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用实验方案来寻找探究加速度与力、质量的关系。牛顿第二定律实验是高中生接触到的第一个有难度的实验。下面是百文网小编给大家带来的物理必修1第五章探究加速度与力质量的关系知识点,希望对你有帮助。
本实验的基本思路是采用控制变量法。
(1)保持物体的质量m不变,测量物体在不同外力F作用下的加速度a,探究加速度a与外力F的关系。
探究的方法采用根据实验数据绘制图象的方法,也可以用比较的方法,看不同的外力F与由此外力产生的加速度a的比值有何关系。
(2)保持物体所受的力F相同,测量不同质量m的物体在该力作用下的加速度a,探究加速度a与力F的关系。
探究的方法采用根据实验数据绘制图象的方法。
牛顿第二定律实验目的、原理实验目的
验证牛顿第二定律:物体的质量一定时,加速度与作用力成正比;作用力一定时,加速度与质量成反比。
实验原理
利用砂及砂桶通过细线牵引小车做加速运动的方法,采用控制变量法研究上述两组关系。
如图4—6所示,通过适当的调节,使小车所受的阻力忽略,当M和m做加速运动时,可以得到
当M>>m时,可近似认为小车所受的拉力T等于mg;
本实验第一部分保持小车的质量不变,改变m的大小,测出相应的a,验证a与F的关系;
第二部分保持m不变,改变M的大小,测出小车运动的加速度a,验证a与M的关系。
实验器材
电磁打点计时器,纸带及复写纸,低压交流电源,两根导线,小车,一端附有滑轮的长木板,薄木板,小桶,细绳,砂,天平,刻度尺,砝码。
实验步骤及器材调整
(1)用天平测出小车和小桶与砂的质量M和m,把数值记录下来;
(2)按图4—7所示把实验器材安装好;
(3)平衡摩擦力:在长木板的不带滑轮的一端下面垫上一块薄木板,反复移动其位置,直至后面的纸带连好并不挂砂桶的小车刚好在斜面上保持匀速运动为止;
(4)将砂桶通过细绳系在小车上,接通电源放开小车,使小车运动,用纸带记录小车的运动情况,取下纸带,并在纸带上标上号码;
(5)保持小车的质量不变,改变砂桶中的砂量(确保M>>m)重复步骤(4),每次记录必须在相应的纸带上做上标记,列表格将记录的数据填写在表内;
(6)建立坐标系,用纵坐标表示加速度,横坐标表示力,在坐标系上描点,画出相应的图线以验证倪与F的关系;
(7)保持砂及小桶的质量不变,改变小车的质量(在小车上增减砝码),重复上述步骤(5)、(6)验证a与M的关系;
操作注意事项
(1)在牛顿第二定律实验中,必须平衡摩擦力,方法是将长木板的一端垫起,而垫起的位置要恰当.在位置确定以后,不能再更换倾角;
(2)改变m和M的大小时,每次小车开始释放时应尽量靠近打点计时器,而且先通电再放小车;
(3)每次利用纸带确定a时,应求解其平均加速度;
数据处理及误差分析
(1)该实验原理中T=(2)在平衡摩擦力时,垫起的物体的位置要适当,长木板形成的倾角既不能太大也不能太小,同时每次改变M时,不再重复平衡摩擦力;
(3)在验证a与M的关系时,作图时应将横轴用l/M表示,这样才能使图象更直观。
功和能的概念是高中物理学中最重要、最基本的概念之一,这两者之间联系紧密。下面百文网小编给大家带来高中物理必修二功能关系,希望对你有帮助。
物理学是一门以实验为基础的自然科学,匀变速直线运动位移和时间的关系是高中物理必修一的学习内容,下面是百文网小编给大家带来的高中物理必修1匀变速直线运动位移和时间的关系,希望对你有帮助。
高中物理知识点很多,学生梳理重要知识点进行记忆就事半功倍,那么高中物理应该怎么学习呢?以下是小编准备的一些人教版高中物理必修一第二章知识点,仅供参考。
一、要善于观察,将实际与理论相结合
物理学得比较好的同学,大多是勤于观察,善于观察的。因而,他们具有很强的好奇心和求知欲。例如,在绪言课中,我们演示了小铁球的碰撞现象,有的同学不仅单纯地观察到了一个球碰撞另一个球的现象,而且提出如果两个球碰撞两个球会出现什么现象?三个球碰撞两个球又出现什么现象?为什么会这样?勤于观察,善于提出问题必将使自己对物理产生浓厚的兴趣,推动自己去看书,去研究,去探索。这样才能对物理真正产生兴趣。
当我们学习了摩擦力之后,就应在平时观察生活中接触物体接触面的情况(物质的材料、粗糙程度等),以及赛车与平常汽车的轮子与地面间的摩擦有什么不同,使平时生活中的现象与摩擦力的相关知识结合起来。学习了惯性后,当看到汽车启动或刹车时,车上的人向后或向前倾倒,或者汽车转弯时,车上的人向弯外倾斜,看到这一现象就应当与惯性联系起来,这样观察具有针对性和目标性,大脑中必然存储了大量的物理现象以及与之有关的物理知识。
二、要勤于思考,培养物理思维能力
高中物理具有很强的规律性和逻辑性,联系实际多,灵活性强,学好物理单靠死记硬背是不行的,一定要勤于思考,增加理解,掌握其规律。做物理题目首先要弄清它的物理过程,建立起正确的物理情景,分析它满足的条件,从而正确地选用物理规律,不能把物理题简单当作数学题去解。
在高一刚开始的阶段,我们所学的基本概念和基本公式较多,每学过一个概念,要弄清楚:这个概念是如何得来的?如何定义的?物理意义是什么?和其他物理量之间有什么关系……每学过一个公式,要力图搞清:这个公式是如何得来的?适用条件和范围是什么?和其他公式之间有什么关系……每做一道习题,首先审题要清晰,研究对象是谁?物理情景是什么?选取哪个物理过程进行研究?该选用哪个公式去解题?将物理规律与数学知识紧密联系,勤于思考,善于总结,就一定会不断提高分析、判断、推理、归纳和想象的能力,从而更好地学习物理。
