高中物理二期课改教材第一至五章教材处理的建议及补充资料.doc

高中物理二期课改教材第一至五章教材处理的建议及补充资料第二章 力和物体的平衡1本章新旧教材教学要求比较分析：知识点适合一期课改教学要求适合二期课改教学要求教学计划建议力、力的矢量性C高一必修重力C高一必修弹力CB高一必修摩擦力（最大静摩擦力、滑动摩擦力）最大静摩擦力 B滑动摩擦力 C最大静摩擦力 A滑动摩擦力 B高一必修共点力的合成CB高一必修平行四边形定则CB高一必修力的分解CB高一必修共点力作用下物体的平衡CC高一必修力矩CB高一拓展或高三必修有固定转动轴物体的平衡CB高一拓展或高三必修稳度，物体的平衡种类教学大纲及考纲中不作要求。建议不上。高一拓展（注：知识点中“最大静摩擦力、滑动摩擦力” “力矩” “有固定转动轴物体的平衡”被安排在在二期课改的拓展教材第一册中）2本章课时安排建议：本章建议安排8课时。单元A中“力 重力”一节；“形变和弹力”一节；“摩擦力（包含最大静摩擦力、滑动摩擦力）”一节；。单元B“力的合成”一节（包含实验）。单元C“力的分解”一节。单元D中“受力分析研究”一节；“共点力作用下物体的平衡”一节；“物体平衡的综合研究”一节。3关于导学：新教材在每一章节的开始都精心设计了导学，旨在提高学生的兴趣，希望老师们不要忽视导学部分的引导，教材中引入“阿迪力”高空行走的生动事例，让学生对物体的平衡先有感性认识，这些生活经验对今后的解题及建模有一定的帮助。建议引入“女子体操项目：平衡木”“台湾101大楼顶部悬放抗风阻尼铁球结构”等事例。 A 形变和弹力1 第一课时“A1：力 重力”的教学建议：本节内容以回顾初中力学知识为主，初中的学生只学过力的图示，而高中阶段力学研究还可以用力的示意图研究，且更简便，要让学生了解这两种画图方法的区别。初中几乎所有的力都是用F表示的，例如：支持力FN，摩擦力Ff ，要让学生明确，初中力的符号表示方法在高中依然适用（新教材就是采用这种表示方法），但如果支持力用N表示，摩擦力用f表示，也是很常见和普遍的。知道根据力的性质（如重力、弹力、摩擦力）对力进行分类，或根据力的效果（如动力、阻力、压力、支持力、回复力、向心力）对力进行分类。知道重力的定义，知道重力实际就是地球对物体吸引力的一个很大的分力，因此重力近似等于地球对物体的吸引力。对于公式G=mg，初中的学生已经学过，知道g=9.8N/Kg，但由于知识点的局限，初中课本里是不给出g的中文表示的，因此有必要强调，g是重力加速度，它的单位可以是“N/Kg”也可以是“m/s2”知道重力的测量一般可用弹簧秤或台秤。知道重心的测量（悬挂法），知道重心不一定在物体上。2 第二课时“A2：形变和弹力”的教学建议：了解弹性形变和范性形变的概念；了解形变的形式（拉伸形变、压缩形变、弯曲形变、剪切形变和扭转形变等），引导学生分析图2-6中形变的形式。顶部横梁属弯曲形变，挂钩处剪切形变，吊灯处拉伸形变，罗马柱压缩形变，螺丝刀扭转形变。在探索桌面的微小形变时，有条件的学校尽量做该演示实验，实验的方式可采用本教材中设计的方案，也可参考全国教材中的实验方案，强调该实验方案利用了镜面放大的效果，即镜面转动角，反射光线转动2角。如果条件限制，可以显示玻璃瓶的微小形变。弹力有无的判断：“假设法”将与研究对象接触的物体撤离，判断研究对象的运动状态是否发生改变。关于弹力的作用点问题。诸如推力、拉力、压力、支持力这些在初中学生都很熟悉的力都属于同一性质的力弹力。支持力的作用点初中往往强调在重心处，高中阶段应该让学生理解在一些不可以把物体当作质点（比如研究力矩平衡时）的情况下，也盲目的将支持力画在重心处是错误的。所以所有的弹力作用点画在接触点（面）一定是正确的，为了研究的方便，一些可以将物体当作质点的情况中，支持力的作用点可以画在重心处。弹力的方向学生很容易概念模糊，要让学生真正理解弹力的施力物体：发生形变的物体，弹力的受力物体：使之发生形变的物体。