成语

高中个人物理教案范本(物理高中教案模板)

高中个人物理教案范本(物理高中教案模板)


高中个人物理教案范本5篇

学习物理基础知识和基本技能;了解物理与现代生活、社会生产、科学技术等的密切联系和重要应用。下面是小编为大家整理的高中个人物理教案范本,希望能够帮助到大家!

高中个人物理教案范本(篇1)

一、教学目标

1.物理知识方面:

(1)理解匀速圆周运动是变速运动;

(2)掌握匀速圆周运动的线速度、角速度、周期的物理意义及它们间的数量关系;

(3)初步掌握向心力概念及计算公式。

2.通过匀速圆周运动、向心力概念的建立过程,培养学生观察能力、抽象概括和归纳推理能力。

3.渗透科学方法的教育。

二、重点、难点分析

向心力概念的建立及计算公式的得出是教学重点,也是难点。通过生活实例及实验加强感知,突破难点。

三、教具

1.转台、小伞;

2.细绳一端系一个小球(学生两人一组);

3.向心力演示器。

四、主要教学过程

(一)引入新课

演示:将一粉笔头分别沿竖直向下、水平方向、斜向上抛出,观察运动轨迹。

复习提问:粉笔头做直线运动、曲线运动的条件是什么?

启发学生回答:速度方向与力的方向在同一条直线上,物体做直线运动;不在同一直线上,做曲线运动。

进一步提问:在曲线运动中,有一种特殊的运动形式,物体运动的轨迹是一个圆周或一段圆弧(用单摆演示),称为圆周运动。请同学们列举实例。

(学生举例教师补充)

电扇、风车等转动时,上面各个点运动的轨迹是圆大到宇宙天体如月球绕地球的运动,小到微观世界电子绕原子核的运动,都可看做圆周运动,它是一种常见的运动形式。

提出问题:你在跑400米过弯道时身体为何要向弯道内侧微微倾斜?铁路和高速公路的转弯处以及赛车场的环形车道,为什么路面总是外侧高内侧低?可见,圆周运动知识在实际中是很有用的。

引入:物理中,研究问题的基本方法是从最简单的情况开始。

板书:匀速圆周运动

(二)教学过程设计

思考:什么样的圆周运动最简单?

引导学生回答:物体运动快慢不变。

板书:1.匀速圆周运动

物体在相等的时间里通过的圆弧长相等,如机械钟表针尖的运动。

思考:匀速周圆运动的一个显著特点是具有周期性。用什么物理量可以描述匀速圆周运动的快慢?

(学生自由发言)

板书:2.描述匀速圆周运动快慢的物理量恒量。

当t很短,s很短,即为某一时刻的瞬时速度。线速度其实就是物体做圆周运动的瞬时速度。当物体做匀速圆周运动时,各个时刻线速度大小相同,而方向时刻在改变。那么,线速度方向有何特点呢?

演示:水淋在小伞上,同时摇动转台。观察:水滴沿切线方向飞出。

思考:说明什么?

师生分析:飞出的水滴在离开伞的瞬间,由于惯性要保持原来的速度方向,因而表明了切线方向即为此时刻线速度的方向。

板书:方向:沿着圆周各点的切线方向。如图3。单位:rad/s。

(3)周期:质点沿圆周运动一周所用的时间。如:地球公转周期约365天,钟表秒针周期60s等,周期长,表示运动慢。(角速度、周期可由学生自己说出并看书完成)

板书:(师生共同完成)

思考:物体做匀速圆周运动时,v、ω、T是否改变?(ω、T不变,v大小不变、方向变。)讲述:匀速周周运动是匀速率圆周运动的简称,它是一种变速运动。

提出问题:匀速圆周运动是一种曲线运动,由物体做曲线运动的条件可知,物体必定受到一个与它的速度方向不在同一条直线上的合外力作用,这个合外力的方向有何特点呢?

学生小实验(两人一组):

线的一端系一小球,使小球在水平面内做匀速圆周运动。小球质量很小(可用橡皮塞等替代),甩动时线速度尽量大,小球重力与拉力相比可忽略,以保证拉线近似在水平方向。

观察并思考:

①小球受力?