三、要重视实验,提高动手能力
物理学是一门以实验为基础的科学,许多物理概念、物理规律都是从自然现象的实验中总结出来的。多做实验可以帮助我们形成正确的概念,增强分析问题解决问题的能力,加深对物理规律的理解。
高中物理课标中,有不少的演示实验和学生实验,对于高一新生,注重把这两种实验做好,对于演示实验,在老师演示的过程中,学生要根据老师的引导认真观察和分析实验现象,弄清每个实验的目的、原理,了解一些仪器的性能与使用。对于学生实验一定要强调人人动手,不能做“听众”;做实验时,要遵守操作规程,明确实验步骤,认真做实验,仔细记录数据,通过正确的处理和分析,从而得出正确的结论。在课后学生可以根据教材上的小实验(如“悬挂法”找重心)或“做一做:测定反应时间”主动积极地去动手实验,提高自己的动手能力。
四、培养学习的兴趣
都说最好的学习方法就是兴趣了,想培养我们的物理兴趣,其实物理与我们的生活息息相关,不管电学还是力学生活中都随处可见,我们可以多思考将看到的东西代入物理的思维里去,这样不仅能培养兴趣,还能提高你的思维能力。还有我们可以通过物理典故、趣闻轶事和中外物理学家探索物理世界的奥妙的故事等来培养兴趣。
五、提高学习效率
上课前要提前预习,听课的时候针对性的听,将问题带到课堂里,从老师的讲课中得到问题的答案,这样这些知识内容就能让你印象深刻,还有就是要做好笔记,记下后课后要用笔记来复习,这样才能更好的巩固你的知识。
六、掌握解题技巧
学好高一物理既是扎实基础,也是学习能力一个培养过程,注重这阶段的学习能培养良好的逻辑思维,养成一套自己的解题思路,解题技巧.在做同种题型的时候要总结出他的思路和解题的技巧和步骤,这样下面遇到同样的提醒就不怕了,还能做到举一反三的程度。
物理学是研究物质的基本结构及物质运动的普遍规律的科学,那么高中物理怎么学习呢?以下是小编准备的一些高中物理必修一第一章知识点总结,仅供参考。
1高一物理必修一公式:质点的运动
1、速度Vt=Vo+at 2.位移s=Vot+at?/2=V平t= Vt/2t
3.有用推论Vt?-Vo?=2as
4.平均速度V平=s/t(定义式)
5.中间时刻速度Vt/2=V平=(Vt+Vo)/2
6.中间位置速度Vs/2=√[(Vo?+Vt?)/2]
7.加速度a=(Vt-Vo)/t {以Vo为正方向,a与Vo同向(加速)a>0;反向则aF2)
2.互成角度力的合成:
F=(F12+F22+2F1F2cosα)1/2(余弦定理) F1⊥F2时:F=(F12+F22)1/2
3.合力大小范围:|F1-F2|≤F≤|F1+F2|
4.力的正交分Fx=Fcosβ,Fy=Fsinβ(β为合力与x轴之间的夹角tgβ=Fy/Fx)
注:(1)力(矢量)的合成与分解遵循平行四边形定则;
(2)合力与分力的关系是等效替代关系,可用合力替代分力的共同作用,反之也成立;
(3)除公式法外,也可用作图法求解,此时要选择标度,严格作图;
(4)F1与F2的值一定时,F1与F2的夹角(α角)越大,合力越小;
(5)同一直线上力的合成,可沿直线取正方向,用正负号表示力的方向,化简为代数运算.
2高一物理必修一公式:自由落体
1.初速度V_o =0 2.末速度V_t = g t
3.下落高度h=gt2 / 2(从V_o 位置向下计算)
4.推论V t2 = 2gh
注:(1)自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,遵循匀变速度直线运动规律。
(2)a=g=9.8≈10m/s2 重力加速度在赤道附近较小,在高山处比平地小,方向竖直向下。
3高一物理必修一公式:动力学(运动和力)
1.牛顿第一运动定律(惯性定律):物体具有惯性,总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止
2.牛顿第二运动定律:F合=ma或a=F合/ma{由合外力决定,与合外力方向一致}
3.牛顿第三运动定律:F=-F′{负号表示方向相反,F、F′各自作用在对方,平衡力与作用力反作用力区别,实际应用:反冲运动}
4.共点力的平衡F合=0,推广 {正交分解法、三力汇交原理}
5.超重:FN>G,失重:FN
高中物理知识是学生比较重视的一项科目,要想学好物理,那么首先就要掌握它的基本知识,以下是小编准备的一些高中物理必修知识点归纳总结免费,仅供参考。
高考复习,要学会梳理自身学习情况,以课本为基础,结合自己做的笔记、试卷、掌握的薄弱环节、存在的问题等,合理的分配时间,有针对性、具体的去一点一点的去攻克、落实。哪块内容掌握的不好就多花点时间,复习的时候要系统化,不要东一下西一下,最后啥都没复习好。
要学会整合知识点。把需要学习的信息、掌握的知识分类,做成思维导图或知识点卡片,会让你的大脑、思维条理清醒,方便记忆、温习、掌握。同时,要学会把新知识和已学知识联系起来,不断糅合、完善你的知识体系。这样能够促进理解,加深记忆。
做题的时候要学会反思、归类、整理出对应的解题思路。遇到错的题(粗心做错也好、不会做也罢),最好能把这些错题收集起来,每个科目都建立一个独立的错题集(错题集要归类),当我们进行考前复习的时候,它们是重点复习对象,保证不再同样的问题上再出错、再丢分。
质点作曲线运动时,指向圆心(曲率中心)的加速度,与曲线切线方向垂直,也叫做法向加速度。接下来是小编为大家整理的高中物理向心加速度教案设计,希望大家喜欢!
