沪科版高一物理下册《流体压强与流速的关系》教案。

俗话说，居安思危，思则有备，有备无患。作为高中教师准备好教案是必不可少的一步。教案可以让学生能够听懂教师所讲的内容，帮助高中教师在教学期间更好的掌握节奏。那么，你知道高中教案要怎么写呢？下面是由小编为大家整理的“沪科版高一物理下册《流体压强与流速的关系》教案”，供大家借鉴和使用，希望大家分享！

沪科版高一物理下册《流体压强与流速的关系》教案

教学目标

1、知识与技能

（1）知道流体压强与流速的关系；

（2）了解升力产生的原因及相关的物理现象。

2、过程与方法：

（1）通过探究分析得出流体压强与流速关系的结论；

（2）通过实验探究体验升力产生的原因。

3、情感态度与价值观：

（1）通过教学活动，培养学生善于观察、乐于探索自然现象和生活中的物理道理的兴趣；

（2）领略流体压强所产生的奥妙现象，获得对科学的热爱、亲近感。

教材分析：

“流体压强与流速的关系”和“飞机的升力产生的原因”是本节课的核心问题，是对气体压强、液体压强知识的应用和延伸。特别是“流体的流速越大，压强越小；流体的流速越小，压强越大”这一原理在日常生活中常常遇到，可让学生利用生活中常见的器材，经历各种探究活动，激发学生探究的乐趣、激发学生的求知欲望。并在教学中通过应用物理知识解决实际问题，来充分体现从“生活走向物理，物理走向生活”的课程理念。

教学重点：

流体压强与流速的关系。

教学难点：

机翼升力产生的原因。

教具仪器：

漏斗、乒乓球、注射器、塑料盖、一枚壹角硬币、电吹风、吸管、纸张、水槽、机翼模型等。

教学方法：

实验探究、归纳总结

课时安排

1课时

教学过程：

[引入新课]

实验或视频导入：将一枚壹角硬币放在水平桌面上并吹气，观察到什么现象？（激发学生的求知欲和好奇心），引入课题“流体压强与流速的关系”。

一、什么是流体？

气体和液体都可以流动，我们把有流动性的气体和液体统称为流体。

前面学过了液体内部的压强和大气压强，知道浸在液体和气体中的物体，各个方向都要受到液体和气体的压强作用，但都是流体在不流动时的情况。我们把流体流动时的压强称作流体压强，流体流动时有快有慢，当流速发生变化时，流体压强是否发生变化呢？下面我们就来探究流动的气体或液体的压强与流速之间的关系。

二、流体压强与流速的关系

1、气体压强与流速的关系

探究1：手握两张纸，让纸自然下垂，并在两纸中间向下吹气。（观察到两纸靠拢）

讨论分析：在两纸中间向下吹气后，两张纸之间空气流动速度快，两张纸外侧气体流动速度慢，使得纸张内外侧受到的大气压强不同，造成了压强差，从而形成向里的压力差，使两纸张都向中间靠拢。

探究2：把乒乓球放置于漏斗中间，漏斗口朝下，往漏斗里吹气。（如下图所示，观察到乒乓球不会掉下来。）

分析：从漏斗的细管中吹出的气流，流经乒乓球的上表面时的流速变大，此处的压强变小；乒乓球下表面的流速小，此处的压强较大，这样乒乓球受到一个向上和向下的压力差，从而托起乒乓球。

探究3：点燃两支蜡烛，向两烛焰中间吹气。（观察到两烛焰向中间靠拢）

分析：当向两支蜡烛中间吹气时，中间的空气流动速度增大，压强减小；蜡烛外侧的压强不变，两支蜡烛火焰受到向内的压强大于向外的压强，受到向内的压力大于向外的压力，两支蜡烛的火焰在压力差的作用下向中间靠拢。

探究4：将一根塑料吸管弯成直角，在弯折处剪开一个口，插入水中，用力向管内吹气。（观察到水雾从切口处喷出）

分析：用力吹气时，直管上方的空气流速大，压强小，直管中的水在大气压的作用下被压出，同时由于水平方向的气流作用，涌出的水会向前喷出。

结论：气体在流速大的地方压强越小，流速小的地方压强大。

应用分析：解释“吹硬币”现象

硬币与桌面间总有一定的缝隙，这样硬币的下方和上方都有空气，当在硬币上方沿着与桌面平行的方向用力吹气时，硬币上面空气流速加大，硬币上方空气的流速大于下方空气的流速，使得硬币上面受到向下的压强比硬币下面受到向上的压强小，使硬币受到向上的压力差，从而把硬币托了起来。（如下图所示）

