高中物理：《伽利略对落体运动的研究》教案(沪科版必修1)

第一篇：高中物理：《伽利略对落体运动的研究》教案(沪科版必修1)

第二章 研究匀变速直线运动的规律 2.1 伽利略对落体运动的研究 教案（1）

★教学目标

(一)1.2.知识与技能

了解伽利略对自由落体运动的研究思路和方法

学习伽利略的思想和精神，培养敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神。提高学习兴趣，培养合作精神。(二)

3.4.过程与方法

经历伽利略对自由落体运动的研究方法，感悟科学探究的方法；

亲身经历探究的过程，尝试探究的方法，提高实验的技能，培养主动参与、勤于动手的学习习惯。(三)

5.6.情感态度与价值观

激发了学生学习伽利略敢于向权威挑战，善于观察思考，知难而进的优秀品质 培养学生耐心细致的意志品质，创新思想和互相协作的精神

★教学重点

1.了解探索过程，明确探索的步骤，同时了解实验及科学的思维方法在探究中的重要作用，从中提炼自己的学习方法。

★教学难点

1.观察－思考－推理－猜想－验证” 是本节的重点思路，也是培养良好思维习惯的重要参考

★教学过程

设计思路：本文主要目的是带领学生体验经历伽得略对自由落体运动的研究方法，感悟科学探究方法，培养学生勇于敢于向权威挑战，善于观察思考，知难而进的优秀品质。所以我们按照“观察－思考－推理－猜想－验证”这样的科学探究思路引导学生进行学习

一、伽利略的探究

师：上节课我们学习了一种理想的运动模型：自由落体运动。大家都知道，落体运动是非常常见的，但就这样一个常见的运动，人类对它的认识经历了差不多两千年的时间才变得

清晰起来。这究竟是怎么回事呢？在人类历史上，最早研究运动问题的要算古希腊学者亚里士多德了。亚里士多德通过观察推断：物体下落快慢由它们的质量决定。他的这一推断符合人们的常识，以至于其后两千年里，大家都奉为经典。但到了16世纪末，意大利比萨大学的青年学者伽利略对亚里士多德的论断产生了怀疑，用自己方法证明了亚里士多德观点的错误并且得出了落体运动的规律。下面我们就随着伽利略的思想一起体验他的探究过程。

1、伽利略的思考：

师：伽利略通过自己的观察对亚里士多德的观点产生了怀疑，并通过逻辑推理让亚里士多德的观点自相矛盾。你能做到用亚里士多德的观点证明亚里士多德观点的错误吗？

伽利略发现亚里士多德的观点有自相矛盾的地方。根据亚里士多德的理论，一块大石头的下落速度要比一块小石头下落速度大。假定大石头的下落速度为8，小石头的下落速度为4，当我们把这两块石头拴在一起时，下落快的会被下落慢的拖着而减慢，下落慢的会被下落快的拖着而加快，结果，整个系统的下落速度应该介于8和4之间。但从另一个角度讲，两块石头拴在一起，加起来比大石头还要重，因此整个系统的速度应该大于8，由同一理论得到的结论相互矛盾，从而使亚里士多德的理论陷入困境。

补充：“两种新科学的对话”一书中写道：

萨尔维阿谛（伽氏）：如果把两个自然速率不同的物体绑在一起，那么落得快的物体会被落得慢的物体拖着而减速，落得慢的物体会被落得快的物体拖着而加速，你同意吗？

辛普利丘（亚氏）：没有疑问，你说得对。

伽氏：但是，如果这是对的，那么我们取一块大石头，例如它的下落速率为八，再取一块小石头，下落速率为四，将它们栓在一起，整个系统的下落速率应该小于八；但是，两块石头栓在一起，要比速率为八的石头重。因此可以得出，重物体比轻物体的运动速率要小的结论，这个结论刚好和你的推测相反。

亚氏：我完全被搞糊涂了，„„说实在的，这完全超出了我的理解力„„。

2、伽利略的猜想

先问问学生会作怎样的猜想。

伽利略认为，重物与轻物应该下落得同样快。他猜想落体运动应该是一种最简单的变速运动，物体的速度应该是均匀变化的。但是，速度的变化怎样才算是均匀的呢？他考虑了两种可能：一种是速度的变化对时间来说是均匀的，即v与t成正比；另一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即v与x成正比。

数学推理 伽利略通过数学运算得出：如果v与x成正比，将会得到十分复杂的结论；如果v与t成正比，它通过的位移x就与t成正比。

要点注意：伽利略是先猜想速度与时间成正比，然后数学推导出位移与时间的平方成正比的，然后通过难数学推导的结论证明速度与时间成正比的。“伽利略通过实验得到位移与时间的平方成正比的结论”是错误的。

3、实验验证

为了便于测量时间，伽利略设法用斜面做实验。他在木制斜槽上蒙上羊皮纸，让铜球从光滑的羊皮斜槽上滚下，通过上百次对不同质量的小球沿不同倾角的光滑斜面越大的定量研究，发现小球沿光滑斜面运动时通过的位移x确实与t2成正比，小球的运动是匀变速直线运动，且倾角一定不同小球的加速度一定，倾角越大加速度越大。

4、合理外推 伽利略将他在斜面实验中得出的结论做了合理的外推：设想斜面的倾角越接近900，小球

2沿斜面滚下的运动就越接近于自由落体运动；当斜面的倾角达到900时，小球就做自由落体运动。从而，自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，且所有物体自由下落时的加速度都相同。

