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牛顿第一运动定律,简称牛顿第一定律。又称惯性定律、惰性定律。常见的完整表述:任何物体都要保持匀速直线运动或静止状态,直到外力迫使它改变运动状态为止。
2、牛顿第二定律
牛顿第二运动定律的常见表述是:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,且与物体质量的倒数成正比;加速度的方向跟作用力的方向相同。该定律是由艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中提出的。牛顿第二运动定律和第一、第三定律共同组成了牛顿运动定律,阐述了经典力学中基本的运动规律。
3、牛顿第三定律
关键词:惯性力学;相对论;物理整体科学体系
中图分类号:G630 文献标识码:A 文章编号:1003-2851(2011)02-0160-01
一、习惯性与惯性力学
1.惯性。根据牛顿第一定律的阐述:惯性是指物体在不受外力作用的情况下保持匀速直线运动状态或静止状态的特性。如果物体没有惯性的存在,世界将是另一种形态,比方说:用铁锹扔土,如果物体没有惯性的存在,土就会永远在铁锹上而不会被扔出铁锹;在田径比赛中的跳远,要经历助跑、起跳、腾空和落地三个阶段,如果没有惯性的存在,助跑将失去全部意义出出
在惯性定律中,指出力是改变物体运动状态的因素。而且一切物体都具有惯性。伽利略、牛顿、哥白尼、爱因斯坦等科学家对惯性都有着非常深度的认识和理解。
2.惯性力学。经过多个时期无数物理学家的研究、推敲,牛顿第三定律对力学体系的贡献可谓不可或缺。当重力被视为外力时,由于重力的加速度与物体质量无关,所以被认为物体没有惯性力。但在相对论中体现出来的问题似乎正好了牛顿的第三定律。但是,惯性力学在力学体系中占有的重要地位并不是虚有其表。在提出惯性系和非惯性系条件基础上,解决了由于重力引发的这一矛盾。爱因斯坦的相对论受其知识结构的影响,所以分析惯性力学的某个点时存在着一定的局限性。而马赫发现了一个特别重要的问题,就是参考系理论的提出,为牛顿的惯性定律提供了非常可能依靠依据。在马赫的启发下,爱因斯坦发现了有一个重要理论即等效原理。在空间研究方面,根据实践和理论的需要决定着空间如何界定。惯性第三定律与广义相对论有着共同的研究基础――等效原理。而爱因斯坦和牛顿在细节问题中各有各自的方向。
3.惯性力学与相对论。爱因斯坦是相对论的主要创始人,相对论是关于空间和引力的理论,它又分为狭义相对论和广义相对论。马赫的哲学思想启发了爱因斯坦,让爱因斯坦发现了等效原理。但爱因斯坦也犯了和马赫同样的错误,即四维时空的错误。规定空间使用他们研究的运动角度。将空间的规定方法过于夸大,走了很多弯路。正是相对论解决了当时很难解释高速运动问题;微观亚原子的问题依靠量子力学得以解决。相对论提出了“时间和空间的相对性”、“四维时空”、“弯曲空间”等全新的概念。爱因斯坦的相对论中曾和牛顿的第三定律出现分歧,爱因斯坦干脆抛开了惯性系条件,以非惯性系为条件研究力学原理。
4.物理教学中惯性教学过程应注意的问题。由于惯性是一个比较难以理解的概念,而且在物理学领域还存在不同的说法,所以在教学过程中一定不能忽视关于惯性几个应该注意的问题。要让学生知道它的含义和本质:一切物体都有惯性;惯性是物体本身具有的固有属性;惯性大小的标准由物体的质量来衡量;惯性本身不是力的一种。在教学中一定要精心设计,让学生充分理解,为学生今后在物理学习、力学研究奠定良好的基础。
二、物理整体科学体系
所有的学科都是一个整体体系,一个整体科学体系的框架与背景要依托于自然观整体。“整体科学体系是研究自然整体的整体性质与功能、有序内部结构及其起源与演化过程的科学理论系统。”经过多个时期的科学家的研究、推敲,物理学发展到现代物理学,有着其重要的科学地位。
1.物理学物体本身的属性。物体在物理学中,它的内部结构没有固定的次序,只是被视作一个完整的物体;而在整体自然观中,自然界的物体内部结构呈有序化、而且内部可以分割。物体的产生、发展、进化都有其固有的过程,所以应该有整体属性。牛顿定律与相对论中的分歧也就是起源问题;惯性与引力的载体是一般性的物体,没有起源问题,当然惯性与引力也就没有起源问题。而且引力还没有被实实在在的证实。
2.物理学与方法论。物理学与整体科学研究的对象不同,物理学研究的是单一方面的因素,而整体科学研究的是多方面因素的总体。但是当把物理学应用到自然界的客体上时,产生的相应交叉学科也是对自然“整体”的分析。复杂L生是整体科学研究的重要特征。而物理学研究则不具备这种特征。如爱因斯坦,在当涉及到解决许多因子之间的关系时,则受到了马赫的影响。
