人教版新课标高中物理必修1用牛顿运动定律解决问题（二）教案2篇文档

实验目标：1、知道打点计时器的构造和原理，学会使用打点计时器，能根据打出的纸带计算打几个点所用的时间，会计算纸带的平均速度，能根据纸带粗略测量纸带的瞬时速度，认识v-t图象，并能根据v-t图象判断物体的运动情况。2、通过速度测量过程的体验，领悟两个方法：一是用图象处理物理数据的方法；二是极限法或说无限趋近法，加强一个认识，实验是检验理论的标准。实验器材：电源（220v电源或学生电源），打点计时器，纸带，刻度尺（最好是塑料透明的），导线实验准备：1、仔细观察电磁打点计时器和电火花计时器，对照课本，比较它们的异同。2、两类打点计时器的打点时间间隔是多少？3、分析纸带时，如何计算纸带的平均速度。4、严格地说，瞬时速度我们引进测量出来的，你知道用什么方法求出的速度可以代替某点的瞬时速度吗？5、从器材上读取的数据是原始数据，原始数据是宝贵的实验资料，要严肃对待，要整齐的记录，妥善保存。

①平动的物体一般可以看作质点做平动的物体，由于物体上各点的运动情况相同，可以用一个点代表整个物体的运动，在这种情况下，物体的大小、形状就无关紧要了，可以把整个物体当质点。例如：平直公路上行驶的汽车，车身上各部分的运动情况相同，当我们把汽车作为一个整体来研究它的运动的时候，就可以把汽车当作质点。当然，假如我们需要研究汽车轮胎的运动，由于轮胎上各部分运动情况不相同，那就不能把它看作质点了。要注意的是：同一物体在不同情况下有时可看质点，有时不可以看作质点，一列火车从北京开到上海，研究火车的运行的时间，可将火车看成质点，而火车过桥时，计算火车过桥的时间，不可以将火车看成质点。②有转动但转动为次要因素例如：研究地球公转时，可把地球看作质点；研究地球自转时，不能把地球看作质点。③物体的形状、大小可忽略再如：乒乓球旋转对球的运动的较大的影响，运动员在发球、击球时都要考虑，就不能把乒乓球简单看作质点。

（创设实例：多媒体播放视频刘翔的110m栏。）1．提出问题：怎样定量（准确）人描述车或刘翔所在的位置？2．提示：你的描述必须能反映物体（或人）的运动特点（直线）、运动方向、各点之间的距离等因素。3．总结：①为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。坐标系是在参考系的基础上抽象出来的概念，是抽象化的参考系。为了定量地描述物体的位置及位置的变化需要在参考系上建立适当的坐标系，如果物体在一维空间运动，即沿一条直线运动，只需建立直线坐标系，就能准确表达物体的位置；如果物体在二维空间运动，即在同一平面运动，就需要建立平面直角坐标系来描述物体的位置；当物体在三维空间运动时，则需要建立三维坐标系。①一维坐标：描述物体在一条直线上运动，即物体做一维运动时，可以以这条直线为x轴，在直线上规定原点、正方向和单位长度，建立直线坐标系。如图1-1-1所示，若某一物体运动到A点，此时它的位置坐标XA＝3m，若它运动到B点，则此时它的坐标XB＝-2m（“-”表示沿X轴负方向）。

一、教材分析在初中阶段，物理量单位的学习是学生较为困惑的问题之一。前面关于1N的规定给学生的印象总好像是有些随意。尤其是牛顿、帕斯卡、安培、伏特、焦耳、瓦特等单位的规定。使得学生感动物理太复杂。事实上，只有把单位制放在整个物理学框架中加以认识，并且知识有了一定的积累。经历了充分的学习过程后才能体会物理量单位的命名和使用规则。体会到其中对一些单位进行规定的合理性和方便特征。物理学单位中，有很少几个基本物理量，它们的单位就是基本单位。在进行了这种选定之后，其它物理量的单位就是根据它的定义式，有所选择的其他物理量的单位共同确定的。国际单位制的建立和使用，不仅方便了国际间的交流，也逐渐成为科学研究中计算和运用的一种规范约束。中学生应该注意学习，逐步习惯，在记录、表达和计算中规范使用。二、教学目标（一）知识与技能1．了解什么是单位制，知道力学中的三个基本单位；2．认识单位制在物理计算中的作用