二、伽利略的科学方法 伽利略对运动的研究，不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，或者说给出了科学研究过程的基本要素。伽利略科学方法的核心是把和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学认识的发展。

一、亚里士多德为什么在物理问题中总是出错──评述亚里士多德的功与过

附：课外阅读材料（印发给学生）

物理教科书上，亚里士多德给同学们的形象不好。他老是出错，请同学们讲一讲，他有哪些错误的结论。

“物体下落的快慢是由它的重量决定的，物体越重，下落得越快”、“力是维持物体运动的原因，用力推车，车才前进，停止用力，车子就要停下来”。

是否觉得亚里士多德实在太不高明，而伽利略则比他伟大千倍。其实这种看法过于偏激，事实上，亚里士多德是古代的一位伟大思想家，一位百科全书式的大学问家，他有着成就事业的理性方法，又有着几乎无所不及的思想成果，是古代科学思想的伟大代表，不仅在哲学、逻辑学方面的成就至今还被应用着，而且对物理学的前期发展是有贡献的。

①亚里士多德认为，物体永远在运动变化，“运动是永恒的，不能在一个时候曾经存在，在另一个时候不存在”这种运动永恒的观点具有唯物主义思想，包含辩证法的因素，至今仍是积极而有价值的。

亚里士多德提出的“自然运动”与“非自然运动”的理论。其中含有静止惯性的思想，在遥远的公元前，已是难能可贵的了。

②亚里士多德认为地上的物质由土、水、气、火这四种“基本元素”组成；企图从物质本身来说明自然，把科学从宗教与神话中解放出来，这一精神是有进步意义，这是人类幼年时代的思想精粹。

③亚里士多德主张大地是球形的，并列出了一些事实来证明。他说，当月蚀的时候，其显明的部份恰带有球形的形状„„月蚀的成因乃是由于地球遮蔽月球之故，因而这就是说，地球表面的球形确定了月球的轮廓：认识到大地是球形，是一个重大的认识飞跃，为后来引力理论的建立作了思想准备。

这样一位伟大的学者为什么在物理问题上经常出错？亚里士多德的错误不在于头脑也不全在于时代，而在于研究方法。亚里士多德对物理的研究是采用“观察加直觉”的方法，他的那些错误结论是靠观察，并依赖直接推理，得出一系列直觉结论。固然，观察与直觉对物理研究是至关重要的。详细的观察和良好的直觉往往导致伟大的发现。然而物理学是一门以实验为基础的学科，所以根据直接观察所得出的直觉结论不是都可靠，有时会将人们引入歧途。如果说伽利略比亚里士多德伟大，就在于伽利略是第一位创造通过实验检验理论推导的科学研究方法的科学家．

二、伽利略与自由落体

亚里士多德的学说在十六世纪仍然如日中天，人人都奉为经典，没有人提出任何的怀疑。亚里士多德关于「自由落体」的学说是：物体自高处自由落下的速度和重量成正比。也就是说，一个十磅重的物体，下坠的速度会比一磅重的物体快十倍。这个学说在大小的外表上看来，似乎非常的合理，而且人人也都相信学说的真确性，教授们严肃的把这个学说教给他们的学生，学生们也都敬谨的接受这个学说，只有伽利略表示怀疑。

伽利略曾经亲眼目睹大小不同的冰雹，同时一起掉落到地。根据常识判断，它们似乎是从同一高度一起下坠的，但是按照亚里士多德的学说，较大的冰雹应该先落到地面上，小冰

雹在接着掉来，伽利略观察到的并非如此。

他做了许多实验，发觉亚里士多德的学说是错误的，他决心指出这项错误。传说有一天，他邀请有关的教授到比塞塔前，拿出一个一百磅的重体，和一个一磅的重体。

伽利略问所有的教授们：

「假如这两个重体同时自塔顶自由落下，结果如何？」

教授们议论纷纷，谁也没有做过这样的实验，没有人敢预料结果如何。

以往，他们按亚里斯多德的学说照本宣科，从来没有怀疑过。现在，居然有一位二十五岁的青年，提出了要求证据的疑问。结果呢？要是两个重体以非常悬殊的速度坠落地面，教授们可以松一口气，证明亚里士多德的学说是正确的，伽利略将被冠上「说谎者」、「搅局者」的罪名。要是两个重体同时坠落地面？又将如何解释呢？是扬弃奉行多年的亚里士多德学说，接受伽利略实验所证明的事实，还是对伽利略的实验视若无睹？

比萨塔的倾斜度可以使坠体不受阻碍，伽利略塔顶大喊：

「看清楚了没有？下来了！」

两个重体砰然而下，小的重体始终和大的重体并行，而且同时落地。这两个重体的砰然一声，并不表示亚里士多德的学说已经崩溃。因为这一群教授在不想相信一件真实事物的时候，根本不去看一看、摸一摸，无论如何也不愿意承认亚里士多德的学说是错误的。更荒谬的是他们反而怀疑伽利略为了证实速度相同，而在重体内隐藏了「魔术」。