3.物理学与认识论问题。物理学研究大多靠实验研究。辩证唯物主义认识论为物理整体科学体系提供了非常有价值的参考。它使唯物主义和辩证法有机结合在一起,观点科学并且具有实践价值,是物理整体科学体系的有利指导。
1、牛顿第二运动定律的常见表述是:物体加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,且与物体质量的倒数成正比;加速度的方向跟作用力的方向相同。
2、该定律是由艾萨克·牛顿在1687年于《自然哲学的数学原理》一书中提出的。牛顿第二运动定律和第一、第三定律共同组成了牛顿运动定律,阐述了经典力学中基本的运动规律。
3、牛顿第二运动定律实验是物理中的一个很基础、必要的验证性实验,涉及到检验一个物理定律或规律的基本途径和方法,因此对于其实验精度往往有特殊的要求。
(来源:文章屋网 )
1地位作用
牛顿第三定律是牛顿运动定律的重要内容之一,是动力学的基础。它体现物质间普遍联系的规律,应用极其广泛,所以通过本课题的学习,可以加深学生对力的概念的理解和利用该定律解释有关问题的能力。
2学情分析
高一学生对力的概念、力和运动的关系有了初步认识,对定律有着丰富的生活经验,他们对定律的认识既熟悉,又较片面,如:知道相互作用力大小相等,方向相反,但常常分辨不清研究对象,不能正确解释马拉车、拔河比赛等现象。
3教学重点、难点
因此,我把实验探究牛顿第三定律列为教学的重点。同时平衡力跟相互作用力是学生易混淆的知识,把它列为本节课的难点。
基于重难点分析及新课标的要求,我从知识与技能、过程与方法、情感态与价值观三个维度拟定了本节课的教学目标。
4教学目标
4.1知识与技能
认识作用力和反作用力的关系。理解并运用牛顿第三定律解决有关的实际问题。能区分平衡力和作用力与反作用力。
4.2过程与方法
通过学生设计实验,培养学生的实验能力、探究意识。通过用牛顿第三定律分析物理现象,培养学生分析解决实际问题的能力。通过鼓励学生动手、大胆质疑、勇于探索,可培养学生科学思维习惯。
4.3情感态与与价值观
培养学生探究生活中有关的物理问题,并将物理知识应用于实际生活的意识;通过视频短片的播放,培养学生爱国主义情感。
为了突出重点、突破难点,本节课采用以下的教学方法。
5教法与学法
基于以上两点,在教学过程中坚持学生为主体老师为主导的教学理念。一是以问题为主线,设计多个由易到难循序渐进的问题,激发学生主动参与、积极思考。二是以探究“拔河”问题为主线,引发学生“思维冲突”,以合作、讨论、交流为主要学习方式,师生互动,引导学生开展学习活动。
下面看一下教学过程的设计,我将教学过程分为五个环节。
(请看大屏幕)具体看下教学流程,首先进入新课的引入。
6教学过程
6.1创设情境,引入新课
“力是物体间的相互作用”学生在初中已学过,普通的相互作用力例子不容易引起学生兴趣,因此我首先抛出这样一个问题:有一体育项目,胜利者不是前进,而是后退,这是什么项目?然后呈现我校民族体育运动会大象拔河的激动场景,问学生:拔河比赛取胜的关键是什么?大象拔河极富民族特色,吸引了学生的眼球,激发了他们的探索欲望;接着,我转动竹蜻蜓飞上天,问:为什么蜻蜓能升天呢?由此引出课题。
6.2动手实验,感受“相互”作用
接着,提供汽球、海绵、条形磁铁、牙刷等物品,以研究相互作用力的关系为中心,让学生设计并动手实验,使他们感受到弹力、磁场力及摩擦力这三种性质力的相互性、同时性,从而引入作用力和反作用力的概念。
6.3定量探究作用力和反作用力的关系
定性的了解相互作用力关系后,紧接着研究定量关系。我是通过以下几个环节突破的。首先,请学生猜想静止时,作用力与反作用力的大小、方向关系,并讨论设计实验,学生自然会想到用两弹簧秤对拉来探究相互作用力大小和方向关系。他们会发现拉力等大、反向,并且是同时变化的。该探究让学生自主设计探究,给学生最大的自由度,培养学生的发散性思维,极大地调动学生积极性。
思考:当两个物体运动起来,其间的作用力和反作用力还是相等吗?鸡蛋碰石头的力相等吗?然后介绍力的传感器:力的传感器:(把力的信息(大小)转换成与之对应的电信息的装置。接着,用带有传感器的小车间相互撞击,传感器探究相互作用力的关系。)探究前可先让学生猜想电脑上显示的作用力反作用力的图形形状应该有什么关系?(对称)。在这里借助于传感器和计算机辅助教学,通过探究运动物体间以及碰撞物体间的相互作用力的关系,帮助学生建立了:任何物体不管其运动状态如何,在任何时刻,它们之间的作用力和反作用力总是相等的,从而使学生对“总是”有了深刻的认识,并显示出高科技的魅力,实现平常很难实现的情景,很难测量的物理量。
6.4答疑解惑,学以致用
