物理公开课教案(整理4篇)
时间:2024-08-17
时间:2024-08-17
一、引言
在高中物理学的学习中,光学是其中一个重要的分支。理解光学的基本概念和原理对于学生的科学素养和应用能力的培养至关重要。本文将提供一份物理光学公开课教案,旨在帮助高中教师在教学过程中系统地组织和展示光学知识,引导学生深入理解光学原理。
二、教学目标
1、了解光学的基本概念,如光线、入射角和折射角等。
2、掌握光的直线传播和折射、反射现象的原理,并能应用到日常生活和实际问题中。
3、理解光的色散、光的干涉和衍射现象,并能运用相关原理解释实验结果。
4、培养学生观察、实验和推理的能力,培养科学探究和解决问题的能力。
三、教学内容
1、光的直线传播与折射
a、光线的定义和性质
b、光的直线传播
c、光的折射现象及折射定律
d、折射率的概念和计算方法
2、光的反射
a、光的反射现象
b、镜面反射和其特点
c、光的反射定律及其应用
d、光的干涉和衍射
3、光的色散
a、光的色散现象
b、白光的组成
c、色散棱镜的原理和应用
4、光的干涉
a、光的干涉现象
b、干涉的条件和类型
c、干涉实验的设计和解释
5、光的衍射
a、光的衍射现象
b、衍射的条件和类型
c、衍射实验的设计和解释
四、教学方法与手段
1、探究式学习法
通过设计实验和观察实验现象,引导学生自主发现光学现象,并在实验基础上理解光学原理。
2、多媒体课件
使用光学相关的.图片、动画和实验视频等多媒体资源,将抽象的概念和过程可视化,提高学生对光学知识的学习兴趣。
3、课堂讨论
引导学生提出问题,展开思维碰撞,通过学生之间的交流和合作,共同解决问题,并深入理解光学的原理和应用。
4、实验演示
安排适当的实验演示,让学生亲身体验光学现象,加深对光学的认识,培养探究和实验能力。
五、教学过程
本公开课的教学过程分为以下几个环节:
1、开场导入
通过展示一段关于光学的有趣视频,激发学生的兴趣,引入光学的基本概念和知识。
2、概念讲解
以多媒体课件为辅助,详细讲解光的直线传播、折射、反射、干涉和衍射等基本概念和原理,并进行示意图解释。
3、实验演示
安排相应的实验演示,让学生观察和分析实验现象,引导他们发现光学现象,并从实验中理解相关原理和定律。
4、讨论与互动
提出一些问题,组织学生进行小组讨论,鼓励他们主动思考和探索,通过合作解决问题,加深对光学概念的理解和应用。
5、拓展应用
引导学生将光学原理和现象应用到实际生活中,例如光学仪器的原理、太阳能的利用等,培养学生的科学思维和创新能力。
六、教学评价
1、在课堂中设置一定数量的课堂小测验,检测学生对知识的掌握程度。
2、鼓励学生主动参与课堂互动和讨论,评价学生的表现和思维能力。
3、组织学生进行小组作业,评价学生的合作能力和团队精神。
4、根据实验结果和作业表现,评价学生的实验能力和科学探究能力。
七、教学资源
1、多媒体课件
2、实验器材及材料
3、视频资源
4、参考教材和辅助读物
八、教学总结
通过本次物理光学公开课教学,学生将对光学的基本概念和原理有一个全面的了解,并能够运用所学知识解释和分析实际问题。同时,本教案的教学设计也通过多媒体、实验和讨论等多种形式,培养学生的科学思维和实践能力,促进了学生的全面发展。希望本教案对于高中物理光学教学的改进和开展有所帮助。
知识与技能
1.了解万有引力定律得出的思路和过程,知道地球上的重物下落与天体运动的统一性。
2.知道万有引力是一种存在于所有物体之间的吸引力,知道万有引力定律的适用范围。
3.会用万有引力定律解决简单的引力计算问题,知道万有引力定律公式中r的物理意义,
了解引力常量G的测定在科学历史上的重大意义。
4.了解万有引力定律发现的意义。
过程与方法
1.通过演绎牛顿当年发现万有引力定律的过程,体会在科学规律发现过程中猜想与求证的重要性。
2.体会推导过程中的数量关系.
