。 在一般情况下,物体会同时受到几个力的作用,若这几个力的作用效果相互抵消,即合力为零,就称这几个力为平衡力,等效于物体上没有受到外力的作用。 | ||
| 四、实验探究:牛顿第一定律 | (一)提出问题:一个没有受到外力作用的物体将会怎样运动呢? | |
| (二)根据物理现象提出猜想 如图9-2-3所示安置的两个光滑的斜面,当球从左边一个斜面的顶端滚下后,通过光滑的平面BC,会沿对面的斜面上滚,观察表明,小球几乎能上滚到原来的高度。 逐步减少右边斜面的斜度,球仍差不多到达原来高度。 若把右边的斜面放平,斜面像冰面那样光滑,并有足够长度,小球会滚多远呢? | 学生猜想:小球会不停地运动下去。 | |
| (三)实验 在水平桌面上把书本一端垫高,形成一个斜面,让圆柱形的铅笔从顶部沿斜面滚下底端,分别在水平桌面上铺上毛巾、木板、光滑玻璃,比较铅笔经过这些面上的运动情况。 | 学生动手操作,带着问题做实验。 | |
| (四)推理与讨论 铅笔在______面上运动距离最长 , 在______面上运动距离最短 , 如果用比玻璃更光滑的平面取代水平面 , 铅笔在这个面上运动的距离将比在玻璃面上运动的距离更______。 铅笔在水平面上最终停下来的原因是________。 设想如果用一个没有摩擦的面取代水平面 , 铅笔在这个面上运动的距离将会怎样? | 回答:光滑玻璃;毛巾; 回答:远;水平面有摩擦力。 | |
| (五)结论 铅笔从斜面顶端运动到底端,在没有摩擦的水平面,受的合力为零,因此铅笔在水平面上将一直运动下去。 伽利略从自己的实验中,进行推理得到的结论是:运动的物体,如果不受力的作用(或合力为零),它的速度将保持不变,永远运动下去。
| ||
| (六)牛顿第一定律 一切物体在不受外力作用时,总保持匀速直线运动状态或静止状态。 不受力的物体是不存在的,只要在平衡力(合外力为零)作用下,物体总保持静止或匀速直线运动状态。 | ||
| (七)平衡状态 1. 物体保持静止或匀速直线运动,就说这个物体处于平衡状态。 2. 处于平衡状态的物体受到各个力的合力一定为零。 3. 处于平衡状态的事例:房屋、桥梁、起重机、路上匀速行驶的汽车等。 | 学生自己举例。 | |
| 五、课堂小结 | 本节课我们学习了二力平衡的概念,通过伽利略的理想实验和同学们的探究实验,体验到了在实验的基础上进行合理推理的实验方法的作用,并且得出了牛顿第一定律。大家完成课后练习,帮助自己更好地理解本节课所学内容。 | |
| 六、课后作业 | 学生活动手册的练习。 | |
在百科全书或互联网上查找有关牛顿和伽利略的资料,制作一份关于两位伟大科学家的小报告。
【 板书 】
第三节 力的平衡
一、二力平衡
同时作用在物体上的两个力,若大小相等,方向相反,作用在同一直线上,我们就说这两个力是一对平衡力,称为二力平衡。
二、实验探究:牛顿第一定律
(1) 猜想:
(2) 制定方案:
(3) 结论:运动的物体,如果不受力的作用(或合力为零)它的速度将保持不变,永远运动下去。
(4) 牛顿第一定律:一切物体在不受外力作用时,总保持匀速直线运动状态或静止状态。
三、改变了物体的运动状态
授课地点: 教室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 扣子,卡片,瓶子,小铁球,强磁铁等
【 教学目标 】
1. 知识与技能
(1) 理解并掌握惯性的定义,会用惯性解释有关问题;
(2) 通过观察,了解物体在力的作用下运动的变化;
(3) 通过实验探究,理解力是如何改变物体的运动状态的;
(4) 知道在非平衡力的作用下,物体的运动状态将发生变化,发生怎样的变化。
2. 过程与方法
通过大量生活实例,理解和掌握惯性;通过实例和实验探究,掌握力如何改变物体的运动状态。
3. 情感、态度和价值观
联系生活实际,激发学生对物理的兴趣。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、复习提问 | 提问:什么叫二力平衡? 提问:牛顿第一定律的内容是什么? 提问:什么是平衡状态,平衡状态有什么特点? | 回答问题。 |
| 二、新课引入 | 如课本图9-2-4。 (1) 手停了下来,纸飞机向前飞了出去,这是为什么? | 答:手停了,但纸飞机要保持原来的运动状态,所以飞了出去。 |
| (2) 星际探测仪,一经脱离地球引力范围,为什么不需要发动机就可以保持飞行? | 答:由于惯性,它要保持原来的速度飞行,因为阻力几乎为零,所以不需要发动机。 | |
| (3) 汽车突然启动,为什么乘客向后倾? | 答:由于惯性,乘客要保持原来的静止状态,而乘客的脚受到汽车向前的摩擦力跟着汽车向前移动了,所以人的身体要向后倾。 | |
| (4) 汽车突然停止,为什么乘客向前倾? | 答:由于惯性,乘客要保持原来的速度,而乘客的脚受到汽车向后的摩擦力停了下来,所以身体要向前倾。 | |
| 从而引出惯性课题。 | 可在给出惯性定义后请同学回答以上问题。 | |
| 三、惯性 | (一)惯性定义 一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质,我门把物体的这种性质叫做惯性。 | |
| (二)实验、观察和思考 1.图9-2-5,把卡片放在瓶口上面,再把扣子放在瓶口上面的卡片上;使劲用手指弹一下卡片,卡片飞了出去,但扣子却落入了瓶中。 | 答:扣子由于惯性,要保持原来的静止状态,卡片飞出,扣子停在原地。然后在卡片飞出后,扣子在重力作用下落入瓶中。 | |
| 2.图9-2-6,将一支圆柱形的铅笔先后竖直、水平地放在书本上,然后迅速向前推或向后拉书,观察铅笔运动的情况。 | 答:① 由于惯性,竖直的铅笔要保持原来的静止状态;而铅笔下端和书面有摩擦,会与书一起运动,所以铅笔会相对于书向后倾倒。 ② 水平放置在书上的铅笔,由于滚动摩擦很小,不能带动笔向前运动,笔要保持原来的静止状态,必然会相对于书向后运动。 | |
| (三)惯性是一切物体的固有属性 一切物体不管它是否受力,也不管它是否运动和怎样运动,都具有惯性,惯性是一切物体固有的属性,它的大小只和物体的质量有关。 | ||
| (四)惯性的利用 1.乘车要系安全带; 2.套紧锤头; 3.跳远助跑。 | 请学生分析其中一些例子的物理道理。 | |
| 四、观察:物体在力的作用下运动的变化 | 举几组例子,要求学生判断各组运动的特点。 (1)熟透的苹果由静止开始下落; (2)静止的小车因受到水平向右的拉力开始运动。 | 答:由静到动。 |
| (3)竖直下落的苹果,在重力的作用下,越落越快; (4)水平向右运动的小车,由于受到水平向右的拉力,越来越快。 | 答:由慢到快。 | |
| (5)水平滚动的小球,由于受到摩擦力的作用,越来越慢; (6)关闭发动机的火车,由于受到摩擦力,越来越慢。 | 答:由快到慢。 | |
| (7)抛出的物体,由于受到重力的作用,在空中做曲线运动; (8)运动员用力拉住链球,链球沿圆周运动,运动方向不断变化。
| 答:改变了运动方向。
| |
| 五、探究实验:力如何改变物体的运动状态 | (一) 问题与探究 利用一个小铁球、一块磁铁,在光滑的桌面上分组进行实验,通过怎样的操作,才能使小铁球的运动发生如下变化? 1、由静到动; 2.由慢到快; 3.由快到慢; 4.改变了运动方向。 | 学生动手操作实验,并总结其中的规律。 |
| (二)结论 1.静止的物体要想运动,必须受到非平衡力的作用,并且运动方向和和外力的方向相同。 2.运动的物体,若受到一个与运动方向相同的合外力的作用,它将由慢到快。 3.运动的物体,若受到一个与运动方向相反的合外力的作用,它将由快到慢。 4.运动的物体,若受到一个与运动方向不在一条直线上的力的作用,运动方向将发生改变。 | ||
| 六、课堂小结 | 本节课我们学习了惯性的概念,并能用惯性解释有关现象;通过一系列运动的事例,和我们的探究实验,得出了力是如何改变物体的运动的结论。 | |
| 七、课后作业 | 根据情况布置作业。 | |
观察生活中的惯性现象,并做好记录,写一篇题为“生活中的惯性现象”的小论文。
【 板书 】
第三节
惯性
力改变了物体的运动状态
一、惯性
(1) 一切物体都有保持静止状态或匀速直线运动状态的性质,我们把物体的这种性质叫做惯性。
(2) 惯性只与质量有关。
二、力如何改变物体的运动状态
(1) 静止的物体要想运动,必须受到非平衡力的作用,并且运动方向和合外力的方向相同。
(2) 运动的物体,若受到一个与运动方向相同的合外力的作用,它将由慢到快。
(3) 运动的物体,若受到一个与运动方向相反的合外力的作用,它将由快到慢。
(4) 运动的物体,若受到一个与运动方向不在一条直线上的力的作用,运动方向将发生改变。
第九章压强
一、压强
授课地点: 物理实验室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 一头削尖的铅笔、酒瓶、海绵、橡皮泥、沙盘、细沙、体重计、方格纸等
【 教学目标 】
1. 知识与技能
(1) 正确理解压强概念和压强公式,能用压强公式进行简单计算;
(2) 结合生活实际明确改变压强的方法,培养学生应用知识的能力;
(3) 在实验探究中,提高学生的观察能力、分析能力和操作技能。
2. 过程与方法
(1) 经历实验探究过程,学习控制变量法;
(2) 在压强概念的学习中,理解比值定义的方法;
(3) 通过简单估算处理,使学生体会、学习估算的思想和方法。
3. 情感、态度与价值观
(1) 通过实验探究,激发学生学习物理的兴趣,使学生认识科学方法的重要性;
(2) 通过对日常生活、生产中压强现象的解释,培养学生勇于探索日常用品中的物理学原理的精神和将物理知识 应用于日常生活、生产的意识。
【 教学重点 】
理解压强概念。
【 教学难点 】
比值定义法定义压强。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、认识压力 | 复习提问:力的作用效果是什么? | 回答:使物体发生形变或改变物体的运动状态。 |
| 演示小实验: 向下按海绵;将钢尺一端搭在讲桌上,另一端悬空,向下压悬空部分,让学生观察形变,描述力的方向。
| 学生观察现象,初步理解压力的概念。 | |
| 总结:例子中的物体都受到了压力。压力是垂直作用在物体表面上的力。 | ||
| 二、压强的引入 1.探究主题的引入 | 带领学生做图10-1-3的小实验,让学生描述手指的感觉。
| 学生回答:摁住笔尖的手指比较疼。 |
| 教师提出问题: 压力的作用效果可能与哪些因素有关? | 针对教师的设问积极猜想:可能与施加的压力有关;与接触物体的大小、形状有关等等。 | |
| 抓住学生猜想中含有科学成分的部分,给予引导,逐步逼近主题。 | ||
| 2.探究实验 | 演示实验: 将酒瓶放在一块厚海绵上,要求学生观察海绵的变化,并简单回答产生变化的原因。 | 学生观察演示实验回答: 海绵被压得凹下去了。这是酒瓶给它的压力的作用效果。 |
| 边做实验边提问: (1)改变酒瓶的质量,海绵有变化吗?怎么变?(往瓶中加沙) (2)质量一定的酒瓶,改变它的放置方式会有什么现象?说明了什么(原来竖放的酒瓶横放。横放时稍微转动一下,观察海绵的变化;再把瓶子口朝下竖放)? (3)除了海绵,我们还能用什么来显现压力的作用效果? | 学生猜测: (1)改变酒瓶质量,作用效果会发生变化; (2)改变酒瓶的放置方式,海绵形变可能会变; (3)用沙盘或者橡皮泥也能达到目的。而且在拿走瓶子后,橡皮泥和沙盘还能保留作用效果。 | |
| 指导各小组选择合适的材料,自行探究上述问题,记录实验步骤、现象,写出小组书面结论。 | 各小组选择不同的形变显示材料(海绵、沙盘、橡皮泥)实验,改变相关变量观察记录形变结果。 经讨论各组得出结论。 | |