一、教学目标1、知识与技能（1）知道时间和时刻的含义以及它们的区别。知道在实验室测量时间的方法。（2）知道位移的概念，知道它是表示质点位置变动的物理量，知道它是矢量，可以用有向线段来表示。（3）知道位移和路程的区别。2、过程与方法（1）联系生活实际，通过师生共同讨论的方法来确定时刻与时间、位置、位移及其路程的关系。（2）通过类比的数学方法用数学上的点、线段来突破时刻与时间的关系，直线运动的位置和位移。（3）尝试运用所学的概念判断一些与生活相关的实际问题。3．情感态度与价值观（1）通过本节课的学习，使学生体会到物理现象和规律所蕴含的自然美。（2）通过对问题的讨论，培养学生勇于探究与日常生活有关的物理学问题。（3）培养学生有主动与他人合作的团队精神，提高学生的科学素养。二、教学重点、难点重点：1、时间、时刻、位置、位移的概念。2、矢量与标量的概念。

三、制定实验方案的两个问题：1．怎样测量（或比较）物体的加速度：引导学生思考、讨论并交流。学生可能会提出下面的一些方案：方法一：测出初速度为零的匀加速直线运动的物体在 时间内的位移 ，则 ；方法二：在运动的物体上安装一条打点计时器的纸带，根据纸带上打出的点来测量加速度；方法三：测出两个初速度为零的匀加速运动的物体在相同的时间内发生的位移 、 ，则 ；方法四：测出两个初速度为零的匀加速运动的物体在相同的位移内所用的时间 、 ，则 ；2．怎样提供并测量物体所受的恒力：教师提出：现实中，除了在真空中抛出或落下的物体（仅受重力）外，仅受一个力的物体几乎是不存在的。然而，一个单独的力作用效果与跟它大小、方向都相同的合力的作用效果是相同的，因此，实验中力 的含义指物体所受的合力。以在水平轨道上用绳牵引小车加速运动为例，小车受到四个力的作用，即重力、支持力、绳的拉力和轨道对小车的摩擦力（当物体运动的速度比较小时，我们可以忽略空气的阻力）。

1．加速度与力的关系：实验的基本思路是保持物体的质量不变，测量物体在不同的力的作用下的加速度，分析加速度与力的关系。有了实验的基本思路，接下去我们就要准备实验器材，以及为记录实验数据而设计一个表格。为了更直观地判断加速度与力的数量关系，我们以 为纵坐标、 为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描点。如果这些点在一条过原点的直线上，说明 与 成正比，如果不是这样，则需进一步分析。2．加速度与质量的关系：实验的基本思路是保持物体所受力不变，测量不同质量的物体在该力作用下的加速度，分析加速度与质量的关系。有了实验的基本思路，接下去我们就要准备实验器材，以及为记录实验数据而设计一个表格。为了更直观地判断加速度与质量的数量关系，我们以 为纵坐标、 为横坐标建立坐标系，根据各组数据在坐标系中描点，根据拟合的曲线形状，初步判断 与 的关系是反比例函数。再把 图像改画为 图像，如果是一条过原点的斜直线，说明自己的猜测是否正确。

2、过程与方法（1）联系生活实际，通过师生共同讨论的方法来确定时刻与时间、位置、位移及其路程的关系。（2）通过类比的数学方法用数学上的点、线段来突破时刻与时间的关系，直线运动的位置和位移。（3）尝试运用所学的概念判断一些与生活相关的实际问题。3．情感态度与价值观（1）通过本节课的学习，使学生体会到物理现象和规律所蕴含的自然美。（2）通过对问题的讨论，培养学生勇于探究与日常生活有关的物理学问题。（3）培养学生有主动与他人合作的团队精神，提高学生的科学素养。二、教学重点、难点重点：1、时间、时刻、位置、位移的概念。2、矢量与标量的概念。难点：1、时刻与时间、路程和位移的区别。2、用坐标表示时刻、时间、位移的方法。3、矢量与标量的区别。