2、液体流速与压强的关系

探究1：把两个塑料盖放在水槽中的水面上并分开，再用注射器向两塑料盖中间的水域注水。（如下图所示，观察到两塑料盖向中间靠拢）

分析：用注射器向两塑料盖中间的水域注水后，两塑料盖之间水流速度快，两塑料盖外侧流速慢，两塑料盖中间与外侧压强不同，造成了向内的压力差，将两塑料盖挤在了一起。

探究2：粗细不同的水管中装有水，打开水龙头阀门，观察三个竖直玻璃管中的液面高低。（视频）

分析：由于流过水平管子各部分的水的体积相等，水在细管子中间部分的流速大，压强小，根据液体压强知识，可知与细管部分连接的竖直玻璃管中的液面要低一些。

总结：液体在流速大的地方压强小，流速小的地方压强大。

三、升力的产生：

思考：飞机起飞前为什么要在跑道上快速运动一段距离？是什么力量使庞大的飞机攀升到空中并能保持在空中飞行呢？

探究：利用机翼模型探究飞机上升时与流速中间的关系——用电吹风吹机翼模型。

分析：飞机机翼的上表面是凸起下表面平直的流线型（即上凸下平，如下图所示）

当飞机在跑道上滑行（或在空中飞行）时，空气就相对地面向后移动，迎面而来的气流被机翼分成上下两部分，由于机翼横截面的形状上下不对称，在相同时间内机翼上方气流通过的曲线路程较长，机翼下方气流通过的直线路程较短，这就造成机翼上部气流的速度比机翼下部气流的速度大，由于流速高的地方压强小，流速低的地方压强大，因此，机翼上部受到向下的压强要小于机翼下部受到向上的压强，巨大的机翼在上下气流的压强差作用下产生了向上的压力差，从而形成向上的升力，并且当飞机速度增大，升力也增大，当升力大于飞机自重时，飞机便起飞了。

拓展：与飞机的机翼相似，鸟的翅膀上方也呈弧形。由于鸟的翅膀的柔韧性好，它们拍动翅膀时不仅产生升力，而且还会带着鸟儿往前飞。

逆向思维的应用：跑车的车头呈流线型，当跑车跑得太快，车会有什么危险？（发飘、不稳）怎样避免这种危险？

解决方法：在跑车的尾部安装一只倒置的翅膀，弧形朝下，当车速很大时，作用在这只翅膀上的方向向下的压强大，这样可以增强车子后轮的着地性能，这种装置叫气流偏导器。

四、应用：

1、在火车站或地铁站的站台上，离站台边缘1m左右的地方标有一条安全线，乘客必须站在安全线以外的地方候车，这是为什么？

分析：人离火车或地铁太近，火车或地铁行驶时，使人和火车或地铁之间的空气流动速度快，压强变小，离站台远的地方气体相对流速较慢，压强较大，人在内外压强差的作用下，被强大的气流压向火车或地铁，从而造成危险。

2、请列举生活中有关流体在流动时流速大的地方压强小的实例：

（1）在江中游泳时不要靠近行使的船；

（2）大风能把房盖掀起；

（3）农村炉灶里的烟能顺着烟囱排到屋外。（分析：风吹过烟囱顶端时，顶端空气流速增大压强减小，烟囱内外形成压强差，也就产生压力差，所以烟就顺着烟囱排到屋外。）

3、草原发生的一起龙卷风，龙卷风的实质是高速旋转的气流。它能把地面上的物或人畜“吸”起卷入空中，这是为什么？

分析：龙卷风内部气体流速大，压强远小于外部的压强，这个巨大的压强差就可以把物体给“吸”起来。注意，龙卷风并不能使物体受到的重力变小，也不是迷信说法中的“龙”把物体“抓”到空中。

课堂小结：

1、流体压强与流速关系：

流体在流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大。

2、升力的产生

机翼上面凸起、下面平直——机翼上方空气流速大、下方小——向上的升力大于重力——起飞

布置作业：

课本作业第1、2、4题。JAb88.COm

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一位优秀的教师不打无准备之仗，会提前做好准备，高中教师要准备好教案，这是高中教师的任务之一。教案可以让学生们有一个良好的课堂环境，减轻高中教师们在教学时的教学压力。写好一份优质的高中教案要怎么做呢？以下是小编为大家精心整理的“沪科版高一物理下册《动能和势能》教案”，仅供参考，欢迎大家阅读。