(一)教材的地位
本节课在学生掌握了圆周运动物理量的描述,(线速度,角速度,周期,频率,转速)以及直线运动加速度,平抛运动加速度的基础上学习,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。《向心加速度》一节是本章承上启下的重要知识,学好这节内容,一方面可以深化前面所学的匀速圆周运动知识,另一方面又为第六章万有引力与航天的学习打好必要的基础。
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。教材为了培养学生科学探究合作能力,改变了过去从向心力推导向心加速度的教学 方式。
(二)【学情分析】
高一学生对物体的受力分析和运动情况分析已经有了一定的基础,也学习了牛顿三大定律,初步具备了以加速度为桥梁的运动与力的关系的知识体系。他们的好奇心强,具有较强的探究欲望且有多次小组合作经验。但他们的逻辑推理能力和抽象思维能力不是很好,不注重对知识内涵的研究,对物理的学习还缺乏方法,习惯于硬套公式。而向心力向心加速度概念比较抽象,会给学生的学习带来较大的困难。针对学生的实际情况,在教学中我利用实例来分析匀速圆周运动的物体所受的合力,再由实验来探究向心力的大小与物体的质量、圆周半径、线速度的关系,而后用牛顿第二定律引出向心加速度方向和大小,这样符合教材编写的意图,突出概念教学的物理过程,真正让学生体验到了学习过程。
(三)【教法和学法】
破教学的重点和难点,为了体现了教师的主导作用和学生的主体地位,我主要采用“引导探究式”教学法,创设情景,引导探究,让学生自觉提问,大胆猜想,动手操作,合作交流。
(四)【教学用具】:
为了强调了物理实验的真实性,为了突出媒体创设情景的有效性,我准备了多媒体器材、课件、投影等作为本节课的教具。?
【教学目标】
(一)知识与技能
1、理解速度变化量和向心加速度的概念
2、知道向心加速度和线速度、角速度的关系式。
3、能够运用向心加速度公式求解有关问题。
(二)过程与方法
体验向心加速度的导出过程,领会推导过程中用到的数学方法。
(三)情感、态度与价值观
培养学生思维能力和分析问题的能力,培养学生探究问题的热情、乐于学习的品质。
【教学重点】
理解匀速圆周运动中加速度的产生原因,掌握向心加速度的确定方法和计算公式。
【教学难点】
向心加速度方向的确定过程和向心加速度公式的应用
【教学课时】
1课时
【探究学习】
(一)引入新课:
教师活动:通过前面的学习,我们已经知道,做曲线运动的物体,速度一定是变化的,即作曲线运动的物体,一定有加速度,且合外力不为零。我们还知道,对于一般的曲线运动,合外力和加速度总指向曲线的凹测,圆周运动是曲线运动,那么做圆周运动的物体,加速度的大小和方向如何来确定呢?这节课我们就来学习这个问题。
(二)进行新课
教师指导学生阅读教材 “思考与讨论”部分,投影图6.6-1和图6.6-2以及对应的例题,引导学生思考讨论并回答。
学生认真阅读教材,思考问题,选出代表发表见解。
教师给予补充,必要时给学生启发,引导学生解决,回答学生提出的问题。
设疑:我们这节课要研究匀速圆周运动的加速度,可是以上两个例题却在研究物体所受的力,为什么呢?
点评:唤起学生进一步探究新知的欲望。为下一步的研究确定思路。
学生由牛顿第二定律知,合外力方向与加速度方向相同。
教师启发和引导学生解决疑难,总结。
●规律总结:
1.匀速圆周运动的物体所受到的合外力沿着半径指向圆心.
2.匀速圆周运动的加速度的方向沿着半径指向圆心,与圆周相切,叫做向心加速度.
我们知道了匀速圆周运动加速度的方向,我们知道加速度是矢量,方向如何呢?由直线运动的加速度定义a= 引入。
1、速度变化量
教师指导学生阅读教材 “速度变化量”部分,引导学生在练习本上画出物体加速运动和减速运动时速度变化量Δv的图示,投影展示:
如果初速度v1和末速度v2不在同一直线上,如何表示速度的变化量Δv?
教师引导,投影展示:
速度的变化量△v与初速度v1和末速度v2的关系:从同一点作出物体在一段时间的始末两个速度的矢量v1和v2,从初速度矢量v1的末端作一个矢量△v至末速度矢量v2的末端,矢量△v就等于速度的变化量。
探究:设质点沿半径为r的圆周运动,某时刻位于A点,速度为VA,经过时间后位于B点,速度为VB,质点速度的变化量沿什么方向?
2、向心加速度
阅读教材 “向心加速度”部分,投影图6.6-5,思考:
(1)在A、B两点画速度矢量vA和vB时,要注意什么?
(2)将vA的起点移到B点时要注意什么?
(3)如何画出质点由A点运动到B点时速度的变化量Δv?
(4)Δv/Δt表示的意义是什么?
(5)Δv与圆的半径平行吗?在什么条件下,Δv与圆的半径平行?
思考并阅读教材,在练习本上独立完成上面的推导过程。
向心加速度是反映圆周运动速度方向变化快慢的物理量。向心加速度只改变速度的方向,不改变速度的大小。接下来是小编为大家整理的2020高中物理向心加速度教案,希望大家喜欢!