②线的拉力方向有何特点?

③一旦线断或松手,结果如何?

(提问学生后板书并图示)

概括:要使物体做匀速圆周运动,必须使物体受到与速度方向垂直而指向圆心的力作用,故名向心力。

板书:3.向心力:物体做匀速圆周运动所需要的力。

提出问题:向心力的大小跟什么因素有关?

高中个人物理教案范本(篇2)

1、教材分析

高中物理第一章第六节“力的分解”是在前五节学习了力的初步概念,常见力和力的合成的基础上,研究力的分解问题。它是前几节知识内容的深化,依据可逆性原理和等效思想强化矢量运算法则,同时矢量运算始终贯穿在高中物理知识内容的全过程,具有基础性和预备性,为以后学习位移、速度、加速度等矢量奠定基础。因此,本节内容具有承上启下的作用。

矢量概念是高中物理引进的重要概念之一,是初中知识的扩展和深化。在初中物理中,学生只学习了同一直线上的力的合成,“代数和”的运算在学生头脑中已成定势,造成了学生的认知断层,因此本节教学的重点是:理解力的分解是力的合成的逆运算,在具体情况中运用平行四边形定则。教学难点是:力的分解中如何判断力的作用效果以及分力的方向。

2、教学目标

以学生的发展为本,面向全体,全面发展,提高科学素养为指导思想,按教学大纲要求,结合新课程标准理念,提出三维教学目标:

①知识目标:理解分力的概念及力的分解的含义,知道力的分解遵守平行四边形定则,理解力的分解的方法。

②能力目标:强化“等效代替”的物理思维方法,培养观察、实验能力,培养学生分析问题和解决问题的能力。

③德育目标:力的合成和分解符合对立统一规律,联系实际培养研究周围事物的习惯。

3 、教学方法

针对本节课的特点,采用实验体验、问题解决式教学法。其指导思想是让“学生主体,教师主导”观在教学中得以体现,从理论深入到实际。其操作策略是:

①问题学生提。学生通过提出问题,体现了学生自主学习的主动性,有利于发展学生思维。

②认知准备。注重学生认知准备,提高课堂教学的达成度,这堂课前的认知准备分两个层次,一是浅加工阶段的认知准备,如分力、力的分解概念等;二是深加工阶段的认知准备,学生提出的问题,能击中要害,抓住关键。

③学生体验、感受,形成直觉思维,能突破难点,同时留下深刻印象。

④巧用评价,激活学生内动力。采用师生情感共鸣、配合默契、体验成功的内在激励方式,从深层、长久、公平的角度,让评价内化为学生内动力。

4、学法指导

①引导学生质疑。质疑在不好理解处,质疑在不好分析处,质疑在不好掌握处。

②提供思维策略。用实际效果确定分力方向;用平行四边形定则确定分力大小。

③教给分析方法。实际效果分析法,等效代替法。

5 、教学过程

1、课前预习,自主探索

①课前一天晚自习,引领学生学会预习,给足他们自主探索的时空,让学生带着一定的知识储备走进课堂,提高合作、探索学习的有效性。

②提出问题(书面)教师汇集、列序。

2、创设情境,引入新课

这里有一个钩码,可用一根细线提起,可用两根细线提起,哪种情况细线容易被拉断。演示用一根细线提起来,再将此细线穿过钩码,两端上开,细线断了。以此激活课堂。

3、共识目标,质疑问难

同学们预习后提出了有价值、有水平的问题,解决这些问题,就能达到本节的教学目标。展示教学目标、展示经教师筛选、排序的问题,体现了教师的主导作用,真正做到了以学定教。

4、循疑而进,问题解决

①什么是分力?什么是力的分解?属表征问题,学生在书上勾画(多媒体展示)。

②为什么说力的分解是力的合成的逆运算?

请学生回答:合力可等效代替两分力,那么两分力就可等效代替合力?因为分力的合力就是原来被分解的那个力(语言加工)。从而领会分力与合力的关系:等效代替不能共存。”

③什么情况下力的分解有确定的解?

