高一新課程物理教案選 勻速圓周運動 向心力 勻變速直線運動 常用公式 力與運動

第二章第一節(jié)勻速圓周運動一、課程標準會描述勻速圓周運動。二、教學目標?知識與技能了解物體做圓周運動的特征理解線速度、角速度和周期的概念，知道它們是描述物體做勻速圓周運動快慢的物理量，會用它們的公式進行計算。理解線速度、角速度、周期之間的關系：?過程與方法聯(lián)系學生日常生活中所觀察到的各種圓周運動的實例，找出共同特征。聯(lián)系各種日常生活中常見的現(xiàn)象，通過課堂演示實驗的觀察，引導學生歸納總結(jié)描述物體做圓周運動快慢的方法，進而引出描述物體做圓周運動快慢的物理量：線速度大小，角速度大小，周期T、轉(zhuǎn)速n等。探究線速度與周期之間的關系，結(jié)合，導出。?情感態(tài)度與價值觀經(jīng)歷觀察、分析總結(jié)、及探究等學習活動，培養(yǎng)學生尊重客觀事實、實事求是的科學態(tài)度。通過親身感悟，使學生獲得對描述圓周運動快慢的物理量（線速度、角速度、周期等）以及它們相互關系的感性認識。三、教學建議?教材處理①課時建議：1課時②重點：線速度、角速度、周期概念的理解，及其相互關系的理解和應用，勻速圓周運動的特點難點：角速度概念的理解和勻速圓周運動是變速曲線運動的理解。重點難點處理意見本節(jié)學習的一些物理量較抽象，教學中應聯(lián)系各種日常生活中常見的現(xiàn)象，想辦法多做演示實驗以激發(fā)學生學習積極性，把抽象的物理量具體形象化，便于學生接受。多用一些學生熟悉的、感興趣的例子說明一些較難說清的問題，如用鐘表指針針尖的運動快慢來說明為什么周期越大運動就越慢；風扇轉(zhuǎn)動時，同一葉片上各點做圓周運動，在相同的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過和角度相同而經(jīng)過的弧長不同，這時僅用線速度并不能反映它們運動的快慢，從而有必要引入另一個描述圓周運動快慢的物理量—角速度。線速度、角速度、周期之間的關系，由學生通過自己的思考得出。聯(lián)系上一章知識，引導學生得出勻速圓周運動的速度方向時刻在改變，是一種變速曲線運動。③欄目處理意見［討論與交流］（課本P26）引導學生舉出盡可能多的日常生活中圓周運動的例子，以豐富學生的感性認識，進一步引導學生概括出質(zhì)點做圓周運動和勻速圓周運動的特征。［觀察與思考］（課本P26）通過所提的三個問題使學生認識到前面所學習的描述直線運動的物理量也可用于描述勻速圓周運動，使學生認識到勻速圓周運動是比直線運動更為復雜的曲線運動，有不同于直線運動的一些新的特點，需要引入一些新的物理量。［討論與交流］（課本P28）線速度、角速度、周期之間的關系，盡可能由學生通過自己的思考得出，必要時教師以適當?shù)囊龑?。線速度、角速度、周期在描述勻速圓周運動快慢時的不同之處要讓學生充分發(fā)表自己的觀點，對一些學生的錯誤認識及時組織學生進行討論交流，以增強學生對圓周運動的理解。［實踐與拓展］（課本P28）所提的兩個問題是與圓周運動的相關的技術的實際應用，可要求學生課后完成。?演示實驗本節(jié)學習的一些物理量是第一次接觸，學生會感到抽象，除了利用電腦課件外，在教學中要想辦法多做演示實驗。如可用電唱機、鐘表的時針分針等來演示勻速圓周運動，其中電唱機也可用CD機的轉(zhuǎn)盤或小馬達等替代。?學生學習指導科學上建立概念的過程，是通過大量實例（現(xiàn)象），概括抽象出本質(zhì)的內(nèi)容，即由個別到一般的思維過程。圓周運動是曲線運動的一種特殊情況，生活中隨處可見，在學習過程中，要注意觀察和實驗，結(jié)合實際經(jīng)驗，理解和掌握圓周運動、勻速圓周運動的概念，重點理解和掌握線速度v、角速度ω、同期T和轉(zhuǎn)速n的意義及相互關系。明確線速度和角速度是從不同的角度來描述圓周運動的快慢，線速度描述質(zhì)點沿圓弧運動的快慢，角速度描述質(zhì)點繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢。?教學資源①普通高中課程標準實驗教科書物理必修2（廣東教育出版社）6月第一版②普通高中課程標準實驗教科書物理必修2教師教學用書（廣東教育出版社）7月第一版和所附課件四、教學設計教具1．鐘表，皮帶傳動裝置（課本P27）2．電唱機（或CD機轉(zhuǎn)盤、小馬達等）、唱片（唱片上畫一半徑，在距圓心不同距離處用不同顏色畫兩個圓）.3．計算機、課件教學方法實驗、講解、歸納、推理法主要教學過程（一）引入新課演示：將一粉筆頭分別沿豎直向下、水平方向、斜向上拋出，觀察運動軌跡。復習提問：粉筆頭做直線運動、曲線運動的條件是什么？啟發(fā)學生回答：速度方向與合外力的方向在同一條直線上，物體做直線運動；不在同一直線上，做曲線運動。進一步提問：在曲線運動中，有一種特殊的運動形式，物體運動的軌跡是一個圓周或一段圓弧(用單擺演示)，稱為圓周運動。