教学用具透明小桶一个,茶水一杯,细线三条,一辆电动小车,两个质量相同的橡皮塞,一个橡皮球,两个质量相同的金属螺母,两根相同的笔管,向心力演示仪七台,教学课件
教材分析本节课是鲁科版物理必修2第四章第二节的内容,课时是二节课,本教案设计的是关于第一课时向心力的内容。教材在本节课之前已经安排学生学习了物体做曲线运动的条件和对圆周运动的描述,而且在必修1中也学习了牛顿运动定律。本节课作为上述知识的综合应用,通过分析理解向心力的概念,掌握向心力的来源,通过实验得出向心力大小的计算公式。从物理教学的整个课程分析,本节课从动力学的角度研究匀速圆周运动,这部分知识是本章的重点和难点,也是学生学好圆周运动的关键,学好这部分知识,可以为天体运动和带电粒子在匀强磁场中的运动等内容的学习打好基础。
学情分析学生为高一的孩子,好奇心强,具有较强的探究欲望,并且在之前的学习中有多次的小组合作探究的经验。学生已经掌握的知识包括牛顿运动定律和物体做曲线运动的条件以及描述圆周运动的物理量。学生在平常的生活中已经接触到过一些关于物体做圆周运动的例子,对圆周运动已经有了一些感性的认识。学生会从向心力三个字的字面先入为主地认为向心力是某个新的性质力。教学目标 知识与技能 1、理解向心力的概念,知道向心力是根据力的作用效果命名的一种力。
2、理解匀速圆周运动的向心力大小不变,方向总是指向圆心。
3、知道向心力大小与那些因素有关。理解公式的确切含义,并能用来计算。
过程与方法 1、通过设计实验探究向心力表达式的过程中,体会物理实验在处理问题中的作用。
2、经历从自己提出问题到自己解决问题的过程,培养学生的问题意识及思维能力。
3、经历从特殊到一般的研究过程,培养学生分析问题、解决问题的能力。 情感态度与价值观养成合作交流的习惯,能主动与他人讨论交流,勇于发表自己的观点。
2、实例、实验紧密联系生活,拉近科学与学生的距离,使学生感到科学就在身边,培养学生的学习兴趣。
3、在探究的过程中,让学生经历类似科学家探索物理世界的过程,体会科学探究的喜悦,领悟一定的科学精神。 教学重难点 重点 理解向心力的概念。
掌握计算向心力大小的表达式。 难点
理解向心力是根据力的作用效果命名的力
教学思路通过“水流星”实验引出本节课学习的对象——向心力。让学生观察电动小车在水平面内做圆周运动的实验,了解向心力的方向始终指向圆心,同时指出,向心力是以力的作用效果来命名的。接下来,让学生自己动手探究,切身体会向心力的大小与哪些因素有关,以及向心力大小的表达式。教学方法 体现新课程的理念,以学生的好奇心和求知欲为基础,让学生在参与科学探究的过程中,学习科学探究方法,发展自主学习与合作学习的能力。 设计思想重视科学探究和科学方法教育
物理学是科学知识科学探究与科学方法相结合的自然科学,在物理教学中应重视科学探究与科学方法。
渗透情感,态度与价值观的教育
在探究的过程中,让学生经历类似科学家探索物理世界的过程,体会科学探究的喜悦,领悟一定的科学精神。
重视学生自主学习与合作学习的新理念
体现新课程的理念,让学生在参与科学探究的过程中,发展自主学习与合作学习的能力。
教学过程
教学过程 环节 教学内容 教法与学法 设计意图
新课引入 “水流星”实验
实践过程:向学生展示装有茶水的透明小桶,提问,采用什么方法能够使开口的小桶翻转过来时,桶内的水不会洒出来?鼓励学生大胆上台尝试,在实验过程中不难发现小桶在竖直面内做圆周运动的过程中,当小桶开口向下时,水不洒出。由此激发出学生的兴趣,引出本节课研究的内容“向心力”。运用演示实验的方法向学生展示“水流星”的实验发现开口的小桶在竖直面内做圆周运动过程中,小桶虽然翻转过来水却没有洒出来,从而引出新课的知识——“向心力”。通过演示实验引入课题,可以激发学生的探究欲望,使学生主动地参加到课堂的探究中,并且对概念的理解提供感性素材,帮助学生更好地建立概念和认识规律。
新课教学
一,掌握向心力的性质和方向
演示实验1:用一根细绳,一端系一电动小车,另一端用手固定在水平桌面上。打开小车的开关,在绳子拉直前小车做直线运动,绳子拉直后小车绕着固定点做圆周运动。
演示实验2:小车绕固定点做圆周运动,突然放开细绳,小车沿切线方向做直线运动。
通过以下问题的引导,让学生理解向心力的概念,掌握向心力的方向
绳子的拉力对小车有什么样的作用效果?
绳子的拉力的方向有什么特点?
通过以上两个问题的思考和讨论总结出:做圆周运动的物体必须受到一个始终指向圆心的等效的力的作用,这个力叫做向心力。在小车实验中,拉力就是向心力。
通过对小车进行受力分析,明确向心力是一个按效果命名的力,使学生会分析向心力的来源,理解匀速圆周运动中的供需关系。
通过探究以下两个问题:
向心力方向与速度方向有何关系?
向心力对速度产生了怎样的作用效果?
得出结论:向心力只改变物体运动线速度的方向,不改变物体运动线速度的大小。
总结:向心力不是特殊的力,只是按作用效果命名的,它可以由某个力或某几个力的合力来提供。受力分析时不能把向心力当作一个独立的力。
教案能够展现出教师在备课中的思维过程,并且显示出教师对课标、教材、学生的理解和把握的水平以及运用有关教育理论和教学原则组织教学活动的能力。接下来是小编为大家整理的高中物理向心加速度教案大全,希望大家喜欢!