请学生画,同桌讨论,看教材上图1—29。引导学生总结:已知两个分力的方向或已知一个分力的大小和方向,两种情况有确定的解。(这不是重点,欲放即收,决不越俎代疱)。

④在具体问题中怎样进行力的分解?

通过实例分析说明:为什么要分解?实际效果怎样定?分力方向如何找?分力大小如何求?

例1 、放在水平面上的物体受一个斜向上方的拉力F,请将F分解。

长胶板两端搁置,中间放一木块,用斜向上的力拖木块。运动一段位移,请学生观察此力的效果:长胶板弯曲程度减小,木块水平起动(可多媒体展示)。

讲清三个层面:

①没有沿F的方向起动,说明没有沿F方向的效果,因为有两个效果,所以要分解。

②胶板弯曲程度减小,即“垂直上提”和“水平起动”两个效果确定两个分力的方向。

③平行四边形定则确定两个分力的大小,然后计算求解(以上用动画展示,绝不在数学上花功夫)。

例2 、物体静止在倾角为θ的斜面上,其重力产生的效果怎样?

先请学生将教材放在手掌上,手掌斜向下,有何感觉?再让学生分析、作图、计算,教师巡视、纠编,找出做得好的通过实物展台让学生观看,作出评价。最后,实验验证:橡皮绳一端系方木块,另一端固定在倾斜的胶板上。

观察重力的效果。抬高胶板,使倾斜角增大,观察重力的两个效果的变化情况并与求解的分力表达式对照。请思考:斜面上的情况,重力一定沿斜面分解吗?怎样分解?如图2,将重力G分解为垂直档板的F1和垂直斜面的F2。

5、联系实际,实践探索

学生阅读教材,第一段和最后一段(拖拉机拉耙来耙地,车辆上桥、下桥),深挖教材的编写规律。讨论:为什么公园滑梯倾角大而大桥要修很长的引桥来减小倾角?

6、回顾反思,学有所得

同学们,依据上例的解题过程,请你总结力的分解的方法:

①根据实例效果确定分力的方向;

②由平行四边形定则确定分力大小。

7、思维策略,巩固训练

①如图3支架,绳子对O点的拉力产生什么效果。

请一名学生上讲台,手伸直拿住竹杆的一端,另一端插在腰上,在手握处挂上适当重量(50N)的水桶,请他谈谈感受。同桌的同学,一人手叉腰,另一人使劲压,互相交换做,这种自我感受、合作学习,使课堂气氛热烈、活跃,学生印象深刻。

教师展示分解过程,讲解分解方法。创设问题,不知ΔABO的角度,怎样计算分力大小呢?造成认知冲突,提出作图法求解,教师讲解此法,使本节课有整体建构。

②同学们,一根线和两根线悬挂同一砝码,两根线的张角较大时,易断!知道为什么吗?多媒体展示画好了的几幅力的分解力,可得出结论。

8、总结扩展,突出重点

①力的分解是力的合成的逆运算,同样遵守平行四边形定则;

②在具体情境中用实际效果去分解力;

③分力的大小可计算、可作图。

9、作业布置,开放练习

①观察身边的力的分解实例;

②书面作业。

高中个人物理教案范本(篇3)

一、教材分析

本节教材选自人民教育出版社全日制普通高中课程标准实验教科书(物理2·必修)第五章《曲线运动》第六节《向心力》。

教材的内容方面来看,本章节主要讲解了向心力的定义、定义式、方向及验证向心力的表达式,变速圆周运动和一般曲线运动。前面几节已经学习了曲线运动、圆周运动、向心加速度,这节讲的是描述使物体做圆周运动的合外力,是对物体运动认识上的升华,为接下来万有引力的的学习奠定了基础。所以在整个教材体系中起了承上启下的作用,并且这样的安排由简单到复杂,符合学生的认知规律。

从教材的地位和作用方面来看,本章节是运动学中的重要概念,也是高一年级物理课程中比较重要的概念之一,是对物体运动认识上的升华,它把运动学和动力学联系在了一起,具有承上启下的桥梁作用,也是学生知识系统中不可或缺的重要组成部分。

