新课标高中物理必修教材分析市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

新课标高中物理必修教材分析新课标高中物理必修教材分析人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室人民教育出版社人民教育出版社 课程教材研究所课程教材研究所物物 理理 课课 程程 教教 材材 研研 究究 开开 发发 中中 心心编著编著张颖张颖 物理必修模块第1页第五章第五章 曲线运动曲线运动人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室新旧教材内容不一样处理对比分析新旧教材内容不一样处理对比分析教材内容框架结构设计教材内容框架结构设计第2页 第五章第五章 曲线运动曲线运动 1 1 曲线运动曲线运动 2 2 运动合成和分解运动合成和分解 3 3 探究平抛运动规律探究平抛运动规律 4 4 抛体运动规律抛体运动规律 5 5 圆周运动圆周运动 6 6 向心加速度向心加速度 7 7 向心力向心力 8 8 生活中向心力生活中向心力 第五章第五章 曲线运动曲线运动 一、曲线运动一、曲线运动 二、运动合成和分解二、运动合成和分解 三、平抛物体运动三、平抛物体运动 四、匀速圆周运动四、匀速圆周运动 五、向心力五、向心力 向心加速度向心加速度 六、匀速圆周运动实例分析六、匀速圆周运动实例分析 七、离心现象及其应用七、离心现象及其应用 试验：研究平抛物体运动试验：研究平抛物体运动新新原原 新新教教材材大大致致继继承承了了原原教教材材“曲曲线线运运动动运运动动合合成成和和分分解解平平抛抛运运动动匀匀速速圆周运动圆周运动”知识线索知识线索 关关于于平平抛抛运运动动学学生生试试验验，原原教教材材基基本本上上属属于于测测定定性性试试验验，测测定定平平抛抛运运动动初初速速度度；新新教教材材把把该该试试验验改改为为探探究究性性试试验验，第第、两两节节课课文文分分别别从从试试验验和和理理论论两个方面探究平抛运动规律。两个方面探究平抛运动规律。关关于于匀匀速速圆圆周周运运动动，原原教教材材是是先先学学习习向向心心力力，再再学学习习向向心心加加速速度度；新新教教材材是先学习向心加速度，再学习向心力。是先学习向心加速度，再学习向心力。第3页第五章教材框架结构设计第五章教材框架结构设计 人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室试验试验:研研究平抛运究平抛运动动曲曲线线运运动动圆周运动圆周运动向心力向心力抛体运动抛体运动规律规律生生活活中中圆圆周周运运动动向心加速度向心加速度质质 点点 在在平平 面面 内内运动运动 第4页对传统教学段落充实、优化必要过程对传统教学段落充实、优化必要过程传统教学过程：传统教学过程：列举旋转砂轮上火星、旋转雨伞上水滴沿圆周切线飞出事例列举旋转砂轮上火星、旋转雨伞上水滴沿圆周切线飞出事例得得出出结结论论：做做曲曲线线运运动动质质点点经经过过某某位位置置速速度度方方向向，在在曲曲线线过过这这点点切切线方向上。线方向上。讲解相关例题，布置相关习题。讲解相关例题，布置相关习题。曲线运动速度方向曲线运动速度方向第5页改进教学过程：改进教学过程：观观察察砂砂轮轮上上火火星星、链链球球运运动动员员投投掷掷链链球球照照片片。提提出出问问题题：怎怎样样确定做曲线运动物体在某一时刻速度方向？确定做曲线运动物体在某一时刻速度方向？试试验验：经经过过钢钢球球在在含含有有任任意意曲曲线线形形状状导导轨轨内内运运动动，说说明明曲曲线线运运动动某某点速度方向跟曲线相切。点速度方向跟曲线相切。AB 水水平平桌桌面面上上有有一一曲曲线线轨轨道道，它它是是由由几几段段稍稍短短轨轨道道组组合合而而成成。钢钢珠珠由由轨轨道道一一端端滚滚入入，在在轨轨道道束束缚缚下下按按轨轨道道形形状状做做曲曲线线运运动动。在在轨轨道道出出口口A A 处处放放一一张张白白纸纸，蘸蘸有有墨墨水水钢钢珠珠离离开开轨轨道道后后在在白白纸纸上上留留下下一一条条运运动动痕痕迹迹，它它统统计计了了钢钢珠珠在在A A 点点运动方向。运动方向。取取去去一一段段短短轨轨道道，钢钢珠珠轨轨道道出出口口改改在在图图中中B B 处处，在在B B 处处放放一一张张白白纸纸，统统计计钢钢珠珠在在轨轨道道B B 点点运运动动方方向向。还还能能够够继继续续取取其其它它位位置置作作为为轨轨道道出出口进行相同试验。口进行相同试验。分析钢珠运动轨迹跟曲线关系。分析钢珠运动轨迹跟曲线关系。第6页改进教学过程：改进教学过程：观观察察砂砂轮轮上上火火星星、链链球球运运动动员员投投掷掷链链球球照照片片。