弹力的方向：发生形变物体形变的反方向。具体来讲有以下几种：（1）轻绳：绳只能发生拉伸形变，不能发生压缩形变，所以绳上弹力一定是拉力（也称张力），方向指向绳子收缩的方向。一根绳绕过一滑轮张力大小处处相等，但一根绳在某部位打一固定节点，两段部分绳上的张力就没有关系了，有可能不相等。（2）轻杆：轻杆可以有拉伸形变、压缩形变、弯曲形变和扭转形变，故轻杆上的弹力方向具有多向性，不一定沿杆。（可以介绍“二力杆件，力必沿杆”的概念，总结在什么条件下，轻杆上的弹力才沿杆。）（3）弹簧：弹簧可以有拉伸形变和压缩形变，既能产生拉力，也能产生压力，方向沿弹簧的轴线方向。（4）面与面、点与面接触：弹力方向垂直于面（切面），且指向受力物体。关于胡克定律，考纲规定弹簧弹力与形变量成正比不作要求，即不要计算F=KX，但是我们也可以这样理解：“形变量越大弹力越大”是不超纲的。其实涉及这一知识点的题目是非常多的。所以我们建议老师们：“胡克定律”应淡化计算，强调定性分析。如球落在弹簧上这一经典情景要仔细讲解，最大速度位置、最大加速度位置等以后要学的知识点在该情景中都可以很好的落实。3 第三课时“A3：摩擦力”的教学建议：摩擦力在高中力学知识中是很重要的内容，新教材将摩擦力这部分内容安排在拓展书中，即一般认为是高三物理的教学点了，我们通过这三年的实验，感觉摩擦力这一内容比较适合让初学者全面接触，因此建议老师们在高一阶段将“静摩擦力”“最大静摩擦力”“滑动摩擦力”落实到位。对以下内容可重点分析：（1） 摩擦力总是阻碍物体运动吗？既而提出摩擦力可以做为阻力也可以作为动力。（摩擦力作为动力的复杂计算，安排在高三或高一选修教学。）（2） 物体的速度越大滑动摩擦力越大，对吗？要让学生明白滑动摩擦力只与接触面粗糙程度、材料有关，只与压力大小有关。与运动状态无关（即与速度大小无关，与匀速运动或匀加速运动无关）物体越重，滑动摩擦力越大吗？提出影响滑动摩擦力的一个重要因素是压力，但压力并不一定等于重力。这恰恰是学生容易搞错的地方。（3） 静摩擦力方向（“反推法”“假设法”）及滑动摩擦力方向（与相对运动方向相反）判断问题。（4） 静摩擦力大小（受力分析计算）及滑动摩擦力大小（公式计算）计算问题。（5） 静摩擦力与最大静摩擦力的关系。（6） 受静摩擦力作用的物体一定静止吗？受滑动摩擦力作用的物体一定运动吗？（7） 了解流体阻力问题，了解在空气中，在液体中物体终极速率的研究。4 例题阅读以下材料回答问题“在北方的冬天，有广大的地区为白雪覆盖。在积雪不及2公分的雪地，只用普遍地形的驾驶方法即可，唯感到容易偏滑。不论是柏油路面或泥地，积雪以后特别湿滑，因此常下雪的地区，车辆都备有防滑铁链，装上铁链车辆车速不宜超过时速10公里。积雪20公分以上的雪地，分动箱用H4变速箱用二档或一档。在积雪达轮胎高度一半以上时前进阻力极大，此时分动箱使用L4。在积雪的平坦地面行车，特别要弄清楚雪下的地形，勿使车轮陷入大的坑洞和路边沟。在积雪的上坡路或下坡路，以L4控制车速是必要的，尤其是弯道坡路，更是要小心，应提前减速，缓踩刹车。在坡度15度以上的积雪弯道行车、分动箱用L4，变速箱用一档，尽量使车速降至最低，此种地形危险性极高，若非必要还是避免行驶。当积雪融化气温降低，则地面结冰形成地穿甲。在此种冰上行车，车速应尽可能减慢，地面略有坡度或变速过快，会出现车辆失控侧滑和不易掌握方向的情况。坡度十几度以上的结冰路面，是危险而不宜行车的地形。”问题：这种雪地用车为了防止打滑在 轮（填“前”或“后”）上安装了 ，这是因为地面对前轮提供了 摩擦力（填“静”或“滚动”），属于 （填“动力”或“阻力”） ，地面对后轮提供了 摩擦力（填“静”或“滚动”），属于 （填“动力”或“阻力”）。5：作业说明。题5：如图所示是一种自动雨伞的结构图，塑料圆环 M、N套在伞杆上，可以自由滑动，中间有一根弹簧。