| 3. 建立压强概念 | 比较各小组结论,选出有代表性的进行总结、提升: 压力的作用效果与压力的大小和受力面积都有关。 压力的作用效果与压力大小成正比,与接触面积成反比; 比较压力的作用效果,可以控制成反比的量——接触面积的大小,只比较同样面积上压力的大小。即比较单位面积上所受的压力。 | 在教师的总结提升下明确: 影响压力作用效果的主要因素; 压力作用效果与各个因素的基本关系; 比较压力的作用效果要同时考虑压力和接触面积两个因素,可以控制一个,比较另一个。这是“控制变量法”。 |
| 给出压强的概念:物体单位面积上受到的压力叫压强。 | 建立压强的概念。 | |
| 三、压强公式及压强的单位 | 结合定义引出压强公式: p=F/S ; 给出压强的国际单位帕斯卡,单位符号Pa。 说明该单位是为了纪念法国科学家帕斯卡。简单介绍帕斯卡的生平和学术成就。(链接帕斯卡的相关资料) | 理解压强公式,了解压强单位及相关物理学史内容。 |
| 要求学生根据公式找出帕斯卡与力和面积国际单位的关系。 在公式基础上指出,帕是很小的单位。一颗瓜子平放在手心里对手的压强就有 20Pa 。给出常用的压强单位。 | 由公式得出 1Pa=1N/m2 。 | |
| 提问: 能否粗略估算自己对地面的压强? 需要知道哪些物理量?如何测量?(必要时出示方格纸,对学生进行估算指导) | 回答教师的问题,意识到要利用压强公式来计算,明确需要测量的物理量。对如何测量与地面的接触面积可能存在困难,学生在教师提示下明确测量方法。 学习如何估算面积。 | |
| 给出教师的体重,实际测量鞋子的面积,估算教师自己对地的压强。 | 在教师带领下,初步估算受力面积,推出教师对地的压强。 | |
| 发放方格纸,要求学生估算自己对地的压强。
| 兴致高涨,实际估算自己对地的压强。 | |
| 四、改变压强的方法 | 设想每人穿一双底面积 1m 2 的大鞋子,让学生计算此时他对地的压强。与上题结果比较。得出结论:压力不变时改变受力面积能改变压强。 | 学生计算新的压强,进行比较。 |
| 实际生活中要根据需要限定压强的大小。提问: 我们能通过改变哪些物理量来改变压强?通常是改变哪些量? | 改变压强可以改变压力和受力面积大小。改变受力面积比较常见。 | |
| 对照图 10-1-6 分析它们各自是需要增大压强还是减小压强?主要是通过改变什么量来实现的?你还能举出哪些生活中控制压强的例子? | 结合图示分析书中事例。明确增大压强要减小受力面积;反之要增大受力面积。 | |
| 结合学生提出的例子,教师再提出一些实例(如订书机),一起分析分别是通过改变哪些量来实现目的的。 | 举出生活中控制压强的例子。如:菜刀、图钉、滑雪板等等。和教师一起逐一分析。 | |
| 带领学生讨论“发展空间”中自我评价的第2题。 | 针对第二题展开讨论,进一步理解改变压强的方法。 |
| 五、课堂小结 | (1)建立起正确的压强概念; (2)理解压强公式,能用压强公式进行简单估算; (3)结合生活实例说明如何控制压强。 | |
| 六、课后练习 | 让学生完成“发展空间”中自我评价的第1题,以及学生活动手册的内容。 | |
(1)分小组自主调查完成“火车通过铁轨对地面的压强和火车轮直接作用于地面的压强比较”研究性课题,写出调查报告。
(2)动手做一做“发展空间”中“压强知识在杂技中的应用”相关小实验,查询相关资料,写出实验体会。
【 教学反馈 】
【 备注 】
学生在讨论探究实验方案时,教师要注意监督、巡视,努力使每个小组成员都积极思考,参与讨论。
二、液体的压强
授课地点: 物理实验室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 侧面有开口并配有橡皮膜的容器一个、微小压强计、烧杯每组各一个
【 教学目标 】
1. 知识与技能
(1) 知道微小压强计的构造和使用方法;
(2) 知道流体的概念和流体压强的基本特点;
(3) 通过实验探究,知道液体内部压强规律,发展学生由猜想到实验设计、现象分析的能力,由现象概括结论的归纳能力和创造性思维能力。
2. 过程与方法
通过完整的实验探究过程,让学生体会物理实验是研究问题的重要方法,明确探究是研究物理问题的基本方法。
3. 情感、态度与价值观
通过各个教学环节,激发学生的求知欲,并使学生体验探究的乐趣,培养学生乐于探究物理知识的精神。
【 教学重点 】
液体压强的特点。
【 教学难点 】
液体内一点各个方向上压强大小相等。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、流体的压强 | 回忆上堂课压强的相关内容,给出流体概念:流体包括液体和气体,具有很强的流动性。 | 明确流体的概念、范围和特点,知道流体(特别是水等液体)的压强特点:内部处处有压强。 |
| 由于流动性,流体具有与固体不同的性质,对与之接触的物体都施加压力,而且流体内部也存在压强。 | ||
| 演示图 10-1-5 ( a )实验,让学生观察并讨论,橡皮膜上有什么现象,该现象说明了什么。 | 观察到未注入水时,橡皮模是一个平面,水漫过橡皮膜后,它向外突起,说明容器内的水对容器壁施加了压力。 | |
| 二、液体压强特点探究 1.引出课题 | 播放一段海底景象的录像,引导学生注意,潜水员穿着笨重、奇特的潜水服。提问: 潜水时都要穿这样的衣服吗? 为什么只有潜到深海时才需要穿这种特殊的服装? | 观看教学录像,学生情绪比较高涨,展开积极讨论: (1)潜水时不一定都穿潜水服。只有比较深的地方才需要穿,而且到不同深度的海域要穿的潜水服不同。 (2)穿潜水服是为了保护潜水员,海水会对人体施加压力;很深的地方压力(压强)很大。 |
| 引出深海潜水器使用特种钢板的例子,结合流体压强特点提问: 潜水器使用特种钢板的原因是什么? 让我们猜一猜,水这样的流体内部压强满足什么规律? | (1)深海潜水器用特殊钢材的原因应该和潜水服一样。 (2)水属于流体,水的内部应该存在压强。 | |
| 总结学生可能的猜想: 液体内部不仅存在压强,而且越深的地方压强越大。 在像海底那样的地方,压强是非常大的。 | 猜测:压强随水深的增加而增大。 | |
| 2.实验仪器介绍 | 告诉学生可以借助工具探测液体内部压强。
|
|
| 出示微小压强计,讲解它的构造并演示使用方法。 | 认识微小探测器,仔细观察教师的演示,理解仪器的构造和使用方法。 | |
| 在微小压强计原理基础上,引导学生观察、使用图 10-2-4 的简易液体压强计。 | 能够理解压强计的原理,部分同学开始利用简易压强计探测水中压强。
| |
| 3.设计探究实验 | 提问:对于液体压强,你有哪些猜想?比如:压强的大小、方向,压强与液体深度的关系等等。 发放实验猜想验证卡(每人一份)。 要求填写猜想假设部分。 | 积极思考,可能提出的猜想: (1)液体内处处有压强,但只在竖直方向上存在压强; (2)液体内部处处存在压强,一个点上,各个方向都有压强,大小可能不相等; (3)液体内部处处存在压强,一个点上各个方向都有压强,大小相等; (4)液体内部压强的大小随深度增加而加大; (5)液体内部不是处处有压强,比如 , 紧贴液面下的区域压强可能为零;等等。 |
| 写出各自的验证思路。 | ||
| 提问: 能否利用手边工具验证你的猜想? 你打算怎样验证你的猜想?能否按步骤详细地写下你的方案? 要求填写验证方案部分。 | ||
| 组织小组讨论,协助小组筛选题目。 | 小组讨论排除一些猜想,可能形成初步的小组验证思路。 | |
| 4.演示实验验证部分猜想 | 收集部分学生的猜想,选出与压强方向有关的猜想进行总结。 | |
| 利用微小压强计演示探究在一点上液体压强的特点。 引导学生观察现象,归纳结论。教师板书。 | 观察教师演示实验,总结结论。明确液体内部一点上压强的规律。 | |
| 5.学生探究实验 | 要求并适当指导各小组讨论修改方案,利用简易液体压强计探究液体压强随深度的变化规律。 | 各小组就探究方案展开讨论,知道利用简易压强计进行探究。 |
| 各小组确定实验方案后,教师组织进行实验。 | 小组展开实验,记录下相关现象。 部分小组已经开始尝试平衡橡皮膜的实验。 | |
| 根据各小组实验情况,提示: (1)橡皮膜凹凸程度满足什么规律?说明了什么? (2)怎么能使橡皮膜恢复平衡状态? (3)加水使橡皮膜平衡后,改变玻璃管的位置有什么现象出现? (4)恰好平衡时,管内外的水面有什么关系?你能从中总结出什么规律吗 ? | 在教师的提示下,各小组进一步探究,总结规律。 | |
| 要求学生记录实验现象,填写验证卡。 | 总结实验现象,得出结论,填写验证卡。 |
| 6.总结 | 组织各小组讨论得到小组结论。要求组内推举一位同学准备向全班汇报。 全班总结交流实验结论。 | 小组内交流讨论,形成统一结论。并挑选出一名同学代表全组发言。 各小组代表向全班汇报该组的实验结论。 |
| 教师在交流的基础上,总结液体压强规律: (1)液体内部各个方向上都有压强。 (2)在液体的同一深度,各个方向的压强大小相等。 (3)液体内部的压强,随深度的增加而增大。
| 汇总后,全班学生在教师带领下针对实验结论展开讨论,总结得出液体压强规律。 | |
| 指出,帕斯卡在 18 年就得到了液体产生的压强与深度成正比的结论。 | ||
| 三、课堂小结 | (1)让学生回顾探究的基本步骤; (2)深入理解液体内部压强特点。
| |
| 四、课堂练习 | (1)将简易压强计内筒擦干,筒口朝下做“发展空间”中“设计潜水装置”的实验,让学生展开讨论,使其初步形成设计思路。 (2)讨论自我评价的第1、2题。
| |
收集关于潜水工具的相关资料,形成简单的书面报告。
【 教学反馈 】
二、液体的压强
授课地点: 教室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 大烧杯、一端带橡皮膜的玻璃管、气球、较长的输液软管、漏斗、铁架台等
【 教学目标 】
1. 知识与技能
(1) 知道液体内部压强公式,能用该公式简单说明一些物理现象;
(2) 通过观察简易压强计的实验,培养学生的观察能力和分析推理能力;
(3) 能用液体压强公式解释帕斯卡实验,培养学生用理论解释实验现象的能力。
2. 过程与方法
通过橡皮膜玻璃管液柱平衡实验,引导学生初步学习替代的思想,了解它是物理学中常用的思维方法之一。
3. 情感态度和价值观
(1)通过对液体内部压强公式的推导,让学生认识到物理学逻辑性强、科学严密的特点;
(2)通过帕斯卡实验的学习,激发学习物理的兴趣。
【 教学重点 】
用液体压强公式解决相关问题。
【 教学难点 】
液体压强公式的推导。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、液体压强的大小 1.提出问题设计方案
| 演示简易压强计的实验,引导学生回忆上堂课实验得出的结论。 | 回忆并回答液体压强的特点。 |
| 强调:得到的这个规律是定性的,我们能不能具体测出液体内部一点上的压强是多大呢? 同学们有没有什么方案? | 对于定量测量,开始时,学生可能缺乏思路,在教师提醒下大胆猜想,慢慢接近主题: | |
| 提出方案环节衔接不上时,教师适当分解问题,如: (1)橡皮膜凹进玻璃管中受到哪些力? | (1)橡皮膜受到液体给它向上的压力被压进玻璃管中去。 | |
| (2)能否从受力平衡入手来测量液体给橡皮膜的压力? | (2)可以给膜施加一个向下的力与压力平衡。测量这个力的大小就能得到液体压力的大小。
| |
| (3)压强怎么计算? | (3)压强=压力 / 膜的受力面积;往管内加一定的水或沙,它们的重力等于压力。 | |
| 要求学生写下自己的实验方案。 | 根据自己对问题的综合思考形成设计方案,写在设计卡片上。 | |
| 请学生报告自己的实验方案或对各个问题的回答。教师进行适当点评和改进。 | 交流讨论实验方案,基本形成合理的定量推理思路。 | |
| 2. 挑选方案,推导公式 | 画出烧杯、玻璃管的结构图,带领学生对橡皮膜进行受力分析,画出受力图,分析 F 水柱 = G 水柱 = ρ 水 gh 水柱 S。 由受力分析得: P = F 水柱 / S = ρ 水 gh 水柱 。 | 能正确分析橡皮膜的受力,推导出液体压强公式。 |