教材分析
《向心力与向心加速度》是司南版高中物理必修2第五章的内容。标准要求“知道向心加速度,能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力与向心加速度的关系”。该标准要求学生认识什么是向心力,知道向心力与向心加速度的关系,在此基础上,能分析一些做匀速圆周运动的物体所受的向心力。本节知识是本章的重点,也是本章承上启下的重要内容。学好这部分知识,可以为学习本章后面应用部分打下基础,也为将来进一步探究万有引力定律和有关圆周运动相关知识作好必要的知识和能力准备。
内容与地位
《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理2”的内容标准中,涉及本节的内容有条目2:“会描述匀速圆周运动,知道向心加速度;”条目3:“能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力。”该条目的要点是在理解向心加速度、向心力概念的基础上,弄清向心力和向心加速度的关系,能分析一些做匀速圆周运动的物体所受的向心力。
本节内容是继平抛运动后,又一个变速运动的典型实例,是学生普遍感到难学,但又非常重要的部分。在学习该内容前,学生对变速运动概念已有较为全面的理解,知道什么是变速运动,懂得变速运动的物体有加速度以及力是产生加速度的原因。同时已有应用控制变量法进行实验探究的经历。教学中可以尝试应用提出一些问题——设计实验——进行实验——分析实验——得出结论的科学探究教与学的方式,激发学习兴趣,培养学生发现问题,提出问题,分析问题和解决问题的能力,学习科学的思维方法,提升自主学习的能力。
学情分析
学生已经学习了抛体运动,对变速运动、曲线运动有一定了解。但对向心力与向心加速度的概念,学生还是普遍感到比较难学,而且受错误前概念的影响,难以建立正确的新概念。因此,可以利用高中学生学习的自主性、抽象思维能力都比较强的特点,设置适当的问题情境激发学生的思考、讨论,学生需应用已有知识,积极思维,通过对问题的主动探究、获得概念、得出规律,以达到对知识深入理解和提高能力的目的。
教学设计理念
向心力与向心加速度对学生来说虽然是新的概念,且概念本身较难,但学生已具备必要的知识基础,如:知道变速运动的物体有加速度,以及力是产生加速度的原因,也会进行受力分析,并且多次经历了应用控制变量法进行实验探究。因此,教师可以依据思维的逻辑,通过不同类型的实验,设置循序渐进的问题情境,组织学生对一个个问题进行充分的分析、讨论后获得新的知识,即根据问题教学的有关理论展开教学,使整个教学过程成为提出问题、讨论问题、解决问题的过程。从而培养学生自主学习能力、实验能力和交流、讨论的习惯。
一、教学目标
[知识与技能]
1、知道向心力和向心加速度,通过实验探究向心力的大小与质量、角速度、半径的定量关系。
2、理解向心加速度和向心力公式的含义。
3、能运用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的向心力和向心加速度,通过实例认识向心力的作用及来源。
[过程与方法]
学会有关圆周运动的分析方法,培养理论联系实际的能力。
能从日常生活中发现与物理学有关的问题,并能从物理学的角度比较明确地表述发现问题。
尝试经过思考发表自己的见解,尝试运用圆周运动的规律解决一些与生产和生活相关的实际问题。
通过实验,让学生体会从特殊到一般、具体到抽象、层层递进的科学思维方法,培养学生分析、推理和归纳能力。
[情感态度与价值观]
领略圆周运动的神奇和谐,发展对科学的好奇心与学习物理知识的求知欲。
乐于探究日常生活中的圆周运动所隐藏的物理规律,有将物理知识应用于生产和生活的意识。
在学习的过程中体验解决问题成功的喜悦,养成善于交流合作的良好的习惯,懂得应用控制变量法解决问题。
二、教学重难点
重点:了解向心力的来源,建立向心力的概念。
难点:理解向心力的概念和探究向心力大小的实验设计。
三、教学方法
问题讨论法和实验探究的方法讲授法归纳法
[ 教学用具]:
投影仪、多媒体、CAI课件、向心力演示器、钢球、铝球、细绳、印泥、白纸
四、媒体和教具
多媒体课件、威士忌酒杯、乒乓球、自制环形挡板实验仪、自制水平转盘实验仪、自制向心力笔、向心力演示器。
五、教学过程
新课引入
设置情景
做“水流星”实验,并设下疑问:为什么盛水的杯子以一定的速度做圆周运动,水不从杯里洒出,甚至杯子在竖直面内运动到最高点时,杯口已经朝下,水也不会从杯里洒出来?
复习提问
⑴物体分别做直线运动、曲线运动时,所受的合外力F合与速度ν0存在什么关系?
当物体所受合外力为零时,将保持静止或者做匀速直线运动;当物体所受合外力方向与运动方向位于同一条直线上时,物体做变速直线运动;当物体所受的合外力方向与运动方向不在同一条直线上时,物体将做曲线运动。
前面我们学习了匀速圆周运动,匀速圆周运动的速度有什么特点呢?
生:速度大小不变,方向不断变化,也就是说匀速圆周运动是变速曲线运动,它的速度方向不断发生改变。速度方向变了,就存在一个速度改变量,有速度改变量,就有一个加速度。由牛顿第二定律,有加速度就有力。那么做圆周运动的物体受力有何特点?加速度有如何呢?这节课我们先学习这些问题。
二、向心力及其方向
演示实验:在光滑的水平桌面上,用一根细绳,一端系一小球,另一端固定在一枚图钉上。将图钉钉在光滑水平桌面上。
用手指沿小球与图钉连线的垂直方向轻轻弹击小球,当绳子未伸直前,小球先做匀速直线运动。
用手指弹击小球,方向同上,加大弹击力量,使小球运动时细绳伸直。细绳伸直后,小球做匀速圆周运动。
问题讨论:1、绳绷紧前,小球为什么做匀速直线运动?
2绳绷紧后,小球什么做匀速圆周运动?小球此时受到哪些力的作用,合外力是哪个力?这个力的方向有什么特点?这个力起什么作用?
分析:小球在桌面上做圆周运动时,受到三个外力的作用,即重力G、桌面支持力N和绳子的拉力F,合力就是绳子的拉力F。绳子的拉力的方向呢?
很好。小球受到的拉力方向虽然时刻在改变,但它始终沿着绳子的方向,沿着半径指向圆心。拉力是球拉绳子使绳子发生形变产生的,说明做圆周运动的小球有远离圆心的运动趋势。
显然,正是这个拉力使小球做圆周运动。
结论:做匀速圆周运动的小球,受到的绳的拉力就是它的合力,这个拉力方向始终指向圆心,方向不断变化,不改变速度的大小,只改变速度的方向。
【该问题情境中包含当前要学习的知识,激发学生解决问题,探究新知的动机。同时教学游戏有效激发学生的学习兴趣和探究欲望,也为下面的教学提供实例。引入起到了吸引学生学习的目的,又呼应之后教学,为向心力概念建立和向心力来源创设情境。】
那是不是只有弹力能使物体做圆周运动呢?我们再来看一个实验。这是一个蒙有毛巾的转盘,毛巾上放一个木块,现在我让木块随着转盘近似做匀速圆周运动。请大家对木块受力分析。木块受到哪些力呢?
很好,木块受到重力、支持力和摩擦力。那这个摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力呢?
对了,是静摩擦力。其中重力和支持力是一对平衡力,作用效果相互抵消。那静摩擦力方向呢?
对了,静摩擦力的方向沿着半径指向圆心。我们学过静摩擦力的方向与运动趋势相反,又从上面的实验得到启发,做圆周运动的物体有远离圆心的运动趋势,所以静摩擦力的方向与这个运动趋势相反,总是沿着半径指向圆心。正是这个静摩擦力使木块做圆周运动。
或:那是不是只有弹力能使物体做圆周运动呢?我们再来看一个例子,如图4-15。木块随着转盘近似做匀速圆周运动,我们以人为研究对象,请大家对人进行受力分析。人受到哪些力呢?