AM 、BM 是连接伞面骨架与M 坏的短杆，CN 、 DN 是连接短杆与N环的钢丝(CM 、CN 与 DM 、DN的长度是不变的)，如图是开伞状态。试说明这种伞能自动打开的道理。答:伞张开时,三角形CMN中夹角MCN比较大;伞收拢时三角形CMN中夹角MCN比较小,而CM长度、CN长度都是不变的，所以收拢时弹簧压缩得最明显，压缩的弹簧会产生弹力使伞自动张开（压缩形变，弹力为压力）；伞完全张开时，弹簧长度达到最大，但依然小于原长（压缩形变，弹力为压力）市统考试题：一把正常使用的自动雨伞，关于其中弹簧的状态，正确的说法是（ A ）（A） 无论雨伞收起或打开，弹簧都受到压力。（B） 无论雨伞收起或打开，弹簧都受到拉力。（C） 雨伞打开时，弹簧受到压力；雨伞收起时，弹簧受到拉力。（D） 雨伞打开时，弹簧受到拉力；雨伞收起时，弹簧受到压力。6 补充资料弹簧的各种功能。在我们的日常生活中，弹簧形态各异，处处都在为我们服务。常见的弹簧是螺旋形的，叫螺旋弹簧。做力学实验用的弹簧秤、扩胸器的弹簧等都是螺旋弹簧。螺旋弹簧有长有短，有粗有细：扩胸器的弹簧就比弹簧秤的粗且长；在抽屉锁里，弹簧又短又细，约几毫米长；有一种用来紧固螺母的弹簧垫圈，只有一圈，在紧固螺丝螺母时都离不开它。螺旋弹簧在拉伸或压缩时都要产生反抗外力作用的弹力，而且在弹性限度内，形变越大，产生的弹力也越大；一旦外力消失，形变也消失。有的弹簧制成片形的或板形的，叫簧片或板簧。在口琴、手风琴里有铜制的发声簧片，在许多电器开关中也有铜制的簧片，在玩具或钟表里的发条是钢制的板簧，在载重汽车车厢下方也有钢制的板簧。它们在弯曲时会产生恢复原来形状的倾向，弯曲得越厉害，这种倾向越强。有的弹簧像蚊香那样盘绕，例如，实验室的电学测量仪表（电流计、电压计）内，机械钟表中都安装了这种弹簧。这种弹簧在被扭转时也会产生恢复原来形状的倾向，叫做扭簧。B 力的合成1 第四课时“B：力的合成”的教学建议引入：“鼎伏”作为本节课的引入是非常生动和贴切的，在课后练习中还有相关内容与之前后呼应。通过杨浦大桥提出合力与分力的概念，体现了知识点源于生活，非常自然。以上这两部分设计都是新教材的亮点，建议教师们在教学设计中采用。提出问题：学生在初中已经学过“一直线上两力合成”，那么两个互成角度的力的合力将符合什么规律呢？探索研究：新教材将原先的“两个互成角度的共点力合成”这一验证性实验改为探究类学生实验，所以实验的方法保留了传统，但实验的意义却赋予了新的内涵。注意学生对于“规律的猜想”切入时机的把握。切不可在实验之初猜想两个互成角度的共点力合成有哪些规律，建议在用一个力等效替代两个力的作用后，图纸上有两个分力的力的图示，又有等效力的图示，此时是让学生猜想合力与分力之间可能存在关系的最恰当的时机。要让学生充分体验：“猜想”“实验”“归纳”“总结”的科学探索研究的一般模式。总结：这里除了要对实验结果进行总结外，还要结合两个人拎一桶水是否一定比一个人拎这桶水省力这一话题，讨论合力的大小与分力的大小关系（合力的大小可能大于、等于甚至小于分力，导致这一现象的重要因素是两个分力之间的夹角大小的不同）。从而揭开“鼎伏”拉不起的秘密：各绳索拉力之间的夹角过大。真正体现新教材的课程设计理念：理论源于社会，并最终服务社会。2 作业说明例2：虽说是一道求合力的作图题，但重点依然是支座对锅炉的支持力的理解。迁移1：锅炉重心下移，支持力怎样变化？迁移2：锅炉中的热水不断下漏，支持力怎样变化？ 3 教案示例第二章 力和物体的平衡B 力的合成教学目标：1 理解合力，分力，力的合成的概念；2 理解力的合成的平行四边形定则，能学会用平行四边形定则作图法求合力和用直角三角形的方法计算合力，知道矢量求和与标量求和有不同的运算方法。3 感悟力的合成是一种等效替代方法，认识什么是“等效”与“替代”。4 在学科渗透方面，能用数学知识中矢量求和的方法和解直角三角形的方法来解决物理问题，也要与语文学习中的古文学习结合起来。教学重点：本节中“平行四边形定则”。