（一）、复习提问1、请说出功的计算公式及功的单位2、我们用哪个物理量表示物体运动的快慢？（二）、创设情景，引入新课1、播放多媒体素材，用起重机和一个工人搬运几百块砖比较哪一种方法好？图中的情景说明了什么问题?（教师通过所设计的情景，将学生引入怎样比较做功快慢，让学生发表自己的看法，初步知道物体做功是有快慢之分的。）（三）、进行新课1、比较做功快慢的方法播放多媒体素材并提出问题：怎样比较两个人谁做功快谁做功慢？教师启发：以前学习过要比较两物体运动的快慢，可以先确定路程再比较时间，也可以先确定时间再比较路程。在路程和时间都不同时，通过计算速度比较两物体运动的快慢。同理，要比较物体做功的快慢可采用什么方法？

探究一：高中阶段功的含义是什么？投影：初中九年级《物理》105页学生思考：①图中物体的势能、动能分别如何变化？②物体能量的变化和做功是否存在关系？学生:分组讨论，得出结论：如果物体的能量发生变化时，说明有力对物体做了功。教师:进行点评和小结(设计意图：对初中知识深化理论认识，并为以后功能关系的教学作准备)探究二：力对物体做功的两个要素是什么？情景再现：找体重相对悬殊的两位同学，①A同学试图抱起B同学，但没成功。②B同学抱起A同学在教室内匀速走动。学生思考：在①中，A是否对B做功？在②中，B是否对A做功？学生:分析得出做功的两要素：物体受到力的作用，并且在力的方向上发生位移.教师:让学生分别例举生活中力对物体做功和不做功的例子，（设计意图：让学生亲身参与课堂实验，烘托课堂气氛，相互协作增进同学情谊）探究三：如果物体的位移不再力的方向上，那么力是否还对物体做功？

基于以上分析，为使本堂课围绕重点、突破难点，同时让学生在课堂教学中能力得到提高，我设计如下教学过程。（一）创设情景认识形变由同学们已有的形变知识入手，引入新课。教师演示：①弹簧的压缩形变；②弹簧的拉伸形变③视频播放：竹竿形变、钢丝的扭转形变。得出形变的概念及各类形变。[设计意图：我从生活情景中引入新课，是为了激发学生的好奇心，为学生学习重点和难点内容作铺垫。]设问：摩天大楼在风的吹拂下会不会摆动，发生形变吗？演示微小形变放大实验：由于这种形变不容易观察，会使学生产生疑问：到底有没有发生形变？解决的办法是微小形变的演示实验。为什么光点会往下移？让学生带着问题思考后得出结论：是由于桌面发生了形变，但是形变不明显。为后面解决压力和支持力都是弹力做好铺垫。[设计意图：使学生知道“放大”是一种科学探究的方法。]

通过这个示例呢，我们可以得到解决向心力问题的一般的步骤，确定对象，找出轨迹，找出圆心，然后进行受力分析，让同学们参考这样的步骤，逐步的解决圆周运动的问题，对于变速圆周运动，我通过链球运动进行引入，这里是一个链球运动的视频，在同学们观看视频之前，我给同学们提出问题，链球收到绳子的拉力，做的是匀速圆周运动吗？ 然后再课堂上我们再做一个小实验， 我们可以通过改变拉线的方式来调节小球的速度大小吗？ 那么对小球，做加速圆周运动，进行受力分析，我们可以看到，小球做加速运动时，他所受到的力，并不是严格通过轨迹的圆心，在进行分析的时候，特别强调，小桶所受力的切线方向分力，和法线方向分力，切线方向分力，改变小球运动速度大小，法线方向分力，改变了小球运动的方向，法线方向的分力，在这里就是向心力，产生了向心加速度，通过这样一个例子进行分析，同学们是比较容易理解的，