| 进行演示实验,提醒学生注意观察平衡时管内水面与烧杯水面的关系。 提示:加入水时,水柱的高度就等于膜到液面的距离,即对应位置的深度。 这也和我们以前得到的结论“越深的地方,压强越大”是一致的。 | 注意到最终管内水柱与液面相平。 最终明确公式中常用的 h 即为液体该处的深度。 | |
| 3.推广结论 | 推广得出:液体内深度为 h 处的压强为: P= ρgh
| 意识到公式中的 h 是液体的深度,该公式适合于任何密度均匀的液体。 |
| 指出推广公式的物理意义,适合于任何密度均匀的液体。结合公式,分析影响液体压强的几个因素。 | 知道影响液体压强的因素有:液体密度、该处深度和重力加速度。 | |
| 二、帕斯卡实验 | 一定量的水改变深度将会得到不同的压强值。帕斯卡实验刚好验证了这个结论。 演示以下实验: | 观察现象,关注实验现象及结论。 |
| 用输液软管连接漏斗和灌有一定量水的气球。把连接气球的一端固定在铁架台上,漏斗置于较低位置时加水。让学生观察现象。气球变大变薄,但没有破(将破未破)。问学生:改变漏斗位置会发生什么? 缓慢提高漏斗,达到一定高度时,气球破裂(课前注意反复试验,把握好灌水量,不要在提高漏斗时再加水)。 | 针对教师问题积极猜想: (1)提高漏斗,不会有变化; (2)提高漏斗,气球会破。 | |
| 提问:气球怎么破的?是什么使它破的? 听取学生的解释,适当总结。 | 一些同学能够根据压强公式解释现象。 | |
| 引入数据讲解书上例题。 | 积极思考例题计算过程,对实验现象及原因有更深的理解。 | |
| 引申提问:生活中有没有类似帕斯卡实验的现象发生?我们是怎样利用液体这个特性的 ? | 展开讨论,举出类似的例子。或在教师提示下将关注并收集相关资料。 | |
| 三、课堂小结 | (1)液体内 h 深度的压强公式; (2)定量计算及定性解释帕斯卡实验。
| |
| 四、课堂练习 | 讨论完成“发展空间”中“自我评价”的第3题。 | |
(1)利用身边材料,自己动手做一做帕斯卡实验,加深液体压强公式的理解。
(2)收集关于三峡大坝的相关资料,包括坝体的形状、高度、宽度等数据及坝体设计原理等,形成小型书面总结。
【 教学反馈 】
三、连通器和液压技术
授课地点: 物理教室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 自制连通器、压强在液体中传递演示仪、关于连通器原理和船闸原理的挂图
【 教学目标 】
1. 知识与技能
(1) 能在实际情况中辨认连通器,在此过程中培养学生的观察能力和概括能力;
(2) 知道船闸的工作原理,能用连通器原理解释一些简单的实际问题;
(3) 了解液压技术的原理,知道一些液压技术在生产、生活中的应用;
(4) 通过分析日常生活中应用连通器和液压技术的事例,培养学生运用知识的能力。
2. 过程与方法
(1) 通过模型和挂图认识连通器和液压技术,经历用“假想液片”模型推导出连通器原理的过程,使学生进一步体会建立模型是物理学的研究方法之一。
3. 情感、态度和价值观
(1) 使学生体会物理与生活、生产的紧密联系,培养学生将物理知识主动运用于生活、生产的意识;
(2) 通过对船闸的学习,使学生进一步体会 STS 的理念,激发学生学习物理的兴趣。
【 教学重点 】
连通器原理及运用。
【 教学难点 】
船闸的工作原理。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、连通器及其特点 1.引出问题 | 基于学生关于三峡大坝收集的资料,提问: 三峡大坝拦腰截断了长江,为什么下游的船只还能驶到上游?它们是怎样“翻越”大坝的? | 同学之间相互交流收集的资料。 |
| 抓住学生讨论中的闪光点,逐步设问: (1)水位高度可以调节吗? (2)水库大坝采用什么方法调节水位? (3)有没有同学知道其中采用了什么原理? (4)什么是“连通器”? | 可能一些学生已经收集到相关资料,提到连通器及连通器原理。 比如:“大坝旁都要修建船闸,利用连通器原理,船闸可以调节上下游的水位落差 ,实现通航。” | |
| 给出“连通器”概念:连通器是上端开口、下部相连通的容器。 | 学习连通器的概念。 | |
| 2.探究连通器的特点 | 从概念出发,让同学回想生活中有哪些是连通器,记录下来。 | 学生对照概念,列举生活中的连通器。如:茶壶、污水处理厂的污水处理池等。 |
| 出示自己制作的简单连通器(如教材图 10-3-2 所示)。 对照连通器概念分析仪器,验证该仪器确实是连通器。 | 认识仪器,观察实验。 | |
| 把两支注射针筒固定在两个铁架台上,调节两边针筒等高,向管中注入水。让学生观察并描述两管内水面的关系; 用一根红线系在两铁架台间,标识出此时水面所在位置。 | 两边针筒等高时,学生观察到两边水面相平。 | |
| 问:如果举高或降低一边针筒,水面会变化吗?怎样变?为什么? 让学生进行讨论。 | 两边不等高时,学生对水面情况的猜想可能不一样。 | |
| 缓慢调节一边针筒,使两边针筒明显不等高。要求学生观察、描述现象,进行总结。 | 观察演示实验,描述现象。 | |
| 针对学生的描述,教师做出相应解释和总结。 要求填写下面半命题:连通器里的同一种液体不流动时,各容器中的液面将_________。 | 学生填写教师给出的半命题:连通器里的同一种液体不流动时,各容器中的液面相平(或等高) 。 | |
| 3 利用液体压强知识解释连通器原理(选讲) | 教师设问并让学生讨论:根据我们前面学过的知识,同学们能不能从理论上解释连通器的特点?
| 针对教师的问题,学生展开讨论。一开始,可能想不到“假想液片”模型。在教师问题的启发下 , 学生猜想逐步逼近该模型。 |
| 出示“假想液片”的挂图 对照图示,带领学生建立起假想液片的模型。 | 在教师讲解下,继续完善模型,能正确分析静止液体内“假想液片”的受力情况。 | |
| 分析液体不流动时液片的受力。由液体压强公式 P=ρgh ,可推知两边液柱的高度相等。 | 根据液体压强公式推导出液柱高度相等的结论。 | |
| 4.应用、讨论 | 列出教材给出的和学生之前提出的连通器装置,组织学生用连通器原理一一分析它们的工作原理。 | 学生在教师带领下积极思考,解释各种连通器的工作原理。 |
| 回到三峡大坝,肯定大坝是利用船闸来实现通航的。 | ||
| 出示船由上游驶向下游过程船闸的工作原理图(与教材示意过程反向)。问: (1)大家在图中看到船闸由哪些部分组成? (2)其中有没有连通器? (3)有没有同学愿意为我们讲解一下船闸的工作原理? | 根据挂图分析船闸的结构,在教师问题的指导下努力结合连通器原理解释船闸的工作原理。 | |
| 在学生解释的基础上稍加完善、修改,清晰、规范地给出船闸的工作原理。 | 在教师的总结下,完整、科学地理解船闸的工作原理。 | |
| 二、液压技术 1.压强在液体中的传递 | 通过分析船闸阀门的工作,指出开启和关闭阀门需要特殊的装置,实现“四两拨千斤”的效果。 出示船闸的图片,给出人字闸门的相关资料。 | 学生在教师的分析和设问下,显出明显的好奇心,展开小范围的讨论。 |
| 生活中能见到很多“四两拨千斤”装置。比如修车时用的千斤顶等。 这类装置背后有什么物理规律吗? | 列举可能想到的省力装置。 | |
| 出示图 10-3-7 实验装置,让学生观察。指出这是一种省力装置。 提问: 这个装置是连通器吗?为什么不是? | 观察实验装置。 大部分学生能够发现装置与连通器的差别(密闭性)。在教师指导下最终都认识到该仪器密闭的特点。 | |
| 演示实验,先放大砝码,再放小砝码,最后两边平衡。 | 认真观察实验现象。 | |
| 让学生描述现象后讲解。注意强调两边条件的对比:面积的比例关系要和砝码质量比例对应起来。 | 在教师带领下,逻辑清晰地比较相关因素。推导出两边压强相等的结论。 | |
| 得出结论:密闭液体中的压强能够大小不变地向各个方向传递。 | 在教师总结的提示下,明确压强在液体中传递的规律。 |
| 2.液压技术及应用 | 1653 年,帕斯卡发现了上述规律(帕斯卡原理)。在此基础上,人们发明了液压技术,广泛应用于生产、生活中。 |
|
| 师生共同举出一些利用液压技术的机械。比如,千斤顶,推土机、挖掘机中用到的操作杆,汽车的液压刹车系统,机械中用的液压密封等等。 | 积极思考,举出生活中可能用到液压技术的装置。 | |
| 以图 10-3-8 ( c )汽车液压刹车系统为例简单分析。问: (1)图中哪部分相当于实验中的小针筒? (2)哪部分等效于大针筒部分? (3)系统是怎样实现制动的? | 观察图示,大部分人能对比实验原理图分析液压刹车系统的制动原理,进一步理解液压技术。
| |
| 三、课堂小结 | (1)连通器的定义、原理。 (2)生活中常见的连通器。 (3)知道液压技术和压强在液体中传递的规律,知道一些利用液压技术的装置及工作原理。 | |
(1)收集生活、生产中液压技术的应用实例,选取一个例子与实验装置进行类比,分析工作原理。
【 教学反馈 】
四、大气压强
授课地点: 物理实验室
授课时间: 2课时
【仪器材料】 塑料瓶、水杯、硬纸片、杯子、气球、塑料挂钩的吸盘、长度不同的几个试管、空可乐瓶
【 教学目标 】
1. 知识与技能
(1) 知道大气压强的存在,知道托里拆利实验的原理、过程和结论;
(2) 了解大气压强产生的原因;
(3) 知道大气压强与高度和天气有关;
(4) 通过演示实验,培养学生的观察能力和分析能力;
(5) 通过对托里拆利实验的学习,培养学生的思维能力。
2. 过程与方法
(1) 学生进行实验探究,估测大气压的大小,体会科学探究的过程;
(2) 通过对托里拆利实验的学习,使学生理解用液体压强来研究大气压强的等效替代法。
3. 情感、态度和价值观
(1) 通过演示实验,激发学生学习的兴趣和求知欲;
(2) 运用大气压强知识解释生活和生产中的有关现象,使学生体会到物理知识与生活的密切关系,具有将物理知 识用于解释日常生活现象的意识;
(3) 通过对托里拆利实验的学习,培养学生热爱科学的精神,培养学生的创新意识。
【 教学重点 】
大气压强的存在和大气压强的测定。
【 教学难点 】
理解托里拆利实验的原理。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、大气压强 | 教师演示实验,由实验设置疑问,引起学生的兴趣和求知欲望。 实验 ① :将硬纸片平放在平口玻璃杯口,用手按住,并倒置过来。 提出问题:放手后,会看到什么现象? | 学生:纸片会掉下来。 |
| 实验 ② :将玻璃杯装满水,仍用硬纸片盖住玻璃杯口,用手按住,并倒置过来。 问:放手后,会看到什么现象? 教师放开手,硬纸片没有掉下来。 | 有的学生认为纸片会掉下来,有的认为不会,有的思考、犹豫,不知会有什么情况。 学生观察,脸上露出惊讶的表情。 | |
| 实验 ③ :在刚盛过热水的密闭空塑料瓶上,浇上冷水,瓶子被压扁。 实验 ④ :用开水把杯子烫热,立即扣在气球上,杯子被气球吸住。 提出问题:硬纸片为什么不会掉下来呢?塑料瓶怎么会被压扁?杯子为什么会牢牢地吸在气球上呢? | 学生讨论、回答: ① 硬纸片受到一个向上的力; ② 空气对塑料瓶有压力; ③ 杯子被气球粘住了。 | |
| 教师用投影仪投影大气层的结构,对比液体压强产生的原因,分析大气压产生的原因:地球周围被厚厚的空气层包围着,这层空气又叫大气层。空气由于受重力作用,而且能流动,因而空气内部向各个方向都有压强。大气对浸在它里面的物体的压强,叫做大气压强,简称大气压。 | 学生观看图片,听教师分析大气压产生的原因。 | |
| 教师:谁能解释一下我们刚做的三个实验的现象呢? | 学生回答: ① 这些现象都是由大气压引起的; ② 硬纸片受到向上的大气压; ③ 瓶子被压扁,说明大气压向各个方向都有压强。 | |
| 教师:生活中还有哪些现象能说明大气压的存在呢? | 学生思考,可能的回答: ① 塑料挂钩被大气压压在墙上: ② 用吸管吸汽水; ③ 墨水被吸到钢笔里。 | |