沪科版高一物理下册《动能和势能》教案

教材解读

“能量”的概念跟功的概念有密切的联系（功是能量变化多少的度量，做功的过程是能量改变或转化的过程），是物理学中重要的基本概念。新课程标准将“能量”作为三个内容标准之一，可见它的重要性。本节教材，介绍能量中最常见的一种形式——机械能。学习本节课，既要密切联系前面所学过的运动、重力、弹力等知识，还要注意观察生产、生活中的能量现象。本节内容又是后面学习其它各种形式的能、能的转化和守恒定律的基础。

本节教材的编写思路：先简单介绍功和能的关系，然后通过大量的实例让学生真实感受到动能和势能的存在，理解动能和势能的概念；教材还安排了两个实验，让学生通过观察实验了解动能、重力势能的大小各与什么因素有关。

教学目标

知识与技能

1.理解动能和势能的基本概念，并能识别具有动能和势能物体的事例；

2.理解动能、势能的大小跟什么因素有关。

过程与方法

1.熟练掌握分类法、控制变量法等具体的研究方法；

2.通过参与科学探究活动，培养初步的科学探究能力。

情感、态度与价值观

1.使学生通过知识的探究过程形成研究探索的意识和勇于创新的精神；

2.在与小组一起探究的过程中，养成与人共处、协作学习的习惯。

重难点处理

重点：（1）动能和势能的概念——采用先摆事例，由学生主动发现它们各自的特点来进行分类，运用分类法自然地得出动能和势能的定义，以便于学生接受和理解。

（2）动能和势能的大小与什么因素有关——对于动能和势能的影响因素方面，从动能入手，采用典型的探究教学模式，充分体现“以人为本”的教学原则，使学生具有求知的欲望，积极探索问题的答案，在获取知识的同时，也大大地提高了能力。