三、评述伽利略的科学研究方法

①比萨有座著名的塔，建于1173年。塔高54．6m（179英尺），由于塔基问题，塔身发生倾斜，那正是理想落体实验场所。伽利略为了证明他的论断，他邀请了许多人到斜塔旁观看，有他的支持者，也有他的反对者。伽利略一手拿着1只0．454kg（1磅）重的铅球，另一手拿着一只4．54kg（10磅）重的铅球，一步一步地登上斜塔，那些支持亚里士多德的学者发出“嘘嘘”的嘲笑声，准备看他“失败”的实验。伽利略到了塔顶，向下面人作了手势，叫喊着：“现在请各位注意！”他随即一松手，两只铅球笔直落下。“啪”地一声，两个重量不等的铅球同时落地。

②伽利略用实验方法证明亚里士多德的看法是错误的，还用实验证明了力不是维持物体运动而是改变物体运动状态的原因，并根据斜面实验，提出惯性的概念，总结出了惯性定律，自由落体运动定律，相对性原理，发现了单摆等时性原理，用自制的33倍望远镜发现了一系列天文现象。

③伽利略为了确立新的自然研究法──实验法的地位，又同教会的唯心论世界观进行了

激烈的斗争，受到罗马宗教法庭的迫害，罚他每星期背诵七篇忏悔圣诗，无限期地监禁在他自己家中。但强权没有迫使伽利略屈服，他在家中写下了《两种科学的对话》，它用实验方法在物理学上打开了人们的眼界。不幸的是这本书出版时，伽利略已双目失明，永远也看不到它了。

伟大的物理学家爱因斯坦给了伽利略极高的评价，说“伽利略的发现及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端，这个发现告诉我们，根据直接观察所得出的直觉的结论不总是可靠的，因为它们有时会引到错误的线索上去”。这精辟的分析告诉了我们伽利略成功的秘诀和亚里士多德失败的原因。

第二篇：高中物理 伽利略对自由落体运动的研究教案（定稿）

主题： 2.6 伽利略对自由落体运动的研究 编辑：

【目标要求】

了解落体运动研究的史实，了解逻辑推理的特色，理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性。【巩固教材－稳扎稳打】

1．关于自由落体运动，下列说法正确的是

（）A．某段时间的平均速度等于这段时间初速度与末速度和的一半 B．某段位移的平均速度等于这段时间初速度与末速度和的一半 C．在任何相等时间内速度变化相同 D．在任何相等时间内位移变化相同

2．自由落体运动在任何两个相邻的1s内，位移的增量为

（）A．1m

B．5m

C．10m

D．不能确定

3．甲物体的重量比乙物体大5倍，甲从H高处自由落下，乙从2H高处与甲物体同时自由落下，在它们落地之前，下列说法中不正确的是

（）A．两物体下落过程中，在同一时刻甲的速度比乙的速度大 B．下落1s末，它们的速度相同

C．各自下落1m时，它们的速度相同

D．下落过程中甲的加速度比乙的加速度大 4．一物体从H高处自由下落，经ts落地，则当它下落A．

t时，离地高度是

（）2H

23H

4B．

H 4D．C．

3H 2【重难突破—重拳出击】

1．长为5m的竖直杆下端距离一竖直隧道口为5m，若这个隧道长也为5m，让这根杆自由下落，它通过隧道的时间为

（）A．3s

B．(31)s

C．(31)s

D．(21)s

2．图2-14将小球竖直向上抛出后，能正确表示其速率v随时间t的变化关系图线是

()

图2-14 3．甲、乙两物体所受重力之比为1：2，甲、乙两物体所在的位置高度之比为2：1，它们都做自由落体运动，则下列说法中正确的是

（）A．落地的速度之比是2：1

B．落地时的速度之比是1：1 C．下落过程中的加速度之比是1：2

D．下落过程中加速度之比是1：1 4．如图2—15小球自由下落过程的相片，每两次闪光时间间隔为

1s,A、b、c、d是四个30相邻位置。由此实验结果可得知，重力加速度的数值是()2图2—15 A.9.86m/sB．9.78m/s 2 2C.9.70m/s D．9.92 m/s

5．石块A自塔顶自由落下s1时，石块B自离塔顶s2处自由落下，两石块同时落地．则塔高为

()A．s1+s2；

(s1s2)2B．

4s1(s1s2)2D．

s1s2s1C．

4(s1s2)

6．如图2-16所示，可以表示两个做自由落体运动的物体同时落地的速度－时间图象的是（t0表示落地时间）

（）

图2-16 2.6 伽利略对自由落体运动的研究

【巩固教材－稳扎稳打】1.AC

2.C

3.AD

4.B

【重难突破—重拳出击】 1.B

2.D

3.D 4.A 5.B 6．D

第三篇：高中物理必修1教案与课件2.5 伽利略对自由落体运动的研究

高中物理教案——主备人 秦庆伟

2.5 伽利略对自由落体运动的研究

★新课标要求

（一）知识与技能

了解落体运动研究的史实，了解逻辑推理的特色，理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性。

（二）过程与方法

通过史实了解伽利略研究自由落体规律的过程，体会其推理方法的奥妙，同时了解猜想的必要性，感受探究规律的几个必要过程和科学方法的重要性，了解体会一些科学的方法。

（三）情感、态度与价值观

通过了解史实能培养同学们的意志和科学的方法观，避免盲目和急功近利思想，提高自己的认识观。★教学重点

了解探索过程，明确探索的步骤，同时了解实验及科学的思维方法在探究中的重要作用，从中提炼自己的学习方法。★教学难点

“观念－思考－推理－猜想－验证” 是本节的重点思路，也是培养良好思维习惯的重要参考。★教学方法

教师启发、引导，学生阅读教材，讨论、交流。★教学过程

（一）引入新课

我们已经学习了自由落体运动，知道了物体下落的快慢与物体的质量无关。这一正确认识却经历了曲折而又漫长的历史过程。这节课我们就来学习有关的史实知识，了解科学家是怎样研究落体运动的。

