勻速圓周運動
一、教學目標：
1.知道什么是勻速圓周運動
2.了解什么是線速度、角速度和周期
3.理解線速度、角速度與周期的關系
2、教學重點：
1.了解線速度、角速度和周期
2.什么是勻速圓周運動？
3、線速度、角速度與周期的關系
3、教學難點：
了解勻速圓周運動是變速運動
4、教學方法：
講授、推理和歸納
五、教學步驟：
導入新課程
(1)物體的運動軌跡是圓。 這種運動很常見。 同學們可以舉一些例子嗎？ （例如：旋轉的電風扇上各點的運動、地球及各行星圍繞太陽的運動等）
（2）今天我們來學習最簡單的圓周運動，勻速圓周運動
新課程教學
(1) 用幻燈片展示本課的學習目標
1.理解線速度和角速度的概念
2.理解線速度、角速度與周期的關系
3.理解勻速圓周運動是變速運動
（二）完成學習目標的過程
1、勻速圓周運動
（1）利用多媒體投射一個粒子做圓周運動，并以相等的時間經過相等的弧長。
(2)并給出定義：粒子沿圓周運動。 如果在相等的時間內經過的圓弧長度相同，則這種運動稱為勻速圓周運動。
（3）舉例：播放一段視頻，讓學生感知：電風扇轉動時，其上各點的運動，以及地球和各行星繞太陽的運動，都被認為是勻速圓周運動。
(4)通過計算機模擬：兩個物體都做圓周運動，但速度不同。 這種轉變引入了下一個問題。
2.描述勻速圓周運動速度的物理量
(1)線速度
a：分析：當物體做勻速圓周運動時，運動的時間t增加幾倍，其經過的圓弧長度也增加幾倍。 因此，對于某種勻速圓周運動，s與t的比值越大，物體的運動速度就越快。
b：線速度
1）線速度是物體做勻速圓周運動的瞬時速度。
2）線速度是一個矢量，既有大小又有方向。
3）線速度的大小
4）線速度方向為圓周上各點的切線方向
5）討論：勻速圓周運動的線速度恒定嗎？
6）求得：勻速圓周運動是一種非勻速運動，因為線速度的方向時刻在變化。
(2) 角速度
a：學生閱讀課文的相關內容
b：顯示閱讀問題
1）角速度是一個物理量，表示為
2) 角速度等于
3）角速度的單位是
c: 解釋：對于某個勻速圓周運動，角速度是恒定的
d：強調角速度單位rad/s的寫法
(3)周期、頻率、速度
a：學生閱讀課文的相關內容
b：顯示閱讀問題：
1）這叫周期，這叫頻率； 這就是所謂的速度
2）它們代表什么字母？
3）它們的單位是什么？
c 讀完后，學生應自己重復上述問題。
(4)線速度、角速度與周期的關系
a：過渡：既然線速度、角速度、周期都是用來描述勻速圓周運動速度的物理量，那么它們之間有什么關系呢？
b：用幻燈片呈現思考問題
物體做半徑為r的勻速圓周運動
1）運動一周所需要的時間稱為T，用T表示。它在T周期內旋轉的弧長為，由此可知它的線速度為。
2) 周期T內旋轉的角度為，物體的角速度為。
c：通過思考問題總結：
d：討論
1）當v一定時，與r成反比
2）當一定且v與r成正比時
3）當r一定時，v與
(3) 實例分析（以幻燈片呈現）
例1：分析下圖中A、B點線速度的關系？
分析表明，當主動輪通過皮帶、鏈條、齒輪等帶動從動輪時，皮帶（鏈條）上各點和兩輪邊緣的線速度相等。
例2：分析以下情況，車輪上各點的角速度之間有什么關系？
分析表明，同一輪上各點的角速度相同。
3、鞏固培訓
使用電腦進行練習，并進行動機評估和升級培訓
(1) 填空
1、做勻速圓周運動的物體的線速度始終不改變，所以線速度是（填常數或變數），所以勻速圓周運動中，勻速的含義是。
2.對于勻速圓周運動的物體，哪些物理量是確定的？
(2)電鐘上秒針、分針、時針的長度比為d1:d2:d3=1:2:3。 尋找
A：秒針、分針、時針尖端線速度之比
B：秒針、分針、時針的角速度之比。
（3）師生共同回答對教材該部分內容的反思和討論。
六、總結
1.什么是勻速圓周運動？
2.描述勻速圓周運動速度的物理量有哪些？ 分別解釋它們的含義和求解公式，以及它們之間的聯系。
運動的合成與分解
【教學目標】：
1. 知識目標
1.理解組合運動和部分運動的概念；