1．教材在学生的原有加速度概念的基础上来讨论“匀速圆周运动速度变化快慢”的问题，让学生知道向心加速度能够表示匀速圆周运动物体速度变化的快慢究竟是怎么一回事。2．教材把向心加速度安排在线速度和角速度知识之后，使学生对描述匀速圆周运动的几个物理量有一个大致的了解。3．教材从了解运动的规律过渡到了解力跟运动关系的规律；把向心加速度放在向心力之前，从运动学的角度来学习向心加速度。4．教材为了培养学生“用事实说话”的“态度”，让一切论述都合乎逻辑，改变了过去从向心力推导向心加速度的教学方式。1．采用理论、实验、体验相结合的教学安排。2．教师启发引导，学生自主阅读、思考，讨论、交流。知识与技能1．会作矢量图表示速度的变化量与速度之间的关系。2．加深理解加速度与速度、速度变化量的区别。3．体会匀速圆周运动向心加速度方向的分析方法。4．知道向心加速度的公式也适用于变速圆周运动；知道变速圆周运动的向心加速度的方向。

【学习内容分析】在行星运动规律与万有引力定律两节内容之间安排本节内容，是为了更突出发现万有引力定律的这个科学过程。如果说上一节内容是从运动学角度描述行星运动的话，那么，本节内容是从动力学角度来研究行星运动的，研究过程是依据已有规律进行的演绎推理过程。教科书在尊重历史事实的前提下，通过一些逻辑思维的铺垫，让学生以自己现有的知识基础身于历史的背景下，经历一次“发现”万有引力的过程，因此体验物理学研究问题的方法就成为主要的教学目标。【学情分析】在学太阳对行星的引力之前，学生已经对力、重力、向心力、加速度、重力加速度、向心加速度等概念有了较好的理解，并且掌握自由落体运动和圆周运动等运动规律，能熟练运用牛顿运动定律解决动力学问题。已经完全具备深入探究和学习万有引力定律的起点能力。所以在推导太阳与行星运动规律时，教师可以要求学生自主地运用原有的知识进行推导，并要求说明每一步推理的理论依据是什么，教师仅在难点问题上做适当的点拨。

【探究学习】引入新课教师活动：自从17世纪以来，以牛顿定律为基础的经典力学不断发展，取得了巨大的成就，经典力学在科学研究和生产技术中有了广泛的应用，从而证明了牛顿运动定律的正确性。但是，经典力学也不是万能的，向其它科学一样，它也有一定的适用范围，有自己的局限性。那么经典力学在什么范围内适用呢？有怎样的局限性呢？这节课我们就来了解这方面的知识。进行新课教师活动：请同学们阅读课文，阅读时考虑下列问题[用投影片出示]：1、经典力学取得了哪些辉煌的成就？举例说明。2、经典力学在哪些领域不能适用？能说出为什么吗？举例说明。3、经典力学的适用范围是什么？自己概括一下。4、相对论和量子力学的出现是否否定了牛顿的经典力学？应该怎样认识？5、怎样理解英国剧作家萧伯纳的话“科学总是从正确走向错误”？学生活动：阅读教材，并思考上面的问题。分组讨论，代表发言。点评：让学生通过自主阅读获取信息，培养学生阅读理解能力，同时培养学生良好的自学习惯。

“做功的过程就是能量转化过程”，这是本章教学中的一条主线。对于一种势能，就一定对应于相应的力做功。类比研究重力势能是从分析重力做功入手的，研究弹簧的弹性势能则应从弹簧的弹力做功入手。然而弹簧的弹力是一个变力，如何研究变力做功是本节的一个难点，也是重点。首先，要引导学生通过类比重力做功和重力势能的关系得出弹簧的弹力做功和弹簧的弹性势能的关系。其次，通过合理的猜想与假设得出弹簧的弹力做功与哪些物理量有关。最后，类比匀变速直线运动求位移的方法，进行知识迁移，利用微元法的思想得到弹簧弹力做功的表达式，逐步把微分和积分的思想渗透到学生的思维中。本节课通过游戏引入课题，通过生活中拉弓射箭、撑杆跳高和弹跳蛙等玩具以及各种弹簧等实例来创设情景，提出问题。给学生感性认识，引起学生的好奇心；让学生对弹簧弹力做功的影响因素进行猜想和假设，提出合理的推测，激发学生的探索心理，构思实验，为定性探究打下基础。然后，引导学生通过类比重力做功与重力势能的关系得出弹簧弹性势能与弹簧弹力做功的关系。