| 二、大气压强的测定 | 教师投影马德堡半球实验的图片,讲解马德堡半球实验。 提出问题:这个实验说明了什么?大气压强究竟有多大? | 学生回答: ① 说明了大气压强的存在; ② 大气压强很大,把两个半球紧紧压在一起。 学生纷纷猜测大气压强的大小,但是都不知道大气压究竟有多大。 |
| 教师指导学生用塑料挂钩的吸盘来模仿马德堡半球实验,感受大气的压力,估测大气压的值。 | 两个学生为一组进行实验,把两个吸盘对着挤压,尽量把里边的空气挤出来。然后两手用力往外拉,不容易拉开(用较大的力才能拉开)。 用测力计测出拉开吸盘时大气对吸盘的压力,测出吸盘的面积,可以估算出大气压的值。 | |
| 教师:用这个方法,我们可以估算大气压的值。但是我们怎样才可以确切地测定大气压的值呢?同学们先想一想,实验 ② 中硬纸片的受力情况如何? | 学生回答:受到水杯内水的压强和大气压强,大气压强大于水的压强,因为杯底对水也有压强,这个压强无法测出。 | |
| 教师:如果能使水不与水杯底接触,而且水面上方的气体压强为零,那么纸片的受力情况是怎么样的? | 学生分组讨论,进行受力分析: 硬纸片受到水柱的压力和大气给的压力。 学生分析得出:此时,大气压强就等于水柱产生的压强。 | |
| 教师:究竟大气压能支持多高的水柱呢?大家一起来看看下面的实验。 | ||
| 教师演示实验: 换用比杯子长的各种不同长度的试管(或容器)进行“覆杯”实验(例如可以用矿泉水瓶、一端封住的日光灯管等)。 | 学生观察教师演示实验,发现大气压能支持很高的水柱。 | |
| 教师利用图片向学生讲解,大气压可以支持的水柱高达 10m 以上。 | ||
| 教师提出问题: ① 这个实验测大气压的原理是什么? ② 怎样能使液柱高度降低? | 学生讨论: ① 大气压强等于水柱产生的压强。即 p0 = ρ 水 gh ; ② 因为 p0 = ρ 水 gh ,所以在大气压不变的情况下,如果换用密度较大的液体,液体的高度将会低一些。 | |
| 教师:什么液体的密度比较大呢? | 学生:水银。 | |
| 用多媒体播放托里拆利实验录像(课件),教师进行讲解。 | 学生观看录像,了解实验的过程步骤,理解托里拆利实验测定大气压的原理和结论。 | |
| 教师:根据托里拆利实验的原理,计算大气压强的大小。 | 学生利用 p0 = ρ 水银 gh 进行计算,推出标准大气压的大小。 | |
| 引导学生讨论: ① 托里拆利实验中水银柱的高度与玻璃管的粗细、倾斜与否、上提、下压是否有关? ② 如果玻璃管上端敲破一个洞,管内的水银将会向上喷出还是向下落回水银槽? | 学生讨论得出: ① 因为 p =ρgh ,液体压强与水银柱的高度有关,而水银柱的高度与玻璃管的粗细、倾斜与否、上提、下压无关。 ② 破洞后的玻璃管与水银槽成了连通器,管内的水银将向下落回水银槽。 | |
| 教师利用水银气压计的实物,向学生解释其工作原理。 |
| 三、大气压与高度、天气的关系 | 教师用多媒体展示大气压随高度的变化情况图(课本上的图10-4-8),向学生讲解:离地面越高的地方,大气压越小。 | 学生观看图片,认真听讲。 |
| 教师利用图10-4-9,给学生简单介绍大气压与天气的关系。 提出问题:当大气压降低时,常伴有多云天气,这是为什么? | 学生分组讨论,进行交流。 | |
| 四、课堂小结 | (1)大气压产生的原因; (2)托里拆利实验和大气压的大小。 | |
| 五、课堂练习 | 根据需要布置。 | |
| 六、课后作业 | 学生活动手册内容。 | |
(1)让学生上网或去图书馆查阅资料,了解大气压与天气的关系,写出调查报告。
(2)设计一个给鸡自动饮水的装置,并解释其原理。
第十章 流体的力现象
一、在流体中运动
授课地点: 教室、物理实验室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 硬纸、吸管、胶带、电吹风机、铁丝、纸条等
【 教学目标 】
1.知识与技能
知道流体的压强与流速的关系:流速大的地方压强小,流速小的地方压强大;了解升力是怎样产生的。
2.过程与方法
通过观察法、实验法探究流体的压强与流速的关系,通过分析推理法探究飞机的升力是怎样产生的;通过制作“鸟翼模型”,训练学生的动手能力;
3.情感、态度与价值观
结合日常生活现象,激发学生兴趣;了解历史,加深人文素养。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、实验探究——升力 | ( 1 )提问:鸟儿能在天空中翱翔,依据鸟的原理而设计的滑翔机大家听说过吗?你知道第一个设计滑翔机的人是谁吗?连接滑翔机图片。 | 学生回答问题,若可以回答,教师做必要的补充;若不能回答,教师在图片的引导下,介绍奥托 · 李林达尔。 |
| ( 2 )德国的奥托 · 李林达尔,是世界上公认的滑翔机之父(连接到李林达尔)。 | 学生了解到滑翔机之父——李林达尔。 | |
| ( 3 )今天我们就来动手做一个鸟翼模型,观察气流对鸟翼有什么作用? 鸟翼向上运动,肯定是有一个力作用在它上面了,而这个力呢,由于它有提升物体的作用,所以我们把它叫做“升力”。 | 在教师的带领下,做一个鸟翼模型,如教材图11-1-3在中间插一个吸管,将模型放在一个直立的铁丝上,用吹风机正对着鸟翼模型吹风,观察气流对鸟翼的作用; 学生观察到鸟翼模型在气流的作用下,沿着铁丝向上运动。 | |
| 二、伯努利的发现 | ( 1 )提问:这个升力是怎样产生的呢?让我们来追溯一下历史;早在 1738 年,伯努利就发现了流体压强与流速的关系,这不仅解开了鸟儿在天空翱翔的奥秘,也成了人类打开空中旅行大门的钥匙(连接到伯努利)。 | 学生了解伯努利的主要成就。 |
| ( 2 )流速与压强有什么关系呢? 引导学生进行探究实验:取一张纸条,从纸条上方沿纸条吹气,如图11-1-4 ,纸条会怎样运动? | 学生动手操作,并回答:纸条居然飞了起来(这里和他们日常生活中以为只有吹纸条下方才会将纸条吹起来不同,引起学生好奇); | |
| 提问: 从这个实验中,我们得出流速和压强有什么样的关系(以下是一种引导方案供参考)? | ||
| 要得出流速和压强的关系,我们来探究一下纸条上方的流速和压强; | 学生根据引导一步一步解决问题; | |
| 吹纸条上方,导致纸条上方的流速比纸条下方的流速大; 纸条上升,说明纸条上方的压强比下方小; 纸条上方的流速大、压强却小,说明流速与压强之间的关系是什么? | ||
| ( 3 )让学生自己写出结论,写完后让他们对照书上相应的部分; | ( 3 )学生自己写结论,然后与书上的内容对比; | |
| ( 4 )介绍一下“河流流线”的情况; | ||
| 观察实验室中模拟鸟翼周围的气流的情况(如图 11-1-5)。 | 学生观察; | |
| 提问:根据流体流速与压强的关系,了解升力是怎样产生的? | 学生思考; | |
| 我们可以通过流速和压强的关系来解释升力是怎样产生的; 鸟翼上方和下方的压强差导致了升力的产生; 升力是向上的,说明鸟翼下方的压强比上方的大; 根据压强和流速的关系,知道鸟翼下方的流速比上方小; 是什么导致了下方的流速比上方的小呢,当气流通过鸟翼时,下方的流速比上方慢; 做个鸟翼模型,放在水流中,让同学来体验一下,经过鸟翼模型下方的水流要比上方慢。 | 学生在引导下一步一步解决问题; | |
| ( 5 )让学生整理自己的思路,写出升力是怎样产生的,写完后对照书上的相应部分。 | ( 5 )学生自己用逻辑的语言阐述自己的结论,并和书上的结论对照。 | |
| 三、解释飞机的设计原理 | 提问:( 1 )飞机和鸟有什么共同的特点?(学生讨论) | 学生回答:列举出共同点(两支翅膀、头、尾等等)。 |
| ( 2 )那飞机要升入天空,它的机翼应该设计成什么样子的?(画图)(以下是一种引导方案供参考) | 学生自己动手画图; | |
| 飞机同样需要升力; 飞机的成功是仿生的一个典型例子; 飞机的机翼和鸟翼有几乎相同的结构。 | ||
| 四、生活中的“翼” | 看教材图11-1-6、图11-1-8 和图片, 举出生活中的例子: 在空中,飞机、天鹅; 在海洋中,企鹅、海豚、鳐鱼、深水飞机。 你能想像它们的形状吗?请你们把自己的猜想画出来。 | 学生根据所学到的知识画了出来。 |
| 五、发展空间 | 我们通过图11-1-9某同学设计的冷热水混合淋浴器,来分析它的原理。 | 学生回答。 |
| 六、课堂小结 | 1 .流速和压强的关系:流速越大,压强越小;流速越小,压强越大; 2 .用这个关系解释升力产生的原因; 3 .解释飞机和鸟为什么能在天空中飞行。 | |
| 七、作业 | 活动手册的相关内容。 | |
有兴趣的学生可以制作飞机的机翼模型;在因特网或百科全书上查阅有关风洞的内容,并且用自己的话写一下风洞的作用。
【 教学反馈 】
二、科学探究:浮力的大小(一)
授课地点: 物理实验室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 石块、弹簧测力计、盛有水的水杯
【 教学目标 】
1.知识与技能
认识浮力,知道浮力的方向是竖直向上的,知道浮力产生的原因是液体对物体有向上和向下的压力差。
2. 过程与方法
通过观察法和课堂讨论让学生认识浮力,通过类比法、观察法让学生了解浮力产生的原因。
3. 情感、态度与价值观
结合生活实际培养学生的兴趣,通过学习过程中的合作与交流,培养学生的交流意识、合作精神。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、实验探究——浮力 | ( 1 )调查:洗澡时进入浴盆,感觉自己身体变轻的同学举手示意一下;(学生参与) | 绝大多数同学参与并认同有这样的感觉; |
| 古希腊的阿基米德在很久以前跟你们有同样的感受; | ||
| ( 2 )将一个小木块放进水里,它会漂起来; | 学生观察; | |
| 教师:生活中还有很多这样的例子,请同学们举出例子。 | 学生举例; | |
| 引导得出浮力概念:这种能让物体浮起来的力叫做浮力; 根据这些事实,我们认识到漂浮在液体上的物体受到浮力的作用; | 绝大多数学生已经有这样的“浮”起来的概念,所以他们很容易理解浮力的概念;他们知道把物体向上托的力就是浮力; | |
| ( 3 )如果我们游泳时,将自己的身体完全浸没水中,我们还受到浮力的作用吗? | 开始出现分歧,有的学生赞成、有的学生反对、开始怀疑; | |
| 进行实验:“浸没在液体中的物体受到浮力吗?”(演示实验,如图11-2-2) | 学生思考; | |
| 浸没在液体中的物体受到浮力吗?(以下是一种引导方案供参考) | 一步一步引导得出结论; | |
| 受不受到浮力,我们直接从弹簧测力计的读数的变化就能知道; | ||
| 如果在空气中测量的数值等于浸没在水中的数值,那么就没有浮力; 如果在空气中测量的数值大于浸没在水中的数值,那么就存在浮力; | ||
| ( 4 )引导学生陈述自己对这个实验得出的结论; | 学生自己得出结论,写在笔记本或纸片上; | |
| ( 5 )进一步讨论这个实验: 物体受到浮力的大小与 F 1 和 F 2 有什么关系?浮力的方向是什么?(以下是一种引导方案供参考) | 学生思考并提出猜想。 | |
| 我们分析受力的大小和方向可以从分析力的示意图开始; 对第一个图进行受力分析时,注意它受到一个拉力 F 1 和重力的作用; 对第二个图中进行受力分析时,注意它受到一个拉力F2 、浮力和重力的作用; 两个图中,石块都处于静止状态; 静止状态意味着平衡,平衡意味着相等关系,列出关系式,最后的结果是用F1和F2来表示F浮 ; 平衡导致了浮力必须和重力在一条直线上; 浮力向上且与重力在一条直线上,那说明浮力的方向是与重力恰好相反,那么浮力的方向是什么? | 一步一步引导学生解决问题; | |