2、認識運動的合成與分解，了解運動合成與分解的規則：平行四邊形規則；
3. 了解彼此成一定角度的直線運動的合成運動可能是直線運動，也可能是曲線運動。
2. 能力目標
1、培養學生解決實際問題的方法以及簡單問題與復雜問題的辯證關系；
2、培養學生發散思維、求新的能力。
【教學重點及難點分析】：
1、在傳授知識的同時，滲透解決復雜實際問題的物理思想和方法是本部分的核心內容；
2.本節的另一個重點是運動合成與分解方法的應用；
3、組合運動和分割運動概念的理解是本節的難點。
【教學方法】：演示分析、講解、練習、討論。
【教學設備】：電腦多媒體展示架、及相關課件
【主要教學流程】：
1、新課程介紹
在前面的教學中，我們學習了兩種簡單的運動：勻速直線運動和勻變速直線運動。 然而，在現實生活中，大多數運動都相對復雜。 通過本節的學習，我們將能夠利用運動的合成與分解以及學到的動力學知識來分析一些基本的復雜運動。
問題1.什么是曲線運動？ 曲線運動是具有曲線軌跡的運動。
問題2.曲線運動的條件是什么？ 條件：合力的方向與速度方向不成一直線，而是成一定角度，并且產生的加速度方向與速度方向不成一直線。
即：當凈外力與速度不在同一條直線上時，物體將作曲線運動。
2.新課程教學
1. 組合運動和部分運動的概念
指導學生閱讀教材第83頁實驗部分，并提出相關問題。 首先在計算機上模擬實驗分析，然后在講臺上演示并投影到屏幕上。
歸納：師生共同得出一個物體的復雜運動可以看作同時參與兩個簡單運動。 運動的合成和分解是研究復雜運動的工具。
總結組合運動和分割運動的概念。
使用之前完成的實驗分析。 讓學生明白兩個簡單的動作可以組合成一個復雜的動作，加深同時參與的意義：
①物體同時參與兩個子運動；
②組合運動和分割運動是等時的。
組合運動和分割運動的幾個概念
①總位移和部分位移：
②總速度、分速度：
③總加速度和部分加速度：
2、組合運動與部分運動的關系
利用前面的實驗分析組合運動和部分運動中的位移、速度、加速度等各個物理量之間的關系。
總結：①組合運動和分割運動是等時的；
②組合運動與分割運動遵循平行四邊形定律。
3、運動的合成與分解
運動合成：求出已知部分運動的組合運動稱為運動合成。
【例1】如果前面的實驗（圖5-11）玻璃管長90cm，紅色蠟塊從玻璃管一端勻速垂直向上移動，同時移動玻璃管以恒定速度水平移動。 當玻璃管水平移動到80cm時，紅色蠟塊到達玻璃管的另一端。 整個動作需要20秒。 求紅色蠟塊運動的總速度。
分析：紅蠟塊沿玻璃管勻速垂直向上運動和玻璃管水平運動是兩個獨立的運動。 這是在給定部分運動的情況下找到組合運動的問題。 部分運動和組合運動所花費的時間是相同的。 可以先求部分運動的速度，然后求組合速度； 也可以先求組合位移的大小，然后計算合成速度。 這里我們使用第一種方法。
解：如下圖所示，由于組合運動和分割運動是等時的，即t=t1=t2=20s。
S1(米)
V1(米/秒)
SV
0.9m
0.8m S 2(米) V2(米/秒)
垂直方向：v1=s1/t=0.9/20(m/s)=4.5*10-2m/s
水平方向：v2=s2/t=0.8/20(m/s)=4.0*10-2m/s
根據平行四邊形法則：
v2=v12+v22 v=v12+v22 =6*10-2m/s
合速度的方向與合位移的方向相同，即合運動的方向。
(2)運動的分解：眾所周知，組合運動和分割運動稱為運動分解。
例2 一架飛機以300km/h的速度斜向上飛行，方向與水平面成30度角。 求水平方向的分速度 V 和垂直方向的分速度（圖 5-13）。
先動畫分析，再展示解題過程。
4.不在同一直線上的兩個直線運動的合成
老師提出問題，引導學生畫圖、分析。
學生互相討論，閱讀課本內容，總結：
(1)兩個部分運動為勻速直線運動，組合運動為勻速直線運動；
(2) 一個部分運動是勻速直線運動，另一部分不同方向的運動是初速度為零的勻速直線運動，合成運動是勻速曲線運動。