教学难点：探究实验中对实验的设计。教学内容：导入新课:书48页看“泗水拔鼎”的古文，并观察图，找出拔不出鼎的原因；引导学生回答：（1） 鼎陷于泥沙中，底部排除水后，大气压和水的压力紧紧将它压在河底，如同马德堡半球实验；举例：鼎横截面积0.5m2 计算，大气压力可达5104牛顿，（相当于5吨）。（2） 人围在鼎的四周，同时用力拉，力的方向是向四周的，不是向上的，拉的效果相互抵消了。 引入新课：一 引出概念：1以杨浦大桥为例，书49页图2-13 ，观察杨浦大桥图，桥墩与桥面上有许多根钢绳相连，分析桥墩与桥面受力情况： F1 F2 F3 F4 F5 F6 F如上图，F1，F2，F3，对于桥墩产生水平向左的力的效果和竖直向下的力的效果。F4，F5，F6，对于桥墩产生水平向右和竖直向下的力的效果。其中水平向左和向右的力互相抵消，就剩下竖直向下的力的作用效果。也就是说我们假想一个力F，能替代许多力，而产生的效果跟原来的一样。能替代几个力的这个力F叫合力，这几个力叫分力。2力的合成的概念：求几个力的合力的方法，叫力的合成，力的合成是一种等效替代的方法，即用一个假设的力去替代几个共同作用的力，替代后产生的效果与原来相同。3共点力：作用于物体上同一点，或者力的作用线可以相交在同一点的力叫共点力。例如： F1 F2 日光灯所受的三个力G，F1，F2，它们的作 用线延长后交于一点O，也是共点力。 O G二 合力与分力的关系：1 复习一直线两力合成方法，问一直线上两个力的合力，共点力F1=4牛，F2=3牛。2 若两力互成角度的合力求法：学生实验。书50页探索研究：引导学生说出实验设计方法，实验步骤，实验注意事项等。做实验，注意点：（1）弹簧秤先调零；（2）弹簧秤保持水平；（3）弹簧秤不要接触板面，避免摩擦；（4）用力的图示法画出力。3 实验步骤： 如何进行力的合成呢？请同学做下面实验： （1）把放木板固定在黑板上，用图钉把白纸定字再生放木块上。 （2）用图钉把橡皮条一端固定在A点，结点自然状态在O点，结点上系着细绳，细绳的另一端系着绳套。 （3）用两弹簧秤分别勾住绳索，互成角度地拉橡皮条，使结点到达O点。让学生记下O的位置，用铅笔和刻度尺在白纸上从O点沿两条细纸的方向画线，记下F1、F2的力的大小。 （4）放开弹簧秤，使结点重新回到O点，再用一只弹簧秤，通过细绳把橡皮条的结点拉到O，读出弹簧秤的示数F，记下细绳的方向，按同一标度作出F1、F2和F1的力的图示。 （5）用三角板以F1、F2为邻边作平行四边形，在误差范围内，F几乎是F1、F2为邻边的平行四边形的对角线。 经过前人们很多次的、精细的实验，最后确认，对角线的长度、方向、跟合力的大小、方向一致，即对角线与合力重合，也就是说，对角线就表示F1、F2的合力。 （6）指导学生进行分组实验 观察学生实验情况，数据处理，要求操作的规范，遵从实验结果，尽量把误差减小到最小。 要求同学用平行四边形法则作出F1与F2的合力，与实际合力对照，相距多远，差距大不大。 总结：可见互成角度的两个力的合成，不是简单的斤两个力相加减，而是用表示两个力的有向线段为邻边作平行四边形，这两邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向。这就要平行四边形定则。以后我们还要利用这个定则进行速度、加速度等的合成，只要是矢量的合成、就遵从平行四边形定则。 如果在实验中，对角线与合力相距比较远，那就找一找原因，是否有错误操作，即使操作完全正确，也会有实验误差，也不会完全重合。 这种情况很正常，一个规律的得出要很多人在很长时间里，进行许多此实验才总结出来，并不是一次实验就能得到。4 实验结果：合力与分力之间满足平行四边形定则：如果用表示两个共点力F1，F2的线段为邻边作平行四边形，那么合力F的大小和方向就可以用F1，F2所夹的对角线来表示。5 运用平行四边形定则求互成角度的两个力的合力。