很好,木块受到重力、支持力和摩擦力。那这个摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力呢?
对了,是静摩擦力。其中重力和支持力是一对平衡力,作用效果相互抵消。那静摩擦力方向呢?
对了,静摩擦力的方向沿着半径指向圆心。我们学过静摩擦力的方向与运动趋势相反,又从上面的实验得到启发,做圆周运动的物体有远离圆心的运动趋势,所以静摩擦力的方向与这个运动趋势相反,总是沿着半径指向圆心。正是这个静摩擦力使木块做圆周运动。
我们再来看图4-16,链球运动员用力轮着链球做圆周运动,金属链与水平面并不平行,对链球进行受力分析,它受到哪些力呢?
链球受到重力,金属链对它的弹力,我们可以画出它的受力示意图。那是什么力使链球做圆周运动呢?
很好,是重力与拉力的合力,还有没别的说法?我们将拉力和重力沿水平方向和竖直方向进行分解,怎么样?哎,对了,也可以说是拉力的水平分力,方向总是沿半径指向圆心,正是这个力使乒乓球做圆周运动。
现在同学们讨论一下,前面三个例子中小球、人、链球,他们有什么共同点呢?
1.都做圆周运动。
2.都受到指向圆心的力的作用。
很好,他们都做圆周运动,都受到一个始终指向圆心的力的作用。我们把这样的力就叫做向心力。做圆周运动的物体要受到一个始终指向圆心的等效力的作用,这个力叫向心力。
板书:1、定义:做圆周运动的物体要受到一个始终指向圆心的等效力
定义中提到了向心力的方向,大家能把它找出来吗?
对了,向心力的方向始终指向圆心
板书:2、方向:始终指向圆心
那向心力是由什么力提供的呢?
第一个例子中是弹力,第二个例子中是静摩擦力,第三个例子中是重力和支持力的合力或者说是支持力的水平分力。还有,我们以后学习的其他性质的力,比如万有引力、电场力、磁场力也能使物体做圆周运动。可见,向心力是可以由这么多不同性质的力提供的,我们不能说向心力就是弹力,就是静摩擦力,它是按效果来命名的,所以向心力是一种等效力。
那么向心力有什么作用效果呢?
向心力的方向始终沿着半径指向圆心,速度方向沿切线方向,可见,向心力的方向与速度方向始终垂直,所以向心力只改变速度方向,不改变速度大小。向心力不做功。
板书:3、作用效果:只改变速度方向,不改变速度大小,不做功
同学们要注意了,做圆周运动的物体要受到向心力,而不是产生向心力。向心力是按效果来命名的,不是一种新的特殊性质的力。
举个例子:刚才做圆周运动的木块受到重力、支持力、静摩擦力和一个向心力,这种说法对吗?很好,不对,因为向心力不是一种新的特殊性质的力,就是静摩擦力提供向心力了。
前面我们学习过了,做圆周运动的物体的线速度的方向沿着切线方向,而向心力总是指向圆心,总是与运动方向垂直,所以向心力只改变速度的方向,不改变速度的大小。如果物体做匀速圆周运动,向心力就是物体受到的合外力;如果物体做非匀速圆周运动(线速度大小时刻改变),向心力并非是物体受到的合外力,我们以后会继续学到这种情况。
讨论与交流:假设你坐在一辆车上周围没有其他乘客,也不靠在车厢上,当车子转弯时,你的向心里是从哪里来的?
上述三个典型实例,符合学生的学习心理特点,既能启发学生思维,又能培养和提高学生分析问题和解决问题的能力。通过分析三个问题情境,学生很直观地总结出向心力的定义及方向,教师再以此总结归纳结出知识框架。但要学生注意:做圆周运动的物体要受到向心力,不是会产生向心力。速度总是沿着切线方向,而向心力是指向圆心,它们总是垂直,即向心力只改变速度的方向而不改变速度的大小。向心力是按力的作用效果命名的,它可能是由弹力、静摩擦力、重力和支持力的合力,甚至是某个力的分力来提供,不要把向心力当作一个特殊性质的力。
过程分析突出了学生的主体地位,切实发挥了学生在课堂教学中应有的作用。学生不是被动的接受知识,而是参与知识的获得过程,体现了“自主学习”的新课程教学理念。
三、科学探究:向心力的大小
(1)提出问题:向心力的大小可能与哪些因素有关?
(2)科学猜想
引出学生探究实验:请每位学生用手牵着一个带绳的小球,使小球在水平方向旋转,体验手的拉力对小球运动的影响。
说明:实验过程中注意引导学生体验绳的长短、球的大小、转速的快慢对手拉力的大小的影响。
做圆周运动,学生感受向心力的大小。先体验得出定性的认识,即得出向心力的大小可能质量、半径、角速度、线速度、周期、转速等因素有关。
教师引导分析,线速度、周期、角速度以及转速又有关系,都是描述圆周运动转动快慢的物理量,从而归结为:向心力的大小可能与质量、半径、角速度有关。影响向心力大小的可能因素比较多,应采用控制变量法进行研究。
物理是一门实验科学,要有意识、有目标的培养自己的观察能力和实验操作能力,以及实事求是的科学态度。高中物理必修一知识点总结有哪些你知道吗?一起来看看高中物理必修一知识点总结最新,欢迎查阅!