| ( 6 )引导:同学们想一想,从这个实验中,我们得到了哪几条有用的结论,并归纳出来。 | 学生整理自己的思路,写出得到的结论; | |
| 二、浮力产生的原因 | ( 1 )复习:上一节我们学习了升力,作用在鸟身上的升力是怎样产生的呢? | 学生回答:升力是由于鸟翼上方和下方的压强差产生的。 |
| 浮力是怎样产生的呢?(以下是一种引导的方案,供参考) | ||
| 浮力与升力有共同的特征“能使物体上升”。 | 学生类比回答; | |
| 升力是由压强差产生的,浮力产生的原因和升力类似,通过类比,我们可以得出浮力产生的原因是什么? | ||
| ( 2 )让学生自己根据理解,在卡片或笔记本上写出浮力产生的原因; | 学生们整理思路运用类比法自己写出浮力产生的原因; | |
| ( 3 )通过实验观察上下表面的压强差。 演示实验: 将两头带橡皮膜的直桶玻璃管竖直伸入水中,让同学们观察现象; | 学生们观察到玻璃管下面橡皮膜比上面的凹陷得厉害; | |
| 根据你的理解,写一写你从这个实验中得到了什么有用的结论。 | 动笔写自己的理解并与同学分享和完善自己写的内容; | |
| ( 4 )思考:沉没在海底的泰坦尼克号受到浮力了吗?(根据浮力产生的原因判断一下) 得出结论:像沉船那样与水底紧密结合的物体不受到浮力的作用,因为它的下表面没有受到水的压强。 | 学生记录:没有。 进一步让学生认识到,必须要上下表面的压强同时具备的时候才能产生浮力。 |
| 三、课堂小结 | 1 .认识浮力,是一种能使浸在液体中的物体受到向上的力,它的方向竖直向上; 2 .了解浮力产生的原因是由上下表面的压强差产生的; 3 .得到一种浮力的计算方法: F浮 =F1-F 2 。 | |
| 四、作业 | 根据需要布置作业。 | |
在互联网上查找有关阿基米德以及死海的资料。
二、科学探究:浮力的大小(二)
授课地点: 物理实验室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 盛有水的水杯、两端带有绷紧程度相同的橡胶膜的玻璃圆筒、体积相同的铁块、铜块、较大的铁块、食盐、小塑料袋
【 教学目标 】
1.知识与技能
知道浮力的大小与哪些因素有关,知道阿基米德原理,会求出浮力的大小。
2.过程与方法
通过学生实验,探究浮力的大小与哪些因素有关,培养学生的猜想假设、实验设计能力等科学探究能力,培养学生有步骤进行实验的条理性。
3.情感、态度与价值观
通过实验探究,培养学生尊重科学、实事求是的科学态度。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、实验探究:浮力大小与什么有关系 | ( 1 )引导猜想:你认为浮力的大小与什么有关系? | 学生猜想:“与浸没在液体中的深度有关”、“与物体的形状有关”、“与物体的密度有关”、“与物体的体积有关”、“与物体的质量有关”、“与浸入液体的体积有关”、“与液体的密度有关”等等。 |
| ( 2 )强制变量法: 在研究一个物理量与另一个物理量的关系时,我们常常运用“控制变量法”,也就是说我们现在要研究浮力与物体浸没在液体中的深度的关系,那么我们必须控制其他的实验条件相同,我们用同一个物体浸入同一种液体中,那么我们就可以研究浮力与物体浸没在液体中的深度的关系了。 如果在不同的深度,浮力不变, • 那么意味着什么? • 也就是浮力不随着深度的变化而变化? 进行分组探究实验,把上面不同的检验猜想的实验分给不同的小组进行探究。 | 学生学会控制变量进行探究,得到实验结果。 | |
| ( 3 )在探究结束后,总结出以上各个猜想的正误,引导学生自己得出浮力与哪些因素有关。对照课本上的相关部分,看看自己写的和书上的表述哪个更好。 | ( 3 )学生自己总结出“浮力的大小与浸入液体的体积和液体的密度有关”。 | |
| ( 4 )启发学生明白“浸入液体的体积”就是“排开液体的体积”,“浸入液体的密度”就是“排开液体的密度”,那么我们可以猜想一下浮力的大小是否与排开液体的重力有关(表决)。 | 学生表决,引发思考;
| |
| 二、阿基米德原理 | ( 1 )演示实验 用弹簧测力计、小石块、溢水杯、小桶来探究阿基米德原理; 步骤: • 先测出小桶在空气中的重力 G1; • 再测量出小石块在空气中的重力 G2; • 将溢水杯的水正好接到刚好要溢出的位置,然后将小桶放在溢水杯的溢水口处; • 将弹簧测力计挂着的小石块浸入水中,同时它排开的水通过溢水口进入小桶,这时读出弹簧测力计的读数 G3; • 然后用弹簧测力计测出这个时候盛水的小桶的重力G3。 | ( 1 )学生动手做实验,记录数据,发现关系; |
| 实验记录表格见“备注”; 引导学生得出结论:让他们分析数据,从数据中得出结论,写出自己的阿基米德原理,并与书上的对照,看有什么不同,比较哪个写得更好。 | 学生自己比较实验数据结果,得出结论,写出自己的阿基米德陈述,与书上内容对照。 | |
| ( 2 )进一步实验:用弹簧测力计吊起一只装满水的小塑料袋(袋内不留空气),观察弹簧测力计示数,然后把这袋水逐渐浸入水中,弹簧测力计示数怎样变化?当完全浸没以后,弹簧测力计的示数是多少? | 学生自己描述阿基米德原理,并且与书上对照。 观察实验,学生解释为什么弹簧测力计示数为 0 。 | |
| 小结:同学们,你们和阿基米德一样经历了浮力探究的过程,如果你生活在 2000 多年以前,你就是阿基米德了。阿基米德是在他洗澡的时候得到灵感的,我们也要学会在生活当中去发现问题,并运用自己学过的知识去解释和探究这些问题。 | 激发成就感。 | |
| 三、兴趣交流 | 气体和液体都是流体,因此物体在气体中也受到浮力。 氢气球脱手后会上升,是因为受到空气对它的浮力,因此阿基米德原理也适用于气体。 举出在生活中物体受到浮力的例子。 | 学生举例: 轮船受到浮力; 热气球、飞艇受到浮力; 水里的鱼受到浮力。 |
| 四、浮力计算 | 小结一下: ( 1 )实验室测量浮力的方法可以计算浮力; ( 2 )浮力产生的原因可以计算浮力; ( 3 )阿基米德原理可以计算浮力; 例子:书上的例题“橡皮泥块”。 | (1) F浮= F1- F2; (2) F浮= F下- F上; (3) F浮= G排; 学生解答。 |
| 五、发展空间 | 1.分析密度计原理: 注意密度计的刻度是从上到下逐渐增大的。 | 学生了解密度计。 |
| 2.“排水量”概念的解释。 | 熟悉生活中常用的术语。 | |
| 六、作业 | 根据情况布置作业。 | |
1 .自制密度计;
2 .在因特网上查找有关法国物理学家查里做成的第一个氢气球的资料。
【 教学反馈 】
三、沉与浮
授课地点: 物理实验室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 鸡蛋、水杯、盐水、注射器、试管、胶塞、胶管、玻璃管、铁丝、水、轻纸带、胶带、酒精、棉花、火柴等。
【 教学目标 】
1.知识与技能
理解物体的沉浮条件;知道鱼、潜水艇、飞艇和密度计的沉浮原理;能应用沉浮条件解释一些简单的问题。
2.过程与方法
通过实验,观察鸡蛋的下沉、上浮和悬浮,使学生建立起三种状态的概念,并且通过逻辑推理得出产生三种状态所需的条件;通过逻辑分析的方法,解释鱼、潜水艇的浮沉原理;通过动手制作,让学生自己制作“自制潜水艇”和“热气球”;通过在网上查阅,让学生设计出打捞中山舰的方案。
3.情感、态度与价值观
通过对鱼、潜水艇和热气球的沉浮原理这些与日常生活紧密联系的现象的学习,让学生体验科学、技术与社会的紧密联系;通过制作“自制潜水艇”和“热气球”,激发学生学习物理的兴趣;通过学习阅读材料,培养学生的民族情感。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、物体的沉与浮 | ( 1 )演示实验:石块和塑料空心球 把它们分别浸没在水中,叫同学们观察现象; 提问:浸在水中的物体,有的上浮,有的下沉,这是为什么呢? | 学生提出各种解释。 |
| ( 2 )今天的课上完以后,你们就能解决这个问题了。 演示实验: 取一只新鲜鸡蛋,放在清水中,观察它在水中沉浮的情况,向水中慢慢加些盐,并轻轻搅拌,观察到鸡蛋怎样运动?如果再加些清水,观察到什么现象? a) 鸡蛋放入清水后,它是上浮还是下沉? b )加盐轻轻搅拌的目的是什么?(以下是一种引导方案以供参考) • 盐水溶于水后,变成盐水,密度比水的密度大; • 加盐会导致液体的密度的增大; c )随着不断地往水里加盐,有什么现象出现? d )为什么会有这样的现象出现?(以下是一种引导方案以供参考) • 可以对鸡蛋做受力分析; • 这里有两个状态,一个是鸡蛋下沉的状态,另一个是鸡蛋上浮的状态; • 当它下沉的时候,它只受到浮力和重力的作用; • 当它上浮的时候,它只受到浮力和重力的作用; • 在两个状态过程中,鸡蛋的重力没有发生变化; • 鸡蛋只受到浮力和重力,重力没有变,那么肯定是浮力的变化引起它下沉和上浮; • 不断加盐,导致液体的密度增大,鸡蛋所受浮力逐渐增大; • 当浮力小于重力时,鸡蛋下沉;当浮力大于重力时,鸡蛋上浮。 |
(a)学生观察回答。 (b)教师引导得出搅拌的目的,一步一步让学生建立起加盐水是改变液体密度的概念。
(c)学生观察发现,鸡蛋上浮了,有的学生很吃惊。 (d)学生思考。 一步一步引导学生,让他们分析出这种现象出现的原因。 | |
| ( 3 )整理自己的思路,用 “ => ” 符号描述你的思维过程。 | ( 3 )学生用逻辑推理的符号阐述自己的思路。 | |
| 二、认识三种状态 | 鸡蛋所处的三种状态: 下沉:浮力 < 重力 上浮:浮力 > 重力 悬浮:浮力 = 重力(平衡) | 让学生了解三种状态。 |
| 三、生活中的下沉与上浮 | ( 1 )对于海洋生物来说,浮力非常重要,浩瀚的海洋中,许多生物用不同的方式创造沉与浮,这是一个精彩的世界!展示各种海洋生物图片。 | |
| ( 2 )我们来看看鱼是怎样使自己在水中自由地上浮、下沉和悬浮的?(以下是一种引导方案以供参考) • 鱼同上面的鸡蛋一样,重力没有发生变化; • 鱼也只受到重力和浮力的作用; • 重力没有变化,而浮力变化了; • 鱼是通过鱼鳔改变自己的体积来改变浮力的; • 鱼鳔较小时,鱼所受的浮力小于重力,鱼下沉; • 鱼鳔较大时,鱼所受的浮力大于重力,鱼上浮; • 鱼所受的浮力等于重力时,鱼将可以在水中任意的深度游动。 | 激发兴趣,学生思考。
一步一步让学生自己解决问题。 | |
| ( 3 )整理自己的思路,用 “ => ”符号描述你的思维过程,写出鱼在哪种条件下处于下沉、上浮或悬浮三种状态; | 让学生写出自己的思维过程。 | |
| 四、潜艇与热气球 | ( 1 )最早的潜艇用于军事侦察和袭击,现在也用于深海考察,为开发海洋,获得新资源提供信息。 连接到凡尔纳,加潜艇图片; 另一个仿生学的例子——潜水艇(潜水艇的水舱相当于鱼鳔)。 | |
| ( 2 )潜水艇是怎样实现上浮和下沉的?(以下是一种引导方案以供参考) • 潜水艇只受到两个力的作用,重力和浮力; • 注意潜水艇的水舱的体积是不变的(这一点与鱼鳔不同); • 潜艇排开水的体积不变,潜艇处于同一液体当中(即排开液体的重力相等),那么浮力是不变的; • 浮力不变,只可能是重力的变化引起了潜艇的下沉、上浮和悬浮; • 潜艇有两个水舱,可以用人工的方法向水舱中压入和排出水; • 潜艇通过向水舱中压入和排出水能改变潜艇的重力; • 人工向水舱中压入水,直到重力大于浮力的时候,潜艇下沉; • 人工从水舱中排出水,直到重力小于浮力的时候,潜艇上浮; • 当重力与浮力相等时,潜艇悬浮。 | 引起学生思考。
一步一步引导学生解决问题。 | |
| ( 3 )整理自己的思路,用自己的语言来描述一下潜水艇下沉、上浮和悬浮的状态,你可以用 “ => ”来表述你的思维过程。 | ( 3 )学生自己整理自己的思路,并写在纸上,逻辑推理的思维再次得到强化。 | |
| 五、分析比较 | ( 1 )提问:鸡蛋、鱼和潜水艇都会在液体中下沉、上浮和悬浮,那么它们都是用了同样的方法处于这三种状态的吗?
