日期:2022-02-26
這是電能電功的教學(xué)設(shè)計一等獎,是優(yōu)秀的教學(xué)設(shè)計一等獎文章,供老師家長們參考學(xué)習(xí)。
教學(xué)目標:
知識與技能:
1、知道杠桿平衡的條件;
2、能根據(jù)實際需要正確選擇和使用杠桿。
過程與方法:經(jīng)歷“探究杠桿平衡條件”的過程。
情感、態(tài)度與價值觀:體驗科學(xué)探究的樂趣,了解杠桿在生活中的應(yīng)用。
教學(xué)重難點:探究杠桿平衡條件。
教學(xué)器材:桿秤
分組實驗器材:鐵架臺、杠桿、鉤碼等
教學(xué)方法:實驗探究法。
教學(xué)過程:
一、 杠桿的原理
出示桿秤,對桿秤進行分析,畫出支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂。
使用桿秤稱水果,要求稱不等量的水果,請一位學(xué)生上來演示。
置疑:
你為什么要這樣稱 ?
對,我們要使杠桿達到平衡。
杠桿的平衡與哪些因素有關(guān),有什么樣的關(guān)系 ?
與動力、阻力、動力臂、阻力臂有關(guān)。
畫力臂的步驟為:第一:在杠桿示意圖上,確定支點,將力的作用線用虛線延長;第二:從支點O向力的作用線做垂線,畫出垂足,則支點到垂足的距離就是力臂;第三:要用虛線畫力臂,支點到垂足用字母表示出來。
二、實驗探究
通過實驗探究,得到確定的關(guān)系。
每2人一組實驗,要求討論如何設(shè)計這個實驗。
步驟如下:
(1) 將杠桿掛在鐵架臺上,觀察是否在水平位置平衡 ( 靜止 ) ;若不是,可調(diào)節(jié)平衡螺母,使之水平平衡。
開始實驗,完成探究任務(wù)。
老師在學(xué)生探究過程中進行巡視,發(fā)現(xiàn)問題及時提出,讓學(xué)生自己去分析、解決問題。
完成實驗后,任意選擇五組,請組中作記錄的學(xué)生將結(jié)果投影到屏幕上。
將五組中的實驗數(shù)據(jù)任意各取一組填入表格中,討論可得到什么結(jié)論 ( 杠桿平衡的條件 ) 。
教師可提出各種猜想,加減乘除關(guān)系都可。
可能有學(xué)生得到其他關(guān)系式,但不適合所有數(shù)據(jù),因此它不是杠桿平衡條件。
【課堂練習(xí)】
1.畫出下圖中 F'和 F"的力臂,并比較杠桿平衡時 F'
與 F"的大小.
2.下圖所示杠桿,OA 長20cm,AB 長60cm,現(xiàn)在 A 處掛一重200N的物體,若使 B 處的彈簧秤示數(shù)最小,彈簧秤的方向怎樣?彈簧秤的示數(shù)是多少?
三、杠桿的分類
由杠桿的平衡關(guān)系,可以得到當力不等時,對應(yīng)的力臂也不等??蓪⒏軛U分為三類:
杠桿類型 省力杠桿 費力杠桿 等臂杠桿
力臂的大小關(guān)系 L1> L2 L1< L2 L1 = L2
力的大小關(guān)系 F1 < F2 F1 > F2 F1 = F2
力的作用點移動距離的大小關(guān)系 s1 > s 2
費距離 s1 < s 2
省距離 s1 = s2
分析中提出相關(guān)問題:省力、費力是誰相對誰而言?省距離、費距離的含義是什么?