例如： F1 F F2假如F1=3牛，F2=4牛，两力之间夹角为90度，求合力；解： F1 F F2F=5牛，方向东偏北37度。 例：力F145N，方向水平向右。力F260N，方向竖直向上，用作图法求解合力F的大小和方向。 解：选择某一标度，利用0.5cm的长度表示15N的力，作出力的平行四边形，用刻度尺量出对角线的长度L，利用F15N 即可求出。小结：1 力的合成，一个假设力替代几个共点力作用，替代后产生的效果与原来的相同。2 合力与分力之间满足平行四边形定则。C 力的分解1 第五课时“C：力的分解”的教学建议把握力的分解几种方法：（1） 不定分解法：一个力可以在任意方向上分解，且能分解成无数组分力。若加上限制条件，比如：已知合力F的大小及方向，分力F1的方向，分力F2的大小，则F2Fsin无解；F2= Fsin一解；FF2Fsin两解；F2F一解。（2） 效果分解法：根据力所产生的效果确定分力的方向，由平行四边形定则确定分力大小。刀刃、劈、压榨机、千斤顶、简单支架结构、拱桥顶部压力的分解等实例都属于根据效果进行力的分解。（3） 正交分解法：建立平面直角坐标系xoy，把各个已知力分别沿x轴和y轴分解。2 关于DIS实验：由于目前没有“DIS力的分解”配套装置，所以如果学校没有条件制作配套装置，可以不做该实验。3 补充资料“和尚正塔”的力学原理传说我国明朝年间，苏州的虎丘寺塔因年久失修，塔身倾斜，有倒塌的危险，如何修复此塔？有的建议用粗绳子把塔拉正，可一拉反会倒：有的建议用大木柱撑住，但很不雅观。一天，一个和尚路过此地，观察斜塔后，自告奋勇地说：“不需人力和财力，我一个人可以把塔扶正。”在场人无不惊疑而取笑他，可和尚不管别人怎么议论，天天提着一大包走进寺院，包里装了一些一头厚一头薄的木楔（斜面），他把这些木楔一个个的从塔身倾斜的一侧的砖缝里敲进去。不到一个月，塔身果然扶正了。木楔为什么能产生这么大的力量呢？如图所示，设木楔是一个顶角为的等腰三角形，木楔敲入砖缝时产生的敲击力为F，木楔将对塔身产生两个分力，即楔对塔身的弹力N，由正弦定律得：对木楔来说，顶角很小，从上面表达式可知NF。例如牛顿，代入上式得牛顿，这个力大约相当于能把43吨重的物体举起来，足可以支撑塔身。可见，“和尚正塔”的传说中，和尚利用木楔确可以把塔扶正。D物体的平衡1第六课时“D1：受力分析研究” 的教学建议（1）每分析出一个力，应找出该力的施力物体和该力对物体产生的效果，否则该力的存在值得怀疑。（2）只分析研究对象受到的力，不分析研究对象给其他物体的反作用力。（3）不要把受力分析与力的分解相混淆。（4）只分析根据力的性质命名的力，不分析效果力（如向心力、回复力）（5）注意运动状态对受力的影响。（例如运动方向的不同会导致摩擦力、洛伦兹力方向的变化）（6）理解物理术语的含义：“轻杆”“轻环”“轻绳”不考虑重力；“光滑”代表摩擦不计。2第七课时“D2：共点力作用下物体的平衡”的教学建议（1）知道共点力；理解平衡状态和平衡条件。（2）熟悉力的合成、力的分解（根据实际效果分解、正交分解）在物体平衡解题中的应用。（3）介绍三力交汇原则：三个力作用下物体的平衡，不平行就共点。（4）介绍用整体法、隔离法进行力学研究。通常在分析外力对系统的作用时，用整体法；在分析系统内各物体间相互作用力（拉力、摩擦力等）时，用隔离法。当然在很多情景中整体法与隔离法配合使用也是很常见的。（5）介绍多个力作用下物体的平衡的处理原则：利用力的合成进行研究或正交分解法（尽可能让较多的力落在X、Y轴上，这样需要分解的力就少了）研究。4 第八课时“D3：物体平衡的综合研究”（1） 介绍三角形法则，研究物体受力的动态变化分析。（2） 介绍相似三角形法则在力学情景中的应用。（3） 介绍正弦定理、余弦定理在力学中的应用。（4） 用函数法、图示法求解力学中的极值问题。5 作业说明由于“稳度”建议不作教学计划，所以只做第1题和第5题。