| 学生分析回答。 不是; 鸡蛋:是由于鸡蛋浸没的液体的密度发生了变化,引起浮力变化; 鱼:是通过它的体积发生了变化,引起浮力变化; 潜水艇,是通过它的自身重力的改变引起了下沉和上浮,它的浮力并没有变。 |
| ( 2 )同学们自己归纳一下,总结出他们有什么区别和共同点; | 学生自己思考; | |
| ( 3 )介绍热气球,加图片; 运用我们学过的知识解释热气球的沉浮原理。 解释热气球为什么会升起来?假如由你来设计一个吊篮的热气球,为了使它能降回地面,你打算采用什么办法? | ( 3 )引起学生兴趣; 学生讨论,以小组为单位,每一个小组交一份报告,与同学分享; | |
| 六、打捞中山舰 | 介绍我国古代用浮船打捞沉落江中的万斤大铁牛的故事。 | 学生思考。 |
| 简单介绍中山舰——浓缩了中国现代史的一代名舰, 1938 年在长江被日军击中,沉入19m深的长江;中山舰排水量达780吨,长62.48m,宽8.99m。 | 与历史结合,了解到物理学科和历史的关系。 | |
| 让学生自己设计打捞中山舰的方案,填写到书上的表格中。 | 学生自行设计。 | |
| 七、课堂小结 | 1 .了解三种状态:下沉、上浮和悬浮。 2 .三种状态产生的条件: 下沉:重力大于浮力; 上浮:重力小于浮力; 悬浮:重力等于浮力。 3 .用学过的知识解释鱼、潜艇和热气球的沉浮原理。 | |
| 作业 | 学生活动手册内容。 | |
制作自制潜水艇(如图11-3-5) ,制作热气球(如图11-3-8)
在因特网上查找有关飞艇的资料。
【 教学反馈 】
第十一章 功与机械
一、功
授课地点: 教室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 小铁球、长木板、砝码、线等
【 教学目标 】
1.知识与技能:
(1) 明确做功的两个必要因素,能根据做功的两个必要因素初步判断物体是否做功;
(2)初步理解功的计算公式,知道功的单位是焦耳,并会进行有关计算;
(3)知道作用在物体上的力与物体通过的距离垂直时,该力不做功;
(4)知道功率的概念,会进行简单计算。
2.过程与方法:
经过举例,理解功及功的必要因素,培养从生活现象中分析物理本质的方法。
3.情感、态度与价值观:
通过用力未做功的实例,引起学生适当焦虑,激起其学习功的知识内容的好奇心,使之积极参与判断是否做功的讨论。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、复习提问 | 提问:力的三要素是指哪些? 提问:重力的方向是怎样的 ? 提问:力作用在物体上会怎样 ( 产生什么效果 ) ? | 回答问题。 回答问题。 回答问题。 会改变物体的状态。 |
| 二、新课引入 | 由力的不同作用效果引出功。 举例: 推桌子:小明和小聪分别用力推动桌子,小明虽费了力气,但桌子没有移动,小聪用力将桌子推走了。 还可举些其他例子。 例如:擦黑板。用力压黑板擦,在黑板上挪动黑板擦。 推箱子,搬椅子…… 由这些例子给出功的定义。 | 区分不同情况理解。 |
| 三、新课展开 | ||
| 1.力学中功的含义 | 我们常说的功是有“成效”的意思,但在物理学中它还有特殊的含义。当一个力作用在物体上,物体在这个力的作用下通过了一段距离,我们就说这个力的作用有了成效,力学里就说这个力做了功。 显然力做功有两个条件。 一是 作用在物体上的力。 (F) 二是 物体沿力的方向通过的距离。 (S) 举例: ⑴ 举重运动员向上举杠铃,作用在杠铃上的力是向上的,并且杠铃向上运动了一段距离,我们说运动员对杠铃做了功。 ⑵ 直升机向上拉动铁塔,对铁塔有一个向上的拉力,铁塔在这个拉力的作用下,沿拉力方向向上移动了一段距离,我们就说飞机对铁塔做了功。 | |
| 2.判断物体是否做功 | 举多个例子,要求学生判断是否做功。 例如: | |
| ⑴ 火箭升空,燃烧的气体对火箭有没有做功? | 学生答:做了,因为燃烧的气体对火箭有一个向上的推力,火箭在这个推力作用下向上通过了一段距离。 | |
| ⑵ 同学们将自行车推进校门,对车有没有做功? | 学生答:做了,因为人对车有一个向前的推力,车在这个推力作用下前进了一段距离。 | |
| ⑶ 一人用很大的力推一辆汽车,汽车没移动,推力对物体有没有做功? ⑷ 推讲台没推动。 ⑸ 手提一桶水在水平地面上行走,提桶的力有没有对桶做功? ⑹ 在光滑的水平冰面上,一物体由于惯性做匀速直线运动,没受力。 | 学生答:不做功。 | |
| 要求学生举例,可将学生举的例子写在黑板上。 | 学生举例。 | |
| 进行分析。 教师注意三种不做功的情况: (1)物体受到力,但没有移动距离,即通过的路程为零。 (2)物体受到力的作用,也移动了距离,但移动的距离与力的方向垂直。 教师根据学生的回答再次强调做功的两个因素。 (3)物体没有受到力的作用,但因为惯性通过一段路程,也就是没有力做功。 教师要注意同学们的回答中所出现的问题,并弥补关于惯性的知识。 教师小结:从以上例子,我们进一步认识了力学中功的含义,即一个力作用在物体上,物体在这个力的作用下通过了一段距离,我们就说这个力做了功。 | ||
| 3.功的计算 | 我们知道了力做功的两个条件,那怎样来计算功呢? 功的计算公式:功=力×距离 即:功等于力与物体在力的方向上通过的距离的乘积。 用 W 表示功,用 F 表示力, s 表示物体在力的方向上通过的距离,则功的公式可写成: W = Fs。 在国际单位制中,力的单位是牛顿( N ),距离的单位是米( m ),功的单位是牛顿·米,它有一个专用名称叫焦耳,简称焦( J )。 1 焦=1牛·米。 几点说明: ①使用 W = Fs,要注意单位的统一。 ②做功的多少只由 W = Fs 决定,跟物体是做匀速直线运动还是做变速运动无关。 ③知道 1 焦的物理意义,知道 1 焦的大小。 | |
| 例题:(书上例题)用20N的水平推力,使重为100N的物体在水平桌面上移动0.5m,试求推力和重力对物体做了多少功? 由一名学生板演,其他学生自己演算。要求解题规范化。
| 一名学生板演,其他学生自己演算。 | |
| 追问:此题中物体受到几个力的作用?哪个力做了功?对什么物体做功?重力做了功没有?为什么? 学生回答,教师小结。 | 学生回答。 | |
| 4.功率 | 物体在力 F 作用下经过时间 t 运动了距离 s ,求 ① 力对物体做的功 ② 物体运动的快慢。(类比) 我们在运动学中学过物体运动的快慢是物体单位时间里运动的距离。 v = s /t 那么力做功的快慢呢?就是力在单位时间里做的功。我们把它叫做功率。 定义:功率 P = W /t 单位: W 1W = 1J/s 可提供例题要求学生计算。 | 学生理解。 |
| 三、课堂小结 | 本节课我们学习了力学中 “功”的概念,知道了做功的两个必要因素,给出了功的计算公式 W =F·s,知道了功的单位是焦耳。大家完成课后练习,帮助自己更好地理解功的意义,学会功的计算。 | |
课外小实验:测出自己上楼时所做的功及所用的时间。
要求:
1 .测出:
( 1 )体重 G ;
( 2 )楼层高 h ;
( 3 )上楼所用的时间,按正常速度走上去所需时间 t 1 ,快速跑上去所需时间 t 2 。
2 .计算:
( 1 )上楼所做的功;
( 2 )两次登楼过程的功率。
【 板书 】
第一节 功
1 .功的定义:
如果物体受力且沿受力方向移动了一定的距离,就说力对物体做了功。
2 .功的计算:
功=力×距离
公式: W = Fs
单位:焦耳 符号: J
3 .功率:单位时间里完成的功,用 P 表示。
公式: P = W /t
单位: W
1W = 1J/s
二、杠杆
授课地点: 物理实验室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 羊角锤等
【 教学目标 】
1.知识与技能:
(1)知道什么是杠杆;
(2)理解支点、阻力、阻力臂、动力、动力臂。
2.过程与方法:通过举例认识杠杆,会分析杠杆的几个概念。
3.情感、态度与价值观: 体验科学探究的乐趣,了解杠杆在生活中的应用。
【 教学重点 】
认识杠杆。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、引入新课 | 通过浮力的学习,同学们已经知道了阿基米德是古希腊伟大的科学家,他在物理学方面的主要贡献有两项:浮力问题与杠杆平衡问题。阿基米德有句名言:“给我一个支点,我可以撬动地球。” 置疑:阿基米德说这句话的根据是什么 ? 你认为这可能吗? 阿基米德用来撬动地球的工具就是杠杆,也就是这节课要研究的问题。 | |
| 二、杠杆 1.认识杠杆 | 要求学生观察书上图12-2-3:生活中的常见的杠杆。 要求学生举出其他生活中的杠杆。 进行讨论,找出图中杠杆的共同特征——都绕一固定点转动。 教师出示羊角锤,分析使用时有一固定点。 要求学生分析其余杠杆的固定点。 得到杠杆概念:在力的作用下,能绕某一固定点转动的硬杆,叫杠杆。 “硬杆”指在力作用下不易发生形变的受力的杆状物体,可以是直的也可是弯的,形状也可以是各种各样,可是方的、圆的等。 要求学生再举其他例子。 例如:用来拧螺母的扳手可以使我们轻易地将螺母拧紧或拧松。 订书机可以很方便地把纸装订在一起。 | 举出生活中其他杠杆。 学生观察图,讨论说出它们的共同特征。 找到图中所示工具的固定点。
举例。 |
| 2.与杠杆有关的概念 | 首先认识杠杆的几个概念 支点 ( O ) :杠杆绕着转动的固定点。 动力 ( F1 ) :使杠杆转动的力。 阻力 ( F2 ) :阻碍杠杆转动的力。 动力臂 ( L1 ) :支点到动力作用线的距离。 阻力臂 ( L2 ) :支点到阻力作用线的距离 力臂是支点到力的作用线的距离,作力臂的步骤:( 1 )找准支点;( 2 )沿力的方向作出力的作用线;( 3 )从支点向力的作用线画垂线;( 4 )标出力臂。 教师举杠杆撬球的例子分析五个概念。 画出杠杆撬球中的各种物理量。 支点是杠杆绕着转动的固定点,在分析支点时,我们可以假想杠杆发生转动,杠杆围绕哪一点转动,哪一点就是支点。如图所示,我们假设杠杆在动力作用下做逆时针转动,其中 O 点是不动的,所以 O 点就是支点。 力的作用线就是从力在杠杆上的作用点起,沿力的方向所画的直线,如图所示,动力的作用线是从 A 点起沿 F1 方向的直线。 从支点 O 向动力 F1 的作用线所画的垂线就是动力臂L1 ,从支点O 向阻力F2 的作用线所画的垂线就是阻力臂L2 了。画力臂实际上就是作一个点到一条线的垂线,只要把平面几何中作“点到直线的距离”的方法迁移过来,就不难解决力臂作法这一难点。 必须明确:力臂是支点到力的作用线的垂直距离,而不是支点到力的作用点的距离,如图所示中,不能把 OA 和 OB 作为动力臂和阻力臂。 例题: 在黑板上画出各杠杆的示意图,画出它们的支点、动力和阻力。 如:铡刀、瓶盖起子、独轮车、铁锹等。 由4名学生分别画出它们的动力臂和阻力臂,巡回指导,最后进行讲评。 可选择分析一些实际杠杆,如:抽水机、汽车刹车踏板、胳膊、缝纫机踏板等。 |
学生理解。
4名学生画到黑板上,其余自己画。 有能力的学生选作。 |
| 三、课堂小结 | 认识杠杆,并介绍了杠杆的几个重要概念,学会分析生活中的杠杆。 | |
注意观察生活中有哪些杠杆,试着分析它们的支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。
【 板书 】
第二节 杠杆
杠杆:1 、杠杆:在力的作用下,能绕某一固定点转动的硬杆,叫杠杆。
2 、杠杆的几个概念:
支点 ( O ) :杠杆绕着转动的固定点。
动力 ( F1 ) :使杠杆转动的力。
阻力 ( F2 ) :阻碍杠杆转动的力。
动力臂 ( L1 ) :支点到动力作用线的距离。
阻力臂 ( L2 ) :支点到阻力作用线的距离。
二、杠杆(二)
授课地点: 物理实验室
授课教师:
授课时间: 1课时
【仪器材料】 杆秤
分组实验器材: 铁架台、杠杆、钩码等
【 教学目标 】
1.知识与技能:
(1) 知道杠杆平衡的条件;
(2) 能根据实际需要正确选择和使用杠杆。
2.过程与方法: 经历“探究杠杆平衡条件”的过程。
3.情感、态度与价值观: 体验科学探究的乐趣,了解杠杆在生活中的应用。
【 教学重难点 】
探究杠杆平衡条件。
【 教学方法 】
实验探究法。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |||
| 一、 杠杆的原理 | 出示杆秤,对杆秤进行分析,画出支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂。 使用杆秤称水果,要求称不等量的水果,请一位学生上来演示。 | 学生称不等量的水果。 | ||
| 置疑: 你为什么要这样称 ? | 因为要使杠杆达到平衡,如果杆秤不平衡了,就无法称出水果的多少,且要根据水果的多少来移动秤砣或更换秤钮。 | |||
| 对,我们要使杠杆达到平衡。 杠杆的平衡与哪些因素有关,有什么样的关系 ? 与动力、阻力、动力臂、阻力臂有关。 | 与水果及秤砣重量,还有他们与杠杆提手之间的距离有关。 | |||