（二）进行新课

1、历史的错误：关于下落物体快慢 课件展示：《亚氏观点》

教师活动：引导学生阅读教材

石块上升到最高点所用的时间为：

tv02s g2 s前石块第一次通过“离抛出点15 m处”；2 s时石块到达最高点，速度变为零，随后石块开始做自由落体运动，会第二次经过“离抛出点15 m处”；当石块落到抛出点下方时，会第三次经过“离抛出点15m处”。这样此题应有三解。

当石块在抛出点上方距抛出点15m处时取向上为正方向，则位移x = +15m，a=10 m/s2，代入公式

xv0t12at 2得：1520t1(10)t2 2解得

t1=1 s；t2=3 s t1=1 s对应着石块上升时到达“离抛出点15 m处”时所用的时间，而t2=3 s则对应着从最高点往回落时第二次经过“离抛出点15 m处”时所用的时间。

由于石块上升的最大高度H=20m，所以，石块落到抛出点下方“离抛出点15m处”时，自由下落的总高度为HOB=20m+15m=35m，下落此段距离所用的时间

t2HOB2357s g10石块从抛出到第三次经过“离抛出点15m处”时所用的时间为：t3=2 s+7s=(2+7)s

★课余作业

复习全章内容，准备章节测验。★教学体会

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

第3页-

第四篇：高中物理必修1教案-运动、空间和时间(第二

一、课题：运动、空间和时间(第二章运动的描述第一节)司南版

二、课程标准中的相关要求：

三、教学目标：

1、知识与技能：

(1)、知道运动有多种类型，机械运动是一种简单的运动形式

(2)、知道参考系的概念,知道对同一物体选择不同的参考系时,观察的结果可能不同,通常选择参考系时,要考虑研究问题的方便;在比较不同物体的运动情况时,必须选择同一参考系才有意义.(3)、知道时间和时刻的概念以及它们的区别.知道时间的法定计量单位及其符号.2、过程与方法：

(1)、学会用坐标系来描述物体的空间位置

(2)、学会用时间数轴来描述物体运动过程的时间和时刻

3、情感态度与价值观：

关注科学技术的新进展，关注物理学与其他学科的联系，培养爱国注意情感

四、教学重点：

1、参考系的概念,及学会合理选择参考系判断物理的运动情况

2、学会用坐标系来描述物体的空间位置

3、学会用时间数轴来描述物体运动过程的时间和时刻

五、教学难点：

1、学会合理选择参考系判断物理的运动情况

2、学会用坐标系来描述物体的空间位置

六、教学工具：

七、课时安排：1课时

八、教学过程与内容

(一)、本章课程的引入：

结合课本16页内容，在学生自行阅读的基础，教师引入本章内容并简要讲解本章的学习要求(可见课本16页)

(二)主要教学内容

1、机械运动和参考系：

(1)、各种运动：机械运动、热运动、电磁运动等

(2)、机械运动的定义：一个物理相对别的物理位置的变化，简称运动，是物质运动的一种基本形式

(3)、参考系的概念：在描述物体运动时，选作标准的参照物，叫参考系教学过程：以课本所介绍的电梯运动为例来说明选择参考系的必要性并强调：对于同一运动，选择的参考系不同，观察和描述的结果可能会不同的。

(4)、参考系的确定方法

教学过程1：学生讨论以下题目：

例

1、下列关于参考系的描述中，正确的是：()

A、参考系必须是和地面连在一起的物体；

B、被研究的物体必须沿参考系的连线运动；

C、参考系必须正在做匀速直线运动的物体，或是相对于地面静止的物体；

D、参考系是为了研究物体的运动而假定为不动的那个物体。

答案：D

教师评析：参考系的选择是任意的，在具体问题上，一般以对运动的描述简单方便作为基本原则，通常选地面或相对地面静止的物体为参考系。

教学过程2：强化训练：

例

2、某同学坐火车郊游，当火车开动以后他一直在座位上一动不动地看杂志，当他忽然抬头向车外望去，看见路旁的建筑物飞快地后退。这段话中画线的三种运动情况分别是以什么为参考系？

答案：地面、车厢、火车

例

3、两辆汽车在平直公路上，甲车内的人看见窗外的树木向东移动，乙车内的人发现甲车没有运动。若以地面为参考第，上述事实说明：()