提提出出问问题题：怎怎样样确定做曲线运动物体在某一时刻速度方向？确定做曲线运动物体在某一时刻速度方向？试试验验：经经过过钢钢球球在在含含有有任任意意曲曲线线形形状状导导轨轨内内运运动动，说说明明曲曲线线运运动动某某点速度方向跟曲线相切。点速度方向跟曲线相切。简单理论分析：渗透极限思想。由平均速度过渡到瞬时速度。简单理论分析：渗透极限思想。由平均速度过渡到瞬时速度。AB第7页改进教学过程：改进教学过程：观观察察砂砂轮轮上上火火星星、链链球球运运动动员员投投掷掷链链球球照照片片。提提出出问问题题：怎怎样样确定做曲线运动物体在某一时刻速度方向？确定做曲线运动物体在某一时刻速度方向？试试验验：经经过过钢钢球球在在含含有有任任意意曲曲线线形形状状导导轨轨内内运运动动，说说明明曲曲线线运运动动某某点速度方向跟曲线相切。点速度方向跟曲线相切。简单理论分析：渗透极限思想。由平均速度过渡到瞬时速度。简单理论分析：渗透极限思想。由平均速度过渡到瞬时速度。得得出出结结论论：做做曲曲线线运运动动质质点点经经过过某某位位置置速速度度方方向向，在在曲曲线线过过这这点点切切线方向上。线方向上。体验：做一个显示抛体运动速度方向体验：做一个显示抛体运动速度方向“飞镖飞镖”。(1)(1)观察在空中速度方向改变；观察在空中速度方向改变；(2)(2)观察飞镖插入泥土时入射角。观察飞镖插入泥土时入射角。第8页改进教学过程：改进教学过程：观观察察砂砂轮轮上上火火星星、链链球球运运动动员员投投掷掷链链球球照照片片。提提出出问问题题：怎怎样样确定做曲线运动物体在某一时刻速度方向？确定做曲线运动物体在某一时刻速度方向？试试验验：经经过过钢钢球球在在含含有有任任意意曲曲线线形形状状导导轨轨内内运运动动，说说明明曲曲线线运运动动某某点速度方向跟曲线相切。点速度方向跟曲线相切。简单简单理论分析理论分析：渗透极限思想。由平均速度过渡到瞬时速度。：渗透极限思想。由平均速度过渡到瞬时速度。得得出出结结论论：做做曲曲线线运运动动质质点点经经过过某某位位置置速速度度方方向向，在在曲曲线线过过这这点点切切线方向上。线方向上。体验体验：“做一做做一做”做一个显示抛体运动速度方向做一个显示抛体运动速度方向“飞镖飞镖”。(1)(1)观察在空中速度方向改变；观察在空中速度方向改变；(2)(2)观察飞镖插入泥土时入射角。观察飞镖插入泥土时入射角。第9页第五章教材框架结构设计第五章教材框架结构设计 人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室试验试验:研研究平抛运究平抛运动动曲曲线线运运动动圆周运动圆周运动向心力向心力抛体运动抛体运动规律规律生生活活中中圆圆周周运运动动向心加速度向心加速度质质 点点 在在平平 面面 内内运动运动 第10页抛体运动抛体运动科学方法科学方法人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室 例：抛体运动例：抛体运动 原来教学纲领对抛体运动要求是原来教学纲领对抛体运动要求是“平抛运动平抛运动（B B）”，这是一个干巴巴知识点；课程标准要求则，这是一个干巴巴知识点；课程标准要求则是是“会用运动合成与分解方法分析抛体运动会用运动合成与分解方法分析抛体运动”，其，其中中“分析分析”、“用用方法方法”表达了对于过程与方表达了对于过程与方法要求。法要求。按照课程标准精神，新教科书在抛体运动教学中，按照课程标准精神，新教科书在抛体运动教学中，展示了质点在平面内运动时处理问题规范化方法，展示了质点在平面内运动时处理问题规范化方法，教学层次以下。教学层次以下。第11页（1）以红蜡块运动为例，按下面步骤介绍普遍性方法。）以红蜡块运动为例，按下面步骤介绍普遍性方法。坐标与时间关系：坐标与时间关系：x x=v vx xt t，y y=v vy yt t轨迹：消去轨迹：消去t t，得到，得到y y=(=(v vx x/v vy y)x x速度大小和方向速度大小和方向 红蜡块问题是由分速度求合速度及轨迹；接下来是下面例题，要由红蜡块问题是由分速度求合速度及轨迹；接下来是下面例题，要由速度求它在相互垂直两个方向上分速度。速度求它在相互垂直两个方向上分速度。让学生悟出一个道理：物体在平面上运动能够在相互垂直方向上分让学生悟出一个道理：物体在平面上运动能够在相互垂直方向上分别研究（或者相反）别研究（或者相反）第12页水平方向：力水平方向：力F F=0=0，初速度，初速度v v0 0=v v，由，由此能够得到抛体在此能够得到抛体在x x方向位移方向位移 x x=vtvt。