（配套課件H02201）在日常生活中你還見過或經(jīng)歷過哪些圓周運動？你對圓周運動有什么認識？(學生舉例教師補充)電扇、風車等轉(zhuǎn)動時，上面各個點運動的軌跡是圓……大到宇宙天體如月球繞地球的運動，小到微觀世界電子繞原子核的運動，都可看做圓周運動，它是一種常見的運動形式。今天我們就來學習這一方面的內(nèi)容。(二)教學過程設計思考：什么樣的圓周運動最簡單？引導學生回答：物體運動快慢不變。（結(jié)合配套課件H0202，講解勻速圓周運動和非勻速圓周運動）1、勻速圓周運動物體在相等的時間里通過的圓弧長相等，如機械鐘表針尖的運動。學生閱讀課本P26的“觀察與思考”，思考其提出的三個問題。(學生自由發(fā)言)教師引導學生總結(jié)歸納：問題1：自行車車輪轉(zhuǎn)動時車輪上某一點，經(jīng)一段時間t后，在圓周軌道上位置的確定方法：（1）這一點經(jīng)時間t運動的軌跡，即路程；（2）由起始位置指向末了位置的有向線段，即位移；（3）由該點的半徑在時間t內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度。問題2：該點在圓周軌道上運動快慢的判斷（定性），可用單位時間內(nèi)通過的圓弧的長度來判斷；也可用連接該點的半徑在單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度來判斷；也可數(shù)一下一定時間內(nèi)轉(zhuǎn)動的圈數(shù)；也可用轉(zhuǎn)動一周所用的時間來判斷。問題3：引導學生認識勻速圓周運動區(qū)別直線運動最顯著的特征，即重復性或者說周期性。指出：勻速圓周運動是比直線運動更為復雜的曲線運動，有不同于直線運動的一些新的特點，需要引入一些新的物理量。2、勻速圓周運動快慢的描述（1）線速度：①物理意義：描述質(zhì)點沿圓周運動的快慢。②定義：質(zhì)點通過的弧長s跟通過這段弧長所用時間t的比值。③大?。簞蛩賵A周運動的線速度大小處處相等思考：在曲線運動中，速度的方向是怎樣確定的？圓周運動作為一種特殊的曲線運動，它的速度方向又是怎樣的呢？（學生自由回答）（結(jié)合配套課件H0203講解）④方向：線速度的方向在圓周該點的切線上。思考：在勻速直線運動中，速度的大小和方向都不變，所以勻速直線運動是速度不變的運動。勻速圓周運動是速度不變的運動嗎？引導學生回答：質(zhì)點做勻速圓周運動時，速度的大小不變，方向時刻在變化，勻速圓周運動不是速度不變的運動。勻速圓周運動是變速曲線運動。勻速圓周運動中的“勻速”是指速度的大?。ㄋ俾剩┎蛔儯瑧摾斫獬伞皠蛩俾省?。（對于基礎好的班，這里可進一步引導學生：速度變化了，即有加速度，按牛頓第二定律，物體所受的合外力肯定不為零，給學生一些思考，為后面向心力的講解作鋪墊。）展示正在運動的鐘表：鐘表的分針與秒針的末端，做圓周運動的半徑大致相同，而在相同的時間內(nèi)經(jīng)過的弧長不同，這時就可以用線速度比較它們的快慢。演示轉(zhuǎn)動的唱片，引導學生觀察：同一半徑上的兩個不同顏色的點：唱片轉(zhuǎn)動時，同一半徑上的兩點做圓周運動中，在相同的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相同而經(jīng)過的弧長不同，這時用線速度能全面地反映它們運動的快慢嗎？演示課本P27圖2－1－6皮帶傳動實驗，引導學生觀察：皮帶傳動時，大小兩輪子邊緣在相同的時間內(nèi)經(jīng)過的弧長相同，即線速度大小相同。但是與此同時，兩輪轉(zhuǎn)過的角度并不相同，小輪顯然轉(zhuǎn)得快些。分析：同一輪子半徑上不同的質(zhì)點，在相同的時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度相同，轉(zhuǎn)動的快慢是相同的，但是經(jīng)過的弧長并不相同，離圓心越遠的質(zhì)點，運動越快，線速度顯然大些。怎么解決這一問題呢？（學生自由發(fā)言）引導得出：引入另一個描述圓周運動快慢的物理量—角速度（結(jié)合課件H02204講解）（2）角速度①物理意義：描述質(zhì)點繞圓心轉(zhuǎn)動的快慢。②定義：質(zhì)點所在半徑轉(zhuǎn)過的角度跟所用時間t的比值。③大?。簡挝唬簉ad/s④勻速圓周運動是角速度不變的圓周運動出示閱讀思考題：1）叫周期；叫轉(zhuǎn)速2）它們分別用什么字母表示？3）它們的單位分別是什么？閱讀結(jié)束后，學生自己復述上邊思考題。(3)周期①物理意義：描述物體做圓周運動的快慢。②定義：質(zhì)點沿圓周運動一周所用的時間，用符號T表示。③單位：S如：地球公轉(zhuǎn)周期約365天，鐘表秒針周期60s等，周期長，表示運動慢。(3)轉(zhuǎn)速①物理意義：描述物體做圓周運動的快慢。