A、甲车向西运动，乙车不动；

B、乙车向西运动，甲车不动；

C、甲车向西运动，乙车向东运动；

D、甲、乙两车都向西运动，且运动快慢相同。

答案：D2、空间位置的描述

教学过程1：通过两个例子的讨论：一是向陌生人说明你在龙岩三中的位置，二是课本中所例举的汽车位置的描述例子，让学生自已归纳总结得出确定空间位置的步骤

(1)、选择大家做熟悉的标志作为参考

(2)、说明在该标志的那个方向

(3)、距离多少

师：在物理学中，借助于数学方法，建立坐标系来描述物体的位置

教学过程2：举课本14页及15页中的两个例子，说明如何利用一维和二维坐标系来描述物体的空间位置

教学过程3：学生讨论以下题目：一辆汽车由校门向东行驶，要描述汽车的位置，应建立怎样的坐标系？

答案：应建立一维坐标系，以校门为原点，正东方向为正方向，以1米(或其它单位长度)为单位长度建立坐标系。

教师评析：建什么样的坐标系，关键是看物体运动轨迹的形状：如果是直线则建立一维坐标系，如果是平面上的曲线，则建立平面直角坐标系，如果是立体的曲线，则建立三维坐标系。建立坐标系时要规定原点、正方向和单位长度。例如：要描述做飞行表演的飞机的位置变化，则要建立三维坐标系。

教学过程4：知识延伸：用钟表的时针指向几点来确定空间位置的方法，也是实际应用时常采用的方法之一。

3、时间的描述

教学过程1：以课本16页中“神舟”5号飞船飞行的部分重要时刻表为例(黑板上画出)，同学生一起讨论得出以下几点：

(1)、区分时间与时刻：时刻指的是某一瞬时，在时间坐标轴上对应一点；时间间隔指的是两个时刻的间隔，在时间坐标轴上对应一段线段。

(2)、时间的单位：s、min、h等

(3)、时间与时刻在数轴上的表示：见(1)

教学过程2：同学生一起讨论“1秒内、2秒内、第1秒内、第2秒内、第1秒末、第2秒初等，它们分别表示时间还是时刻？(画出时间坐标轴来分析)

2答案：1秒内、2秒内、第1秒内、第2秒内都是表示时间；第秒末、第2秒初都是表示时刻。

强化训练1：有人说，“在时间坐标轴上，第3秒初到第5秒末是2秒钟，第4秒末到第5秒初是1秒钟。”你认为这种说法对吗？为什么？

答案：都错，第3秒初到第5秒末是3秒钟；第4秒末到第5秒初是同一时刻。

强化训练2：作息时间表和列车时刻表上的数字都表示时刻，列车时刻表为什么不叫列车时间表，而作息时间表为什么不叫作息时刻表？

答案：因为列车时刻表中列的数据表示的是进站及发车的时刻，而不是时间间隔，因此不叫“时间表”；作息是工作和休息需要的时间，不能在某一时刻完成，作息时间表表示的是工作和休息的时间间隔，因此不叫作息“时刻表”。

(三)本节小结：

1、学会合理选择参考系判断物理的运动情况

2、学会用坐标系来描述物体的空间位置

3、学会用时间数轴来描述物体运动过程的时间和时刻

(四)课堂练习(可相互讨论)：

1、甲乙两车停在车站里，甲车上的乘客忽然看到车外的树木向西运动，从另一侧看见乙车也向西运动，但比树木慢。那么请问车外的维持秩序的交警看到甲、乙两车运动的情况是怎样的？(详细说明)

答案：甲车向东运动，乙车也向东运动但运动得比甲车慢。

2、诗句“满眼**多闪烁，看山恰似走来迎，仔细看山山不动，是船行”中，“看山恰似走来迎”和“是船行”所选的参考系分别是()

A、船和山B、山和船C、地面和山D、河岸和流水

答案：A评析：该题以诗的意境为背景，新颖别致，很好地体现了新课标加强情感与价值观教育的思想。

3、为车站广播道：“从北京驶往广州的XXX次列车将于11点20分到达本站1号站台，停车12分钟，请旅客们做好登车的准备。”这里的12分钟是指时间还是时刻？火车正点驶离本站的时刻是多少？

答案：12分钟是指时间；火车正点驶离本站的时刻是11点32分。

(五)课外作业：

1、阅读课本15页及17页“信息窗”

2、课本17页作业及练习册中相关练习

(六)板书：第一节：运动、空间和时间

1、机械运动和参考系

2、空间位置的描述：建立坐标系来描述物体的位置

3、时间的描述：时间和时刻

(七)课堂教学反思：

1、教材的处理

2、习题的选择

3、学生的反应

4、教师的课堂教学组织过程：

第五篇：高中物理必修1教案

高中物理必修1教案-《功率》(3000字)

高中物理必修1教案-《功率》

一、教学内容分析

1．内容与地位

《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理2”中涉及本节的内容标准是“理解功率，关心生产和生活中常见机械功率的大小及其意义”。要求学生理解功率的概念，会进行功率的计算；会分析汽车发动机功率一定时，牵引力和速度的关系；尝试自己设计实验，测量人在某种运动中的功率。由于功率在生活、生产中应用很广，教学中可充分利用这一优势，使抽象的物理概念变得富有实际意义。发展学生应用知识解决实际问题能力，树立正确的价值观。

本节课的教学应立足于培养学生的思维能力，通过学习物理研究方法，使学生学会思考问题。在建立“功率”概念中，让学生体会用比值方法来建立一个新物理概念。机车起动过程的分析着重培养学生的逻辑思维，引导学生认识物理与社会生活的密切联系，综合运用动力学知识和功率概念分析问题和解决问题的能力。通过学生设计测量人的做功功率的实验，达到学以致用的目的，培养学生运用科学知识解决实际问题能力。