竖直方向：力竖直方向：力F F=重力，加速度重力，加速度=g g，初速，初速度度v v0 0=0=0，所以抛体在，所以抛体在y y方向位移是方向位移是 y y=(1/2)=(1/2)gtgt2 2。有了有了x x、y y两个方向坐标与时间关系之后，两个方向坐标与时间关系之后，仿照红蜡块问题程序，能够得出抛体轨迹仿照红蜡块问题程序，能够得出抛体轨迹表示式及速度大小、速度方向。表示式及速度大小、速度方向。（1）以红蜡块运动为例，按下面步骤介绍普遍性方法。）以红蜡块运动为例，按下面步骤介绍普遍性方法。（2）把这个道理应用于平抛运动）把这个道理应用于平抛运动 第13页（1）以红蜡块运动为例，按下面步骤介绍普遍性方法。）以红蜡块运动为例，按下面步骤介绍普遍性方法。（2）把这个道理应用于平抛运动）把这个道理应用于平抛运动（3）假如抛出时速度不沿水平方向，那么）假如抛出时速度不沿水平方向，那么 第14页（1）以红蜡块运动为例，按下面步骤介绍普遍性方法。）以红蜡块运动为例，按下面步骤介绍普遍性方法。（2）把这个道理应用于平抛运动）把这个道理应用于平抛运动（3）假如抛出时速度不沿水平方向，那么）假如抛出时速度不沿水平方向，那么 第15页抛体运动抛体运动科学方法科学方法人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室处理这类问题普通方法处理这类问题普通方法分析抛体在分析抛体在x、y两个方向上受力两个方向上受力列出列出抛体在抛体在x、y两个方向上运动方程两个方向上运动方程确定确定抛体位置抛体位置与时间关系与时间关系得到得到抛体抛体在在x y平面中平面中运动轨迹运动轨迹（消去（消去t t）求出求出抛体速度抛体速度大小和方向大小和方向得到是处理抛体运动（质点在二维竖直平面内运动）普通性方法。第16页试验：研究抛体运动试验：研究抛体运动人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室科学探究过程设计要符合学生认知规律科学探究过程设计要符合学生认知规律第17页某节平抛运动规律试验探究观摩课片断：某节平抛运动规律试验探究观摩课片断：把把两两个个小小球球同同时时从从两两个个圆圆弧弧槽槽上上相相同同高高度度滚滚下下，同同时时从从圆圆弧弧下下端端水水平平离离开开圆圆弧弧，一一个个作作平平抛抛运运动动，另另一一个个在在它它正正下下方方水水平平轨轨道道上上作作匀匀速速直直线线运运动动。发发觉觉两两球球恰好在水平轨道上相碰。恰好在水平轨道上相碰。由此可知：平抛运动在水平方向上是匀速运动。由此可知：平抛运动在水平方向上是匀速运动。事先怎么知道它们会在水平轨道上相碰？事先怎么知道它们会在水平轨道上相碰？事先怎么知道它们会在水平轨道上相碰？事先怎么知道它们会在水平轨道上相碰？第18页改进平抛运动规律试验探究方案：改进平抛运动规律试验探究方案：平抛运动速度越大，水平位移越大，是不是平抛速度越大，物体在平抛运动速度越大，水平位移越大，是不是平抛速度越大，物体在空中运动时间就越长？空中运动时间就越长？从同一高度以不一样速度水平抛出两个物体，发觉同时落地从同一高度以不一样速度水平抛出两个物体，发觉同时落地把速度较小物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，说把速度较小物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动第19页第20页改进平抛运动规律试验探究方案：改进平抛运动规律试验探究方案：平抛运动速度越大，水平位移越大，是不是平抛速度越大，物体在平抛运动速度越大，水平位移越大，是不是平抛速度越大，物体在空中运动时间就越长？空中运动时间就越长？从同一高度以不一样速度水平抛出两个物体，发觉同时落地从同一高度以不一样速度水平抛出两个物体，发觉同时落地把速度较小物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，说把速度较小物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动设法描绘出某一平抛运动轨迹设法描绘出某一平抛运动轨迹第21页第22页改进平抛运动规律试验探究方案：改进平抛运动规律试验探究方案：平抛运动速度越大，水平位移越大，是不是平抛速度越大，物体在平抛运动速度越大，水平位移越大，是不是平抛速度越大，物体在空中运动时间就越长？空中运动时间就越长？