说明：“倍增法”是一种重要的物理方法，历史上库仑在研究电荷间的相互作用力时曾用过此法，但学生在此前的物理学习中可能未曾遇到类似例子，因此引导学生通过交流，领会“倍增法”的妙处，这是本节课的一个要点．可用体育锻炼中的“拉力器”来类比。（2）该方案消除摩擦力影响的方法：所用的消除方法与实验方案2一样。也可使用气垫导轨代替木板，以更好地消除摩擦影响。（3）小车速度的确定方法：①确定打出来的点大致呈现什么规律：先密后疏（变加速），再均匀分布（匀速）；②应研究小车在哪个时刻的速度：在橡皮筋刚恢复原长时小车的瞬时速度，即纸带上的点刚开始呈现均匀分布时的速度；③应如何取纸带上的点距以确定速度：由于实验器材和每次操作的分散性，尤其是橡皮筋不可能长度、粗细完全一致，使得每次改变橡皮筋的条数后，纸带上反映小车匀速运动的点数和点的位置，不一定都在事先的设定点（即用一条橡皮筋拉小车，橡皮筋刚好恢复原长时纸带上的点）处。

一、学习任务分析1．教材的地位和作用在物理学中，能量并不是由功定义的。能量的概念是在人类追寻“运动中的守恒量是什么”的过程中发展起来的。能量概念之所以重要，就是因为它是一个守恒量。守恒关系是自然中十分重要的关系，从中学开始加强学生对守恒关系的认识是有益的，因为它是极为重要的研究方向。根据这种认识，所以本节从追寻守恒量出发引入能量概念，为能量学习奠定了基础并把这种物理思想渗透在能量学习的全过程。2．学习的主要任务“追寻守恒量”一节，主要是使学生了解守恒思想的重要性。学生在学习本节课前已经学习了能量的有关知识，在过去的教学中，是先学习能量的概念，而后研究一两个具体问题，发现动能与势能之和在某些过程中不变，由此引出机械能守恒定律。“机械能守恒”这个词学生并不陌生，但是让学生说出自己对它的认识又不是一件容易的事。

动画展示三个宇宙速度（四） 让学生具有振兴中华的使命感与责任感本节课的最后，播放了一段美国登月的视频，让学生发现一些奇妙的物理现象，引导学生发现月球的背景是什么颜色，宇航员行走的模样等等，预计不久的将来，哪个国家也将登上月球，同学们高呼“中国”，那么我们现在能做些什么呢，让同学感想到：我们是祖国的未来的希望，现在需要努力学习科学文化知识，将来为祖国的航天事业做贡献。要培养学生坚韧不拨、勇于探索、协力合作的科学精神以及严谨求实、谦虚谨慎、勇于质疑科学态度；也要培养学习者热爱科学、热爱祖国的情感；努力学习、振兴中华的责任感。这些策略在本案例中得到了体现。（五）练习反馈，拓展延伸：［例题1］“2003年10月15日9时，我国神舟五号宇宙飞船在酒泉卫星发射中心成功发射，把我国第一位航天员杨利伟送入太空。飞船绕地球飞行14圈后，于10月16日6时23分安全降落在内蒙古主着陆场。”

（一）知识与技能1．理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算。2．理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关。3．知道重力势能的相对性，知道重力势能是物体和地球系统共有的（二）过程与方法：用所学功的概念推导重力做功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程（三）情感、态度与价值观1．渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣．2．培养学生遵守社会公德，防止高空坠物。【教学重点】重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。【教学难点】重力势能的系统性和相对性。【教学方法】启发、引导、讲练结合【教学过程】一、新课引入有句话是“搬起石头砸自己的脚”，从物理的角度看待这一问题，搬起的石头有了做功的本领，它就具有了能，这种能我们称为重力势能。我们今天就来学习重力势能。二、新课教学