1.对摩擦力认识的四个“不一定”:
(1)摩擦力不一定是阻力。
(2)静摩擦力不一定比滑动摩擦力小。
(3)静摩擦力的方向不一定与运动方向共线,但一定沿接触面的切线方向。
(4)摩擦力不一定越小越好,因为摩擦力既可用作阻力,也可以作动力。
2.静摩擦力用二力平衡来求解,滑动摩擦力用公式F=μFn来求解。
3.静摩擦力存在及其方向的判断:
存在判断:假设接触面光滑,看物体是否发生相当运动,若发生相对运动,则说明物体间有相对运动趋势,物体间存在静摩擦力;若不发生相对运动,则不存在静摩擦力。方向判断:静摩擦力的方向与相对运动趋势的方向相反;滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反。
除了知识和学问之外,世上没有其他任何力量能在人们的精神和心灵中,在人的思想、想象、见解和信仰中建立起统治和权威。那么接下来给大家分享一些关于高中物理必修二知识,希望对大家有所帮助。
1.在曲线运动中,质点在某一时刻(某一位置)的速度方向是在曲线上这一点的切线方向。
2.物体做直线或曲线运动的条件:
(已知当物体受到合外力F作用下,在F方向上便产生加速度a)
(1)若F(或a)的方向与物体速度v的方向相同,则物体做直线运动;
(2)若F(或a)的方向与物体速度v的方向不同,则物体做曲线运动。
3.物体做曲线运动时合外力的方向总是指向轨迹的凹的一边。
4.平抛运动:将物体用一定的初速度沿水平方向抛出,不计空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动。
两分运动说明:
(1)在水平方向上由于不受力,将做匀速直线运动;
(2)在竖直方向上物体的初速度为零,且只受到重力作用,物体做自由落体运动。
5.以抛点为坐标原点,水平方向为x轴(正方向和初速度的方向相同),竖直方向为y轴,正方向向下.
6.①水平分速度: ②竖直分速度: ③t秒末的合速度
④任意时刻的运动方向可用该点速度方向与x轴的正方向的夹角 表示
7.匀速圆周运动:质点沿圆周运动,在相等的时间里通过的圆弧长度相同。
8.描述匀速圆周运动快慢的物理量
(1)线速度v:质点通过的弧长和通过该弧长所用时间的比值,即v=s/t,单位m/s;属于瞬时速度,既有大小,也有方向。方向为在圆周各点的切线方向上
9.匀速圆周运动是一种非匀速曲线运动,因而线速度的方向在时刻改变
(2)角速度 :ω=φ/t(φ指转过的角度,转一圈φ为 ),单位 rad/s或1/s;对某一确定的匀速圆周运动而言,角速度是恒定的
(3)周期T,频率f=1/T
(4)线速度、角速度及周期之间的关系:
10.向心力: 向心力就是做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的合力,向心力只改变运动物体的速度方向,不改变速度大小。
11.向心加速度: 描述线速度变化快慢,方向与向心力的方向相同,
12.注意的结论:
(1)由于 方向时刻在变,所以匀速圆周运动是瞬时加速度的方向不断改变的变加速运动。
(2)做匀速圆周运动的物体,向心力方向总指向圆心,是一个变力。
(3)做匀速圆周运动的物体受到的合外力就是向心力。
13.离心运动:做匀速圆周运动的物体,在所受的合力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动
万有引力定律及其应用
1.万有引力定律: 引力常量G=6.67× N?m2/kg2
2.适用条件:可作质点的两个物体间的相互作用;若是两个均匀的球体,r应是两球心间距.(物体的尺寸比两物体的距离r小得多时,可以看成质点)
3.万有引力定律的应用:(中心天体质量M, 天体半径R, 天体表面重力加速度g )
(1)万有引力=向心力 (一个天体绕另一个天体作圆周运动时 )
(2)重力=万有引力
地面物体的重力加速度:mg = G g = G ≈9.8m/s2
高空物体的重力加速度:mg = G g = G <9.8m/s2
4.第一宇宙速度----在地球表面附近(轨道半径可视为地球半径)绕地球作圆周运动的卫星的线速度,在所有圆周运动的卫星中线速度是的。
由mg=mv2/R或由 = =7.9km/s
5.开普勒三大定律
6.利用万有引力定律计算天体质量
7.通过万有引力定律和向心力公式计算环绕速度
8.大于环绕速度的两个特殊发射速度:第二宇宙速度、第三宇宙速度(含义)
功、功率、机械能和能源
1.做功两要素:力和物体在力的方向上发生位移
2.功: 功是标量,只有大小,没有方向,但有正功和负功之分,单位为焦耳(J)
3.物体做正功负功问题 (将α理解为F与V所成的角,更为简单)
(1)当α=90度时,W=0.这表示力F的方向跟位移的方向垂直时,力F不做功,
如小球在水平桌面上滚动,桌面对球的支持力不做功。
(2)当α<90度时, cosα>0,W>0.这表示力F对物体做正功。
如人用力推车前进时,人的推力F对车做正功。
(3)当 α大于90度小于等于180度时,cosα<0,W<0.这表示力F对物体做负功。
如人用力阻碍车前进时,人的推力F对车做负功。
一个力对物体做负功,经常说成物体克服这个力做功(取绝对值)。
例如,竖直向上抛出的球,在向上运动的过程中,重力对球做了-6J的功,可以说成球克服重力做了6J的功。说了“克服”,就不能再说做了负功
4.动能是标量,只有大小,没有方向。表达式
5.重力势能是标量,表达式
(1)重力势能具有相对性,是相对于选取的参考面而言的。因此在计算重力势能时,应该明确选取零势面。
(2)重力势能可正可负,在零势面上方重力势能为正值,在零势面下方重力势能为负值。
6.动能定理:
W为外力对物体所做的总功,m为物体质量,v为末速度, 为初速度
解答思路:
①选取研究对象,明确它的运动过程。
②分析研究对象的受力情况和各力做功情况,然后求各个外力做功的代数和。
③明确物体在过程始末状态的动能 和 。
④列出动能定理的方程 。
7.机械能守恒定律: (只有重力或弹力做功,没有任何外力做功。)