从同一高度以不一样速度水平抛出两个物体，发觉同时落地从同一高度以不一样速度水平抛出两个物体，发觉同时落地把速度较小物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，说把速度较小物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动设法描绘出某一平抛运动轨迹设法描绘出某一平抛运动轨迹依据竖直方向上自由落体，由运动轨迹分析平抛运动物体水平方向依据竖直方向上自由落体，由运动轨迹分析平抛运动物体水平方向上运动特征上运动特征第23页第24页改进平抛运动规律试验探究方案：改进平抛运动规律试验探究方案：平抛运动速度越大，水平位移越大，是不是平抛速度越大，物体在平抛运动速度越大，水平位移越大，是不是平抛速度越大，物体在空中运动时间就越长？空中运动时间就越长？从同一高度以不一样速度水平抛出两个物体，发觉同时落地从同一高度以不一样速度水平抛出两个物体，发觉同时落地把速度较小物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，说把速度较小物体改为做自由落体运动，也和平抛物体同时落地，说明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动明平抛运动在竖直方向上是自由落体运动设法描绘出某一平抛运动轨迹设法描绘出某一平抛运动轨迹依据竖直方向上自由落体，由运动轨迹分析平抛运动物体水平方向依据竖直方向上自由落体，由运动轨迹分析平抛运动物体水平方向上运动特征上运动特征第25页第五章教材框架结构设计第五章教材框架结构设计 人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室试验试验:研研究平抛运究平抛运动动曲曲线线运运动动圆周运动圆周运动向心力向心力抛体运动抛体运动规律规律生生活活中中圆圆周周运运动动向心加速度向心加速度质质 点点 在在平平 面面 内内运动运动 第26页传统教学：传统教学：分析做匀速圆周运动物体受到向心力作用分析做匀速圆周运动物体受到向心力作用试验得出：向心力大小跟试验得出：向心力大小跟m、r、都相关系都相关系“能够证实能够证实”，向心力大小等于，向心力大小等于Fmr2从力要产生加速度导出向心加速度意义和公式从力要产生加速度导出向心加速度意义和公式阅读材料：向心加速度公式推导阅读材料：向心加速度公式推导做一做：感受向心力（做一做：感受向心力（m、r、大，则大，则F 大）大）试试验验装装置置比比较较复复杂杂，难难以作为学生试验；以作为学生试验；力力大大小小展展现现比比较较间间接接，不易形成直观认识。不易形成直观认识。学学生生没没有有经经历这个过程历这个过程 学学生生只只有有动动力力学学向向心心加加速速度度概概念念，对对“加加速速度度”运运动动学学含含义义没有认识。没有认识。推推导导基基础础不不牢牢，作作为为阅阅读读材材料料，难难以落实以落实 起起到到一一定定填填补作用。补作用。第27页新教科书（人教版）：新教科书（人教版）：经过加速度概念和平行四边形定则，经过加速度概念和平行四边形定则，明确明确“速度改变量速度改变量”概念（物理概念（物理）向向心心加加速速度度难难点点在在于于v，正正确确认认识识圆圆周周运运动动v至至此此已已经经有有了了相相当当基基础础，这这里里又又作作了了深入强化深入强化第28页还能够把还能够把v2变为变为和和v1方向相反来方向相反来分析分析返回原页第29页新教科书（人教版）：新教科书（人教版）：用一定篇幅，设置小标题，深入明确用一定篇幅，设置小标题，深入明确“速度改变量速度改变量”概念概念经过五个步骤说明经过五个步骤说明tt很小时匀速圆周运很小时匀速圆周运动动v指向圆心，引入向心加速度指向圆心，引入向心加速度 向向心心加加速速度度难难点点在在于于v，正正确确认认识识圆圆周周运运动动v至至此此已已经经有有了了相相当当基基础础，这这里里又又作作了了深入强化深入强化 把把对对v方方向向分分析析分分为为五五步步骤骤，减小台阶，降低坡度减小台阶，降低坡度第30页1.1.分别作出质点在分别作出质点在A、B两两点速度矢量（长度一样）。点速度矢量（长度一样）。2.将将vA起点移到起点移到B，并保持，并保持vA长度和方向不变。长度和方向不变。3.以以vA箭头端为起点，箭头端为起点，vB箭头端为终点作矢量箭头端为终点作矢量v。4.v/t 是质点由是质点由A到到B平均加速度，平均加速度，v 方向就是加速度方向。方向就是加速度方向。5.当当t 很很小小很很小小时时，AB非非常常靠靠近近，等等腰腰三三角角形形底底角角靠靠近近直直角角，v 方向跟方向跟vA（或（或vB）方向垂直。即指向圆心。）方向垂直。即指向圆心。