我們看到，兩個直線運動的組合運動可以是曲線運動，反之，曲線運動也可以分解為兩個方向的直線運動。 通過明確直線運動作為分運動的規律，我們可以知道曲線運動作為組合運動的規律。
3.課堂練習：教材P85：（1）題，（4）題
4. 課堂小結：略
5. 作業： － 鞏固落實
教材P85：（2）題，（3）題
重力常數的測定
一、教學目標
1、在開普勒第三定律的基礎上，推導出萬有引力定律，讓學生對這個定律有一個初步的認識。
2.介紹萬有引力常數的測量方法，增加學生對萬有引力定律的感性認識。
3、通過牛頓發現萬有引力定律的思維過程和卡文迪什扭力天平的設計方法，滲透科學發現和科學實驗的方法論教育。
2、重點難點分析
1、萬有引力定律的推導過程既是本課的重點，也是學生理解的難點。 因此，講解的速度和方式要根據學生的反饋進行調整。
2、由于一般物體之間的萬有引力很小，學生對其缺乏感性認識，無法進行論證實驗，因此應多舉例子。
3、教具
卡文迪什扭轉比例模型。
四、教學過程
（一）新課程介紹
1.簡介：我們之前學過圓周運動。 我們知道，做圓周運動的物體需要一個向心力，向心力是一種作用力，它是由實際作用在物體上的力的合力或分力提供的。 的。 另外，我們還知道月球繞地球轉一圈，那么我們有沒有想過，是誰提供了月球繞地球轉一圈的向心力呢？ （學生通?；卮穑旱厍驅υ虑蛴幸?。）
讓我們看另一個實驗：我松開靜止的粉筆頭，粉筆頭會掉到地上。
實驗：粉筆頭自由下落。
你有沒有想過為什么粉筆頭向下而不是向其他方向移動？ 同學們可能會說，重力的方向是垂直向下的，那么重力是怎么產生的呢？ 地球對粉筆頭有什么影響？ 月球對月球的引力和地球對月球的引力是一樣的嗎？ （學生一般都會回答：是的。）這個問題也是牛頓三百多年前思考過的問題，牛頓的結論也是：是的。
既然地球對粉筆頭的引力和地球對月球的引力都是一種力，那么什么因素決定了這種力呢？ 是只有地球對物體有這種力，還是所有物體都存在這種力？ ？這就是我們今天要研究的萬有引力定律。
黑板：萬有引力定律
(二)教學過程
1、萬有引力定律的推導
首先，讓我們回到牛頓時代，從他的角度思考一下。 當時，日心說在科學界已經基本否定了地心說。 如果你相信只有地球對物體才具有引力，即地球是一個特殊的物體，你就必然會退回到地球是宇宙中心的觀念，并相信引力普遍存在于物體之間。 但這種引力在生活中很難觀察到。 是什么原因？ （學生可能會回答：這種萬有引力在一般物體之間是很小的，如果答不出來，老師可以歸納出來。）因此，要研究這種萬有引力，我們只能從物體和物體的問題入手。當時天文學家開普勒通過觀測數據得出一個規律：所有行星的軌道半徑的三次方與運動周期的三次方之比為一個常數值，即是，開普勒的
其中m是行星的質量，R是行星軌道的半徑，也就是太陽和行星之間的距離。 換句話說，太陽對行星的引力與行星的質量成正比，與太陽和行星之間距離的平方成反比。
此時，牛頓已經得到了他的第三定律，即作用力等于反作用力。 用在這里的話，即使是行星也對太陽有引力。同時，太陽并不是一個特殊的物體。
用語言表達就是：太陽和行星之間的引力與它們的質量的乘積成正比，與它們的距離的平方成反比。 這就是牛頓萬有引力定律。如果改變一下
其中，G是一個常數，稱為萬有引力常數。 （根據學生情況，可以強調物體的重力是用同一個字母表示的，但并不具有相同的含義。）
值得注意的是，這條定律是牛頓與胡克等人討論后得出的。
2.萬有引力定律的理解
下面我們進一步解釋萬有引力定律：
(1) 任意兩個物體之間都存在萬有引力。 雖然我們從太陽對行星的引力推導出萬有引力定律，但我們剛才分析了太陽和行星都不是特殊的物體，所以任何兩個物體之間都存在萬有引力。 正因為如此，這種引力被稱為萬有引力。 只是普通物體的質量相對于行星來說太小了，它們之間的引力也很小勻速圓周運動，完全可以忽略不計。 所以萬有引力定律的表達式為：
黑板上寫：任意兩個物體都相互吸引。 引力的大小取決于兩個物體的質量。
其中，m1和m2分別表示兩個物體的質量，r是它們之間的距離。