情感、态度与价值观
1.感受自然界任何物体间引力的关系,从而体会大自然的奥秘.
2.通过演绎牛顿当年发现万有引力定律的过程和卡文迪许测定万有引力常量的实验,让学生体会科学家们勇于探索、永不知足的精神和发现真理的曲折与艰辛。
教学重点、难点
1.万有引力定律的推导过程,既是本节课的重点,又是学生理解的难点。
2.由于一般物体间的万有引力极小,学生对此缺乏感性认识。
教学方法
探究、讲授、讨论、练习
教学活动
(一)引入新课
复习回顾上节课的内容
如果行星的运动轨道是圆,则行星将作匀速圆周运动。根据匀速圆周运动的条件可知,行星必然要受到一个引力。牛顿认为这是太阳对行星的引力,那么,太阳对行星的引力F提供行星作匀速圆周运动所需的向心力。
学生活动:推导得
将V=2r/T代入上式得
利用开普勒第三定律代入上式
得到:
师生总结:由上式可得出结论:太阳对行星的引力跟行星的质量成正比,跟行星到太阳的距离的二次方成反比。即:F
教师:牛顿根据其第三定律:太阳吸引行星的力与行星吸引太阳的.力是同性质的作用力,且大小相等。于是提出大胆的设想:既然这个引力与行星的质量成正比,也应跟太阳的质量M成正比。即:F
写成等式就是F=G(其中G为比例常数)
(二)进行新课
教师:牛顿得到这个规律以后是不是就停止思考了呢?假如你是牛顿,你又会想到什么呢?
学生回答基础上教师总结:
猜想一:既然行星与太阳之间的力遵从这个规律,那么其他天体之间的力是否也遵从这个规律呢?(比如说月球与地球之间)
师生:因为其他天体的运动规律与之类似,根据前面的推导所以月球与地球之间的力,其他行星的卫星和该行星之间的力,都满足上面的规律,而且都是同一种性质的力。
教师:但是牛顿的思考还是没有停止。假如你是牛顿,你又会想到什么呢?
学生回答基础上教师总结:
猜想二:地球与月球之间的力,和地球与其周围物体之间的力是否遵从相同的规律?
教师:地球对月球的引力提供向心力,即F==ma
地球对其周围物体的力,就是物体受到的重力,即F=mg
从以上推导可知:地球对月球的引力遵从以上规律,即F=G
那么,地球对其周围物体的力是否也满足以上规律呢?即F=G
此等式是否成立呢?
已知:地球半径R=6.37106m,月球绕地球的轨道半径r=3.8108m,
月球绕地球的公转周期T=27.3天,重力加速度g=9.8
(以上数据在当时都已经能够精确测量)
提问:同学们能否通过提供的数据验证关系式F=G是否成立?
学生回答基础上教师总结:
假设此关系式成立,即F=G
可得:=ma=G
F=mg=G
两式相比得:a/g=R2/r2
但此等式是在以上假设成立的基础上得到的,反过来若能通过其他途径证明此等式成立,也就证明了前面的假设是成立的。代人数据计算:
a/g1/3600
R2/r21/3600
即a/g=R2/r2成立,从而证明以上假设是成立的,说明地球与其周围物体之间的力也遵从相同的规律,即F=G
这就是牛顿当年所做的著名的月-地检验,结果证明他的猜想是正确的。从而验证了地面上的重力与地球吸引月球、太阳吸引行星的力是同一性质的力,遵守同样的规律。
教师:不过牛顿的思考还是没有停止,假如你是牛顿,此时你又会想到什么呢?
学生回答基础上教师总结:
猜想三:自然界中任何两个物体间的作用力是否都遵从相同的规律?
牛顿在研究了这许多不同物体间的作用力都遵循上述引力规律之后。于是他大胆地把这一规律推广到自然界中任意两个物体间,于1687年正式发表了具有划时代意义的万有引力定律。
万有引力定律
①内容
自然界中任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟这两个物体的质量的乘积成正比,跟它们的距离的二次方成反比。
②公式
如果用m1和m2表示两个物体的质量,用r表示它们的距离,那么万有引力定律可以用下面的公式来表示(其中G为引力常量)
说明:1.G为引力常量,在SI制中,G=6.6710-11Nm2/kg2.