解题思路:
①选取研究对象----物体系或物体
②根据研究对象所经历的物理过程,进行受力,做功分析,判断机械能是否守恒。
③恰当地选取参考平面,确定研究对象在过程的初、末态时的机械能。
④根据机械能守恒定律列方程,进行求解。
8.功率的表达式: ,或者P=FV 功率:描述力对物体做功快慢;是标量,有正负
9.额定功率指机器正常工作时的输出功率,也就是机器铭牌上的标称值。
实际功率是指机器工作中实际输出的功率。机器不一定都在额定功率下工作。实际功率总是小于或等于额定功率。
10、能量守恒定律及能量耗散
在学习新知识的同时还要复习以前的旧知识,肯定会累,所以要注意劳逸结合。只有充沛的精力才能迎接新的挑战,才会有事半功倍的学习。那么接下来给大家分享一些关于高中物理必修二知识点,希望对大家有所帮助。
一、固体
1、晶体:外观上有规则的几何外形,有确定的熔点,一些物理性质表现为各向异
2、非晶体:外观没有规则的几何外形,无确定的熔点,一些物理性质表现为各向同性
①判断物质是晶体还是非晶体的主要依据是有无固定的熔点
②晶体与非晶体并不是绝对的,有些晶体在一定的条件下可以转化为非晶体(石英→玻璃)
3、单晶体多晶体
如果一个物体就是一个完整的晶体,如食盐小颗粒,这样的晶体就是单晶体(单晶硅、单晶锗)
如果整个物体是由许多杂乱无章的小晶体排列而成,这样的物体叫做多晶体,多晶体没有规则的几何外形,但同单晶体一样,仍有确定的熔点。
二、液体
1、表面张力:当表面层的分子比液体内部稀疏时,分子间距比内部大,表面层的分子表现为引力。如露珠
2、液晶
分子排列有序,各向异性,可自由移动,位置无序,具有流动性
各向异性:分子的排列从某个方向上看液晶分子排列是整齐的,从另一方向看去则是杂乱无章的
三:饱和汽与饱和汽压
①汽化
汽化:物质由液态变成气态的过程叫汽化。
1、汽化有两种方式:蒸发和沸腾。
2、液体在沸腾过程中要不断吸热,但温度保持不变,这一温度叫沸点。不同物质的沸点是不同的。而且沸点与大气压有关,大气压越大,沸点也就越高。
②饱和汽与饱和汽压
饱和汽:与液体处于动态平衡的蒸汽叫做饱和汽。没有达到饱和状态的蒸汽叫做未饱和汽。
饱和汽压:在一定温度下,饱和汽的压强是一定的,叫做饱和汽压。未饱和汽的压强小于饱和汽压。
1、饱和汽压只是指空气中这种液体蒸汽的分气压,与其它气体的压强无关。
2、饱和汽压与温度和物质种类有关。
四:物态变化中的能量交换
①熔化热
1、熔化:物质从固态变成液态的过程叫熔化(而从液态变成固态的过程叫凝固)。
注意:晶体在熔化和凝固的过程中温度不变,同一种晶体的熔点和凝固点相同;而非晶体在熔化过程中温度不断升高,凝固的过程中温度不断降低。
2、熔化热:某种晶体熔化过程中所需的能量(Q)与其质量(m)之比叫做这种晶体的熔化热。
I、用λ表示晶体的熔化热,则λ=Q/m,在国际单位中熔化热的单位是焦尔/千克(J/Kg)。
II、晶体在熔化过程中吸收热量增大分子势能,破坏晶体结构,变为液态。所以熔化热与晶体的质量无关,只取决于晶体的种类。
III、一定质量的晶体,熔化时吸收的热量与凝固时放出的热量相等。
注意:非晶体在熔化的过程中温度会不断变化,而不同温度下非晶体由固态变为液态时吸收的热量是不同的,所以非晶体没有确定的熔化热。
②汽化热
1、汽化:物质从液态变成气态的过程叫汽化(而从气态变成液态的过程叫液化)。
2、汽化热:某种液体汽化成同温度的气体时所需要的能量(Q)与其质量(m)之比叫这种物质在这一温度下的汽化热。用L表示汽化热,则L=Q/m,在国际单位制中汽化热的单位是焦尔/千克(J/Kg)。
I、液体汽化时,液体分子离开液体表面成为气体分子,要克服其它分子的吸引而做功,因此要吸收能量。
II、一定质量的物质,在一定的温度和压强下,汽化时吸收的热量与液化时放出的热量相等。
III、液体的汽化热与液体的物质种类、液体的温度、外界压强均有关。
只有知识才是力量,只有知识能使我们诚实地爱人,尊重人的劳动,由衷地赞赏无间断的伟大劳动的美好成果;只有知识才能使我们成为具有坚强的精神的、诚实的、有理性的人。下面小编给大家分享一些高中物理必修二的知识点,希望能够帮助大家,欢迎阅读!
第六章 万有引力与航天
一、万有引力定律
8.发射速度:采用多级火箭发射卫星时,卫星脱离最后一级火箭时的速度。
运行速度:是指卫星在进入运行轨道后绕地球做匀速圆周运动时的线速度。当卫星“贴着” 地面运行时,运行速度等于第一宇宙速度。
第一宇宙速度(环绕速度):7.9km/s。卫星环绕地球飞行的最大运行速度。地球上发射卫星的最小发射速度。
第二宇宙速度(脱离速度):11.2km/s 。 使人造卫星脱离地球的引力束缚,不再绕地球运行,从地球表面发射所需的最小速度。
第三宇宙速度(逃逸速度):16.7km/s。使人造卫星挣脱太阳引力的束缚,飞到太阳系以外的宇宙空间去,从地球表面发射所需要的最小速度。
有很多的同学是非常想知道,高中物理解题方法与技巧是什么,其实做好知识点提纲就行了,下面小编给大家分享一些高中物理必修二知识点整理提纲,希望能够帮助大家,欢迎阅读!
一.善于观察,勤于思考
生活中处处有物理,我们不要视而不见,要善于观察,勤于思考,多问几个为什么。观察水杯,从不同角度看,杯底深浅不同;杯中的茶叶大小不同,杯上的花大小不同。这是为什么呢?观察马路上的汽车,为什么挡风玻璃呈斜面?为什么夜间行车时车内不开灯?为什么载重汽车的车轮粗大而且数量多?为什么轮胎制有花纹?
二.注意分类,理顺条理
有时,适当地对概念进行分类,可以使所学的内容化繁为简,重点突出,脉络分明,便于自己进行分析、比较、综合、概括;可以不断地把分散的概念系统化,不断地把新概念纳入旧概念的系统中,逐步在头脑中建立一个清晰的概念系统,使自己在学习的过程中少走弯路。
三.联系实验,联系社会
要把学到的物理知识应用于实际,不但关心身边的物理,还要关心物理与社会的关系,不但要学习科学历史,更要关注科学发展的前沿,具有可持续发展的意识和创新精神。树立正确的科学观,有振兴中华,用科学服务于人类的使命感和责任感。