(2)萬有引力定律中的距離r是指兩個粒子之間的距離。 如果兩個物體相距很遠，那么這兩個物體通?？梢员灰暈榱Ｗ?。 但如果形狀規則的均勻物體彼此距離比較近，則r應該理解為它們幾何中心之間的距離。 例如，物體是兩個球體，r是兩個球體中心之間的距離。
(3) 萬有引力是由物體質量引起的引力。 從萬有引力定律可以看出，物體之間的萬有引力是由相互作用的兩個物體的質量決定的，因此質量是萬有引力產生的原因。 由此可見，萬有引力不同于我們初中所學的電荷之間的吸引力、磁極之間的吸引力，也不同于我們以后將要學習的分子之間的吸引力。
3. 引力常數的測定
牛頓發現了萬有引力定律，但連他自己也不知道常數G是多少。 據說只要測出兩個物體的質量，測出兩個物體之間的距離勻速圓周運動，測出物體之間的引力，代入萬有引力定律，就可以測出這個常數。 但由于一般物體的質量太小，無法測量它們之間的引力，而天體的質量太大，無法測量質量。 因此，萬有引力定律發現一百多年后，萬有引力常數仍然沒有準確的結果，這個公式仍然不能成為一個完美的方程。 直到一百多年后，英國人卡文迪什才巧妙地用扭力標尺測量了這個常數。
這是卡文迪什扭轉天平的模型。 （老師展示模型并講解拆裝。）這個扭力秤的主要部分就是這樣一個T形的輕巧堅固的框架。 T 形框架倒掛在石英絲下。 如果在T形框架的兩端施加兩個相等且相反的力，石英絲就會扭轉一定角度。 力越大，扭轉角度越大。 反之，如果測量出T形架的旋轉角度，也可以測量出T形架兩端的受力。 現在在T形框架的每一端各固定一個小球，然后在每個小球附近放置一個大球。 可以輕松測量大球和小球之間的距離。 根據萬有引力定律，大球會對小球施加引力，T形框架就會相應扭曲。 只要測量出扭轉的角度，就可以測量出重力的大小。 當然，由于重力很小，所以這個扭曲的角度也會很小。 這個角度如何測量？ 卡文迪什在T形框架上安裝了一面小鏡子，并向鏡子射出一束光。 鏡子反射的光芒射向遠處的刻度。 當鏡子和T形框架發生小幅旋轉時，刻度上的光點會明顯移動。 這樣就有了化小為大的效果。 通過測量光點的運動，測量出放置大球前后T形架的扭轉角度，從而測量此時大球對小球的重力。 卡文迪什用這個扭力標尺驗證了牛頓萬有引力定律，并確定了萬有引力常數G的值。這個值與現代用更科學的方法測得的值非常接近。
卡文迪什測得的G值為6.75410-11，現在公認的G值為6.6710-11。 需要注意的是，這個萬有引力常數有一個單位：它的單位要乘以兩個質量單位千克，然后除以距離單位米平方，就得到力的單位牛頓，所以應該是立方米/公斤2 。
板書：G=6.6710-11Nm2/kg2
由于萬有引力常數的值很小，所以一般質量的物體之間的引力也很小。 我們可以估算一下，兩個質量為50kg的同學相距0.5m時，他們之間的引力有多大（學生可以回答：約6.6710 -7N），我們根本感覺不到這么小的力。 我們只能感受到非常大的物體對普通物體的引力。 例如，地球對我們的引力大致就是我們的重力。 月球對海洋的引力會引起潮汐現象。 由于行星質量很大，天體之間的引力非常驚人：例如太陽對地球的引力達到3。
5. 課程總結
在本課中，我們學習了萬有引力定律，并了解到任何兩個有質量的物體之間都存在引力。 該引力與兩個物體質量的乘積成正比，與兩個物體之間的距離成反比。 其大小的決定因素是：
其中，G為萬有引力常數：G=6.6710-11Nm2/kg2
此外，我們還了解了科學家分析物體和解決問題的方法和技術。 希望我們以后在分析和解決問題時能夠向他們學習。
6. 說明
1、設計思路：由于內容限制，本課程主要由教師授課。 為了吸引學生，我們在導入時設計了一些學生習慣但沒有詳細思考的問題。 教學過程以物理學史為主線，讓學生從科學家的角度分析和思考問題。 力爭抓住本課的有利時機，深刻洞察不存在絕對特殊物體的辯證唯物主義觀點，引起了物理學的幾次革命性突破。
2、卡文迪什扭轉尺度模型為自制教具。 可以用金屬棒焊接，模仿課本上的插圖。 外殼可以由有機玻璃制成并且是可拆卸的。