难点：探究动能的影响因素——利用最简单的器材，让学生参与实验操作的全过程，帮助学生理清思路，明确操作方法。

【教学过程】

教学

过程

教学内容

教学策略

教师活动

学生活动

引

入

课

题

通过给学生观看“温州动车追尾事故过程还原视频”和图片引出能量的概念。

以重大事件引起学生的学习兴趣。

播放课件

仔细观察，思考。

讲

授

新

课

一、动能和势能的概念

1．课件展示六幅具有动能和势能的事例。

高速行使的列车

拉弯的弓

举高的重锤

流动的水

形变的跳板

高处的石头

本节课讲授的能量形式较多，所以采用分类法帮助学生理解各能量之间的差别。

请学生讨论并提出各种分类方案。

交流小组分类方案：

从运动与静止角度分类：

……

2．将动能和势能进行分类，引出本节课的课题：§15.4动能和势能

通过学生对图片信息的处理，自发地找到动能与势能的不同。

启发引出动能和势能。

学生发现一类物体是运动的，引出动能；另外一类物体虽然是静止的，但是它们却储存能量，引出势能。

3．反馈与交流：列举生活中具有动能的事例。

及时的反馈练习可巩固学生对动能、势能定义的理解。

认真听取学生的回答，对需要说明的给予说明

讨论回答

二、动能大小的影响因素

1．提出探究课题：动能的大小跟什么因素有关。

从日常生活中发现动能有大小。

小球从斜面不同高度下落时，木块被推动的远近不同。

观察发现能量有大小

2．猜想动能的大小跟什么因素有关。

利用不同渠道收集动能信息，培养初步的信息收集能力。

让学生根据生活经验以小组为单位来猜想，并说出理由。

启发：我们是否能将相近的因素进行合并呢？

猜想：动能的大小可能与质量、高度、速度、重力有关……

如：质量和重力合并等，最后得到猜想：质量和速度

3．设计实验方案

如选用大小不同的钢球从同一高度沿斜面滚下击打木块和用同一钢球从不同高度滚下击打木块。

使学生在明确的探究目的指导下拟定实验方案，避免学生盲目操作产生消极心理。

提示学生有控制变量的意识。

选择科学探究的方法及所需器材，如小钢球、木块、斜面等。

4．进行实验并收集证据。

分组进行实验，组内的角色分工要明确。

巡视指导

独立操作简单仪器；正确记录实验数据并完成探究报告。

5．分析与论证

以实验现象为依据进行推理分析。

让学生尝试对探究结果进行描述和解释。

交流实验

7．反馈练习

巩固练习

展示题目

思考回答

8．评估与交流

从经验、教训等多角度交流评估。

参与交流

参与交流

布置作业

基本作业——探究：势能大小跟什么因素有关。

提高作业——你认为质量和速度谁对动能影响较大？大胆作出猜想并设计实验来验证你的猜想。

沪科版高一物理下册《机械运动》教案

一名爱岗敬业的教师要充分考虑学生的理解性，教师要准备好教案，这是教师需要精心准备的。教案可以让学生们充分体会到学习的快乐，让教师能够快速的解决各种教学问题。那么，你知道教案要怎么写呢？考虑到您的需要，小编特地编辑了“沪科版高一物理下册《机械运动》教案”，供大家参考，希望能帮助到有需要的朋友。

沪科版高一物理下册《机械运动》教案

一、教学任务分析

机械运动是本章的第一节，同时也是后面学习直线运动的基础。

学习本节知识之前，学生需积累较多的相关生活经验，知道生活中关于运动和静止的一些自然常识，如地球会绕太阳转等。本节内容与人们的日常生活紧密联系，有着广泛的现实意义。

本设计从“手抓子弹”的小故事引入。通过对生活中的多个实例交流并归纳出机械运动概念。通过动手实验和小组讨论的方法归纳出要判断一个物体的运动情况，必须先选择合适的参照物，即得出选取参照物的必要性和重要性。最后通过对生活中典型实例的解释，进一步巩固参照物的概念，同时解决“如何选取合适参照物？”的问题。

本节课的学习强调学生的主动参与，使学生感受物理与生活密切相关。通过讨论选择不同的参照物对同一物体运动情况的描述可能不同，认识到物体运动的相对性，进而初步体验辩证唯物主义运动观。

二、教学目标

1、知识与技能

（1）知道机械运动；知道参照物的概念。

（2）知道运动和静止的相对性。

（3）知道一切物体都在运动，绝对静止的物体是不存在的。

（4）学会用参照物解释物体的运动情况。

2、过程与方法

通过实验建立参照物的我概念，形成研究机械运动时如何选取合适的参照物的方法。

3、态度、情感与价值观

（1）能用所学的知识解释与生活有关的机械运动情况，感受物理与生活密切相关。

（2）通过讨论选择不同的参照物对同一物体运动情况的描述可能不同，认识到物体运动的相对性，进而初步体验辩证唯物主义运动观。

三、教学重点和难点

重点：参照物，运动和静止的相对性。

难点：学会选择合适的参照物。

四、教学资源

1、器材：磁带盒，白纸。

2、学习活动卡

五、教学设计思路

本设计的内容包括两个方面：一是机械运动的概念。二是参照物概念的建立。

本设计的基本思路是：从生活中的具体例子和体验得出机械运动的概念。当判断生活中的物体的运动情况时出现矛盾，从而激发学生的求知欲，然后通过实验、举例和讨论得出要判断一个物体的运动情况时，必须先选择合适的参照物，即得出选取参照物的必要性和重要性。

本设计要突出的重点是：参照物，运动和静止的相对性。方法是：当判断生活中的物体的运动情况出现矛盾时，通过动手实验和小组讨论的方法得出：物体的运动和静止是相对的，要判断一个物体的运动情况前，必须先选择合适的参照物。

本设计要突破的难点是：学会选择合适的参照物。方法是：通过对几个典型例子的解释的手段学会如何选择合适的参照物。

本设计强调学生的主动参与，重视概念的形成过程以及伴随这一过程的方法的教育。

完成本设计的内容需1课时。

六、教学流程.