播放:发射嫦娥三号视频,激发学生爱国主义情怀并让学生讨论:火箭为何能升空?最后播放牛顿第三定律中生活中的应用视频,学生举例,从而得出完整的牛顿第三定律的内容。
6.5逆向质疑,诱发探索
此时,学生似乎觉得牛顿第三定律的很简单,但其实不然。为了使学生对定律的理解达到一定的深度和广度,老师提出在教室里组织拔河比赛,我故意邀请一魁梧的男生与一娇小的女生拔河,女生输,是否由于男生力气大才赢得了比赛?不少学生确实这样认为。若仅从理论上分析双方拉绳子的力是一对相互作用力,大小应该相等,并不能让所有学生信服。这时让男生站在滑板上,结果男生大败,质疑:到底谁的拉力大呢?此时课堂气氛活跃,学生探究的热情高涨。顺势让学生探究:将一大一小两弹簧秤等效为男生与女生,对拉模拟拔河比赛,结果是两人的拉力一样大,学生迫切想知道既然双方拉力一样大,那么拔河比赛为何会有输赢之分呢?接下来,教师引导学生对比赛双方分别进行受力分析,根据牛顿第二定律不难弄清比赛输赢的关键在于:双方队员所受的摩擦力不相同。拔河活动,首尾呼应,再次激活学生疲倦的脑细胞,使其再次兴奋,也为比较平衡力和相互作用力做铺垫。至此,学生对牛顿第三定律有了本质的认识,从而消除了“以卵击石”卵受力大,“马拉车”车受力大,“人能跳起”地对人的作用力大等感官上的错觉。
6.6比较异同。加深理解
平衡力跟相互作用力是学生易混淆的知识,为了消除学生错误认识。我竖直握住瓶子,让子瓶静止,让学生找出相互作用力和平衡力,并引导学生分析异同,填写表格。
6.7拓展升华,巩固新知
(1)视频:自制的水火箭升空
(2)演示:竹蜻蜓能飞天
一、第谷的贡献
丹麦的天文学家第谷正处在哥白尼日心说挑战托勒蜜的地心说的时代.他认为,要创立一个满意的星体运行理论,必须精确掌握星体的运行位置.第谷的想法得到了丹麦国王的支持,他帮助第谷在哥本哈根海峡的一个小岛上建立了一座完善的天文台——乌伦堡天文台.第谷还对大气的折射效应进行了修正,使他对各行星位置的观测误差仅为2′,在望远镜还没有发明的时代里,真可谓达到了肉眼观察的极限.他把千百年来的行星位置图表中的错误一一纠正了过来,编制了777个星体的位置图表.他编制的星置图表,至今仍有使用价值.第谷被后人誉为“星学之王”,并把天上的一颗恒星命名为“第谷星”.遗憾的是,他提出了一个折中的天体运行学说:除地球以外,所有的行星(当时发现的)都围绕太阳运动,而太阳又围绕静止的地球运动.
二、开普勒的工作
开普勒是德国的数学家、天文学家和物理学家.他出身于德国威尔的一个贫民家庭,他智力超群,读书时学习一直名列前茅.他是一位深受毕达哥拉斯和柏拉图影响的数学家,他坚信上帝是按照完美的数字原则来创造世界的.他对哥白尼日心说描述天体运动的和谐性、简单性十分赞同,他认为这种和谐性一定会有数量的规律性,并把完成日心说当作是自己的终生愿望.1596年发表《宇宙的秘密》一书,提出了一个宇宙模型,表现了他丰富的想象力和数学才能.后被第谷纳为助手.开普勒仔细整理了第谷留下的观测资料,并进行了详细的分析,提出了行星运动三定律.
三、牛顿的发现
当开普勒三定律问世后,人们又关心着一个新的课题:是什么原因使天体构成这样一个和谐的结构?1674年,胡克在一次演讲中提出,引力随离吸引中心的距离而变化.1680年初,在给牛顿的信中,胡克提出了引力反比于距离的平方的猜测,并提醒牛顿注意落体椭圆螺旋线轨迹问题.哈雷和伦恩在1679年按照圆形轨道和开普勒第三定律以及匀速圆周运动的向心力公式,导出了作用于行星的引力与它们到太阳的距离的平方成反比.哈雷于1684年8月从伦敦专程到剑桥大学向牛顿请教,牛顿说他早已完成这一证明,但当时没有找到这份手稿.在这一年的年底,牛顿将重新作出的证明寄给哈雷.在哈雷的热情劝告与资助下,1687年出版了牛顿的名著《自然哲学的数学原理》,公布了他力学研究的全部成果.
牛顿是从直觉和猜测开始他关于引力的思考的.在《原理》第一部分关于向心力的定义的说明中,牛顿描述了从高山顶上平抛一个铅球的理想实验.他设想,当发射速度足够大时,铅球将可能绕地球运动而不再落回地面.接着他指出,月球也可以由于重力或其他力的作用使其偏离直线形成围绕地球的运转.接着,牛顿根据向心力公式和开普勒三定律推导了平方反比关系,得出这个吸引力与半径的平方成反比.
牛顿通过同磁力的类比,得出“这些指向物体的力应与这些物体的性质和量有关”,从而把质量引进万有引力定律.在《原理》第二部分的第三章中,牛顿叙述了著名的“月—地检验”,为平方反比关系的正确性提供了一个有力的证明.月球所受引力与地面上物体所受引力遵循相同的规律.牛顿还把他在月球方面得到的结果推广到行星的运动上去,并进一步得出所有物体之间的引力遵循的规律都相同的结论.