二、学情分析

【知识基础方面】在学习本节课前学生已经学习了曲线运动、圆周运动、向心加速度,具备了探究向心力的基本知识和基本技能,这为本节课的探究性学习起到了铺垫作用。

【思维基础方面】高一的学生通过初中科学和第一学期的学习,具有了一定的物理思维方法和较强的计算能力,但接受能力尚欠缺,需要教师正确的引导和启发。

【情感态度方面】在学生的生活经验中,与向心力有关的现象有,但是有一些是错误的这就给学生理解向心力的概念带来困难。

三、教学目标

【知识技能目标】理解向心力的定义;

能说出向心力的定义、写出向心力的定义式和单位理解向心力的作用效果;用圆锥摆粗略验证向心力的表达式;

【过程方法目标】

通过对向心力,向心加速度,圆周运动,牛顿第二定律的理解与学习,相互联系,体验对物理概念的学习方法

【情感态度与价值观目标】

通过用概念前后联系的方法得出加速度的概念,感悟到探索问题解决问题的兴趣和学无止境的观点;

通过向心力的教学引导学生从现实的生活经历与体验出发,激发学生的学习兴趣;通过一些有趣的实验实验,加深学生的印象,容易让学生理解,引起学生兴趣;

四、重点与难点

重点:向心力表达式验证,向心力来源与作用效果。设定一定运动情景,来验证向心力表达式。来源进行举例说明,进行受力分析。(重点如何落实)

难点:向心力表达式的验证。通过用圆锥摆粗滤验证表达式,通过圆锥摆做匀速圆周运动解释原理,分析其在运动角度和手里角度的合外力,测量数据与测量器材,一步步得出表达式的正确。(难点咋么突破)

五、教学方法与手段

教学方法:演示法,讲授法,讨论法教学手段:多媒体,口述

六、教学过程

1.引入

回顾本章内容,复习向心加速度,放一个有关视屏,向同学提问物体为甚么做圆周运动?

2.新课教学(熟悉一下过渡)

一、做小球做圆周运动的实验,多问题进行思考,得出向心力特点进行总结

二、教授有关向心力的有关知识并进行一定补充。

三、用圆锥摆粗滤验证向心力表达式小结:向心力定义表达式

高中个人物理教案范本(篇4)

教学目标

1、知道两列频率相同的波才能发生干涉现象;知道干涉现象的特点。

2、知道现象是特殊条件下的叠加现象,知道干涉现象是波特有的现象。

3、通过观察波的独立前进,波的叠加和水现象,认识条件及干涉现象的特征。

教学建议

本节重点是对干涉概念的理解和产生稳定干涉条件的应用。学习中要注意两列波的波峰、波峰相遇处是振动最强的地方,波谷、波谷相遇处也是振动最强的地方;而波峰、波谷或波谷、波峰相遇处则是振动最弱的地方。干涉的图样是稳定的,振动加强的地方永远加强,振动减弱的地方永远减弱。

为什么频率不同的两列波相遇,不发生干涉现象?

因为频率不同的两列波相遇,叠加区各点的合振动的振幅,有时是两个振动的振幅之和,有时是两个振动的振幅之差,没有振动总是得到加强或总是减弱的区域,这样的两个波源不能产生稳定的干涉现象,不能形成稳定干涉图样。而是波叠加中的一个特例,即产生稳定的干涉图样.

请教师阅读下表:

项目

备注

概念

频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动始终加强,某些区域的振动始终减弱,并且振动的加强区和减弱区相互间隔的现象是波特有的现象。

产生稳定干涉条件

(1)两列波的频率相同;

(2)振动情况相同.