1、教学流程图

情景

小故事

2、流程图说明

情境一战期间，一个法国飞行员在2000米高空飞行时，不经意间竟徒手抓到一颗子弹！

问题设问1

我们如何判断一个物体是否运动？

活动1举例、交流、讨论

通过生活中的实例交流、讨论并归纳得出判断一个物体是否运动的依据是它相对于另一个物体的位置是否发生变化。

问题设问2

如何科学地判断物体的运动情况？判断的依据是什么？

活动2实验、讨论、举例

带着问题做白纸拖动磁带盒的实验并判断磁带盒是否运动？对实验结果进行讨论分析得出：运动和静止是相对的。再分组讨论判断物体运动情况的依据到底是什么？从而得出参照物选取的必要性和重要性。

活动3解释、应用

训练用物理语言来科学地解释生活中物体的运动情况。然后通过对几个典型例子的分析学会根据具体情况选取合适的参照物。通过学生喜闻乐见的动画片“唐老鸭”，提出思考题：假如你是导演，你将如何设计唐老鸭从空中坠落的镜头？

3、教学主要环节本设计可分为二个主要的教学环节。

第一环节，通过对生活中的多个实例交流并归纳出机械运动概念：一个物体相对于另一个物体位置的变化。

第二环节，当判断生活中的物体的运动情况出现矛盾时，通过动手实验和小组讨论的方法归纳出要判断一个物体的运动情况，必须先选择合适的参照物。通过对生活中典型实例的解释，进一步巩固参照物的概念，同时突破“如何选取合适参照物”的教学难点。

七、教案

（一）机械运动

1．课题引入

在第一次世界大战期间，有一个法国飞行员在2000米高空飞行时，发现身边似乎有一条“小虫”在蠕动着，他伸手一抓，竟是一颗德国制造的子弹！这是怎么回事？子弹的运动应该是很快的，为何在这位飞行员眼中，它的运动是如此缓慢？这颗子弹的运动情况该如何科学地描述呢？

2．机械运动

生活中我们如何判断一个物体是否运动？

（1）黑板擦运动了吗？你的判断依据是什么？

（2）教室内正在走动的老师运动了吗？你判断的依据是什么？

（3）树木、房屋呢？地球呢？……

学生通过对实例的交流讨论得到：物体是否运动的判断依据是：一个物体相对于另一个物体的位置是否发生了变化。

机械运动：一个物体相对于另一个物体的位置发生了变化。

（二）参照物

1．运动和静止的相对性

那我们就用这个判断依据来判断一下周围物体的运动情况：

（1）教室内正在走动的老师运动了吗？为什么？

（运动了，因为老师相对于讲台的位置发生了变化）

（2）讲台运动了吗？为什么？

（没有，因为讲台相对于教室的位置没有变化）

（3）教室运动了吗？路边的树木呢？

（没有，因为他们相对于地面的位置没有变化）

我们生活的地球运动了吗？为什么？那教室和树木呢？

……………………………………

同一个物体（教室或树木）的运动情况得到相反的结论而引发矛盾：物体的运动情况到底该如何判断？

好，接下去，我们就带着这个问题做一个小实验（活动卡42页）

问题：磁带盒运动了吗？你判断的依据是什么？

学生边实验边讨论得出两个不同的结论，即磁带盒相对于桌子运动了，但相对于白纸没有运动。再引导学生重新描述一下刚才各个物体的运动情况，从而得出运动和静止是相对的。

2．参照物

当我们要判断一个物体是否运动时，总要有个大家都认可的统一的说法，否则就没有意义了。

接下去就请大家就刚才所做的实验再讨论一下，按照怎样的判断依据来确定磁带盒的运动情况。

学生分组讨论，教师巡视点拨。

（以桌子为标准，磁带盒是运动的；以白纸为标准，磁带盒是不动的）

看来判断一个物体是否运动，我们的首要任务是确定一个标准。

参照物：判断一个物体是否运动时，被选作标准的物体。

学生互相提问、解释（注意训练规范的物理用语）。

那大家能否找到一个绝对静止的物体？

通过讨论得：运动是绝对的，静止是相对的。

3．参照物的选取

要判断一个物体是否运动首先要确定参照物，那这个参照物该如何选取呢？

（1）手抓子弹

（飞行员判断子弹的运动情况时以自己为参照物）

（2）马路上行驶的汽车中的乘客

（路人判断时以地面为参照物；乘客以车或驾驶员为参照物）

（3）铁路职工被一馒头砸到，“中弹”昏倒

（铁路职工判断馒头的运动情况时以地面为参照物，而火车上的人判断时以火车为参照物）

所以参照物的选取可以是任意的，但需根据具体情况选取合适的参照物。

学生做活动卡上的图片解读。

思考题：

动画片中，唐老鸭从悬崖边坠落，如果你是导演，你将如何设计拍摄这个镜头？

沪科版高一物理下册《重力势能》教案

沪科版高一物理下册《重力势能》教案

新课标要求

㈠知识与技能

1、理解重力势能的概念，会用重力势能的定义进行计算.