牛顿断言,宇宙的每一个物体都是以引力吸引别的物体,这种吸引力存在于万物之间,称为万有引力.
四、实践的检验
牛顿之前,彗星被看成是一种神秘的现象,牛顿却断言,行星的运动规律同样适用于彗星.哈雷根据牛顿的引力理论,对1682年出现的大彗星(即后来命名的哈雷彗星)的轨道运动进行了计算,指出它就是1531、1607年出现的同一彗星,并预言它将于1758年再次出现,这被后来的观测所证实.
力学教学是中学物理教学的入门和基础,因而作为动力学基础的牛顿定律,在中学物理教学中的基础地位是明确的。牛顿运动定律在中学物理教学中的地位和作用不仅表现为知识结构中的基础要性,更突出地表现在对学生科学思维素质的培养和分析问题、解决问题的能力培养方面。
首先,牛顿运动定律是学生第一次面对的重要科学定律,它所支配的运动又是学生常见的机械运动。学生在生活中接触到很多力以及物体的运动现象,已形成了一些感性的体验或看法。这些看法与科学概念可能相去甚远,有的还是错误的,但总归是已有相当的感性认识基础。如何以学生对现象的感性体验为背景,引导学生通过去粗取精,去伪存真,由表及里,从感性的认识上升为正确的理性认识,从而建立惯性、质量、动量、力以及惯性参考系等科学的概念及有关规律的科学认识。这对学生来说,是第一次经历的科学认识论的实践。因此,牛顿定律涉及到的概念与规律的教学,是学生进行辨证唯物主义认识论方面培养的良好载体。
其次,牛顿第二定律的突出特点是表述的简明性和应用的广泛性。背诵它的条文,记住公式轻而易举,但应用它去分析解决具体的力学问题,对大多数的初学者来说,并非易事。用正确的概念作为指导,对丰富多样的具体物体的具体运动,以及这个物体同周围物体的相互作用进行实事求是的分析,才可能正确地应用F=ma。这样一个十分好记的公式。对从初中升入高中的学生来说是一个极大的挑战。牛顿定律及其应用的教学,正好在引导学生迎接这一挑战的过程中,培养科学思维的素质,提高分析问题、解决问题的能力,为以后的物理教学打下良好的基础。
牛顿第二定律是一个矢量规律。力是矢量,加速度是矢量。学生第一次应用矢量规律,解决矢量运算的问题。矢量运算的解析法,是物理学中应用很广泛的教学方法。在进行牛顿定律及其应用的教学中,切实指导学生学会处理矢量运算的方法,掌握好分析,会应用解析方法建立矢量方程的分量式,从而解决问题,是对学生应用数学解决物理问题能力的培养。
物理实验在物理教学中占有十分重要的地位。它是物理教学的重要组成部分,是使教学形象化和直观化的重要措施,是帮助学生正确理解和掌握物理概念、物理规律的重要手段,同时培养学生的观察、分析、逻辑推理及动手能力。
牛顿运动定律也是教学过程中的重点和难点。学生对它理解掌握的好坏,直接影响整个物理的学习。如何解决这一点?是每个物理教师都在探索的问题。而实验是解决这一问题最有效、最可行的办法。
“一切物体在没有受到外力作用的时候,总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。”这是牛顿第一运动定律。它是从天文观测中间接推导出来的结论,是物体运动所遵循的规律的抽象概括。由牛顿第一运动定律我们可以得出力不是运动的原因,而是运动状态改变的原因。物体为什么会运动?由于惯性。如果它原来是运动的,由于惯性它现在要保持这种运动状态。而这点恰恰和我们日常生活中的很多表面现象思维习惯相违背。如“静止的球用脚踢它一下,它向前滚去,要使它一直向前运动,则需不停地用脚踢它,”很多同学就是从此类现象中得出了“力是使物体运动的原因”,也就是统治了人们二千多年的古希腊学者亚里斯多德的观点即他的“必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要静止下来”这一观点。如何改变学生的这种错误观念,从而正确深刻地理解牛顿第一运动定律?我们采用的办法是实验。在讲授牛顿运动第一定律这部分内容前,让学生观察下面的演示实验:让三辆小车从同样高的斜面上滑下,然后在毛巾光滑的木板面光滑的玻璃板面上运动。现象很明显:小车在光滑的玻璃板面上运动最远。这时再引导学生想象:玻璃板面更光滑时结果怎样?玻璃板面非常光滑对小车完全没有摩擦时结果怎样?从而很自然地推导出牛顿第一运动定律。