舉例分析:從撬棒撬石頭分析費距離的含義。
所謂省距離或費距離指的是動力作用點移動距離s1 ,相對于阻力作用點移動距離s2 而言的。杠桿平衡條件說明,當動力臂大于阻力臂時,動力小于阻力是省力杠桿。如圖所示,當動力作用點移動 s1 距離時,阻力作用點移動s2 距離,且s1 >s2 ,因此使用撬棒撬石頭省力而費距離。
要求學(xué)生舉例,并進行分類。
四、課堂小結(jié)
杠桿的平衡條件 F1L1 = F2L2;
杠桿的分類:省力杠桿、費力杠桿、等臂杠桿。
五、實踐活動
1. 通過探究,你能理解阿基米德的名言嗎? 請就此寫一篇短文。
2. 用杠桿知識分析、理解天平的原理和調(diào)整過程。
六、板書
第一節(jié) 杠桿(一)
杠桿平衡的條件:
動力×動力臂 = 阻力×阻力臂
F1L1 = F2L2
一、教學(xué)目標
1.掌握磁場對電流作用的計算方法。
2.掌握左手定則。
二、重點、難點分析
1.重點是在掌握磁感應(yīng)強度定義的基礎(chǔ)上,掌握磁場對電流作用的計算方法,并能熟練地運用左手定則判斷通電導(dǎo)線受到的磁場力的方向。
2.計算磁場力時,對通電導(dǎo)線在磁場中的不同空間位置,正確地運用不同的三角函數(shù)和題目提供的方位角來計算是難點。
三、主要教學(xué)過程
(一)引入新課
復(fù)習(xí)提問:
1.磁感應(yīng)強度是由什么決定的?
答:磁感應(yīng)強度是由產(chǎn)生磁場的場電流的大小、分布和空間位置確定的。
2.磁感應(yīng)強度的定義式是什么?
3.磁感應(yīng)強度的定義式在什么條件下才成立?
成立。
4.垂直磁場方向放入勻強磁場的通電導(dǎo)線長L=1cm,通電電流強度I=10A,若它所受的磁場力F=5N,求(1)該磁場的磁感應(yīng)強度B是多少?(2)若導(dǎo)線平行磁場方向。
答:因通電導(dǎo)線垂直磁場方向放入勻強磁場,所以根據(jù)磁感應(yīng)強度的定義式
5.若上題中通電導(dǎo)線平行磁場方向放入該磁場中,那么磁場的磁感應(yīng)強度是多大?通電導(dǎo)線受到的磁場力是多少?
答:當電流仍為I=10A,L‖B時,該處磁感應(yīng)強度不變,仍為B=0.5T,而通電導(dǎo)線所受磁場力F為零。
(二)教學(xué)過程設(shè)計
1.磁場對電流的作用(板書)
我們已經(jīng)了解到通電直導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁場,它將受到磁場力的作用,根據(jù)磁感應(yīng)強度的定義式可以得出:
F=BIL
當通電導(dǎo)線平行磁場方向放入磁場中,它所受的磁場力為零??磥磉\用F=BIL來計算磁場對電流的作用力的大小是有條件的,必須滿足L⊥B。
磁場力方向的確定,由左手定則來判斷。
提問:如果通電導(dǎo)線與磁感應(yīng)強度的夾角為θ時,如圖1所示磁場力的大小是多少?怎樣計算?
讓學(xué)生討論得出正確的結(jié)果。
我們已知,當L⊥B時,通電導(dǎo)線受磁場力,F(xiàn)=BIL,而當L∥B時F=0,啟發(fā)學(xué)生將B分解成垂直L的B⊥和平行L的B∥,因平行L的B∥對導(dǎo)線作用力為零,所以實際上磁場B對導(dǎo)線L的作用力就是它的垂直分量B⊥對導(dǎo)線的作用力,如圖2所示。即
F=ILB⊥=ILBsinθ
磁場對電流的作用力——安培力(板書)
大小:F=ILBsinθ(θ是L、B間夾角)
方向:由左手定則確定。
黑板上演算題:下列圖3中的通電導(dǎo)線長均為L=20cm,通電電流強度均為I=5A,它們放入磁感應(yīng)強度均為B=0.8T的勻強磁場中,求它們所受磁場力(安培力)。
讓五個同學(xué)上黑板上做,其他同學(xué)在課堂練習(xí)本上做,若有做錯的,講明錯在哪兒,正確解應(yīng)是多少,并把判斷和描述磁場力方向的方法再給學(xué)生講解一下(如圖4示)。
例1.兩根平行輸電線,其上的電流反向,試畫出它們之間的相互作用力。
分析:如圖5所示,A、B兩根輸電線,電流方向相反。通電導(dǎo)線B處在通電導(dǎo)線A產(chǎn)生的磁場中,受到A產(chǎn)生的磁場的磁場力作用;通電導(dǎo)線A處在通電導(dǎo)線B產(chǎn)生的磁場中,受到B產(chǎn)生的磁場的磁場力作用。我們可以先用安培定則確定通電導(dǎo)線B在導(dǎo)線A處的磁場方向BB,再用左手定則確定通電導(dǎo)線A受到的磁場力FA的方向;同理,再用安培定則先確定通電導(dǎo)線A在導(dǎo)線B處的磁場方向BA,再用左手定則確定通電導(dǎo)線B受到的磁場力FB的方向。經(jīng)分析得出反向電流的兩根平行導(dǎo)線間存在的相互作用力是斥力。
完成上述分析,可以讓同學(xué)在課堂作業(yè)本上畫出電流方向相同的平行導(dǎo)線間的相互作用力,自己得出同向電流的兩根平行導(dǎo)線間存在的相互作用是引力。
例2.斜角為θ=30°的光滑導(dǎo)體滑軌A和B,上端接入一電動勢E=3V、內(nèi)阻不計的電源,滑軌間距為L=10厘米,將一個質(zhì)量為m=30g,電阻R=0.5Ω的金屬棒水平放置在滑軌上,若滑軌周圍存在著垂直于滑軌平面的勻強磁場,當閉合開關(guān)S后,金屬棒剛好靜止在滑軌上,如圖6,求滑軌周圍空間的磁場方向和磁感應(yīng)強度的大小是多少?