2.万有引力定律中的物体是指质点而言,不能随意应用于一般物体。
a.对于相距很远因而可以看作质点的物体,公式中的r就是指两个质点间的距离;
b.对均匀的球体,可以看成是质量集中于球心上的质点,这是一种等效的简化处理方法。
教师:牛顿虽然得到了万有引力定律,但并没有很大的实际应用,因为当时他没有办法测定引力常量G的数值。直到一百多年后英国的另一位物理学家卡文迪许才用实验测定了G的数值。
利用多媒体演示说明卡文迪许的扭秤装置及其原理。
扭秤的主要部分是这样一个T字形轻而结实的框架,把这个T形架倒挂在一根石英丝下。若在T形架的两端施加两个大小相等、方向相反的力,石英丝就会扭转一个角度。力越大,扭转的角度也越大。反过来,如果测出T形架转过的角度,也就可以测出T形架两端所受力的大小。现在在T形架的两端各固定一个小球,再在每个小球的附近各放一个大球,大小两个球间的距离是可以较容易测定的。根据万有引力定律,大球会对小球产生引力,T形架会随之扭转,只要测出其扭转的角度,就可以测出引力的大小。当然由于引力很小,这个扭转的角度会很小。怎样才能把这个角度测出来呢?卡文迪许在T形架上装了一面小镜子,用一束光射向镜子,经镜子反射后的光射向远处的刻度尺,当镜子与T形架一起发生一个很小的转动时,刻度尺上的光斑会发生较大的移动。这样,就起到一个化小为大的效果,通过测定光斑的移动,测定了T形架在放置大球前后扭转的角度,从而测定了此时大球对小球的引力。卡文迪许用此扭秤验证了牛顿万有引力定律,并测定出万有引力恒量G的数值。这个数值与近代用更加科学的方法测定的数值是非常接近的。
卡文迪许测定的G值为6.75410-11Nm2/kg2,现在公认的G值为6.6710-11Nm2/kg2。由于万有引力恒量的数值非常小,所以一般质量的物体之间的万有引力是很小的,我们可以估算一下,两个质量50kg的同学相距0.5m时之间的万有引力有多大(可由学生回答:约6.6710-7N),这么小的力我们是根本感觉不到的。只有质量很大的物体对一般物体的引力我们才能感觉到,如地球对我们的引力大致就是我们的重力,月球对海洋的引力导致了潮汐现象。而天体之间的引力由于星球的质量很大,又是非常惊人的:如太阳对地球的引力达3.561022N。
教师:万有引力定律建立的重要意义
教学目标:
1、知识与技能目标:
(1)知道温度表示物体的冷热程度,知道摄氏温度的规定。
(2)了解液体温度计的工作原理,会使用温度计测量温度。
(3)培养学生的动手能力和自学能力。
2、过程与方法目标:
(1)培养学生的观察分析、提出问题的能力。
(2)初步培养学生的创造性思维和创造能力。
3、情感态度和价值观目标:
(1)培养学生严谨的科学态度及相互协作、友好相处的健康心态。(2)培养学生爱护环境的意识。
(说明:教学目标的设置充分体现了《物理课程标准》的概念。在本节教学中,不仅要让学生了解温度计的原理和构造,掌握温度计的正确使用等基本知识和技能,更为重要的是这节课以以上知识为载体来培养学生乐于探索、勇于创新的科学态度及相互协作、友好相处的健康心理,培养学生学习物理的兴趣。)
教学重点:
1、以自制演示温度计为器材,通过学生观察、分析、创造,自己得出液体温度计的原理和构造。
2、通过学生自己动手实验,阅读教材,相互讨论,总结出如何正确使用温度计。
教学难点:
教学过程中如何逐步培养起后进生自主性学习的意识。
(说明:教学重点、难点的确立重在培养学生动手、自学、观察、分析、创造的能力,及在学习中相互协作、主动参与学习的意识。)
教学方法:观察实验,自学讨论,探究学习。
教学过程:
一、引入
1、出示幻灯片,学生观察图片
学生观察后说说感受,引入课题《温度》
二、新授
第一节温度
2、学生实验一
学生用手触摸热水杯和冷水杯,并说出自己的感觉。引导学生总结出温度的概念:物理学中把物体的冷热程度叫做温度。(冷的物体温度低、热的物体温度高)
再让少数同学触摸两杯水。
老师:凭感觉判断温度准确吗?要想准确的知道物体的温度应该怎么办?