物体保持原有匀速直线运动状态或静止状态的这种性质称为惯性。牛顿第一律也称为惯性定律。质量是惯性大小的量度。质量越大的物体,运动状态越难以改变,则惯性越小。如停一部货车难于停一部出租车。我们就说货车的惯性大于出租车的惯性。再做一个趣味的演示实验,使学生更加明确关于惯性的概念:分别让生的、熟的、空的三只鸡蛋旋转,再迅速按住,使蛋停下,又立即松手,两只不动,另一只却能继续转动分别让松手后不动的两只蛋重新旋转,再用纸片压着其停下,一只难以停下,一只易停。可以判断:①分别让三只鸡蛋旋转,迅速按住使蛋停下,又立即松手,仍在转的为生鸡蛋。②分别让松手后不动的两只蛋重新旋转,再用纸片压其停下,难停的为熟鸡蛋,易停的可能是空蛋壳。生鸡蛋蛋壳停下时蛋清和蛋黄由于惯性要继续转。故松手后又带动蛋壳转;熟鸡蛋由于质量大,所以惯性大,难以停下;空蛋壳由于质量小,所以惯性小,易于停下。
由于牛顿第一运动定律,学生很容易就可以接受“力是物体产生加速度的原因”这一结论。这既是进一步明确力的概念,又为牛顿第二定律的学习做好准备。
我们要解决的问题是力与加速度之间确定的数量关系。而日常事例也告诉我们:当物体质量不变时,加速度的大小与外力成正比;当外力一定时,加速度的大小与物体的质量成反比。如:我们用不同的力去踢足球,力大时球运动的远一些,力小时球运动的近一些;用相同的力推铅球,大的铅球推得近一些,小的铅球则推得远一些。这些实例使我们准确地理解了牛顿第二运动定律。在这个基础上,再通过利用牛顿第二运动演示器或气垫导轨演示,得出牛顿第二运动定律,即“物体受到外力作用时,物体所获得的加速度的大小与合外力的大小成正比,并与物体的质量成正比,加速度的方向与合外力的方向相同。”这一定律及其数学表达式F=ma。
摘要:教育部进行了新一轮的课程改革,为了达到新的目标,教材的改革是重点,重新编排新教材使用后得到了广泛的认同,编排具有条理性,科学性,全方面考虑了学生们的认知习惯和特点、各个年龄阶段的理解能力,还考虑了在内容上与其他科目的配套、各类学生的需要等诸多因素,这样的教材更具实用性。本文从教材的章节和知识点等方面举例浅谈了一下对新编排的理解。
关键词:物理新教材;内容编排;调整
重庆市从2010年开始实施新课程改革,并从本年高一新生开始使用新课标教材。我正好任教高一物理的教学,有幸使用物理新教材。经过一学期的教学,必修1的教学内容即将完成。在这一学期里,我仔细比较了新教材与老教材的差别,并在教学实践中做了比较,深切感受了新教材的理念,新教材在知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度上,提出了高中物理课程的具体目标。在教学中,课程目标的这三个维度不是相互孤立的,它们都融于同一个教学过程之中。在设计教学过程时,需要从三个维度来构思教学内容和教学活动的安排。教材为了实现这些目的,在教材内容上十分强调“科学探究”在课程中的作用,也更突出“实验”的教学。已有很多的专家学者对课程的理念做了深入的分析,本文仅对教学内容编排的变化谈一下自己的粗浅感受。
一、 章节顺序的调整更符合高一学生的认知
高一的主要内容是力学和运动学,以及二者的结合动力学。力学和运动学谁安排在前边?这两部分内容的编排顺序本来就不好确定,谁排前面好象都可以。老教材是先力学再运动学。因为力是决定运动状态的原因,进入高一先学习力学,再学习运动学这符合自然规律,但是其问题也是显而易见,那就是力学的难度从一开始就影响了许多学生对物理的信心。新教材把“运动”编排在“力”的前面,这样编排编者当然是有用意的。编者的用意我认为非常好,初中物理是很简单的,同学们学得得心应手,一进入高中,一些课程变得比较难,有一定的深度和广度,根据人们的认知习惯,接受新知识应该由浅入深,是一个渐进的过程,不能由容易一下变得很难,否则很难接受,打击之余会失去信心,效果当然不好。高一物理“力”这一章内容比“运动”这一章内容要难,如果把“力”这一章编排在前面,确实增加了学习难度。考虑到这一点,新教材还把原来的“直线运动”一章内容拆为“运动的描述”与“匀变速直线运动”两章内容。新教材先讲“运动的描述”再讲“匀变速直线运动”,这样编排条理性很强,从基本入手,从简单到复杂,符合人们的认知习惯。这样,学生学起来显得顺手、流畅,心里舒服,容易学进去。
在教学中,教师不妨明确告诉学生,让学生懂得学习或研究问题要从简单入手,逐步深入,先必须学会基本知识和方法,然后才能把它应用到实践中去。在物理学中有很多的理想模型,都是忽略了很多次要因素抓住主要因素而得出的,在教学中曾多次遇到学生提问:老师,既然忽略了那么多因素,结果还准确吗?我答:不准确。学生问:那为什么还要学习?事实上从一开始就全面的研究问题,也就无法开展了,先研究主要问题,逐步深入,由简及难才符合我们认识自然的过程。
二、 动力学的编排更具体系