②定義：做圓周運動的物體單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，用符號n表示。③單位：r/s或r/min(前面“觀察與思考”已提及，所以這部分可由學生自己說出并看書完成)恒量。3．線速度、角速度、周期之間的關系既然線速度、角速度、周期都是用來描述勻速圓周運動快慢的物理量，那么他們之間有什么樣的關系呢？（出示課本P28“討論與交流”，學生自己思考，然后教師組織交流總結(jié)。）（1）線速度與周期關系：由得（做勻速圓周運動的物體，在一個周期內(nèi)通過的弧長為。）指出：上式表明，只有當半徑相同時，周期小的線速度大，當半徑不同時，周期小的線速度不一定大，所以周期與線速度描述的快慢是不一樣的。（2）角速度與周期關系：由得（做勻速圓周運動的物體，在一個周期內(nèi)轉(zhuǎn)過的角度為。）引導學生結(jié)合以上兩點得出：（3）線速度與角速度關系：引導學生討論得出：1）當v一定時，與r成反比2）當一定時及v與r成正比3）當r一定時，v與成正比（4）考慮到轉(zhuǎn)速則有：強調(diào)：式中各物理量單位的統(tǒng)一。(三)課堂小結(jié)1．勻速圓周運動是一種變速曲線運動。2．描述勻速圓周運動快慢的物理量有線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速等。3．線速度、角速度、周期、轉(zhuǎn)速之間的關系五、達標練習?紙筆部分1．靜止在地球上的物體都要隨地球一起轉(zhuǎn)動，下列說法正確的是（A）A．運動的周期都是相同的B．它們的線速度都是相同的C．它們的線速度大小都是相同的D．它們的角速度是不同的2．上海將建成世界第一高度的摩天輪—“上海之星”，它比目前世界最高的摩天輪—“倫敦之眼”還高約70m，也將高于目前正在建設中的美國“拉斯維加斯”摩天輪?！吧虾Ｖ恰蹦μ燧喛偵砀呒s210m，輪直徑180m，運動行一周需30min，則該摩天輪的（BD）A．線速度為m/sB．線速度為0.1m/sC．線速度為0.2m/sD．角速度為rad/sABCr1r2r33．如圖所示的皮帶傳送裝置中，右邊兩輪連在一起同軸轉(zhuǎn)動，圖中三輪半徑關系為：，A、B、C三點為三個輪邊緣上的點，皮帶不打滑，則A、B、C三點的線速度之比是：：；角速度之比是：：ABCr1r2r3（1：1：31：2：22：1：1）?實踐部分（見課本P28“實踐與拓展”）說明：本教學設計“斜體字內(nèi)容“為板書設計，容量稍大，練習中的第3題可根據(jù)時間選講！以上教學設計和教學建議僅供參考，請各位老師根據(jù)學校的具體實際作出調(diào)整。第二節(jié)向心力一、課程標準1.知道向心力及其方向，理解向心力的作用。2.通過實驗理解向心力的與哪些因素有關，掌握向心力的公式及其變形。3.知道向心加速度，掌握向心加速度的公式及其變形。4.能用牛頓第二定律知識分析勻速圓周運動的向心力。二、教學目標1.知識與技能（1）經(jīng)歷向心力的實驗探究過程，體驗什么力是向心力及向心力與哪些因素有關，知道向心力的兩種表達式和其物理意義，（2）理解向心加速度的兩種表達式和其物理意義，會判斷向心加速度在什么情況下與半徑成正比，什么情況下與半徑成反比。（3）會根據(jù)向心力和牛頓第二定律的知識分析和討論與圓周運動相關的物理現(xiàn)象。2.過程與方法（1）通過向心力和向心力加速度概念的學習，知道從不同角度研究問題的方法。（2）體會物理規(guī)律在探索自然規(guī)律中的作用及其運用。3.情感、態(tài)度與價值觀（1）經(jīng)歷科學探究的過程，領略實驗是解決物理問題的一種基本途徑，培養(yǎng)學生實事求是的科學態(tài)度。（2）通過探究活動，使學生獲得成功的喜悅，提高他們學習物理的興趣和自信心。（3）通過向心力和向心加速度概念的學習，認識實驗對物理學研究的作用，體會物理規(guī)律與生活的聯(lián)系。三、教學建議1.教材的處理本節(jié)用2課時來完成教學任務，第1節(jié)課進行向心力和向心加速度的教學，第2節(jié)課進行生活中的向心力的實例分析。向心力和向心加速度的學習，都是本節(jié)教學的重點，向心加速度概念的引入和理解在過去的教學中是重點也是難點，但在現(xiàn)在的教材中這個難點被淡化了，突出了向心加速度兩個公式的物理意義的討論和理解，我認為這樣很好，沒有必要再搞難,但是對于學有余力的學生,可以引導他們?nèi)ゾW(wǎng)站查閱向心加速度的幾種推導方法或老師給向心加速度推導方法的資料。而向心力概念的學習，應及時強調(diào)指出，向心力是根據(jù)力的效果命名的，而不是根據(jù)力的性質(zhì)命名的，它不是重力、彈力、摩擦力等以外的特殊力，而是做勻速圓周運動的質(zhì)點受到的合外力，沿著半徑指向圓心，它的方向時刻改變。本節(jié)的難點是運用向心力、向心加速度知識解釋有關現(xiàn)象，解釋有關問題。教材一開始就以“觀察與思考”的方式，讓學生認識實例：細線系著的小球在水平面上做勻速圓周運動。