第31页新教科书（人教版）：新教科书（人教版）：用一定篇幅，设置小标题，深入明确用一定篇幅，设置小标题，深入明确“速度改变量速度改变量”概念概念经过五个步骤说明经过五个步骤说明tt很小时匀速圆周运很小时匀速圆周运动动v指向圆心，引入向心加速度指向圆心，引入向心加速度给出向心加速度公式，在给出向心加速度公式，在“做一做做一做”中让学生尝试自己进行推导中让学生尝试自己进行推导经过实例引入向心力概念，经过牛顿经过实例引入向心力概念，经过牛顿第二定律推导向心力公式第二定律推导向心力公式用圆锥摆粗略验证向心力公式用圆锥摆粗略验证向心力公式 向向心心加加速速度度难难点点在在于于v，正正确确认认识识圆圆周周运运动动v至至此此已已经经有有了了相相当当基基础础，这这里里又又作作了了深入强化深入强化 把把对对v方方向向分分析析分分为为五五步步骤骤，减小台阶，降低坡度减小台阶，降低坡度 v 问问题题处处理理了了，推推导导只只是是数数学学问问题题，放放在在“做做一一做做”中中，兼顾学生差异性兼顾学生差异性 至至此此，学学生生取取得得是是完完整整向向心心加速度概念加速度概念装置简单装置简单,能当学生试验；能当学生试验；也是一个应用知识实例也是一个应用知识实例第32页第33页新教科书（人教版）：新教科书（人教版）：用一定篇幅，设置小标题，深入明确用一定篇幅，设置小标题，深入明确“速度改变量速度改变量”概念概念经过五个步骤说明经过五个步骤说明tt很小时匀速圆周运很小时匀速圆周运动动v指向圆心，引入向心加速度指向圆心，引入向心加速度给出向心加速度公式，在给出向心加速度公式，在“做一做做一做”中让学生尝试自己进行推导中让学生尝试自己进行推导经过实例引入向心力概念，经过牛顿经过实例引入向心力概念，经过牛顿第二定律推导向心力公式第二定律推导向心力公式用圆锥摆粗略验证向心力公式用圆锥摆粗略验证向心力公式做一做：体验在做一做：体验在v 相同相同、相同两种情相同两种情况下况下F 与与r关系关系 向向心心加加速速度度难难点点在在于于v，正正确确认认识识圆圆周周运运动动v至至此此已已经经有有了了相相当当基基础础，这这里里又又作作了了深入强化深入强化 把把对对v方方向向分分析析分分为为五五步步骤骤，减小台阶，降低坡度减小台阶，降低坡度 v 问问题题处处理理了了，推推导导只只是是数数学学问问题题，放放在在“做做一一做做”中中，兼顾学生差异性兼顾学生差异性 至至此此，学学生生取取得得是是完完整整向向心心加速度概念加速度概念装置简单装置简单,能当学生试验；能当学生试验；也是一个应用知识实例也是一个应用知识实例 经经过过体体验验来来认认识识r和和F定定量量关关系，强化实践意识。系，强化实践意识。第34页经过经过“体验性试验体验性试验”增强实践意识增强实践意识 该试验主要目标是建该试验主要目标是建该试验主要目标是建该试验主要目标是建立立立立“相同相同相同相同”、“v“v“v“v相相相相同同同同”实践形象。强化实践形象。强化实践形象。强化实践形象。强化实践意识。实践意识。实践意识。实践意识。第35页第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室新旧教材内容不一样处理对比分析新旧教材内容不一样处理对比分析教材内容框架结构设计教材内容框架结构设计第36页 第六章第六章 万有引力与航天万有引力与航天 1 1 行星运动行星运动 2 2 太阳与行星间引力太阳与行星间引力 3 3 万有引力定律万有引力定律 4 4 万有引力理论成就万有引力理论成就 5 5 宇宙航行宇宙航行 6 6 经典力学不足经典力学不足 第六章第六章 万有引力定律万有引力定律 一、行星运动一、行星运动 二、万有引力定律二、万有引力定律 三、引力常量测定三、引力常量测定 四、万有引力定律在天文学上应用四、万有引力定律在天文学上应用 五、人造卫星五、人造卫星 宇宙速度宇宙速度 六、行星、恒星、星系和宇宙六、行星、恒星、星系和宇宙新新原原 新新教教材材新新教教材材大大致致继继承承了了原原教教材材知知识识线线索索，在在关关于于“万万有有引引力力与与航航天天”方面知识要求没有大改变。方面知识要求没有大改变。新新教教材材在在“行行星星运运动动”与与“万万有有引引力力定定律律”之之间间增增加加一一节节课课文文“太太阳阳与与行行星星间间引引力力”，意意在在放放缓缓万万有有引引力力定定律律发发觉觉历历程程展展现现，为为学学生生学学习习万万有引力定律发觉奠定更充分知识基础；有引力定律发觉奠定更充分知识基础；“经经典典力力学学不不足足”是是共共同同必必修修模模块块最最终终一一节节课课，在在“万万有有引引力力理理论论成成就就”后后面面，用用“经经典典力力学学不不足足”来来作作为为必必修修教教材材力力学学结结尾尾，是是对对学学生生所所学经典力学一次总结。