解:合上開關(guān)S后金屬棒上有電流流過,且金屬棒保持靜止,由閉合電路歐姆定律
金屬棒靜止在滑軌上,它受到重力mg1和滑輪支持力N的作用,因軌道光滑,二力金屬棒不可能平衡,它必然還受到垂直于滑軌平面的磁場的安培力作用才能平衡,根據(jù)題意和左手定則判斷出,磁場方向垂直滑軌面斜向下,金屬棒受到磁場的安培力沿斜面向上,如圖7所示,由進一步受力分析得出,若金屬棒平衡,則它受到的安培力F應(yīng)與重力沿斜面向下的分量mgsinθ大小相等,方向相反:
F-mgsinθ=0……①
又 F=BIL代入①得BIL=mgsinθ
(三)課堂小結(jié)
1.當通電直導(dǎo)線垂直磁場方向放入磁場中時受到磁場的安培力,F(xiàn)=BIL;當通電直導(dǎo)線平行磁場方向放入磁場中時受到磁場的安培力為零。
2.當通電直導(dǎo)線在磁場中,導(dǎo)線與磁場方向間的夾角為θ時,通電導(dǎo)線受到磁場的安培力F=ILBsinθ。
3.磁場對通電直導(dǎo)線的安培力的方向,用左手定則來判斷。(其內(nèi)容在書中p.226)
課外作業(yè):物理第三冊(選修)p.227練習(xí)二。
教學(xué)目標:
知識與技能:
(1)知道什么是杠桿;
(2)理解支點、阻力、阻力臂、動力、動力臂。
過程與方法:通過舉例認識杠桿,會分析杠桿的幾個概念。
情感、態(tài)度與價值觀:體驗科學(xué)探究的樂趣,了解杠桿在生活中的應(yīng)用。
教學(xué)重點:認識杠桿。
教學(xué)過程:
一、引入新課
通過浮力的學(xué)習(xí),同學(xué)們已經(jīng)知道了阿基米德是古希臘偉大的科學(xué)家,他在物理學(xué)方面的主要貢獻有兩項:浮力問題與杠桿平衡問題。阿基米德有句名言:“給我一個支點,我可以撬動地球。”
置疑:阿基米德說這句話的根據(jù)是什么 ? 你認為這可能嗎?