产生的原因

波叠加的结果

教学设计

示例教学重点:

波的叠加及发生的条件。教学难点:对稳定的图样的理解。教学方法:实验讨论法教学仪器:水槽演示仪,长条橡胶管,计算机多媒体新课引入:问题1:上节课我们研究了波的衍射现象,什么是波的衍射现象呢?(波绕过障碍物的现象)问题2:发生明显的衍射现象的条件是什么?(障碍物或孔的大小比波长小,或者与波长相差不多)这节课我们研究现象,如果同时投入两个小石子,形成了两列波,当它们相遇在一起时又会怎样?请学生注意观察演示实验。

一、观察现象:

①在水槽演示仪上有两个振源的条件下,单独使用其中的一个振源,水波按该振源的振动方式向外传播;再单独使用另一个振源,水波按该振源的振动方式向外传播。现象结论:每一个波源都按其自己的方式,在介质中产生振动,并能使介质将这种振动向外传播

②找两个同学拉着一条长绳,让他们同时分别抖动一下绳的端点,则会从两端各产生一个波包向对方传播。当两个波包在中间相遇时,形状发生变化,相遇后又各自传播。(由于这种现象一瞬间完成,学生看不清楚,教师可用计算机多媒体演示)现象结论:波相遇时,发生叠加。以后仍按原来的方式传播,是独立的。

1.波的叠加:在前面的现象的观察的基础上,向学生说明什么是波的叠加。教师板书:两列波相遇时,在波的重叠区域,任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和。

结合图下图解释此结论。

解释时可以这样说:在介质中选一点为研究对象,在某一时刻,当波源l的振动传播到点时,若恰好是波峰,则引起点向上振动;同时,波源2的振动也传播到了点,若恰好也是波峰,则也会引起点向上振动;这时,点的振动就是两个向上的振动的叠加,点的振动被加强了。(当然,在某一时刻,当波源1的振动传播到点时,若恰好是波谷,则引起户点向下振动;同时,波源2的振动传播到了点时,若恰好也是波谷,则也会引起点向下振动;这时,点的振动就是两个向下的振动的叠加,点的振动还是被加强了。)用以上的分析,说明什么是振动加强的区域。

波源l经过半周期后,传播到P点的振动变为波谷,就会使P点的振动向下,但此时波源2传过来的振动不一定是波谷(因为两波源的周期可能不同),所以,此时P点的振动可能被减弱,也可能是被加强的。(让学生来说明原因)

问题:如果希望P点的振动总能被加强,应有什么条件?如果在介质中有另一质点Q,希望Q点的振动总能被减弱,应有什么条件?

总结:波源1和波源2的周期应相同。

观察现象:

③水槽中的水。对水波干涉图样的解释中,特别要强调两列水波的频率是相同的,所以产生了在水面上有些点的振动加强,而另一些点的振动减弱的现象,加强和减弱的点的分布是稳定的。

详细解释教材中给出的插图,如下图所示。在解释和说明中,特别应强调的几点是:

①此图是某时刻两列波传播的情况;

②两列波的频率(波长)相等;

③当两列波的波峰在某点相遇时,这点的振动位移是正的最大值,过半周期后,这点就是波谷和波谷相遇,则这点的振动位移是负的最大值;

④振动加强的点的振动总是加强的,振动减弱的点的振动总是减弱的。

让学生思考和讨论,并在分析的基础上,给出干涉的定义:

(教师板书)频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔,这种现象叫,形成的图样叫做图样。

请学生反复观察水槽中的水,分清哪些区域为振动加强的区域,哪些区域为振动减弱的区域。

最后应帮助学生分析清楚:介质中某点的振动加强,是指这个质点以较大的振幅振动;而某点的振动减弱,是指这个质点以较小的振幅振动,这与只有一个波源的振动在介质中传播时,各质点均按此波源的振动方式振动是不同的。

问题:任何两列波进行叠加都可以产生干涉现象吗?(不可以)为什么?(干涉是一种特殊的叠加。任何两列波都可以进行叠加,但只有两列频率相同)

总结:干涉是波特有的现象。

二、应用

请学生思考和讨论在我们生活中是否遇到过现象,举例说明:

例1、水现象。

例2、声现象。

三、课堂小结

高中个人物理教案范本(篇5)