学经典力学一次总结。第37页第六章教材框架结构设计第六章教材框架结构设计 人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室太阳与行星太阳与行星间引力间引力行行星星运运动动万有引力理万有引力理论成就论成就万有引力定律万有引力定律经经典典力力学学不不足足宇宙航行宇宙航行第38页 29.46 29.46 9.539 9.539 土土土土 星星星星 11.86 11.86 5.20 5.20 木木木木 星星星星 1.88 1.88 1.524 1.524 火火火火 星星星星 1.0001.000 1.0001.000 地地地地 球球球球 0.615 0.615 O.723 O.723 金金金金 星星星星 0.24 0.24 O.387 O.387 水水水水 星星星星 T a a3 T2 0.058 0.058 0.058 0.058 0.378 0.378 0.378 0.378 1.000 1.000 1.000 1.000 3.54 3.54 3.54 3.54 140.61 140.61 140.66 140.66 867.93 867.93 867.89 867.89k=a3T2T2a3=开普勒第三定律第39页万有引力定律建立万有引力定律建立 科学过程与方法及情感体验科学过程与方法及情感体验人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室教科教科书线书线索是索是这这么：么：神奇行星运动（行星逆行），第谷观察数据神奇行星运动（行星逆行），第谷观察数据开普勒行星运动定律开普勒行星运动定律太阳对行星引力太阳对行星引力行星对太阳引力（作用力与反作用力）行星对太阳引力（作用力与反作用力）太阳与行星之间引力太阳与行星之间引力F F=G G（MmMm)/)/r r2 2 即使即使这这个公式形式与我个公式形式与我们们熟知万有引力定律公式相同，熟知万有引力定律公式相同，但它但它还还不是万有引力定律。它起源于开普勒行星运不是万有引力定律。它起源于开普勒行星运动动定律，定律，而而这这个定律只适合用于太阳系行星，所以我个定律只适合用于太阳系行星，所以我们还远们还远不能称它不能称它为为“万有万有”引力。引力。第40页万有引力定律建立万有引力定律建立 科学过程与方法及情感体验科学过程与方法及情感体验人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室牛牛顿顿创创造造性性工工作作是是构构想想行行星星与与太太阳阳之之间间引引力力跟跟地地球球与与月月球球、地地球球与与地地面面物物体体之之间间相相互互作作用用力力是是同同一一个个力力，而而且且证证实实了了这这一一点点。不不但但如如此此，他他还还把把这这种种力力推推广广到到一一切切物物体体之之间间。教教科科书书接下来接下来线线索索则则是：是：观察数据支持观察数据支持“地球与月球引力地球与月球引力”、“地球与地面物体引力地球与地面物体引力”猜测猜测推广到一切物体（万有引力定律）推广到一切物体（万有引力定律）测定引力常量（后人工作）测定引力常量（后人工作）称量天体质量、发觉未知天体、航天事业称量天体质量、发觉未知天体、航天事业第41页万有引力定律建立万有引力定律建立 科学过程与方法及情感体验科学过程与方法及情感体验人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室 教教科科书书还还抄抄录录了了一一个个“外外行行人人”马马克克 吐吐温温话话：“科科学学真真是是迷迷人人。依依据据零零星星事事实实，增增添添一一点点猜猜测测，竟竟能能赢赢得得那那么么多多收收获获！”出出色色人人物物心心灵灵是是相相通通，这这话话即即使使出出自自外外行行人人之之口口，却却道道出出了了科科学学方方法法真真谛谛，那就是：，那就是：不完整事实不完整事实 猜测与假设猜测与假设 可检验结论可检验结论 新事实检验新事实检验第谷观察数据第谷观察数据 行星引力推广到一切物体行星引力推广到一切物体 预言海王星预言海王星 发觉海王星，测量天体质量发觉海王星，测量天体质量第42页第七章第七章 机械能守恒定律机械能守恒定律人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室新旧教材内容不一样处理对比分析新旧教材内容不一样处理对比分析教材内容框架结构设计教材内容框架结构设计第43页 第七章第七章 机械能及其守恒定律机械能及其守恒定律 1 1 追寻守恒量追寻守恒量 2 2 功功 3 3 功率功率 4 4 重力势能重力势能 