2．教学目标：

（1）通过实例体验功率概念的形成过程及功率的实际意义，理解功率概念。

（2）从功率概念的定义，体会用比值方法建立物理概念的方法。

（3）理解功率与力和速度的关系。会利用功率的两个公式来解释现象和进行计算。

（4）了解平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率区别和联系。

（5）具有敢于发表自己观点，坚持原则，善于合作的良好

习惯。

3．重点难点：教学重点是理解功率的概念；难点是理解功

率与力、速度的关系，瞬时功率和平均功率的计算。

二、案例设计

（一）新课引入

问题：人们在生产、生活和工作中使用了大量的机械来做功，这与人力直接做功或畜力做功，在完成功的快慢方面有何不同？请举例说明。（引发学生思考，让学生从身边生活寻找做功事例，并思考机械与人或畜力做功的差异。）

功是能量转化的量度，人们十分关注做功的多少。然而不同的机械或人，其做功的快慢是不同的。（分析一些生产事例、工作场面，或展示一些做功快慢不同的图片。有条件的情况下还可通过多媒体手段更生动地展示这些画面和情景，使学生对做功快慢的情形有更为形象和具体的认识，从而为建立正确的“功率”概念打下良好基础。）

参考事例：①挖土机与人，要完成相同的挖土任务，人花的时间要长得多。②建筑工地上要把砖块或水泥等建筑材料搬到楼顶上，起重机和搬运工相比，起重机要比工人快得多。③从水井里提水，使用抽水机比人工要快得多④家住在高楼（如8层），乘电楼比走路要快得多。⑤拖拉机耕地比牛耕地要快得多，等等。列举生产、生活中发生的事例，使学生体会功率与生活、生产息息相关，无处不在，研究功率具有重要的现实意义。

说明：通过引导学生分析有关事例，形成初步共识：人们选用机械来做功时，不仅要考虑做功多少，还要考虑机械做功的快慢。如挖掘机做功比人快；大卡车比拖拉机做功快；拖拉机耕地比牛耕地要快；起重吊车比搬运工人做功快；抽水机比辘轳提水快，等等。研究做功的快慢有着重要的实际意义。

通过一个实际问题，具体数据，让学生感性地认识做功的快慢。如在某高楼建筑中需要搬运一批砖头

到一高层上，在搬运砖头过程中，起重机和搬运工人的生产记录情况如下表所示：

师：不同的机器或物体做功有快有慢，如何来衡量做功的快慢呢？请同学们思考并提出解决方案。（引导学生思考：如何比较物体做功快慢？讨论中注意培养学生的发散思维能力和批判思维能力。）

预测学生可能有以下回答：

①选择相同时间，比较做功多少，做功多的，做功就快；

②选择做相同的功，比较做功的时间长短，时间长的，做功就慢。

③类比“速度”的定义方法，用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“功率”。

说明：对学生提出的各种方案可能有问题或不完整，教师应鼓励学生在交流中补充完善自己的认识。教学中注意引导学生类比如“速度”、“加速度”概念的定义方法，体会比值法定义功率概念。

（二）新课教学

1．功率

（1）定义式：物理学上用物体所做的功W与完成这些功所用时间t的比值，作为在该时间内物体平均做功快慢的量度。即 Ｐ=W/ t（2）物理意义：表示物体做功快慢的物理量.。

（3）单位：教师请一位同学正确地说出公式中各个字母所表示的物理量及其单位。

Ｐ：功率，单位：瓦（W），常用单位还有千瓦（ｋW）

W：力所做的功，单位：焦耳（J）

ｔ：做功所用时间，单位：秒(s)单位换算：１kW = 1000 W１W=１J/s（4）功率是标量，功率表示做功过程中能量转化的快慢。

（5）讨论与交流：

小实验：把一枚硬币放在书的封面上，打开书的封面形成一个斜面，并使硬币开始下滑。请同学仔细分析一下，在下滑的过程中硬币共受到几个力的作用？哪些力做正功？哪些力做负功？哪些力不做功？如果斜面的倾角增大，情况会有什么变化？倾角增大时，功率是否也增大？

提示：①比较不同倾角时的功率，应注意硬币开始下滑处的高度应相同。讨论功率时须指明哪个力的功率。②实验的分析讨论，要注意所分析的是某个力的平均功率。注意引导学生进行受力分析、做功分析，可利用功率的定义式，在理论上进行的推演，使思维更加严密。

（6）认识一些常见机械做功功率

①汽车发动机：5×10 W ～ 15×10 W ②摩托车约2×10 W ③喷气客机约2×10 W ④火箭的发动机约 1×10 W ⑤ 人的平均功率约 1×10 W，优秀运动员短时间内的功率可达1000W ⑥人心脏跳动的功率 1.5W左右 ⑦万吨巨轮 10W以上 ⑧蓝鲸游动的功率可达350kW 等等。61324438 2．功率与力、速度的关系

思考与讨论：一部汽车载重时和空车时，在公路上以相同的速度行驶，试讨论这两种情况下汽车的输出功率是否相同？为什么？

预测学生会回答：

①载重汽车与地摩擦力较大，牵引力也大，由于行驶速度一样，故相同时间内，载重车的牵引力做功较多，所以载重汽车的输出功率较大。

②载重汽车行驶得比空车慢，因此功率较小。

③载重汽车比空车费力，因此载重车的输出功率较空车时要大些。

说明：上述分析讨论的目的是启发学生思考功率与力和速度有何关系。学生分析可能会出现片面和不完整回答，教师要参加到学生的讨论分析中，帮助、启发和引导学生形成正确的认识。