| 二、实验探究 | 通过实验探究,得到确定的关系。 | 探究杠杆的平衡条件。 | ||
| 每2人一组实验,要求讨论如何设计这个实验。 | 讨论实验步骤。 | |||
| 步骤如下: (1) 将杠杆挂在铁架台上,观察是否在水平位置平衡 ( 静止 ) ;若不是,可调节平衡螺母,使之水平平衡。 此处可提问:为什么要使杠杆在水平位置平衡?若学生回答不出,可要求课后思考。
(2) 在杠杆支点的左边挂一定量的钩码,在支点右边也挂上钩码,直至杠杆平衡为止。 (3) 重复多做几次平衡实验,得到不同数据。 (4) 将数据记录下来,分析得出结论。 | 记录的是杠杆上的格数,如果不在水平位置平衡,那么臂长就不等于格数×格长了。 | |||
| 开始实验,完成探究任务。 老师在学生探究过程中进行巡视,发现问题及时提出,让学生自己去分析、解决问题。 完成实验后,任意选择五组,请组中作记录的学生将结果投影到屏幕上。 将五组中的实验数据任意各取一组填入表格中,讨论可得到什么结论 ( 杠杆平衡的条件 ) 。 教师可提出各种猜想,加减乘除关系都可。 可能有学生得到其他关系式,但不适合所有数据,因此它不是杠杆平衡条件。
| 学生分组认真探究,将结果填入自己设计好的表格中,同时对得到的结论进行分析、讨论。 | |||
| 对公式进行变形可以得到比例式 ,它的含义是:如果动力臂是阻力臂的几倍,那么动力就是阻力的几分之一。
| 学生:动力×动力臂 = 阻力×阻力臂。 | |||
| 【课堂练习】 1.画出下图中 F'和 F"的力臂,并比较杠杆平衡时 F' 与 F"的大小. 2.下图所示杠杆,OA 长20cm,AB 长60cm,现在 A 处挂一重200N的物体,若使 B 处的弹簧秤示数最小,弹簧秤的方向怎样?弹簧秤的示数是多少? | 练习,理解。 | |||
| 三、杠杆的分类 | 由杠杆的平衡关系,可以得到当力不等时,对应的力臂也不等。可将杠杆分为三类: 杠杆类型 | 省力杠杆 | 费力杠杆 | 等臂杠杆 |
| 力臂的大小关系 | L1> L2 | L1< L2 | L1 = L2 | |
| 力的大小关系 | F1 < F2 | F1 > F2 | F1 = F2 | |
| 力的作用点移动距离的大小关系 | s1 > s 2 费距离 | s1 < s 2 省距离 | s1 = s2 |
| 跟随教师分析出三种类型的杠杆。 | ||
| 分析中提出相关问题:省力、费力是谁相对谁而言?省距离、费距离的含义是什么? 举例分析:从撬棒撬石头分析费距离的含义。 所谓省距离或费距离指的是动力作用点移动距离s1 ,相对于阻力作用点移动距离s2 而言的。杠杆平衡条件说明,当动力臂大于阻力臂时,动力小于阻力是省力杠杆。如图所示,当动力作用点移动 s1 距离时,阻力作用点移动s2 距离,且s1 >s2 ,因此使用撬棒撬石头省力而费距离。
| 思考,回答。 | |
| 要求学生举例,并进行分类。 | 举例,分类。 | |
| 四、课堂小结 | 杠杆的平衡条件 F1L1 = F2L2; 杠杆的分类:省力杠杆、费力杠杆、等臂杠杆。 | |
1. 通过探究,你能理解阿基米德的名言吗? 请就此写一篇短文。
2. 用杠杆知识分析、理解天平的原理和调整过程。
【 板书 】
杠杆平衡的条件:
动力×动力臂 = 阻力×阻力臂
F1L1 = F2L2
三、滑轮
授课地点: 物理实验室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 定滑轮、绳子、钩码、弹簧测力计
分组实验器具: 动滑轮、绳子、钩码、弹簧测力计、铁架台、刻度板
【 教学目标 】
1.知识与技能:
使学生借助已有知识:理解滑轮的原理 , 知道滑轮的作用。
2.过程与方法:
由问题的提出、猜测、经过实验探究 , 使学生亲身经历物理问题的研究过程。
3.情感、态度与价值观:
体验科学探究的乐趣 , 学习科学的探究方法 , 从而领悟科学的思想和精神 , 培养抽象思维和论证问题的能力。通过对实验数据的收集 , 培养严肃认真的操作态度及科学分析实验数据的能力。
【 教学重点 】
定滑轮、动滑轮的作用。
【 教学方法 】
采用实验探究、讨论归纳的方法。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、复习提问 | 1.杠杆有哪三种?各有什么特点?举例说明。 2.剪铁用的剪刀和镊子是省力杠杆还是费力杠杆? | 学生回答。 |
| 教师出示实物并进行演示,并画出这两个杠杆的示意图。要求学生正确画出它们的力臂,讲清道理,说明结论。 剪铁用剪刀和镊子两杠杆示意图如图所示。
| 画出力臂。 | |
| 二、新课引入 | 教师先举一个滑轮的实例,再要求学生举滑轮的例子,根据使用时滑轮的不同情况进行分类(即按定滑轮和动滑轮分类)。 | 学生举例。 |
| 提问它们的特点是什么,由此给出定义:滑轮是一个周边有槽、并可以绕轴转动的轮子。 教师给出滑轮的分类。 滑轮有两种:定滑轮和动滑轮。使用时滑轮的位置固定不变的叫做定滑轮,使用时滑轮的位置跟被拉动的物体一起运动的叫做动滑轮。
| 讨论特点。 | |
| 再举些滑轮实例,可连接录像。 | 学生观看录像。 | |
| 1 .定滑轮 | 观察定滑轮。定滑轮工作时,它的轴固定不动。 举例:如旗杆顶部的装置为定滑轮。 (2) 提问:使用定滑轮有什么特点? | 观察定滑轮工作的状态,轴是固定不动的。 |
| 演示实验: ① 称量钩码的重力; ② 演示如图所示的实验,匀速拉动弹簧测力计,物体上升,拉力的方向改变,但弹簧测力计的示数不变,特点是 G = F 。使用定滑轮吊起物体时,可以改变力的作用方向,达到操作方便的目的。 | 观察实验: 学生通过教师的演示得出使用定滑轮可以改变力的作用方向,定滑轮不能省力。 | |
| 提问:使用定滑轮不能省力,那么能否省距离?能否省功? | 学生思考 | |
| 按照下图进行演示。使学生清楚地看到:“动力作用点移动的距离 s 与物体上升高度 h 相等,使用定滑轮不能省力,也不能省距离。” 由此得出使用定滑轮不能省功。 | 观察实验,得出结论: ① 动力作用点移动的距离 s 与物体上升高度 h 相等,使用定滑轮不能省力,也不能省距离。 ② 由 W = Fs得出 W 与提升物体所需的功Gh相等,使用定滑轮不能省功。 | |
| 2 .动滑轮 | (1) 教师边讲边演示动滑轮提升重物。 要求学生讨论分析,此时提起重物使用的滑轮与刚才演示实验使用的定滑轮有何不同点? 教师在学生讨论后小结:动滑轮工作时,轴和重物一起移动。另外用力方向也不同,用定滑轮时拉力方向是向下的,使用动滑轮提升重物时拉力的方向是向上的。
(2) 提问:使用动滑轮有什么好处?动滑轮中绳的拉力和做功情况怎样? | 学生讨论。 |
| (3) 组织学生实验,按课本实验探究,参照下图进行实验。 由于研究定滑轮时教师已演示过实验,学生可以自己设计出实验步骤。 说明:重物用 2 个钩码表示,有利于分析数据。用弹簧秤测出钩码重。读取弹簧秤的示数时,跨过动滑轮的两条绳要竖直、平行。 学生实验,教师巡回指导。 | 实验:两人一组,自行设计实验步骤及表格记录数据。 | |
| 按左图所示进行实验。 观测弹簧测力计的示数F1 和 F2 及钩码升高的高度 H 和手拉弹簧测力计拉起的高度s。 | ||
| 学生实验完毕后,教师请几组学生分别将自己的一组数据填到教材中的表格中,分析学生数据。 (4) 总结: 使用动滑轮提升钩码,弹簧秤的示数约是钩码重的二分之一。 两根绳子吊着重物和滑轮,这两根绳子的力之和约等于钩码的重力,符合平衡力的原理。 动力作用点移动的距离s是物体上升高度 H 的 2 倍。 使用动滑轮不能省功。 说明:在提升钩码的过程中也把动滑轮提升起来了,当钩码重远大于动滑轮重时,动滑轮才可忽略不计,从而得出使用动滑轮可以省一半力的结论。 | 通过数据分析得出: ⑴ 使用动滑轮提升钩码,弹簧秤的示数约是钩码重的二分之一。 ⑵ 动力作用点移动的距离s是物体上升高度 H 的 2 倍。而使用动滑轮虽不能改变力的方向,但可以省一半力。使用动滑轮不能省功。 | |
| 三、课堂小结 | 认识定滑轮、动滑轮。 | |
建议:“发展空间”中的“我的设计”。
【 板书 】
第三节 滑轮
一、 定滑轮
1. 滑轮的位置固定不变。
2. 不省力 , 可以改变力的方向。
3. 使用定滑轮不省功。
二、 动滑轮
1. 滑轮的位置跟被拉动的物体一起运动。
2. 可以省一半力 , 但不能改变用力方向。
3. 使用动滑轮工作,不省功。
四、功的原理及应用
教学要求
(l)常识性了解功的原理。知道使用任何机械都不省功。(2)会应用功的原理进行简单的计算。(3)会计算机械做的功和不使用做的功。
教学重点、难点1.理解功的原理。通过实验,设置物理情景,培养学生分析归纳的能力。2.利用机械做的功,不使用机械做的功。
教学过程
一、复习提问
1.做功的两个必要因素是什么?举例说明。计算功的公式和单位是什么?
二、进行新课
1.引入、提问:使用杠杆、滑轮这些简单机械能够省力,是不是也能省功呢?
2.组织学生完成课本本节实验l、2。
学生自己实验。教师巡回指导。
(1)明确实验目的是研究使用杠杆(或滑轮)提升重物时能不能省功?即手对杠杆(或滑轮)做的功与杠杆(或滑轮)对重物做的功是否相等。
(2)明确实验中动力就是手的拉力,阻力的大小等于钩码重。
图14—4,实验是利用杠杆的平衡条件算出手对杠杆的拉力。图14—5实验中手对动滑轮的拉力由动滑轮的特点得出。
钩码重G=mg。
(3)测量砝码提升的高度和手移动的距离时,把两个刻度尺分别竖直放在砝码及手旁,记下砝码和手的起始位置。当用杠杆(或动滑轮)提升砝码到一定高度时,再记下砝码和手的终了位置,求出砝码升高的高度h(米)和手移动的距离s(米)。
(4)实验中,杠杆和动滑轮的重及杠杆和滑轮在运动中的摩擦力忽略不计,因为实验研究的是理想机械。
(5)按课文实验1、2,并参照图13—4、图13—5组装实验器材,将实验结果填入课文表格中,写出实验结论。
3.总结实验结论
①学生报告实验记录数值和实验结论。教师将几组数值记于黑板一或事先画好表格的小黑板)上。
②实验表明:
利用杠杆提升砝码,使用杠杆所做的功F·s(焦)和直接用手所做的功G·h(焦)相等,即使用杠杆不能省功。
利用动滑轮提起砝码,使用滑轮做的功F·s和直接用手所做的功G·h相等,即使用动滑轮也不能省功。
总结出功的原理并板书:“二、功的原理
1.使用机械不能省功。这个结论叫做功的原理。
2.功的原理对任何机械都适用。”
3.提问:使用任何机械都不省功,为什么人们还要使用机械呢?(课文后“想想议议”)
要求答出:可以省力,或省距离,或改变动力的方向,使用方便等好处。
4.例题:课本章后习题5。
教师板演讲解。首先弄清已知条件、物理过程。
三、布置作业
1.填写课文章后“学到了什么” 2。
2.课本习题6。
3.自学课本“斜面”。
五、机械效率
授课地点: 教室
授课时间: 1课时
【 教学目标 】
1.知识与技能:
(1) 理解有用功、额外功和总功的含义;
(2) 理解机械效率的定义及物理意义,会进行相关的计算;
(3) 知道提高机械效率的意义和主要方法。
2.过程与方法:
经过举例理解有用功、额外功、总功及机械效率;通过讨论,了解如何提高机械效率。
3.情感、态度与价值观:
关注生产、生活中各种机械的机械效率,具有用机械效率来评价机械的意识。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、有用功、额外功和总功的概念
| 观察教材图12-5-1或举一个具体的例子。机械做功,如起重机将砖块提升到楼顶,除了克服砖块重力做功外,也一定同时需要克服装砖的筐子、滑轮和钩子等辅助措施的重力做功;此外,由于物体之间总存在摩擦,所以起重机对砖块做功的同时,或多或少要克服摩擦做功。 起重机提升砖块做的功是有用功,提升筐子、滑轮、钩子以及克服摩擦做的功是额外功。有用功和额外功之和叫总功。 用 表示总功, 表示有用功, 表示额外功,它们的关系是 举例提问加深理解有用功、额外功、总功的概念 提问,人用水桶从井中提水,有用功、额外功、总功各是什么? 视学生理解程度可再举几个例子。 | 回答:提升水做的功是有用功;提升水桶、竹竿做的功是额外功;二者之和为总功。 |
| 二、机械效率举例
引出机械效率 | 学校二楼的墙坏了一个洞,修补的话需要40Kg 的水泥。如果你是建筑工人,你需要将40Kg 的水泥从一楼搬到二楼。现在你手上有重5Kg 的铁桶,重2Kg 的塑料桶,都能装下40Kg 水泥,你可以叫楼上的同事用铁桶或者塑料桶把水泥提上去,当然也可以自己提上去。 提问:你愿意采取哪种方法? 提问:为什么? | 回答:叫楼上的同事用塑料桶把水泥提上去。
回答:省力或做的功少。 |
| 提问:“做的功少”指的是什么功少?有用功、额外功、还是总功? | 回答:总功。 | |
| 提问:三个方法做的总功不同,有用功相同吗? | 回答:相同。 | |
| 逐步引导。 任何机械所做的有用功只是总功的一部分。有用功所占的比例越大,说明机械的效率越高。物理学中把有用功跟总功的比值叫做机械效率。 机械效率的符号是η,读作: yita ,常用百分数表示。
说明:η为一比值,没有单位。
提问:总功又等于有用功和额外功之和,则η又可以表示为什么?