老教材是在第一章学习力,后再分两章学习动力学,牛顿运动定律和物体的平衡。在实际教学中教师又对内容作了调整,我所知道的学校都将物体的平衡这一章调到了第一章力之后。但是不足之处有两点。第一,物体的平衡条件是什么?共点力作用下物体的平衡条件是合力为零。这只能硬生生的告诉学生,缺乏足够的理论基础。而且物体的运动和力的关系本身就是一个不容易看清的问题,生活中的现象极容易让人得到错误的结论,并导致这格错误理论延续了两千多年。物体的运动不需要力来维持,力只是改变物体的运动状态这一结论是伽利略笛卡尔牛顿等多位科学家长期努力的结果,在深刻学习了牛顿运动第一定律及其研究的过程之后,才可以感受到力与运动的关系以及理解平衡的条件。第二:由于尚未学习牛顿第三定律,就深入研究平衡难免涉及到作用力和反作用力。我所接触的教师都是使用相互作用力这个词而避免提作用力和反作用力。但是分析其关系时也一直强调了相互作用力等大反向这一结果。其实是把牛顿第三定律提到现在来使用,等最后学习了牛顿运动定律再改名,再来补充为何相互作用力等大反向。物理学是一门严谨的科学,每一个观点都是具有充分说服力的,每一个结论都是经过锤炼的。但以上这两点我认为在教学中没有向学生体现这一印象,导致物理课堂的真理性让人怀疑。
1. 日常生活中
例1 甲、乙两人发生口角,甲在乙的胸口上打了一拳致使乙受伤,法院判决甲应支付乙医疗费.甲狡辩说:我打了乙一拳,根据牛顿第三定律知,乙对我也有相同大小的作用力,所以乙并没有吃亏.那么这一事件判决的依据在哪里?( )
A. 甲打乙的力大于乙对甲的作用力,判决甲付给乙医疗费
B. 甲打乙的力大小等于乙对甲的作用力,但拳头的承受力大于胸口的承受力,所以乙受伤而甲未受伤,甲又主动打乙,故判决甲支付乙的医疗费
C. 甲打乙的力大小等于乙对甲的作用力,甲的拳和乙的胸受伤的程度不同,甲轻而乙重,故判决甲支付乙的医疗费
D. 由于是甲用拳打乙的胸口,所以甲对乙的力远大于乙胸对甲拳的作用力,故判决甲支付乙的医疗费
解析:此题的创新之处在于由物理原理上升到了法院审理.甲打乙的胸口时,从物理角度看,甲打乙的力与乙对甲的反作用力,是一对作用力与反作用力,大小是相等的,故A、D选项错误.但是从生理角度看,因为甲的拳头与乙的胸口承受外力的限度不同,所以甲的拳头与乙的胸口的疼痛感受和受伤情形不同;此外,从法理角度看,是甲主动出手伤人的,甲是施暴者,乙是受害人.故B选项正确,C选项错误.
点评:本题通过生活中的事例,考查作用力与反作用力的特点及应用的能力.
2. 生产中
例2 在高空工作时,作业人员站在墙边的高架窄板上,必须面壁站立,而不能背对墙站立否则在弯腰时很容易从架板上摔下来,这里包含的物理知识是( ).
A. 面向外很容易眼晕,导致恐高症
B. 万一摔倒可以扶着墙壁
C. 防止弯腰时臀部碰墙,受到墙的反作用力,而向外摔去
D. 下面有保护网,这种要求是不必要的
解析:只有C符合作用力与反作用力关系的物理原理,人在弯腰时,臀迅速后移,很容易对墙产生一个较大作用力,而墙的反作用力会使人向外摔去. 所以C项对.
点评:本题通过高空建筑的作业人员,考查作用力与反作用力的特点及学以致用的能力.
3. 体育活动中
例3 拔河比赛:如图1,甲、乙两队进行拔河比赛,不管谁胜谁负,甲对乙的拉力总等于乙对甲的拉力.
图1
分析:受力如图3.若乙队负,可以以乙队为研究对象,水平方向上乙受两个力的作用,甲对乙的拉力T甲乙和地对乙的摩擦力f乙,其中T甲乙>f乙,造成乙队负.
4. 现代科技中
例4 地处西北戈壁滩的酒泉卫星发射中心,用二号捆绑式大力运载火箭把我国自己设计的载人航天飞船“神舟”六号发送上天.下列关船和火箭上天的情况叙述正确的是( ).
A. 火箭尾部向外喷气,反过来喷出的气体对火箭产生一个作用力,从而获得向上的推力
B. 火箭的推力是由于喷出的气体对空气产生一个作用力,空气的反作用力作用于火箭而产生的
C. 火箭飞出大气层后,由于没有了空气,火箭虽向后喷气也不会产生推力
D. 飞船进入轨道后,卫星和地球间存在一对作用力和反作用力
解析:火箭升空时,其尾部向下喷气,火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体,火箭向下喷气时,喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力,即为火箭上升的推动力,此动力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的,因而与是否飞出大气层、是否存在空气无关,因而B、C错误,A项正确;当火箭运载卫星进入轨道之后,卫星与地球之间依然存在作用力与反作用力,即地球吸引卫星,卫星也吸引地球,故D项正确.