目的是讓學生體驗繩對手的拉力在不同情況下的感覺，從而引入向心力概念。這樣的引入不錯，各個學校也都能做到?！皩嶒炁c探究”這個學生實驗很好，只是老師要提前讓學生們準備大小不同的小物體、細繩，用生活物品做實驗可以拉近科學與學生的距離。第一個“討論與交流”中的問題設計可以讓學生們通過思考和討論進一步理解向心加速度兩個公式的物理意義；第二個“討論與交流”中的問題1我認為放在向心力的概念后面比較好，可及時理解這個概念?！皩嵺`與拓展”是讓學生課后做的實驗，應當在第三節(jié)講授完之后再講解，效果會更好。講解本節(jié)教材，要積極體現(xiàn)新課程“教師為主導，學生為主體”的改革理念。2.演示實驗可以在本節(jié)第1節(jié)課教學完向心力、向心加速度知識后，用向心力演示器給學生做演示實驗來驗證向心力的公式。3.探究討論方式在探究向心力大小與哪些因素有關的實驗末尾，提出問題：向心力大小與物體的形狀、體積有關嗎？為什么書中沒有讓我們實驗并討論？這里讓學生充分討論，而后老師再總結(jié)。4.學習指導（1）地球繞太陽做（近似的）勻速圓周運動。地球受到什么力的作用？這個力可能沿什么方向？指導學生從力的概念入手，注意沒有施力物體的力是不存在的。（2）引導學生去網(wǎng)站查閱向心加速度的幾種推導方法或老師給向心加速度推導方法的資料,指導他們學習和領會.5.學習評價（1）評價的內(nèi)容：課前的預習和準備；課堂上的實驗操作、問題討論和積極回答問題；課后的作業(yè)、實驗。（2）評價的形式：先讓學生自評，再以小組為單位互評，而后老師總評。6.教學資源人教版必修2的教科書、教學參考書及光盤——AVSQ08四、教學設計本節(jié)要求學生掌握向心力、向心加速度，以及她們的意義、運用、公式及變形。教師逐個解釋名詞效果不好。1.向心力的教學利用本節(jié)教科書中圖2-2-1，給足學生時間認真做好該實驗，讓學生來回答他們的手有什么感覺？如果增大或減少轉(zhuǎn)的速度，手的感覺又如何？如果松手，將會發(fā)生什么現(xiàn)象？回答問題的形式可以先以四人小組為單位交流他們各自手的感覺，而后讓四人中的代表來回答問題，這樣引入向心力會讓學生感興趣，并加深這個概念的理解。2.向心加速度的教學直接用牛頓第二定律推導出向心加速度的表達式，思路簡捷，容易理解，但是顯得有點單薄。根據(jù)學生的情況可以考慮是否引入向心加速度的推導。3.生活中的向心力（1）汽車轉(zhuǎn)彎——利用書中內(nèi)容即可。而后討論和分析轉(zhuǎn)盤上用細線栓著的小球的勻速圓周運動的向心力、轉(zhuǎn)盤上木塊的勻速圓周運動的向心力是如何提供的（看人教版必修2的光盤課件AVSQ08），摩托車賽車手轉(zhuǎn)彎時向里傾斜的向心力是如何提供的。（2）火車轉(zhuǎn)彎——看一段課件（人教版必修2的光盤AVSQ08）再分析①內(nèi)外軌一樣高——火車此時受到的重力和支持力二力平衡，向心力由鐵軌外軌的輪緣的水平彈力產(chǎn)生。這種情況下鐵軌容易損壞，輪緣也容易損壞。②外軌比內(nèi)軌高——火車此時受到的重力和支持力二力的合力（指向圓心），可以提供所需要的向心力，這樣可以減輕軌和輪緣的彈力?？山又懻摵头治鲆幌伦孕熊囐悎龅能壍朗侨绾谓o自行車提供向心力的。（3）蕩秋千通過最低點，人對底座的壓力、汽車通過拱形橋頂，對橋面是壓力、游樂園中的翻滾過山車通過最高點時，人不掉下來的最小速度是多大等等。這里一一要很好的討論和分析，并能寫出相關的表達式。五、達標練習1.甲、乙兩物體都在做勻速圓周運動，以下各種情況下哪個物體的向心加速度較大？A．它們的線速度相等，乙的半徑小B．它們的周期相等，甲的半徑大C．它們的角速度相等，乙的線速度小D．它們的線速度相等，在相同的時間內(nèi)甲與圓心的連線掃過的角度比乙的大答：A.甲、乙線速度相等時，利用，半徑小的向心加速度大。所以乙的向心加速度大；B.甲、乙周期相等時，利用，半徑大的向心加速度大。所以甲的向心加速度大；C.甲、乙角速度相等時，利用，線速度大的向心加速度大。所以乙的向心加速度小；D.甲、乙線速度相等時，利用，角速度大的的向心加速度大。由于在相同的時間內(nèi)甲與圓心的連線掃過的角度比乙的大，所以甲的角速度大，甲的向心加速度大2.A、B兩個快艇在湖面上做勻速圓周運動，在相同的時間內(nèi)，它們通過的路程之比是4：3，運動方向改變的角度之比是3：2，它們的向心加速度之比是多少？電動機皮帶輪A電動機皮帶輪A機器皮帶輪3.一部機器由電動機帶動，機器上的皮帶輪的半徑是電動機皮帶輪半徑的3倍（如圖所示），皮帶與兩輪之間不發(fā)生滑動。已知機器皮帶輪邊緣上一點的向心加速度為0.10m/s2。（1）電動機皮帶輪與機器皮帶輪的轉(zhuǎn)速比是多少？（2）機器皮帶輪上A點到轉(zhuǎn)軸的距離為輪半徑的一半，A點的向心加速度是多少？（3）電動機皮帶輪邊緣上某點的向心加速度是多少？答：（1）（2）（3）4.