一、教学目标

1、在开普勒第三定律的基础上,推导得到万有引力定律,使学生对此规律有初步理解。

2、介绍万有引力恒量的测定方法,增加学生对万有引力定律的感性认识。

3、通过牛顿发现万有引力定律的思考过程和卡文迪许扭秤的设计方法,渗透科学发现与科学实验的方法论教育。

二、重点、难点分析

1、万有引力定律的推导过程,既是本节课的重点,又是学生理解的难点,所以要根据学生反映,调节讲解速度及方法。

2、由于一般物体间的万有引力极小,学生对此缺乏感性认识,又无法进行演示实验,故应加强举例。

三、教具

卡文迪许扭秤模型。

四、教学过程

(一)引入新课

1、引课:前面我们已经学习了有关圆周运动的知识,我们知道做圆周运动的物体都需要一个向心力,而向心力是一种效果力,是由物体所受实际力的合力或分力来提供的。另外我们还知道,月球是绕地球做圆周运动的,那么我们想过没有,月球做圆周运动的向心力是由谁来提供的呢?(学生一般会回答:地球对月球有引力。)

我们再来看一个实验:我把一个粉笔头由静止释放,粉笔头会下落到地面。

实验:粉笔头自由下落。

同学们想过没有,粉笔头为什么是向下运动,而不是向其他方向运动呢?同学可能会说,重力的方向是竖直向下的,那么重力又是怎么产生的呢?地球对粉笔头的引力与地球对月球的引力是不是一种力呢?(学生一般会回答:是。)这个问题也是300多年前牛顿苦思冥想的问题,牛顿的结论也是:yes。

既然地球对粉笔头的引力与地球对月球有引力是一种力,那么这种力是由什么因素决定的,是只有地球对物体有这种力呢,还是所有物体间都存在这种力呢?这就是我们今天要研究的万有引力定律。

板书:万有引力定律

(二)教学过程

1、万有引力定律的推导

首先让我们回到牛顿的年代,从他的角度进行一下思考吧。当时“日心说”已在科学界基本否认了“地心说”,如果认为只有地球对物体存在引力,即地球是一个特殊物体,则势必会退回“地球是宇宙中心”的说法,而认为物体间普遍存在着引力,可这种引力在生活中又难以观察到,原因是什么呢?(学生可能会答出:一般物体间,这种引力很小。如不能答出,教师可诱导。)所以要研究这种引力,只能从这种引力表现比较明显的物体——天体的问题入手。当时有一个天文学家开普勒通过观测数据得到了一个规律:所有行星轨道半径的3次方与运动周期的2次方之比是一个定值,即开普勒第

其中m为行星质量,R为行星轨道半径,即太阳与行星的距离。也就是说,太阳对行星的引力正比于行星的质量而反比于太阳与行星的距离的平方。

而此时牛顿已经得到他的第三定律,即作用力等于反作用力,用在这里,就是行星对太阳也有引力。同时,太阳也不是一个特殊物体,它

用语言表述,就是:太阳与行星之间的引力,与它们质量的乘积成正比,与它们距离的平方成反比。这就是牛顿的万有引力定律。如果改

其中G为一个常数,叫做万有引力恒量。(视学生情况,可强调与物体重力只是用同一字母表示,并非同一个含义。)

应该说明的是,牛顿得出这个规律,是在与胡克等人的探讨中得到的。

2、万有引力定律的理解

下面我们对万有引力定律做进一步的说明:

(1)万有引力存在于任何两个物体之间。虽然我们推导万有引力定律是从太阳对行星的引力导出的,但刚才我们已经分析过,太阳与行星都不是特殊的物体,所以万有引力存在于任何两个物体之间。也正因为此,这个引力称做万有引力。只不过一般物体的质量与星球相比过于小了,它们之间的万有引力也非常小,完全可以忽略不计。所以万有引力定律的表述是:

板书:任何两个物体都是相互吸引的,引力的大小跟两个物体的质

其中m1、m2分别表示两个物体的质量,r为它们间的距离。

(2)万有引力定律中的距离r,其含义是两个质点间的距离。两个物体相距很远,则物体一般可以视为质点。但如果是规则形状的均匀物体相距较近,则应把r理解为它们的几何中心的距离。例如物体是两个球体,r就是两个球心间的距离。