1、伽利略
(1)通过理想实验推翻了亚里士多德“力是维持运动的原因”的观点
(2)推翻了亚里士多德“重的物体比轻物体下落得快”的观点
2、开普勒:提出开普勒行星运动三定律;
3、牛顿
(1)提出了三条运动定律。
(2)发现表万有引力定律;
4、卡文迪许:利用扭秤装置比较准确地测出了引力常量
5、爱因斯坦
(1)提出的狭义相对论(经典力学不适用于微观粒子和高速运动物体。)
(2)提出光子说,成功地解释了光电效应规律。
(3)提出质能方程E=mC2,为核能利用提出理论基础
6、库仑:利用扭秤实验发现了电荷之间的相互作用规律——库仑定律。
7、焦耳和楞次
先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应的规律,称为焦耳——楞次定律。
8、奥斯特
电流可以使周围的磁针偏转的效应,称为电流的磁效应。
9、安培:研究了电流在磁场中受力的规律
10、洛仑兹:提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力(洛仑兹力)的观点。
11、法拉第
(1)发现了由磁场产生电流的条件和规律——电磁感应现象;
(2)提出电荷周围有电场,提出可用电场描述电场
12、楞次:确定感应电流方向的定律。
13、亨利:发现自感现象。
14、麦克斯韦:预言了电磁波的存在,指出光是一种电磁波,为光的电磁理论奠定了基础。
15、赫兹:
(1)用实验证实了电磁波的存在并测定了电磁波的传播速度等于光速。
(2)证实了电磁理的存在。
16、普朗克
提出“能量量子假说”——解释物体热辐射(黑体辐射)规律电磁波的发射和吸收不是连续的,而是一份一份的
17玻尔:提出了原子结构假说,成功地解释和预言了氢原子的辐射电磁波谱。
18、德布罗意:预言了实物粒子的波动性;
19、汤姆生
利用阴极射线管发现了电子,说明原子可分,有复杂内部结构,并提出原子的枣糕模型(葡萄干布丁模型)。
20、卢瑟福
进行了α粒子散射实验,并提出了原子的核式结构模型。由实验结果估计原子核直径数量级为10-15
m。
21、卢瑟福:用α粒子轰击氮核,第一次实现了原子核的人工转变,并发现了质子。
22、查德威克:在α粒子轰击铍核时发现中子,由此人们认识到原子核的组成。
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第二份
1.胡克:发现胡克定律(F弹=kx)
2.伽利略:给出匀变速的定义,S正比于t的平方;无论物体轻重如何,其自由下落快慢是相同;斜面实验,推断出物体不受外力将维持匀速直线运动,后由牛顿归纳为惯性定律;他开创了科学推论的方法。
3.牛顿:动力学奠基人,提出牛顿三大定律和万有引力定律,奠定了一牛顿定律为基础的经典力学。
4.开普勒:开普勒三大定律,奠定了万有引力定律的基础。
5.卡文迪许:扭秤装置测出万有引力常量。
6.布朗:“布朗运动”(花粉粒子在水中无规则运动)
7.焦耳:测定热功当量;为能的转化守恒定律的建立提供了基础;焦耳定律(电流通过导体发热)
8.开尔文:把-273摄氏度作为绝对零度。
9.库仑:利用库仑扭秤研究电荷作用,发现库仑定律。
10.密立根:油滴实验,测得基本电荷。
11.欧姆:把电流与水流作对比,引入电流强度、电动势、电阻,并确立它们关系。
12.奥斯特:发现了电流能产生磁场。
13.安培:分子电流假说,磁场能对电流产生作用。
14.汤姆生:研究阴极射线(不是他发现这种射线),发现电子,并测出比荷;提出枣糕模型(也叫葡萄干布丁模型)
15.劳伦斯:回旋加速器
16.法拉第:发现电磁感应;制成第一台发电机;提出电磁场、磁感线、电场线的概念
17.楞次:确定感应电流方向的楞次定律
18.麦克斯韦:提出完整的电磁场理论
19.赫兹:证实电磁波的存在;测得电磁波的速度为光速,证实光是一种电磁波
20.惠更斯:提出光的波动学;发明摆钟
21.托马斯?杨:观察光的干涉现象(双缝干涉)
22.伦琴:X射线
23.普朗克:提出量子理论
24.爱因斯坦:提出光子理论和光电效应方程;相对论;质能方程
25.德布罗意:提出波粒二象性;提出物质波概念
26.卢瑟福:α粒子散射现象,提出原子核式结构;发现原子;首先进行人工核反应
27.玻尔:提出原子的玻尔理论
28.查德威克:发现中子
29.威尔逊:发明威尔逊云室
30.贝克勒尔:发现铀的天然放射现象
31.老居里夫妇:镭的发现者
32.小居里夫妇:用人工核转变获得放射性同位素
第三份
1.1897年,汤姆生利用阴极射线管发现了电子,说明原子可分,有复杂内部结构,并提出原子的枣糕模型。
2.1909年——1911年,英国物理学家卢瑟福和助手们进行了α粒子散射实验,并提出了原子的核式结构模型。由实验结果估计原子核直径数量级为10
-15
m。
3.1896年,法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象,说明原子核也有复杂的内部结构。