把一個小球放在玻璃漏斗中，晃動漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運動。小球的向心力是由什么提供的？答：小球所受的重力、漏斗壁對小球的支持力的合力提供了小球做圓周運動的向心力。5.調(diào)查公路拐彎處的傾斜情況或鐵路拐彎處兩條軌道的高度差異。[高三物理熱點專題]考點1力和運動命題趨勢力和運動是高中物理的重點內(nèi)容，也是高考命題的熱點?？偨Y(jié)近年高考的命題趨勢，一是考力和運動的綜合題，重點考查綜合運用知識的能力，如為使物體變?yōu)槟骋贿\動狀態(tài)，應選擇怎樣的施力方案；二是聯(lián)系實際，以實際問題為背景命題，如以交通、體育、人造衛(wèi)星、天體物理和日常生活等方面的問題為背景，重點考查獲取并處理信息，去粗取精，把實際問題轉(zhuǎn)化成物理問題的能力。知識概要豎直上拋運動自由落體運動豎直上拋運動自由落體運動F≠0F與v0在同一直線上F與v0成一夾角勻變速直線運動勻變速曲線運動平拋運動恒力FF=0勻速直線運動運動力牛頓運動定律變速直線運動簡諧運動勻速圓周運動F的大小與相對于平衡位置的位移成正比，方向與位移相反F的大小不變，方向總與速度垂直F的方向始終與v0在同一直線上變力F力是物體運動狀態(tài)變化的原因，反過來物體運動狀態(tài)的改變反映出物體的受力情況。從物體的受力情況去推斷物體運動情況；或從物體運動情況去推斷物體的受力情況是動力學的兩大基本問題。處理動力學問題的一般思路和步驟是：①領會問題的情景，在問題給出的信息中，提取有用信息，構建出正確的物理模型；②合理選擇研究對象；③分析研究對象的受力情況和運動情況；④正確建立坐標系；⑤運用牛頓運動定律和運動學的規(guī)律列式求解。在分析具體問題時，要根據(jù)具體情況靈活運用隔離法和整體法，要善于捕捉隱含條件，要重視臨界狀態(tài)分析。點撥解疑【例題1】舉重運動是力量和技巧充分結(jié)合的體育項目。就“抓舉”而言，其技術動作可分為預備、提杠鈴、發(fā)力、下蹲支撐、起立、放下杠鈴等六個步驟，圖1所示照片表示了其中的幾個狀態(tài)?，F(xiàn)測得輪子在照片中的直徑為1.0cm。已知運動員所舉杠鈴的直徑是45cm，質(zhì)量為150kg，運動員從發(fā)力到支撐歷時0.8s，試估測該過程中杠鈴被舉起的高度，估算這個過程中杠鈴向上運動的最大速度；若將運動員發(fā)力時的作用力簡化成恒力，則該恒力有多大？【點撥解疑】題目描述的舉重的實際情景，要把它理想化為典型的物理情景。抓舉中，舉起杠鈴是分兩個階段完成的，從發(fā)力到支撐是第一階段，舉起一部分高度。該過程中，先對杠鈴施加一個力（發(fā)力），使杠鈴作加速運動，當杠鈴有一定速度后，人下蹲、翻腕，實現(xiàn)支撐，在人下蹲、翻腕時，可以認為運動員對杠鈴沒有提升的作用力，這段時間杠鈴是憑借這已經(jīng)獲得的速度在減速上升，最好的動作配合是，杠鈴減速上升，人下蹲，當杠鈴的速度減為零時，人的相關部位恰好到達杠鈴的下方完成支撐的動作。因此從發(fā)力到支撐的0.8s內(nèi)，杠鈴先作加速運動（當作勻加速），然后作減速運動到速度為零（視為勻減速），這就是杠鈴運動的物理模型。根據(jù)輪子的實際直徑0.45m和它在照片中的直徑1.0cm，可以推算出照片縮小的比例，在照片上用尺量出從發(fā)力到支撐，杠鈴上升的距離h′=1.3cm，按此比例可算得實際上升的高度為h=0.59m。設杠鈴在該過程中的最大速度為，有，得減速運動的時間應為加速運動的位移：又解得根據(jù)牛頓第二定律，有解得評注：該題中，將舉重的實際情景抽象成物理模型，是解題的關鍵，這種抽象也是解所有實際問題的關鍵。這里，首先應細致分析實際過程，有了大致認識后，再做出某些簡化，這樣就能轉(zhuǎn)化成典型的物理問題。比如該題中，認為發(fā)力時運動員提升的力是恒力，認為運動員下蹲、翻腕時，對杠鈴無任何作用，認為杠鈴速度減為零時，恰好完全支撐，而且認為杠鈴的整個運動是直線運動。【例題2】（2000年全國卷）如圖2所示為一空間探測器的示意圖，P1、P2、P3、P4是四個噴氣發(fā)動機，P1、P3的連線與空間一固定坐標系的x軸平行，P2、P4的連線與y軸平行，每臺發(fā)動機開動時，都能向探測器提供推力，但不會使探測器轉(zhuǎn)動。開始時，探測器以恒定的速率v0向x方向平動，要使探測器改為向正x偏負y60°方向以原速率v0平動，則可A．先開動P1適當時間，再開動P4適當時間B．先開動P3適當時間，再開動P2適當時間C．開動P4適當時間D．先開動P3適當時間，再開動P4適當時間【點撥解疑】該題實際上是要校正探測器的飛行狀態(tài)，這在航天活動中，是很常見的工作，因為這也是很有意義的一道題。最后要達到的狀態(tài)是向正x偏負y60°方向平動，速率仍為v0。如圖3所示，這個運動可分解為速率為v0cos60°的沿正x方向的平動和速率為v0sin60°的沿負y方向的平動，與原狀態(tài)相比，我們應使正x方向的速率減小，負y方向的速率增大。