2、理解重力势能的变化和重力做功的关系，知道重力做功与路径无关.

3、知道重力势能的相对性.

㈡过程与方法

用所学功的概念推导重力作功与路径的关系，亲身感受知识的建立过程

㈢情感、态度与价值观

渗透从对生活中有关物理现象的观察，得到物理结论的方法，激发和培养学生探索自然规律的兴趣．

教学重点

重力势能的概念及重力做功跟物体重力势能改变的关系。

教学难点

重力势能的系统性和相对性。

教学方法

实验观察法、分析归纳法、讲练法。

教学工具

铁球(大小、质量均不同)两个、透明玻璃容器、沙子、投影片。

教学过程

（一）引入新课

师：放录像：打桩机的重锤从高处落下，把水泥桩打进地里。

从录像中，同学们想到了什么？

生：观看录像，思考问题。

重锤把水泥桩打进地里，说明重锤对水泥桩做了功。据功和能的关系，既然重锤可以对水泥桩做功，表明重锤具有能。

总结点评：实际上重锤在下落过程中把重力势能转化为动能，再对水泥桩做功，把其打入地里。

导入：在初中我们已经学过：物体由于被举高而具有的能量叫重力势能。那么重力势能的大小与什么有关，又如何定量表示呢？本节课我们就来学习这个问题。

（二）进行新课

1、重力的功

师：投影教材上的图，引导学生阅读教材“重力作功”部分。一边阅读，一边在练习本上把推导过程写出来。

通过推导重力在这几种不同情况下做的功，可以得出什么结论？

生：阅读教材，推导三种情况下重力做的功。选出代表发表自己的见解。

点评：通过学生亲手实践，培养学生探求知识的欲望和分析问题解决问题的能力。

师：听取学生汇报，总结点评。

生：认真思考，分组讨论，选出代表回答。

师：倾听学生回答，点评。

结论：物体运动时，重力对它做的功只跟它的起点和重点的位置有关，而跟物体运动的路径无关。WG=mgh1－mgh2。可见，物体的重力mg与它所在位置的高度h的乘积“mgh”是一个具有特殊意义的物理量。

2、对重力势能的学习

师：指导学生阅读教材“重力势能”一段，提出问题

⑴怎样定量表示物体的重力势能？

⑵重力势能与什么因素有关？你能否列举生活中的实例加以说明？

⑶重力势能的改变和重力作功之间的关系是怎样的？写出它们之间的关系式。

生：阅读教材，认真思考问题。选出代表发表自己的见解、列举实例。

点评：通过学生阅读，培养学生的阅读理解能力；通过学生的回答，培养学生的语言表达能力。通过学生列举生活实例，培养学生观察生活、热爱生活的良好品质。

师：听取学生汇报，总结点评。

如果学生列举实力有困难，教师可以给与指导和帮助，比如录像中打桩机的例子等。也可以设计演示实验。如下：

【演示】在一个玻璃容器内放入沙子，拿一个铁球分别从不同的高度释放，使其落到沙子中，观察铁球落入的深度.

【演示】把大小不同的两个铁球从同一高度释放，观察它们落入沙子中的深度.

学生叙述实验现象：

1.当铁球质量一定时，释放点越高，铁球落入沙子中越深；

2.当释放高度一定时，铁球质量越大，铁球落入沙子中越深.

实验现象说明：

物体的质量越大，高度越大，重力势能就越大。

3、重力势能的相对性和系统性

师：引导学生阅读课文相关内容.

投影阅读思考题：

1.为什么说重力势能具有相对性？

2.什么是参考平面？参考平面的选取是唯一确定的吗？

3.选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是否相同？是否会影响有关重力势能问题的研究？

4.如果物体在参考平面的上方，重力势能取什么值？表示什么含义？

5.如果物体在参考平面的下方，重力势能取什么值？表示什么含义？

6.为什么说“势能是系统所共有的”？

生：带着问题阅读教材。然后选出代表发言。

师：听取学生汇报，总结点评：

1.重力势能总是相对于某个水平面来说的，这个水平面叫参考平面.参考平面选取不同，重力势能的数值就不同。可见，重力势能具有相对性。

选择哪个水平面作为参考平面，可视研究问题的方便而定，通常选择地面作为参考平面.