(3)万有引力是因为物体有质量而产生的引力。从万有引力定律可以看出,物体间的万有引力由相互作用的两个物体的质量决定,所以质量是万有引力的产生原因。从这一产生原因可以看出:万有引力不同于我们初中所学习过的电荷间的引力及磁极间的引力,也不同于我们以后要学习的分子间的引力。

3、万有引力恒量的测定

牛顿发现了万有引力定律,但万有引力恒量G这个常数是多少,连他本人也不知道。按说只要测出两个物体的质量,测出两个物体间的距离,再测出物体间的引力,代入万有引力定律,就可以测出这个恒量。但因为一般物体的质量太小了,它们间的引力无法测出,而天体的质量太大了,又无法测出质量。所以,万有引力定律发现了100多年,万有引力恒量仍没有一个准确的结果,这个公式就仍然不能是一个完善的等式。直到100多年后,英国人卡文迪许利用扭秤,才巧妙地测出了这个恒量。

这是一个卡文迪许扭秤的模型。(教师出示模型,并拆装讲解)这个扭秤的主要部分是这样一个T字形轻而结实的框架,把这个T形架倒挂在一根石英丝下。若在T形架的两端施加两个大小相等、方向相反的力,石英丝就会扭转一个角度。力越大,扭转的角度也越大。反过来,如果测出T形架转过的角度,也就可以测出T形架两端所受力的大小。现在在T形架的两端各固定一个小球,再在每个小球的附近各放一个大球,大小两个球间的距离是可以较容易测定的。根据万有引力定律,大球会对小球产生引力,T形架会随之扭转,只要测出其扭转的角度,就可以测出引力的大小。当然由于引力很小,这个扭转的角度会很小。怎样才能把这个角度测出来呢?卡文迪许在T形架上装了一面小镜子,用一束光射向镜子,经镜子反射后的光射向远处的刻度尺,当镜子与T形架一起发生一个很小的转动时,刻度尺上的光斑会发生较大的移动。这样,就起到一个化小为大的效果,通过测定光斑的移动,测定了T形架在放置大球前后扭转的角度,从而测定了此时大球对小球的引力。卡文迪许用此扭秤验证了牛顿万有引力定律,并测定出万有引力恒量G的数值。这个数值与近代用更加科学的方法测定的数值是非常接近的。

卡文迪许测定的G值为6.754×10—11,现在公认的G值为6.67×10—11。需要注意的是,这个万有引力恒量是有单位的:它的单位应该是乘以两个质量的单位千克,再除以距离的单位米的平方后,得到力的单位牛顿,故应为Nm2/kg2。

板书:G=6.67×10—11Nm2/kg2

由于万有引力恒量的数值非常小,所以一般质量的物体之间的万有引力是很小的,我们可以估算一下,两个质量50kg的同学相距0.5m时之间的万有引力有多大(可由学生回答:约6.67×10—7N),这么小的力我们是根本感觉不到的。只有质量很大的物体对一般物体的引力我们才能感觉到,如地球对我们的引力大致就是我们的重力,月球对海洋的引力导致了潮汐现象。而天体之间的引力由于星球的质量很大,又是非常惊人的:如太阳对地球的引力达3.56×1022N。

五、课堂小结

本节课我们学习了万有引力定律,了解了任何两个有质量的物体之间都存在着一种引力,这个引力正比于两个物体质量的乘积,反比于两个物体间的距离。其大小的决定式为:

其中G为万有引力恒量:G=6.67×10—11Nm2/kg2

另外,我们还了解了科学家分析物体、解决问题的方法和技巧,希望对我们今后分析问题、解决问题能够有所借鉴。

六、说明

1、设计思路:本节课由于内容限制,以教师讲授为主。为能够吸引学生,引课时设计了一些学生习以为常的但又没有细致思考过的问题。讲授过程中以物理学史为主线,让学生以科学家的角度分析、思考问题。力争抓住这节课的有利时机,渗透“没有绝对特殊的物体”这一引起物理学几次革命性突破的辩证唯物主义观点。

2、卡文迪许扭秤模型为自制教具,可仿课本插图用金属杆等焊制,外面可用有机玻璃制成外壳,并可拆卸。

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