天然放射现象有两种衰变(α、β),三种射线(α、β、γ),其中γ射线是衰变后新核处于激发态,向低能级跃迁时辐射出的。衰变的快慢(半衰期)与原子所处的物理和化学状态无关。
4.1919年,卢瑟福用α粒子轰击氮核,第一次实现了原子核的人工转变,并发现了质子。
预言原子核内还有另一种粒子,被其学生查德威克于1932年在α粒子轰击铍核时发现,由此人们认识到原子核由质子和中子组成。
5.1939年12月德国物理学家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轰击铀核时,铀核发生裂变。1942年
在费米、西拉德等人领导下,美国建成第一个裂变反应堆(由浓缩铀棒、控制棒、减速剂、水泥防护层等组成)。
6.1952年美国爆炸了世界上第一颗氢弹(聚变反应、热核反应)。人工控制核聚变的一个可能途径是利用强激光产生的高压照射小颗粒核燃料。
7.现代粒子物理:
1932年发现了正电子,1964年提出夸克模型;
第四份
1、胡克:英国物理学家;发现了胡克定律(F弹=kx)
2、伽利略:意大利的闻名物理学家;伽利略时代的仪器、设备十分简陋,技术也比较落后,但伽利略巧妙地运用科学的推理,给出了匀变速运动的定义,导出S正比于t2
并给以实验检验;推断并检验得出,无论物体轻重如何,其自由下落的快慢是相同的;通过斜面实验,推断出物体如不受外力作用将维持匀速直线运动的结论。后由牛顿归纳成惯性定律。伽利略的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一。
3、牛顿:英国物理学家;
动力学的奠基人,他总结和发展了前人的发现,得出牛顿定律及万有引力定律,奠定了以牛顿定律为基础的经典力学。
4、开普勒:丹麦天文学家;发现了行星运动规律的开普勒三定律,奠定了万有引力定律的基础。
5、卡文迪许:英国物理学家;巧妙的利用扭秤装置测出了万有引力常量。
高考物理知识点总结
6、布朗:英国植物学家;在用显微镜观察悬浮在水中的花粉时,发现了“布朗运动”。
7、焦耳:英国物理学家;测定了热功当量J=4.2焦/卡,为能的转化守恒定律的建立提供了坚实的基础。研究电流通过导体时的发热,得到了焦耳定律。
8、开尔文:英国科学家;创立了把-273℃作为零度的热力学温标。
9、库仑:法国科学家;巧妙的利用“库仑扭秤”研究电荷之间的作用,发现了“库仑定律”。
10、密立根:美国科学家;利用带电油滴在竖直电场中的平衡,得到了基本电荷e。
11、欧姆:德国物理学家;在实验研究的基础上,欧姆把电流与水流等比较,从而引入了电流强度、电动势、电阻等概念,并确定了它们的关系。
12、奥斯特:丹麦科学家;通过试验发现了电流能产生磁场。
13、安培:法国科学家;提出了闻名的分子电流假说。
14、汤姆生:英国科学家;研究阴极射线,发现电子,测得了电子的比荷e/m;汤姆生还提出了“枣糕模型”,在当时能解释一些实验现象。
15、劳伦斯:美国科学家;发明了“回旋加速器”使人类在获得高能粒子方面迈进了一步。
高考物理知识点总结
16、法拉第:英国科学家;发现了电磁感应,亲手制成了世界上第一台发电机,提出了电磁场及磁感线、电场线的概念。
17、楞次:德国科学家;概括试验结果,发表了确定感应电流方向的楞次定律。
18、麦克斯韦:英国科学家;总结前人研究电磁感应现象的基础上,建立了完整的电磁场理论。
19、赫兹:德国科学家;在麦克斯韦预言电磁波存在后二十多年,第一次用实验证明了电磁波的存在,测得电磁波传播速度等于光速,证实了光是一种电磁波。
20、惠更斯:荷兰科学家;在对光的研究中,提出了光的波动说。发明了摆钟。
21、托马斯?杨:英国物理学家;首先巧妙而简朴的解决了相干光源问题,成功地观察到光的干涉现象。(双孔或双缝干涉)
22、伦琴:德国物理学家;继英国物理学家赫谢耳发现红外线,德国物理学家里特发现紫外线后,发现了当高速电子打在管壁上,管壁能发射出X射线—伦琴射线。
23、普朗克:德国物理学家;提出量子概念—电磁辐射(含光辐射)的能量是不连续的,E与频率υ成正比。其在热力学方面也有巨大贡献。
24、爱因斯坦:德籍犹太人,后加入美国籍,20世纪最伟大的科学家,他提出了“光子”理论及光电效应方程,建立了狭义相对论及广义相对论。提出了“质能方程”。
25、德布罗意:法国物理学家;提出一切微观粒子都有波粒二象性;提出物质波概念,任何一种运动的物体都有一种波与之对应。
26、卢瑟福:英国物理学家;通过α粒子的散射现象,提出原子的核式结构;首先实现了人工核反应,发现了质子。
27、玻尔:丹麦物理学家;把普朗克的量子理论应用到原子系统上,提出原子的玻尔理论。
28、查德威克:英国物理学家;从原子核的人工转变实验研究中,发现了中子。
29、威尔逊:英国物理学家;发明了威尔逊云室以观察α、β、γ射线的径迹。
30、贝克勒尔:法国物理学家;首次发现了铀的天然放射现象,开始熟悉原子核结构是复杂的。