因此應開動P1以施加一負x方向的反沖力來減小正x方向的速率；然后開動P4以施加一負y方向的反沖力來產(chǎn)生負y方向的速率。所以選項A正確。評注：建立坐標系，在兩個坐標軸的方向上分別應用牛頓運動定律，是研究動力學問題的常用方法。該題一入手，就在沿坐標軸的兩個方向上對兩個狀態(tài)進行比較，很快就使問題變得清晰。因此要熟練掌握這種分析方法?！纠}3】（2000年全國卷）2000年1月26日我國發(fā)射了一顆同步衛(wèi)星，其定點位置與東經(jīng)98°的經(jīng)線在同一平面內(nèi)，若把甘肅省嘉峪關處的經(jīng)度和緯度近似取為東經(jīng)98°和北緯，已知地球半徑R，地球自轉(zhuǎn)周期為T，地球表面重力加速度為g（視為常量）和光速c。試求該同步衛(wèi)星發(fā)出的微波信號傳到嘉峪關處的接收站所需的時間（要求用題給的已知量的符號表示）?！军c撥解疑】同步衛(wèi)星必定在地球的赤道平面上，衛(wèi)星、地球和其上的嘉峪關的相對位置如圖4所示，由圖可知，如果能求出同步衛(wèi)星的軌道半徑r，那么再利用地球半徑R和緯度就可以求出衛(wèi)星與嘉峪關的距離L，即可求得信號的傳播時間。對于同步衛(wèi)星，根據(jù)牛頓第二定律，有：其中又即由以上幾式解得：由余弦定理得微波信號傳到嘉峪關處的接收站所需的時間為評注：選擇恰當?shù)慕嵌?，將題目描述的情況用示意圖表示出來，可以是情景變得更加清晰，有利于分析和思考，要養(yǎng)成這種良好的解題習慣。在解答天體運動的問題時，根據(jù)得到這一關系是經(jīng)常使用的。針對訓練1．手提一根不計質(zhì)量的、下端掛有物體的彈簧上端，豎直向上作加速運動。當手突然停止運動后的極短時間內(nèi)，物體將（）A．立即處于靜止狀態(tài)B．向上作加速運動C．向上作勻速運動D．向上作減速運動2．（1991年高考上海卷）如圖5所示，物體在恒力F作用下沿曲線從A運動到B，這時突然使他所受力反向，大小不變，即由F變?yōu)?F。在此力作用下，物體以后的運動情況，下列說法中正確的是（）A．物體可能沿曲線Ba運動B．物體可能沿直線Bb運動C．物體可能沿曲線Bc運動D．物體可能沿原曲線由B返回3．汽車剎車后，停止轉(zhuǎn)動的輪胎在地面上發(fā)生滑動，可以明顯的看出滑動的痕跡，即常說的剎車線，由剎車線長短可以得知汽車剎車前的速度大小，因此剎車線的長度是分析交通事故的一個重要依據(jù)。若汽車輪胎跟地面的動摩擦因數(shù)是0.7，剎車線長14m，則可治汽車在緊急剎車前的速度的大小是m/s。4．空間探測器從某一星球表面豎直升空。已知探測器質(zhì)量為1500Kg，發(fā)動機推動力為恒力。探測器升空后發(fā)動機因故障突然關閉，圖6是探測器從升空到落回星球表面的速度隨時間變化的圖線，則由圖象可判斷該探測器在星球表面達到的最大高度Hm為多少m？發(fā)動機的推動力F為多少N？5．中子星是恒星演化過程的一種可能結(jié)果，它的密度很大。現(xiàn)有一中子星，觀測到它的自轉(zhuǎn)周期為T=s。問該中子星的最小密度應是多少才能維持該星的穩(wěn)定，不致因自轉(zhuǎn)而瓦解。計算時星體可視為均勻球體。(引力常數(shù)G=6.6710m/kg.s)6．（1998年全國卷）宇航員站在某一星球表面上的某高處，沿水平方向拋出一小球。經(jīng)過時間t，小球落到星球表面，測得拋出點與落地點之間的距離為L。若拋出時的初速度增大到2倍，則拋出點與落地點之間的距離為L。已知兩落地點在同一水平面上，該星球的半徑為R，萬有引力常數(shù)為G。求該星球的質(zhì)量M。參考答案1．B．2．C．3．144．Hm=480mF=11250N5．解析：設想中子星赤道處一小塊物質(zhì)，只有當它受到的萬有引力大于或等于它隨星體所需的向心力時，中子星才不會瓦解。設中子星的密度為，質(zhì)量為M，半徑為R，自轉(zhuǎn)角速度為，位于赤道處的小物塊質(zhì)量為m，則有由以上各式得，代入數(shù)據(jù)解得：。評注：在應用萬有引力定律解題時，經(jīng)常需要像本題一樣先假設某處存在一個物體再分析求解是應用萬有引力定律解題慣用的一種方法。6．解析：設拋出點的高度為h，第一次平拋的水平射程為x，則有x+y=L（1）由平拋運動的規(guī)律得知，當初速度增大到2倍，其水平射程也增大到2x，可得(2x)+h=(L)（2）由以上兩式解得h=（3）設該星球上的重力加速度為g，由平拋運動的規(guī)律得h=gt（4）由萬有引力定律與牛頓第二定律得（式中m為小球的質(zhì)量）（5）聯(lián)立以上各式得：。評注：顯然，在本題的求解過程中，必須將自己置身于該星球上，其實最簡單的辦法是把地球當作該星球是很容易身臨其境的了?！?