阿基米德用來撬動地球的工具就是杠桿,也就是這節(jié)課要研究的問題。
二、杠桿
1、認識杠桿
要求學(xué)生觀察書上圖12-2-3:生活中的常見的杠桿。
要求學(xué)生舉出其他生活中的杠桿。
進行討論,找出圖中杠桿的共同特征——都繞一固定點轉(zhuǎn)動。
教師出示羊角錘,分析使用時有一固定點。
要求學(xué)生分析其余杠桿的固定點。
得到杠桿概念:在力的作用下,能繞某一固定點轉(zhuǎn)動的硬桿,叫杠桿。
“硬桿”指在力作用下不易發(fā)生形變的受力的桿狀物體,可以是直的也可是彎的,形狀也可以是各種各樣,可是方的、圓的等。
要求學(xué)生再舉其他例子。
例如:用來擰螺母的扳手可以使我們輕易地將螺母擰緊或擰松。
訂書機可以很方便地把紙裝訂在一起。
2、與杠桿有關(guān)的概念
首先認識杠桿的幾個概念
支點 ( O ) :杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點。
動力 ( F1 ) :使杠桿轉(zhuǎn)動的力。
阻力 ( F2 ) :阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。
動力臂 ( L1 ) :支點到動力作用線的距離。
阻力臂 ( L2 ) :支點到阻力作用線的距離
力臂是支點到力的作用線的距離,作力臂的步驟:( 1 )找準支點;( 2 )沿力的方向作出力的作用線;( 3 )從支點向力的作用線畫垂線;( 4 )標出力臂。
教師舉杠桿撬球的例子分析五個概念。
畫出杠桿撬球中的各種物理量。
支點是杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點,在分析支點時,我們可以假想杠桿發(fā)生轉(zhuǎn)動,杠桿圍繞哪一點轉(zhuǎn)動,哪一點就是支點。如圖所示,我們假設(shè)杠桿在動力作用下做逆時針轉(zhuǎn)動,其中 O 點是不動的,所以 O 點就是支點。
力的作用線就是從力在杠桿上的作用點起,沿力的方向所畫的直線,如圖所示,動力的作用線是從 A 點起沿 F1 方向的直線。
從支點 O 向動力 F1 的作用線所畫的垂線就是動力臂L1 ,從支點O 向阻力F2 的作用線所畫的垂線就是阻力臂L2 了。畫力臂實際上就是作一個點到一條線的垂線,只要把平面幾何中作“點到直線的距離”的方法遷移過來,就不難解決力臂作法這一難點。
必須明確:力臂是支點到力的作用線的垂直距離,而不是支點到力的作用點的距離,如圖所示中,不能把 OA 和 OB 作為動力臂和阻力臂。
例題: 在黑板上畫出各杠桿的示意圖,畫出它們的支點、動力和阻力。
如:鍘刀、瓶蓋起子、獨輪車、鐵鍬等。
由4名學(xué)生分別畫出它們的動力臂和阻力臂,巡回指導(dǎo),最后進行講評。
可選擇分析一些實際杠桿,如:抽水機、汽車剎車踏板、胳膊、縫紉機踏板等。
三、課堂小結(jié)
認識杠桿,并介紹了杠桿的幾個重要概念,學(xué)會分析生活中的杠桿。
四、實踐活動
注意觀察生活中有哪些杠桿,試著分析它們的支點、動力、阻力、動力臂、阻力臂。
五、板書:
第一節(jié) 杠桿(一)
杠桿:1 、杠桿:在力的作用下,能繞某一固定點轉(zhuǎn)動的硬桿,叫杠桿。
2 、杠桿的幾個概念:
支點 ( O ) :杠桿繞著轉(zhuǎn)動的固定點。
動力 ( F1 ) :使杠桿轉(zhuǎn)動的力。
阻力 ( F2 ) :阻礙杠桿轉(zhuǎn)動的力。
動力臂 ( L1 ) :支點到動力作用線的距離。
阻力臂 ( L2 ) :支點到阻力作用線的距離。
教學(xué)目標:
知識與技能:
使學(xué)生借助已有知識:理解滑輪的原理 , 知道滑輪的作用。
過程與方法:
由問題的提出、猜測、經(jīng)過實驗探究 , 使學(xué)生親身經(jīng)歷物理問題的研究過程。
情感、態(tài)度與價值觀:
體驗科學(xué)探究的樂趣 , 學(xué)習(xí)科學(xué)的探究方法 , 從而領(lǐng)悟科學(xué)的思想和精神 , 培養(yǎng)抽象思維和論證問題的能力。通過對實驗數(shù)據(jù)的收集 , 培養(yǎng)嚴肅認真的操作態(tài)度及科學(xué)分析實驗數(shù)據(jù)的能力。
教學(xué)重點:定滑輪、動滑輪的作用。
教學(xué)器材:定滑輪、繩子、鉤碼、彈簧測力計
分組實驗器具:動滑輪、繩子、鉤碼、彈簧測力計、鐵架臺、刻度板
教學(xué)方法:采用實驗探究、討論歸納的方法。
教學(xué)過程:
一、復(fù)習(xí)提問
1.杠桿有哪三種?各有什么特點?舉例說明。
2.剪鐵用的剪刀和鑷子是省力杠桿還是費力杠桿?