说明:在实际机械中,由于机械重力、摩擦力等等因素的存在,额外功 是一定存在的,即 >0 , 可见η < 100%; 只有在理想机械中,机械重力、摩擦力等等因素可以忽略,这时 =0 , η = 100% 。 | 回答: | |
| 三、例题 | 例题: 如图利用一个动滑轮把重为400N的货物匀速提高2m,所用的拉力 F 是250N,求总功、有用功、额外功和动滑轮的机械效率。
教师板演。 解:人做的总功 等于人拉绳子的力 F 乘以在拉力作用下绳子的自由端被拉上去的距离s。人拉绳子的力F=250N,s=2×h=2×2m=4m,h 为货物提升的高度。 = Fs = 250N × 4m = 1000J 有用功只是克服货物重力做的功。货物所受重力 G=400N ,提升高度 h=2m 。则 = Gh = 400N × 2m =800J = - =1000J-800J=200J η = ( / ) × 100% =( 800J/1000J ) × 100%=80% 总结:由例题得知,只要我们知道了总功、有用功和额外功三者中的任意两个,就可以算出用机械做功过程中的机械效率。 | 学生思考解答。 |
| 四、提出提高机械效率的意义
| 机械效率表示有用功在总功中所占的比值,机械效率越大,做相同的有用功,需要的总功越少,机械能够更好地发挥效用。η的高低是机械性能优劣、质量好差的重要标志之一。
提问: 如何提高机械效率呢? | 回答:由η = ( / ) × 100% ==[ /( + ) ] × 100% 可以看出 : 在 一定时,减少额外功 ;在 一定时,增加 ,可以提高η。 回答:可以采取减轻动滑轮重量以及减少滑轮与绳子之间摩擦的方法。 |
| 提问:例题中可以采取什么方法减少 ? 当机械一定时,在可能情况下,增加 ,也可以提高η。 提问:例题中怎样增加 ? | 回答:增加被提起货物的质量。 | |
| 五、与功的原理对比 | 说明: 一般来说,用机械对物体做功,有用功 是固定的,这时候,机械效率越高,机械需要做的总功就越少,可见,机械效率越高的机械越省功。 提问:这和功的原理中说的“任何机械都不省功”矛盾吗? | 回答:不矛盾 ,功的原理说的是使用机械时,人们做的总功,不会少于有用功。 |
| 六、课堂小结 | 今天我们学习了用机械做功过程中总功、有用功和额外功的概念,学习了判断机械性能优劣、质量好差的重要标志之一:机械效率η。通过η的计算公式: η = ( / ) ×100% =[ /( + ) ]×100% 讨论了如何提高机械效率的方法。 | |
| 七、课后作业 | 学生活动手册相关内容。 | |
机械效率
一、 有用功:
额外功:
总功: 有用功和额外功之和
二、 机械效率:η有用功跟总功的比值
η = ( / ) ×100% =[ /( + ) ]×100%
η无单位
实际机械 η< 100%;理想机械η =100%
三、 如何提高机械效率
在 一定时,减少额外功 ;
在 一定时,增加 。
六、机械能
授课地点: 多媒体教室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 铅球,乒乓球 , 橡皮筋 , 纸弹 , 弹簧 , 小钢球
【 教学目标 】
1.知识与技能:
(1) 理解动能、重力势能的初步概念,知道什么是弹性势能;
(2) 知道动能的大小与质量和速度有关,重力势能大小与质量和高度有关;知道弹性势能的大小与弹性形变有关;
(3) 知道机械能的概念。
2.过程与方法:
结合定义,寻找日常生活的各种形式能量的例子,初步具备从能量角度分析物理问题的方法。
3.情感、态度与价值观:
在现实生活中树立起科学的能量的观念。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、新课引入 引入能量 | 我们在日常生活中经常提到能量,也简称为能,诸如热能、电能、能源开发等等。“能量”是物理学中的一个重要概念,能量的概念跟功的概念有密切联系。 我们说一个物体能够做功,这个物体就具有能量。 并且,物体能够做的功越大,这个物体具有的能量就越大。能量的单位和功是一样的,也是焦耳。 自然界中,能量的形式很多,今天我们学习最常见的能量的形式—— 动能和势能。
| |
| 二、动能 | 列举日常生活中常见的具有动能的物体。 有条件时可以幻灯片演示 : 失控的汽车常常容易撞倒路旁的柱子、广告牌;呼啸的海浪有时会冲坏海堤,推倒房子;弹出去的玻璃球能把静止的球弹得远远的 , 跑动的人能撞倒别人… 这些现象说明了失控的汽车、呼啸的海浪、弹出去的玻璃球、跑动的人能够对其他的物体做功,可见它们都有能量。 | |
| 提问 : 是什么原因使它们都能够做功的?它们有什么共同特点? 它们的能量是因为它们运动才具有的。 我们把物体由于运动而具有的能量叫做动能。 | 回答 : 它们都在运动。 | |
| 提问 : 举例哪些物体具有动能。 提问:物体能够做的功越多,表示这个物体具有的能量越大。那么物体的动能的大小决定于哪些因素呢? 汽车速度越快出事故就越严重,对别的物体做的功越多,这说明物体动能的大小和它的速度有关。相同质量的物体,速度越大动能越大。一辆汽车以同一速度运动,重载时比空载时出事故会更严重,这说明物体的动能还和质量有关。具有相同速度的物体,质量越大动能越大。 总之,物体的质量越大,速度越大,动能就越大 。 | 学生举例。 | |
| 三、重力势能
1.重力势能概念 | 物体由于运动而具有动能,物体还可能由于其他的原因而具有能量。 提问 : 举高的物体具有能量吗?也就是说具有做功的能力吗? 例如:举高的铅球,能够在落地时将地面砸个坑;举高的铁锤,能够在落下时把木桩打入地里。高处的流水能够冲击水轮碾米,磨面。它们都具有做功的能力,也就是说它们都有能量。 分析一下它们的共同特点,它们的位置,都是相对于另一物体位置较高的方向。我们把 物体由于位置较高而具有的能量叫重力势能。 | 学生回答。 |
| 2.重力势能的大小和质量及高度有关 | 让学生列举具有重力势能物体的例子。 | 举例。 |
| 试问树上的苹果有重力势能吗? 反问:苹果没有做功啊,为什么有能量呢? 说明: 注意“ 能够 ”二字,我们说一个物体 能够 做功,这个物体就具有能量,不是说物体做了功才有能量。即物体具有做功的本领就有能量,不一定显露出来。树上的苹果虽然没有做功 , 但“能够”落到地面把地上砸一个坑,就是具有重力势能。 | 回答:有,因为位置较高。 疑惑。 | |
| 重力势能的大小和什么因素有关? 举例:举起同样高度的铅球和乒乓球, 铅球能够在落下时做的功多(可看地上砸的坑),具有的重力势能大。可见 : 物体的质量越大 , 具有的重力势能就越大。 同一个铅球举的高度越高,能够做的功也越大,具有的重力势能就越大。可见 : 物体的位置越高 , 具有的重力势能就越大。 总之:物体的质量越大,位置越高,它具有的重力势能就越大。 | 回答。
| |
| 四、弹性势能
得出弹性势能的概念
弹性势能的大小与弹性形变有关 | 演示并说明 : 橡皮筋弹射纸弹 , 拉长的橡皮筋能给纸弹一个力,并推动纸弹移动一段距离,从而对纸弹做了功。 压缩的弹簧使小钢球在桌面上滚动 , 也能够做功。 拉长的橡皮筋和压缩的弹簧都具有能量。 它们有什么共同特点 ? | 回答:都是有弹性的物体,并且都在外力的作用下发生了形状的变化。 |
| 有弹性的物体, 在被外力改变形状时会产生一个弹力来对抗这种形变。 这种形状的改变叫做弹性形变。发生弹性形变后的物体产生弹力可以做功,因此物体具有能量。我们把物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能。 提问 : 请列举具有弹性势能的物体。 | 举例:拉长的弹簧,压扁的皮球,弯曲的钢锯条,拉弯的弓等。 | |
| 很明显, 同一物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大。 如弹簧被压缩不同长度使放在上面的小球弹起的高度不同。 提问 : 如果外力撤消,物体恢复原状,这时物体有没有弹性势能了 ? | 回答 : 没有弹性形变 , 就没有了弹性势能 | |
| 五、势能 | 通常,把重力势能和弹性势能统称为势能。 | |
| 六、机械能 | 动能和势能统称为机械能。 一个物体既有动能,又有势能,那么动能和势能的和就是它的总机械能。机械能的单位和功的单位一样,是焦耳。 提问: 推出去的铅球,动能是300焦耳,重力势能是200焦耳,弹性势能为0 ,那么铅球的机械能是多少 ? | 回答 :500 J |
| 七、课堂小结 | 今天我们学习了自然界中最常见的能量的形式—— 机械能。 它包括动能,重力势能和弹性势能。并且明白动能、重力势能和弹性势能各与什么因素有关。 | |
| 八、作业 | 从斜槽上端滚下的小球,它有没有重力势能?在它下滚的过程中重力势能的大小有没有变化?为什么?在滚下的过程中有没有动能?它的动能有没有变化?为什么? | |
观察现实生活中哪些物体具有机械能。
【 板书 】
什么是机械能
一 能量 : 我们说一个物体 能够 做功,这个物体就具有能量。
二 机械能
1.动能 : 我们把物体由于运动而具有的能量叫做动能。
物体的质量越大,速度越大,动能就越大。
2.重力势能 : 物体由于位置较高而具有的能量叫重力势能。
物体的质量越大,位置越高,具有的重力势能就越大。
3.弹性势能 : 物体由于发生弹性形变而具有的能量叫弹性势能 .
同一物体的弹性形变越大,它具有的弹性势能就越大。
4.势能 : 重力势能和弹性势能统称为势能。
5.机械能 动能和势能统称为机械能。
七、改变世界的机械
授课地点: 多媒体教室
授课时间: 1课时
【仪器材料】 斜槽、小钢球、 弹簧
【 教学目标 】
1.知识与技能:
(1) 理解动能和势能的相互转化,能举例说明动能和势能的转化;
(2) 能分析、解释简单的物理过程中能量转换情况,培养学生理论联系实际的能力。
2.情感、态度与价值观:
通过列举一些学生感兴趣的机械 , 培养学生学习物理的兴趣,使学生意识到机械的发展在人类文明中的重要地位,树立科学的发展观。
【 教学过程 】
| 教师活动设计 | 学生活动设计 | |
| 一、新课引入 由上节课的作业引入新课 | 提问: 从斜槽上端滚下的小球,它有没有重力势能?在它下滚的过程中重力势能的大小有没有变化?为什么?在滚下的过程中有没有动能?它的动能有没有变化?为什么? | 回答 : 从斜槽上端滚下的小球,有重力势能。在它下滚的过程中,由于高度在变小,重力势能也减小。在滚下的过程中有动能,它的动能越来越大,因为速度越来越大。 |
| 二、 动能和重力势能的相互转化 | 边演示边说明 ( 让小球从斜槽最上端滚下 ) 说明: 小球在斜槽最上端时,重力势能最大,动能为零;在从斜槽上端滚下的过程中,重力势能不断减小,动能不断增加,到斜槽最下端时,速度最大,高度最小,也就是说重力势能最小,动能最大。所以说在从斜槽上端滚下的过程中,小球重力势能逐渐转化为动能。 | |
| 演示: 小球从斜槽最下端向上滚。注意不让小球滚出斜槽。 提问: 小球的动能和重力势能又怎样变化。 说明: 在从斜槽最下端向上滚的过程中,小球的动能逐渐转化为重力势能。 | 回答:小球的动能减小,重力势能增加。 | |
| 总结: 在一定条件下 , 物体的动能和重力势能可以相互转化。 提问: 举出在现实生活中重力势能和动能相互转化的例子。 | 举例: 秋千,钟摆在摆动的过程中都有动能和重力势能的转化。举高的铅球在下落的过程中,重力势能也在不断转化为动能,等等。 | |
| 三、动能和弹性势能的相互转化 | 演示: 弹簧水平放置 , 将一个小球放在弹簧上,用手指压小球,使弹簧被压缩,忽然松开手指,小球在水平桌面上滚动。 说明: 在一定条件下, 弹性势能和动能可以相互转化。 提问: 举出在现实生活中弹性势能和动能相互转化的例子。 |
举例: 拉开的弓的弹性势能转化为箭的动能, 等等。 |
| 四、弹性势能、动能和重力势能的转化 | 演示: 将一个小球放在弹簧上,用手指压小球,使弹簧被压缩,忽然松开手指,小球弹起,上升到最高处后,又落到地面。 (可借助多媒体演示慢镜头)
提问: 这个过程中弹性势能、 动能和重力势能是怎么转化的? | 回答: 用手指压住小球后,弹簧被压缩,也就是产生了弹性形变,具有了弹性势能,此时小球的动能为零;松开手后,弹簧慢慢回复到原来的形状,同时对小球做功,将小球弹起,弹簧弹性势能转化为小球的动能。 小球向上飞起后,高度越来越高,速度越来越小,动能转化为重力势能,到达最高处时动能为零,重力势能最大;之后又在重力的作用下往下落,重力势能转化为动能。 |
| 总结: 在一定的条件下 , 物体的弹性势能、动能和重力势能可以相互转化。 提问: 举出在现实生活中弹性势能、动能和重力势能相互转化的例子。 | 举例。 | |
| 五、机械能同其它能之间的转化 | 说明: 物体的动能、重力势能、弹性势能都是机械能的一种。能量除了可以在机械能内部的动能、重力势能、弹性势能之间转化外,还可以在机械能和其他形式的能量间转化。 列举教材上几个图中的例子。 总结: 在一定条件下,机械能还可以与热能、电能、光能、化学能、核能等等能量进行转化。 提问: 分析一下教科书图 12-6-4 中拉弓射箭过程中的能量。 | 分析其中能量的转化。 回答: 人的化学能先转化为弓的弹性势能,弓的弹性势能再转化为箭的动能。 |
| 六、改变世界的机械
引入新课 教学过程 | 说明: 凡能使我们省力或得到方便的工具,都可以称为机械。 人类文明的发展史就是一部机械的发展史,机械改变了我们的世界。我们来看看人类已经发展了多少先进的机械。 具体详细列举几种学生感兴趣的现代化机械。 如: 神舟5号 , 机器人 , 等等。 可采取多媒体辅助。 | |
| 七、课堂小结 | 我们知道了: 在一定的条件下 , 物体的弹性势能、 动能和重力势能 可以相互转化。 在一定条件下,机械能还可以与热能、电能、光能、化学能、核能等等能量进行转化。 现代化机械正实现着各种各样的能量转化,改变着我们的世界。 | |
| 八、作业 | 学生活动手册相关内容。 | |
制作麦克斯韦摆 , 并通过它研究动能和重力势能的转化;在因特网上查找有关神舟五号、机器人等有关资料。
【 板书 】
机械能的转化
一、在一定条件下, 物体的动能和重力势能可以相互转化。
在一定条件下, 弹性势能和动能可以相互转化。
在一定的条件下, 物体的弹性势能、 动能和重力势能可以相互转化。
| 二、 在一定条件下,机械能还可以与热能、电能、光能、化学能、核能等等能量进行转化。 | 改变世界的机械 凡能使我们省力或得到方便的工具,都可以称为机械。 机械时刻改变着人类社会。 |