5 5 探究弹性势能表示式探究弹性势能表示式 6 6 探究功与物体速度改变关系探究功与物体速度改变关系 7 7 动能和动能定理动能和动能定理 8 8 机械能守恒定律机械能守恒定律 9 9 试验：验证机械能守恒定律试验：验证机械能守恒定律 10 10 能量守恒定律与能源能量守恒定律与能源 第八章第八章 机械能机械能 一、功一、功 二、功率二、功率 三、功和能三、功和能 四、动能四、动能 动能定理动能定理 五、重力势能五、重力势能 六、机械能守恒定律六、机械能守恒定律 七、机械能守恒定律应用七、机械能守恒定律应用*八、伯努利方程八、伯努利方程 试验：验证机械能守恒定律试验：验证机械能守恒定律新新原原第44页 第七章第七章 机械能及其守恒定律机械能及其守恒定律 1 1 追寻守恒量追寻守恒量 2 2 功功 3 3 功率功率 4 4 重力势能重力势能 5 5 探究弹性势能表示式探究弹性势能表示式 6 6 探究功与物体速度改变关系探究功与物体速度改变关系 7 7 动能和动能定理动能和动能定理 8 8 机械能守恒定律机械能守恒定律 9 9 试验：验证机械能守恒定律试验：验证机械能守恒定律 10 10 能量守恒定律与能源能量守恒定律与能源 第八章第八章 机械能机械能 一、功一、功 二、功率二、功率 三、功和能三、功和能 四、动能四、动能 动能定理动能定理 五、重力势能五、重力势能 六、机械能守恒定律六、机械能守恒定律 七、机械能守恒定律应用七、机械能守恒定律应用*八、伯努利方程八、伯努利方程 试验：验证机械能守恒定律试验：验证机械能守恒定律新新原原 原教材以原教材以“功是能量转化量度功是能量转化量度”结论为基础展开对动能、重力势能探讨；结论为基础展开对动能、重力势能探讨；新新教教材材在在了了解解重重力力势势能能和和弹弹性性势势能能基基础础上上，从从试试验验和和理理论论两两方方面面探探究究功功与与物物体体速度改变关系，得出动能和动能定理表示式；功效关系是逐步渗透。速度改变关系，得出动能和动能定理表示式；功效关系是逐步渗透。新教材增加新教材增加“探究弹性势能表示式探究弹性势能表示式”，但对结论不作要求。，但对结论不作要求。增增增增加加加加删删删删去去去去第45页第七章教材框架结构设计第七章教材框架结构设计 人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室功率功率功功追追寻寻守守恒恒量量探究弹性势能探究弹性势能表示式表示式机械能守机械能守恒定律恒定律重力势能重力势能能量能量守恒守恒定律定律与能与能源源试试验验：探探究究功功与与速度改变关系速度改变关系动能和动能定理动能和动能定理功效关系试验：验证机试验：验证机械能守恒定律械能守恒定律第46页追寻守恒量追寻守恒量科学价值观科学价值观人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室以往教学引入能量概念教学线索及特点以往教学引入能量概念教学线索及特点特点：特点：轻易让人感到，定义轻易让人感到，定义“功功”是为了定义是为了定义“能能”，先有功概念，才会有能量概念。而事实不是这么。先有功概念，才会有能量概念。而事实不是这么。定义功概念并给出功表示式。定义功概念并给出功表示式。一个物体能对外做功，就说它含有能。一个物体能对外做功，就说它含有能。举例说明，做功伴伴随能量改变，进而举例说明，做功伴伴随能量改变，进而得出得出“功是能量改变量度功是能量改变量度”。第47页追寻守恒量追寻守恒量科学价值观科学价值观人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室 在在过过去去教教学学中中，我我们们总总是是先先学学习习能能量量概概念念，而而后后研研究究一一两两个个详详细细问问题题，发发觉觉动动能能与与势势能能在在一一些些过过程程中中不不变变，由由此此引引出出机机械械能能守守恒恒定定律律。实实际际上上，在在物物理理学学发发展展过过程程中中，能能量量概概念念几几乎乎是是与与人人类类对对能能量量守守恒恒认认识识同同时时发发展展起起来来，能能量量概概念念之之所以主要，就是因为它是个守恒量。所以主要，就是因为它是个守恒量。守守恒恒关关系系是是自自然然界界中中十十分分主主要要一一类类关关系系，我我们们强强调调方方法法教教育育、观观念念教教育育，就就要要从从中中课课时时代代开开始始加加强强学学生生对对守守恒恒关关系系认认识识。依依据据这这么么思思想想，本本书书把把守守恒恒思思想想提提出出放放到到了了详详细细能能量量概概念念之之前前，并并把把它它渗渗透透在在能能量量学学习习全全过过程程。今今后后在在其其它它守守恒恒关系处理时也会遵照这么标准。