2.选择不同的参考平面，物体的重力势能的数值是不同的，但并不影响研究有关重力势能的问题，因为在有关的问题中，有确定意义的是重力势能的差值，这个差值并不因选择不同的参考平面而有所不同.

3.对选定的参考平面而言，在参考平面上方的物体，高度是正值，重力势能也是正值，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面具有的重力势能要大.

4.在参考平面下方的物体，高度是负值，物体具有负的重力势能，表示物体在该位置具有的重力势能比在参考平面上具有的重力势能要少。

5.重力势能根重力有关，而重力是地球施加给物体的，没有地球，也就谈不上重力势能。可见，重力势能是“地球和物体”这个系统共有的。

点评：培养学生阅读理解能力和语言概括能力。

（三）课堂总结、点评

师：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

生：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

（四）实例探究

⑴对重力势能的理解

【例1】关于重力势能的几种理解，正确的是

A.重力势能等于零的物体，一定不会对别的物体做功

B.放在地面上的物体，它的重力势能一定等于零

C.在不同高度将某一物体抛出，落地时重力势能相等

D.相对不同的参考平面，物体具有不同数值的重力势能，但并不影响研究有关重力势能的问题

答案：CD.

⑵关于重力势能的相对性

【例2】如图所示[转载]高中物理(必修二)课时教案-7.4wbr重力势能，桌面高为h，质量为m的小球从离桌面高H处自由落下，不计空气阻力，假设桌面处的重力势能为0，则小球落到地面前瞬间的重力势能为

A.mgh

B.mgH

C.mg(h+H)

D.-mgh

【思路】重力势能的大小是相对参考平面而言的，参考平面选择不同，物体的高度不同，重力势能的大小则不同.

解：据题意知已选定桌面为参考平面，则小球在最高点时的高度为H，小球在桌面的高度为零，小球在地面时的高度为－h，所以小球落到地面时，它的重力势能为Ep=-mgh.

答案：D

⑶重力做功及重力做功与重力势能的关系

【例3】[转载]高中物理(必修二)课时教案-7.4wbr重力势能一物体从A点沿粗糙面AB与光滑面AC分别滑到同一水平面上的B点与C点，则下列说法中正确的是

A.沿AB面重力做功多

B.沿两个面重力做的功相同

C.沿AB面重力势能减少多

D.沿两个面减少的重力势能相同

答案：BD.

⑷综合应用

【例4】起重机以g/4的加速度将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h，则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少？物体克服重力做功为多少？物体的重力势能变化了多少.

解：由题意可知起重机的加速度a=g/4，物体上升高度h，

据牛顿第二定律得mg-F=ma所以F=mg-ma=mg-m×g/4=3mg/4

方向竖直向上.