教師出示實物并進行演示,并畫出這兩個杠桿的示意圖。要求學(xué)生正確畫出它們的力臂,講清道理,說明結(jié)論。
剪鐵用剪刀和鑷子兩杠桿示意圖如圖所示。
二、新課引入
教師先舉一個滑輪的實例,再要求學(xué)生舉滑輪的例子,根據(jù)使用時滑輪的不同情況進行分類(即按定滑輪和動滑輪分類)。
提問它們的特點是什么,由此給出定義:滑輪是一個周邊有槽、并可以繞軸轉(zhuǎn)動的輪子。
教師給出滑輪的分類。
滑輪有兩種:定滑輪和動滑輪。使用時滑輪的位置固定不變的叫做定滑輪,使用時滑輪的位置跟被拉動的物體一起運動的叫做動滑輪。
再舉些滑輪實例,可連接錄像。
1、定滑輪
觀察定滑輪。定滑輪工作時,它的軸固定不動。
舉例:如旗桿頂部的裝置為定滑輪。
(2) 提問:使用定滑輪有什么特點?
演示實驗:
① 稱量鉤碼的重力;
② 演示如圖所示的實驗,勻速拉動彈簧測力計,物體上升,拉力的方向改變,但彈簧測力計的示數(shù)不變,特點是 G = F 。使用定滑輪吊起物體時,可以改變力的作用方向,達到操作方便的目的。
提問:使用定滑輪不能省力,那么能否省距離?能否省功?
按照下圖進行演示。使學(xué)生清楚地看到:“動力作用點移動的距離 s 與物體上升高度 h 相等,使用定滑輪不能省力,也不能省距離。” 由此得出使用定滑輪不能省功。
2、動滑輪
(1) 教師邊講邊演示動滑輪提升重物。
要求學(xué)生討論分析,此時提起重物使用的滑輪與剛才演示實驗使用的定滑輪有何不同點?
教師在學(xué)生討論后小結(jié):動滑輪工作時,軸和重物一起移動。另外用力方向也不同,用定滑輪時拉力方向是向下的,使用動滑輪提升重物時拉力的方向是向上的。
(2) 提問:使用動滑輪有什么好處?動滑輪中繩的拉力和做功情況怎樣?
(3) 組織學(xué)生實驗,按課本實驗探究,參照下圖進行實驗。
由于研究定滑輪時教師已演示過實驗,學(xué)生可以自己設(shè)計出實驗步驟。
說明:重物用 2 個鉤碼表示,有利于分析數(shù)據(jù)。用彈簧秤測出鉤碼重。讀取彈簧秤的示數(shù)時,跨過動滑輪的兩條繩要豎直、平行。
學(xué)生實驗,教師巡回指導(dǎo)。
學(xué)生實驗完畢后,教師請幾組學(xué)生分別將自己的一組數(shù)據(jù)填到教材中的表格中,分析學(xué)生數(shù)據(jù)。
(4) 總結(jié):
使用動滑輪提升鉤碼,彈簧秤的示數(shù)約是鉤碼重的二分之一。
兩根繩子吊著重物和滑輪,這兩根繩子的力之和約等于鉤碼的重力,符合平衡力的原理。
動力作用點移動的距離s是物體上升高度 H 的 2 倍。
使用動滑輪不能省功。
說明:在提升鉤碼的過程中也把動滑輪提升起來了,當鉤碼重遠大于動滑輪重時,動滑輪才可忽略不計,從而得出使用動滑輪可以省一半力的結(jié)論。
三、課堂小結(jié):認識定滑輪、動滑輪。
四、實踐活動 建議:“發(fā)展空間”中的“我的設(shè)計”。
五、板書
第二節(jié) 滑輪
一、 定滑輪
1. 滑輪的位置固定不變。
2. 不省力 , 可以改變力的方向。
3. 使用定滑輪不省功。
二、 動滑輪
1. 滑輪的位置跟被拉動的物體一起運動。
2. 可以省一半力 , 但不能改變用力方向。
3. 使用動滑輪工作,不省功。
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