(正确的回答应是①)。教师根据课堂需要还可以提出一些问题让学生进一步讨论，如汽车在上坡和下坡时功率、速度和牵引力会怎样变化？ 接着，教师引导学生思考，如何计算牵引力的功率。（让学生根据所学知识和功率定义式进行推演，培养良好的科学思维能力和思维习惯）

提出问题：某汽车在平直公路上做匀速直线运动，已知其在牵引力大小为F，运行速度为V，试求此时汽车牵引力F的功率为多少？

注意引发学生思考解决问题的思路，应用功和功率的定义式进行分析和推导。

课堂分析结果： Ｐ＝F〃ｖ

即力F的功率等于力F和物体运动速度ｖ的乘积.。注意：这里的F是速度V方向上的作用力。

分析讨论：由V=S/t求出的是物体在时间ｔ内的平均速度，代入公式Ｐ＝Fｖ求出的功率是F在时间ｔ内的平均功率；如果ｔ取得足够小，则V表示瞬时速度，此时由Ｐ＝Fｖ求得的功率就是F在该时刻的瞬时功率。即当V为平均速度时，求得的功率就是平均功率，V为瞬时速度时，求得的功率就是瞬时功率。

（1）总结：

①平均功率Ｐ＝Fｖ(ｖ是平均速度)

②瞬时功率Ｐ＝Fｖ(ｖ是瞬时速度)

③如果物体做匀速直线运动，由于瞬时速度与平均速度相等，故此时平均功率等于瞬时功率。交流讨论问题：由求出的是瞬时功率还是平均功率?

学生小组讨论后得出：由公式求出的功率，反映了该力在t时间内做功的平均快慢，故由公式求出功率是平均功率。

（2）额定功率与实际功率的认识

问：人力直接做功能否像汽车做功那样快呢？汽车做功能否像飞机做功那样快呢？人如果做功过快，会产生什么后果呢？汽车超负荷运转会产生什么后果呢？（人做功过快，会引起疲劳、甚至受伤、生病等，汽车超负荷工作会造成发动机熄火或烧毁。）

问：奥运长跑运动员能否用100米短跑的速度来完成5000米的赛跑路程呢？为什么？

提示：奥运比赛是一种挑战运动局限的比赛，人与机器一样，不能长时间超负荷运动，短跑运动员在100米赛跑中，时间不过是十几秒，能以最大的速度跑完全程，此时运动员的输出功率是正常时的数十倍。在5000米的长跑运动中，运动员不可能长时间超负荷运动，因此长跑运动员不可能一直保持百米赛跑那样的速度。

说明：此问目的在于学生通过思考自己身边所熟悉的问题，认识额定功率和实际功率的概念以及概念的意义。

①额定功率：指动力机械在长时间正常工作时最大输出功率。也是机械发动机铭牌上的标称值，额定功率是动力机械重要的性能指标，一个动力机械的额定功率是一定的。

②实际功率：机械在运行过程中的功率是实际功率，实际功率可以小于额定功率，可以等于其额定功率（称满负荷运行），但不能大于额定功率，否则会损坏机械。③很多机械的铭牌上都标有这台机器的额定功率，请同学将家里的电器设备上的额定功率都记录下来，并计算家里的每部机器每天要做多少功？要消耗多少电能？哪一部机器最耗电？请与同桌同学进行交流。

（3）汽车发动机的功率一定时，牵引力与速度的关系

当汽车输出功率一定时，根据公式P=FV可知，物体的运动速度V与牵引力F成反比，如果汽车需要较大的牵引力，就必须减小运动速度。

思考：汽车以额定功率在平直公路行驶时，若前方遇到了一段较徒的上坡路段，汽车司机要做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？为什么？

学生可能回答：①加大油门，汽车可顺利到达坡顶。②汽车要换档，才能顺利驶到坡顶。

师生共同分析：①根据P=FV 知，汽车以额定功率行驶，因遇上坡路段，汽车所需的牵引力增大了，若要保持行驶速度不变，这是不可能的；加大油门，只会增加发动机的输出功率（超过额定功率），发动机将因超负荷而过热损坏。②这是一种正确的操作方式，当司机将发动机的速度档位调低后，速度减少了，牵引力加大了，只要牵引力足够，汽车便可顺利上坡。

思考：汽车等交通工具，如何才能获得更大的行驶速度？

3．学生进行测功率活动。（建议课后安排）

问题：如何才能知道在某种运动中自己做功的功率呢？请同学设计一个测量方案，并进行实际测量。说明：应激励积极思考、设计可行方案，动脑动手，体验科学实验方法和感受实验成果的喜悦。实验方案举例：（让学生结合自己的情况来进行设计实验）