(一):温度计原理及构造
老师:你们知道的有哪些温度计?它的构造是什么?
(说明:培养学生观察、思考、提出问题的能力。)
学生分组讨论,提出问题。
(说明:老师板书学生提出的本节课重点解决的问题;对积极提出问题的学生给予表扬,某些学生可能提出与本节内容不太相符的问题,老师不要置之不理,要给予合理的解释,不要挫伤学生爱思考、爱发言的积极性
1、老师演示自制温度计。
老师:当把这个装置放进盛有热水的烧杯里,同学们猜想一下,可能会发生什么现象?
学生讨论、回答。老师把装置放到盛有热水的烧杯里,学生观察。
老师:现在把此装置从热水中取出,放进盛有冷水的烧杯中,又会发生什么现象?学生猜想后回答。
老师把装置从热水中取出,放入盛有冷水的烧杯中。学生观察现象。
老师:这种现象叫做什么?学生:热胀冷缩。
老师:根据液体的热胀冷缩原理能否制作一个测温装置?这个装置叫做什么?
学生:温度计
老师:现在谁能说出液体温度计的测量原理?
老师手举自制温度计。
老师:能否用此装置测量液体的温度?你认为它有哪些缺陷?
(说明:此问题的设计主要是通过学生观察,把学生的情感因素,激发了学生的学习热情。)
老师拿出演示温度计
老师:这支温度计经过改造,已经很完美。现在大家看看这只温度计,你们满意吗?
老师:谁能描述一下这支温度计的构造?
(二)、摄氏温度
1、摄氏温度的规定
学生阅读课本P69并讨论:摄氏度、100摄氏度、1摄氏度是如何规定的。
2、摄氏温度的'读写:出示天气预报稿,请学生扮演播音员播报天气预报,谁愿意?
宁夏20xx年1月26日天气预报
观众朋友们,大家好!宁夏地区今天夜间到明天白天晴转多云,北风34级,气温—15℃到2℃、明天夜间到后天白天多云。近期气温较低,请观众朋友们注意防寒保暖。
(学生阅读,及时鼓励,纠正其中的误读,培养学生的自信心)
3、认识温度计计的构造,介绍温度计上的量程和分度值。
(三)、温度计的使用
老师:使用温度计之前应该做到哪些事项?
学生阅读课本P49“温度计的使用”,并作反馈。
老师:使用温度计常出现哪些错误?如何正确使用温度计?学生阅读P49使用温度计的几个要点,并测量水的温度,小组展示
(说明:学生通过亲自动手实践、自学、讨论,展示,总结出如何正确使用温度计,印象深刻,同时提高了自学能力和分析问题的能力。)
教师简单小结如何正确使用温度计:
(四)、体温计
1、老师出示体温计,学生观察,认识体温计的构造,特别是缩口的作用,量程老师:同学们在哪里见过体温计,医生在使用之前是怎么做的?学生:在医院见过,医生使用之前要甩几下
老师:生病正常,同学们要加强锻炼,尽量少去医院。
(说明:提醒学生加强锻炼,培养学生爱护自己身体的意识)
学生阅读P69“体温计”知识小结:学生自结。
(五)、小结
说明:计算题主要考查学生综合应用所学知识分析问题和解决问题的能力。近几年的中考命题中出现了各种各样的新型题目
一、创新型
创新能力包括创新观察能力、创新思维能力和创新实践能力等。此类题目主要以设计问题、设计性实验为载体,考查学生的创新思维能力和实践能力等。
例1某学校食堂的一个电热箱的电热丝烧断了,其铭牌上标有“220V1000W”字样。现有两种规格的电热丝:“220V500W”和“220V20xxW”。小明同学为其设计了两种修复方案:①将“200V500W”的电热丝截取一半。②将两根“220V20xxW”的电热丝串联。
(1)你认为上述两种方案都能使电热箱正常工作吗?请你从可行性上作出评价。
(2)请你利用上述两种规格的电热丝,再设计一种合理的修复方案。
点拨:设计后的电热丝应该跟电热箱中的原电热丝的功率相等。同时,所选取的电热丝的额定电流应等于或大于原电热丝的额定电流。
【解析】(1)“220V1000W”的电热丝的电阻为
=48.4Ω。方案①“220V500W”电热丝的额定电流=500W/220V=2.3A,电阻。截取一半后,电阻2