~2勻變速直線運動的規(guī)律及應用【教學目的】1、知道勻變速直線運動的定義2、掌握勻變速直線運動的規(guī)律3、知道自由落體運動概念和規(guī)律【教學重點】掌握勻變速直線運動的各個規(guī)律之間的聯(lián)系【教學難點】如何在眾多規(guī)律中選用最直接的規(guī)律解決具體的勻變速直線運動問題【課時安排】1課時【教學過程】一、勻變速直線運動1、定義：在任意相等的時間內(nèi)，速度的變化都相等的直線運動。2、特點：a=恒量。二、勻變速直線運動的規(guī)律1、基本規(guī)律a、速度公式：vt=v0+atb、位移公式：s=v0t+at22、兩個基本推論－=2as=說明：a、以上四式只適用于勻變速直線運動；b、四個式子中只有兩個是獨立的，即由任意兩式可推出另外兩式。四個公式中有五個物理量，而兩個獨立方程只能解出兩個未知量，所以解題時一般需要三個已知條件；c、式中v0、vt、a和s均為矢量，應用時要規(guī)定正方向，凡是與正方向相同者取正值，相反者取負值（通常將v0的方向規(guī)定為正方向），所求矢量為正值表示與正方向相同，為負者表示與正方向相反。3、一些有用的推論Δs=aT2，意義：做勻變速直線運動的物體，在任何兩個連續(xù)相等的時間里的位移的差是一個恒量。vt中=，意義：做勻變速直線運動的物體，在某段時間內(nèi)的平均速度，等于該段時間的中間時刻的瞬時速度。vs中=，意義：做勻變速直線運動的物體，在某段位移中點的瞬時速度，等于…s=vtt－at2，意義：位移公式變體。sⅠ∶sⅡ∶sⅢ∶…∶sn=1∶3∶5…∶（2n－1），意義：初速度為零的勻加速直線運動，第一個T內(nèi)、第二個T內(nèi)、第三個T內(nèi)…的位移之比，等于…t1∶t2∶t3∶…∶tn=1∶(－1)∶(－)∶…∶(－)，意義：初速度為零的勻加速直線運動，第一個s內(nèi)、第二個s內(nèi)、第三個s內(nèi)…的時間之比，等于…說明：導出推論的目的在于——面對具體問題，不同的已知條件，應用基本規(guī)律時可能需要分布求解，而用相關的推論則可能一蹴而就。三、自由落體運動1、概念：物體只在重力作用下，初速度為零的運動。2、規(guī)律：使用所有初速度為零、加速度為g的勻變速直線運動規(guī)律四、小結(jié)本節(jié)我們復習了勻變速運動的的概念和規(guī)律，和一種特殊的勻變速運動（自由落體）。在規(guī)律方面，雖然公式眾多，但重要是要弄清楚兩點：a、從規(guī)律誕生的角度看，它們有一定的主次關系；b、從應用的角度看，最直接的規(guī)律就是最好的規(guī)律。但總的來說，解決運動學問題，只要有三個已知條件，不忘記兩個最基本的公式，只要你不在乎解題速度，總是可以解出答案的。為了檢驗今天的所學，我們看本節(jié)的“提綱”問題——1、請完成v0=0的勻變速直線運動的幾組數(shù)椐：a、時間等分：分點即時速度之比怎樣？總位移之比怎樣？各周期內(nèi)位移之比怎樣？b、位移等分：分點即時速度之比？各分點的時間之比怎樣？各段內(nèi)時間之比怎樣？2、平均速度與什么時刻的速度相等？平均速度有幾個表達式？（答案：中間時刻；=vt中==）3、勻變速直線運動，位移中點的即時速度的表達式是怎樣的？它比平均速度大還是??？4、物體運動的表達式是“S=3t+2t2”，它的加速度多大？初速度多大？5、什么是自由落體運動？已知高度H，下落時間多大？n秒末下落的總高度多大？第n秒內(nèi)下落的高度多大？6、怎樣從打點計時器得到的紙帶判斷物體運動性質(zhì)？怎樣從紙帶求某一時刻的速度？為什么這樣求？怎樣從紙帶求物體做勻變速運動時的加速度？有幾種方法？希望大家針對這個提綱鞏固、檢驗自己的復習效果…五、作業(yè)布置閱讀《勸學》（人民日報出版社4月第1版）P22內(nèi)容；《勸學》P24、25第1~8題；【板書設計】注意“教學過程”的帶框字符，即是板書計劃。【教后感】高中物理公式總表一、力學公式胡克定律：F=Kx(x為伸長量或壓縮量,K為倔強系數(shù)，只與彈簧的原長、粗細和材料有關)2、重力：G=mg(g隨高度、緯度而變化)3、求F、的合力的公式：Ｆ＝合力的方向與F1成角：Ftg=))注意：(1)力的合成和分解都均遵從平行四邊行法則。(2)兩個力的合力范圍：F1－F2FF1+F2(3)合力可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。4、兩個平衡條件：共點力作用下物體的平衡條件：靜止或勻速直線運動的物體，所受合外力為零。F=o或Fx=oFy=o(2)有固定轉(zhuǎn)動軸物體的平衡條件：力矩代數(shù)和為零．力矩：M=FL(L為力臂，是轉(zhuǎn)動軸到力的作用線的垂直距離）5、摩擦力的公式：(1)滑動摩擦力：f=N說明：a、N為接觸面間的彈力，可以大于G；也可以等于G;也可以小于G為滑動摩擦系數(shù)，只與接觸面材料和粗糙程度有關，與接觸面積大小、接觸面相對運動快慢以及正壓力N無關.