方案1：学生快速跑上楼，来测量做功的最大功率。

方案2：估算学生自己平时上楼或爬山过程的功率。

方案3：设计沿某一竹杆或树杆上爬一定的高度，来测量做功功率。

方案4：利用跳绳运动，来测量做功功率。

方案5：测算自己举起杠铃时的最大功率（需要同学的帮忙）

说明：①有关实验方案、原理、器材、数据的测定及同学协作等，都应放手让学生自行讨论、分工，这样才能培养学生的实验能力，给学生以合作交流的机会。

②方案选定后，要注意引导学生如何求功和功率，需要选择哪些实验器材，测量哪些物理量？测量是否存在误差问题，如何才能较准确地测量。

③根据学生设计的方案，组织学生进行实验。最后实验结果，让学生通过实物展台进行交流汇报，师生共同观看，最后还可以进行评选活动。

④活动目的是：培养学生应用物理知识解决实际问题能力，并通过亲身的实验，达到内化知识，提升能力。同时也在实验过程中培养学生严谨的科学态度。

三、案例评析

本案例的教学设计体现了物理知识源于生活，又应用于生活。“功率”与生活、生产联系密切，在引入功率、额定功率、实际功率等概念时，都注意通过生产、生活的具体实例引入，使原本枯燥无味的概念教学变得生动和有趣，学生易于认识和理解“功率”概念，有利于激发学生的学习热情。在知识形成过程中，注重引导学生学习科学思维方法，体会比值法在定义“功率”概念的作用，提高学生的应用科学思维方法解决问题的能力。通过设计测定人在某种运动中做功功率实验，来达到内化和强化物理概念和物理规律的理解，实现知识由理论向实践的转化，加强物理与生活、生产和科技的联系。

在“功率”的整个教学过程中，始终关注“生活与物理，物理与社会”的关系，培养学生关注物理学的技术应用，形成将物理知识应用于生活和生产实践的意识，较好地体现了在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观上对学生进行教育的课程理念。

四、相关链接

1．瓦特其人其事

生平简介

瓦特(James Watt,1736～1819年)苏格兰发明家。1736年1月19日生于苏格兰格林诺克。童年时代的瓦特曾在文法学校念过书，然而没有受过系统教育。瓦特在父亲做工的工厂里学到许多机械制造知识，以后他到伦敦的一家钟表店当学徒。

1763年瓦特到格拉斯大学工作，修理教学仪器。在大学里他经常和教授讨论理论和技术问题。1781年瓦特制造了从两边推动活塞的双动蒸汽机。1785年，他也因蒸汽机改进的重大贡献，被选为皇家学会会员。1819年8月25日瓦特在靠近伯明翰的希斯菲德逝世。

科学成就

1763年，瓦特修理格拉斯哥大学的一台纽可门泵，得以仔细研究了结构和工作原理，找到了热量损失消耗大量燃料的症结所在，他终于想出了加一个与汽缸分离的冷凝器，汽缸外装上绝热套子，使它一直保持高温，新的蒸汽机的效率大大提高。瓦特并不满足于已经取得的成就，1781年他又制造了从汽缸两边推动活塞的双动作蒸汽机，并采用曲柄机构，使往复的直线运动转变为旋转运动。瓦特还设计了离心节速器，利用反馈原理控制蒸汽机的转速。经过一系列的改革，蒸汽机迅速被各工业部门采用，为产业革命铺平了道路。蒸汽机车加快了19世纪的运输速度。蒸汽机→蒸汽轮机→发电机，蒸汽为第二次工业革命即电力发展铺平了道路。

趣闻轶事

童年时代的瓦特和茶壶的故事

一天晚上，瓦特和一个小女孩在家里喝茶。瓦特不停地摆弄茶壶盖，一会儿打开，一会儿盖上，当他把茶壶嘴堵住时，蒸汽顶开了茶盖。在旁的外祖母对瓦特的这种无聊动作极为不满，加以训斥。瓦特并不介意，他一心想着蒸汽的力量，从此萌发制造蒸汽机的念头。

蒸汽机与产业革命

罗尔特所著《詹姆斯〃瓦特》中，曾写道：“瓦特蒸汽机巨大的、不知疲倦的威力使生产方法以过去所不能想象的规模走上了机械化道路。

2．机动车辆常见的两种启动过程

对于汽车或机车等交通工具，在静止开始启动的过程中，发动机的输出功率、牵引力和速度的关系满足公式P＝F〃v，在P、F、v三个物理量中，若保持一个量不变，当另一个量变化时，第三个量也随之变化。关于汽车的启动过程是一个较为复杂的物理过程，下面我们就两种常见的启动过程分析如下： ①汽车（或机车）以恒定的功率启动和行驶过程（请把握教材的难度和课标的难度）

汽车牵引功率保持恒定时，由P = FV可知，牵引力大小与速度成反比。结合牛顿第二定律F – f = ma可知，汽车以恒定功率启动的过程，随着汽车速度V的逐渐增大，汽车的加速度逐渐减小，直至加速度等于0，最后汽车做匀速运动。

思考：当汽车在平直公路行驶时，前方遇到了一段较徒的上坡路段，汽车司机应做好什么调整，才能确保汽车驶到坡顶？只靠加大油门能否顺利到达坡顶？

②机车以恒定的牵引力启动的过程：机车做的是加速度a=(F-f)/m的匀加速直线运动，汽车的输出功率P随汽车速度增大而增大，直至汽车输出功率等于额定功率，匀加速过程结束。接着汽车保持功率不变，汽车通过减少牵引力，进一步提高速度，直到加速度a＝0，最后做匀速行驶运动。这一过程中各量的变化，可用下列流程图来表示。

案例来源：陈峰主编，《走进课堂——高中物理（必修）新课程案例与评析》，高等教育出版社

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