=48.4Ω。接入电热箱后的实际电流=4.5A。因4.5A>2.3A,所以此方案不可行。
方案②“220V20xxW”电热丝的额定电流=9.1A。电阻。这样的两根电热丝串联后的电阻
。接入电热箱后的电流。因9.1A>4.5A,故此方案可行。
(2)取两根“220V500W”的电热丝并联后接入电热箱。
二、开放型
开放型计算题条件不确定,求解的问题不指明,解答方法不惟一,答案形式多样化。开放形式有条件开放型、过程开放型、结论开放型等。解答此类问题一定要防止思维定势,针对不断变化的条件,对问题从不同角度进行分析、探索。
例2一边长为10cm、质量为6kg的正方体,放置在水平地板上,在10N的水平拉力作用下以0.2m/s的速度做匀速直线运动。请你由此设计两个问题,并作出解答。
点拨:首先明确题目中所叙述的物理情境,根据情境提出相关的问题,并作出解答。
【解答】本题可提出很多问题:(1)正方体的重为多少?(2)正方体对地板的压力和压强分别是多大?(3)正方体的.密度是多少?(4)正方体匀速运动时,受到的摩擦力是多少?(5)水平拉力的功率是多少?(6)正方体匀速运动时共受到几个力的作用?这些力的合力是多少?
本文仅对前两个问题进行解答,其余的问题由同学们完成。
(1)重力为:。
(2)压力为:F=G=58.8N,
受力面积为:,
压强为:。
三、应用类
应用类计算题信息量大,内容丰富,既有以文字给出信息的题目,也有以图表、图像等方式给出信息的题目,而且题目中的物理过程和情景以及要解决的问题往往具有隐蔽性。因此,解决这类问题首先要认真读题,理解题意,了解问题的背景,挖掘隐含条件,抓住问题的实质,然后再运用学过的物理知识解决问题。
例3电饭锅的原理如图1所示,煮饭时按下温控开关S,使之与a、b接触,红色指示灯亮;饭熟后,温控开关自动断开;当饭的温度低于68℃时,开关S自动上升与触点c接触,电饭锅处于低温加热状态,黄色指示灯亮;温度升至68℃时自动断开,如此反复。(红、黄指示灯的电阻很小,计算时可忽略不计)
图1
(1)试分析各起什么作用?
(2)若煮饭时发热板的功率为484W,而低温加热时发热板的功率为4.84W,求R2的阻值。
点拨:此题通过温控开关的上下移动,改变电路的连接情况,达到加热、保温的目的。可分别画出等效电路图,然后分别在各图中进行分析、求解。
【解析】电饭锅的工作原理图略显复杂,解题时根据电路情况适当简化,画出等效电路,方便解题。
图2
(1)当S与a、b接通时,等效电路如图2所示,R1跟红灯串联,然后与发热板并联,红灯所在的支路不影响发热板的功率。红灯起加热煮饭指示的作用,由于红灯的电阻很小,必须串联一较大的电阻R1,所以R1起分压限流保护红灯的作用。
当S与c接触时,等效电路如图3所示。R2、黄灯、发热板串联,R2分去一部分电压,使发热板的功率减小,电饭锅处于低温加热状态,所以R2起分压降低发热板功率的作用。
图3
(2)S与a、b接通时,发热板功率为:。
S与c接触时,发热板功率
=4.84W,解得。
四、探究类
例4王强家新买了一台家用电热淋浴器,说明书的部分内容如下表所示。一次性装满水后,淋浴器温度显示20℃,通电50min后,温度显示为42℃。请你计算:
(1)电热淋浴器加热过程中消耗的电能是多少?
(2)加热过程中水吸收的热量是多少?[]
(3)比较(1)(2)所得数据,你认为合理吗?为什么?
(4)如果不合理,请你将题中的条件加以改进,使之合理,并写出一种改进方案。
【解析】(1)由淋浴器铭牌知P=1500W,则加热消耗的电能为:。
(2)水的质量为:。
水吸收的热量为:
(3)由于W (4)改进方案:①可将题中的通电时间由50min改为60min。②将水的初温由20℃改为25℃。③将水的末温由42℃改为35℃等等。
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