关系处理时也会遵照这么标准。第48页 人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室第49页第七章教材框架结构设计第七章教材框架结构设计 人人民民教教育育出出版版社社物物理理室室功率功率功功追追寻寻守守恒恒量量探究弹性势能探究弹性势能表示式表示式机械能守机械能守恒定律恒定律重力势能重力势能能量能量守恒守恒定律定律与能与能源源试试验验:探探究究功功与与速度改变关系速度改变关系动能和动能定理动能和动能定理功功效效关关系系试验：验证机试验：验证机械能守恒定律械能守恒定律第50页原教材关于重力势能和动能教学线索及特点原教材关于重力势能和动能教学线索及特点原教材关于重力势能和动能教学线索及特点原教材关于重力势能和动能教学线索及特点功和能：经过四个实例讲解功和能：经过四个实例讲解“功是能能量转化量度功是能能量转化量度”运动员举重做了多少功，就有多少化学能转化为重物重力势能；运动员举重做了多少功，就有多少化学能转化为重物重力势能；压缩弹簧对小球做了多少功，就有多少弹性势能转化为动能；压缩弹簧对小球做了多少功，就有多少弹性势能转化为动能；机车拉着列车加速，牵引力对列车做了多少功，就有多少内能转化为机械能；机车拉着列车加速，牵引力对列车做了多少功，就有多少内能转化为机械能；起重机提升重物起重机提升重物,钢绳拉力对重物做了多少功，就有多少电能转化为机械能。钢绳拉力对重物做了多少功，就有多少电能转化为机械能。动能和动能定理动能和动能定理依据依据“飞机牵引力做了多少功，飞机动能就增加多少飞机牵引力做了多少功，飞机动能就增加多少”来确定动能表示式来确定动能表示式 推导得出推导得出 ，确定动能表示式。，确定动能表示式。把上述表示式结论称为动能定理。把上述表示式结论称为动能定理。重力势能重力势能依据重力功依据重力功 确定重力势能表示式为确定重力势能表示式为mgh。说明重力功和物体势能改变关系。说明重力功和物体势能改变关系。说明重力做功跟路径无关。说明重力做功跟路径无关。特点：特点：特点：特点：1.“1.“1.“1.“功是能量转化量度功是能量转化量度功是能量转化量度功是能量转化量度”是作为事实提出普遍性结论；是作为事实提出普遍性结论；是作为事实提出普遍性结论；是作为事实提出普遍性结论；2.“2.“2.“2.“功是能量转化量度功是能量转化量度功是能量转化量度功是能量转化量度”是确定动能和重力势能表示式依据；是确定动能和重力势能表示式依据；是确定动能和重力势能表示式依据；是确定动能和重力势能表示式依据；3.3.3.3.把动能和动能定理两个知识形成结合起来在同一节课讲授。把动能和动能定理两个知识形成结合起来在同一节课讲授。把动能和动能定理两个知识形成结合起来在同一节课讲授。把动能和动能定理两个知识形成结合起来在同一节课讲授。第51页新教材关于重力势能和动能教学线索及特点新教材关于重力势能和动能教学线索及特点新教材关于重力势能和动能教学线索及特点新教材关于重力势能和动能教学线索及特点重力势能重力势能重力做功跟路径无关（证实后得出结论）；重力做功跟路径无关（证实后得出结论）；定义重力势能定义重力势能Epmgh，概括得出重力功与重力势能关系，概括得出重力功与重力势能关系WGEp1 Ep2说明重力势能大小含有相对性，势能属于系统所共有。说明重力势能大小含有相对性，势能属于系统所共有。探究弹性势能表示式探究弹性势能表示式类比重力与重力势能关系，明确弹性势能表示式取决于弹力做功表示式。类比重力与重力势能关系，明确弹性势能表示式取决于弹力做功表示式。对弹力做功表示式进行理论探究。对弹力做功表示式进行理论探究。动能和动能定理动能和动能定理推导得出：推导得出：分析：分析：就是我们寻求动能表示式。就是我们寻求动能表示式。称为动能定理称为动能定理探究做功与物体速度改变关系探究做功与物体速度改变关系背背景景：已已知知重重力力功功跟跟重重力力势势能能、弹弹力力功功跟跟弹弹性性势势能能改改变变关关系系，若若不不考考虑虑势势能能，外外力力对物体做将功产生什么效果？对物体做将功产生什么效果？试验探究后初步得出：外力对静止物体做功跟物体取得速度平方成正比。试验探究后初步得出：外力对静止物体做功跟物体取得速度平方成正比。重力功和重力势能关系，是学重力功和重力势能关系，是学重力功和重力势能关系，是学重力功和重力势能关系，是学生第一次接触到功效关系例子，生第一次接触到功效关系例子，生第一次接触到功效关系例子，生第一次接触到功效关系例子，功效关系知识从此开始渗透。所功效关系知识从此开始渗透。所功效关系知识从此开始渗透。所功效关系知识从此开始渗透。所以，对重力势能学习，需要比较