(2)靜摩擦力：由物體的平衡條件或牛頓第二定律求解,與正壓力無關.大小范圍：Of靜fm(fm為最大靜摩擦力，與正壓力有關)說明：a、摩擦力可以與運動方向相同，也可以與運動方向相反，還可以與運動方向成一定夾角。b、摩擦力可以作正功，也可以作負功，還可以不作功。c、摩擦力的方向與物體間相對運動的方向或相對運動趨勢的方向相反。d、靜止的物體可以受滑動摩擦力的作用，運動的物體可以受靜摩擦力的作用。6、浮力：F=Vg(注意單位）7、萬有引力：F=G(1)．適用條件(2)．G為萬有引力恒量．在天體上的應用：（M一天體質(zhì)量R一天體半徑g一天體表面重力加速度）a、萬有引力=向心力Gb、在地球表面附近，重力=萬有引力mg=Gg=G第一宇宙速度mg=mV=8、庫侖力：F=K(適用條件)電場力：F=qE(F與電場強度的方向可以相同，也可以相反)10、磁場力：洛侖茲力：磁場對運動電荷的作用力。公式：f=BqV(BV)方向一左手定安培力：磁場對電流的作用力。公式：F=BIL（BI）方向一左手定則11、牛頓第二定律：F合=ma或者Fx=maxFy=may理解：（1）矢量性（2）瞬時性（3）獨立性（4）同一性12、勻變速直線運動：基本規(guī)律：Vt=V0+atS=vot+at2幾個重要推論：(1)Vt2－V02=2as（勻加速直線運動：a為正值勻減速直線運動：a為正值）(2)AB段中間時刻的即時速度:Vt/2==ASatB(3)AB段位移中點的即時速度:Vs/2=勻速：Vt/2=Vs/2;勻加速或勻減速直線運動：Vt/2<Vs/2初速為零的勻加速直線運動,在1s、2s、3s……ns內(nèi)的位移之比為12：22:32……n2；在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)……第ns內(nèi)的位移之比為1：3：5……(2n-1);在第1米內(nèi)、第2米內(nèi)、第3米內(nèi)……第n米內(nèi)的時間之比為1：：……(初速無論是否為零,勻變速直線運動的質(zhì)點,在連續(xù)相鄰的相等的時間間隔內(nèi)的位移之差為一常數(shù)：s=aT2(a一勻變速直線運動的加速度T一每個時間間隔的時間)豎直上拋運動：上升過程是勻減速直線運動，下落過程是勻加速直線運動。全過程是初速度為VO、加速度為g的勻減速直線運動。上升最大高度：H=(2)上升的時間：t=(3)上升、下落經(jīng)過同一位置時的加速度相同，而速度等值反向(4)上升、下落經(jīng)過同一段位移的時間相等。（5）從拋出到落回原位置的時間：t=（6）適用全過程的公式：S=Vot一gt2Vt=Vo一gtVt2一Vo2=一2gS（S、Vt的正、負號的理解）14、勻速圓周運動公式線速度:V=R=2fR=角速度：=向心加速度：a=2f2R向心力：F=ma=m2R=mm4n2R注意：（1）勻速圓周運動的物體的向心力就是物體所受的合外力，總是指向圓心。（2）衛(wèi)星繞地球、行星繞太陽作勻速圓周運動的向心力由萬有引力提供。氫原子核外電子繞原子核作勻速圓周運動的向心力由原子核對核外電子的庫侖力提供。15直線運動公式：勻速直線運動和初速度為零的勻加速直線運動的合運動水平分運動：水平位移：x=vot水平分速度：vx=vo豎直分運動：豎直位移：y=gt2豎直分速度：vy=gttg=Vy=VotgVo=VyctgV=Vo=VcosVy=VsinyVo在Vo、Vy、V、X、y、t、七個物理量中，如果x)vo已知其中任意兩個，可根據(jù)以上公式求出其它五個物理量。vyv16動量和沖量：動量：P=mV沖量：I=Ft17動量定理：物體所受合外力的沖量等于它的動量的變化。公式：F合t=mv’一mv(解題時受力分析和正方向的規(guī)定是關鍵)18動量守恒定律：相互作用的物體系統(tǒng)，如果不受外力，或它們所受的外力之和為零，它們的總動量保持不變。（研究對象：相互作用的兩個物體或多個物體）公式：m1v1+m2v2=m1v1‘+m2v2’或p1=一p2或p1+p2=O適用條件：（1）系統(tǒng)不受外力作用。（2）系統(tǒng)受外力作用，但合外力為零。（3）系統(tǒng)受外力作用，合外力也不為零，但合外力遠小于物體間的相互作用力。（4）系統(tǒng)在某一個方向的合外力為零，在這個方向的動量守恒。18功：W=Fscos(適用于恒力的功的計算）理解正功、零功、負功（2）功是能量轉(zhuǎn)化的量度重力的功------量度------重力勢能的變化電場力的功-----量度------電勢能的變化分子力的功-----量度------分子勢能的變化合外力的功------量度-------動能的變化19動能和勢能：動能：Ek=重力勢能：Ep=mgh(與零勢能面的選擇有關)20動能定理：外力對物體所做的總功等于物體動能的變化（增量）。公式：W合=Ek=Ek2一Ek1=21機械能守恒定律：機械能=動能+重力勢能+彈性勢能條件：系統(tǒng)只有內(nèi)部的重力或彈力做功.公