所以拉力做功WF=Fhcos0°=3mgh/4

重力做功WG=mghcos180°=-mgh

即物体克服重力做功为mgh

又因为WG=Ep1-Ep2=-mgh

WG0，Ep1Ep2

即物体的重力势能增加了mgh

（五）作业布置

书面完成“问题与练习”中1－4题。

板书设计

4．重力势能

一、重力的功与重力做功有关的因素：重力的大小和下落的高度大小．与物体的路径无关．

二、重力势能物体的重力势能等于它所受的重力和所处高度的乘积．

三、重力势能的相对性

1．重力势能与参考平面的选取有关．但重力势能的变化量与参考平面的选取无关．

2．势能是系统所共有的．

沪科版高一物理下册《机械波的运动》教案

沪科版高一物理下册《机械波的运动》教案

目标：

1．掌握机械波的产生条件和机械波的传播特点（规律）；

2．掌握描述波的物理量——波速、周期、波长；

3．正确区分振动图象和波动图象，并能运用两个图象解决有关问题

4．知道波的特性：波的叠加、干涉、衍射；了解多普勒效应

教学重点：机械波的传播特点，机械波的三大关系（波长、波速、周期的关系；空间距离和时间的关系；波形图、质点振动方向和波的传播方向间的关系）

教学难点：波的图象及相关应用

教学方法：讲练结合，计算机辅助教学

教学过程：

一、机械波

1．机械波的产生条件：波源（机械振动）传播振动的介质（相邻质点间存在相互作用力）。

2．机械波的分类

机械波可分为横波和纵波两种。

（1）质点振动方向和波的传播方向垂直的叫横波，如：绳上波、水面波等。

（2）质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波，如：弹簧上的疏密波、声波等。

分类质点的振动方向和波的传播方向关系形状举例

横波垂直凹凸相间；有波峰、波谷绳波等

纵波在同一条直线上疏密相间；有密部、疏部弹簧波、声波等

说明：地震波既有横波，也有纵波。

3．机械波的传播

（1）在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。波速、波长和频率之间满足公式：v=λf。

（2）介质质点的运动是在各自的平衡位置附近的简谐运动，是变加速运动，介质质点并不随波迁移。

（3）机械波转播的是振动形式、能量和信息。

（4）机械波的频率由波源决定，而传播速度由介质决定。

4．机械波的传播特点（规律）：

（1）前带后，后跟前，运动状态向后传。即：各质点都做受迫振动，起振方向由波源来决定；且其振动频率（周期）都等于波源的振动频率（周期），但离波源越远的质点振动越滞后。

（2）机械波传播的是波源的振动形式和波源提供的能量，而不是质点。

5．机械波的反射、折射、干涉、衍射

一切波都能发生反射、折射、干涉、衍射。特别是干涉、衍射，是波特有的性质。

（1）干涉产生干涉的必要条件是：两列波源的频率必须相同。

需要说明的是：以上是发生干涉的必要条件，而不是充分条件。要发生干涉还要求两列波的振动方向相同（要上下振动就都是上下振动，要左右振动就都是左右振动），还要求相差恒定。我们经常列举的干涉都是相差为零的，也就是同向的。如果两个波源是振动是反向的，那么在干涉区域内振动加强和减弱的位置就正好颠倒过来了。

干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件：

最强：该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍，即δ=nλ

最弱：该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍，即

根据以上分析，在稳定的干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱。

至于“波峰和波峰叠加得到振动加强点”，“波谷和波谷叠加也得到振动加强点”，“波峰和波谷叠加得到振动减弱点”这些都只是充分条件，不是必要条件。

【例1】如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有

A．该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱

B．该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强

C．a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的

D．再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱

解析：该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，这不难理解。但是d既不是波峰和波峰叠加，又不是波谷和波谷叠加，如何判定其振动强弱？这就要用到充要条件：“到两波源的路程之差是波长的整数倍”时振动最强，从图中可以看出，d是S1、S2连线的中垂线上的一点，到S1、S2的距离相等，所以必然为振动最强点。

本题答案应选B、C

点评：描述振动强弱的物理量是振幅，而振幅不是位移。每个质点在振动过程中的位移是在不断改变的，但振幅是保持不变的，所以振动最强的点无论处于波峰还是波谷，振动始终是最强的。

【例2】如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5cm，且图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和0.5m。C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是（）

A．C、E两点都保持静止不动

B．图示时刻A、B两点的竖直高度差为20cm

C．图示时刻C点正处于平衡位置且向水面上运动

D．从图示的时刻起经0.25s，B点通过的路程为20cm

解析：由波的干涉知识可知图6中的质点A、B、E的连线处波峰和波峰或波谷和波谷叠加是加强区，过D、F的连线处和过P、Q的连线处波峰和波谷叠加是减弱区。C、E两点是振动的加强点，不可能静止不动。所以选项A是错误的。

在图示时刻，A在波峰，B在波谷，它们振动是加强的，振幅均为两列波的振幅之和，均为10cm，此时的高度差为20cm，所以B选项正确。

A、B、C、E均在振动加强区，且在同一条直线上，由题图可知波是由E处向A处传播，在图示时刻的波形图线如右图所示，由图可知C点向水面运动，所以C选项正确。

波的周期T=/v=0.5s，经过0.25s，即经过半个周期。在半个周期内，质点的路程为振幅的2倍，所以振动加强点B的路程为20cm，所以D选项正确。

点评：关于波的干涉，要正确理解稳定的干涉图样是表示加强区和减弱区的相对稳定，但加强区和减弱区还是在做振动，加强区里两列波分别引起质点分振动的方向是相同的，减弱区里两列波分别引起质点分振动的方向是相反的，发生变化的是振幅增大和减少的区别，而且波形图沿着波的传播方向在前进。

（2）衍射。

波绕过障碍物的现象叫做波的衍射。

能够发生明显的衍射现象的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长相差不多。

（3）波的独立传播原理和叠加原理。

独立传播原理：几列波相遇时，能够保持各自的运动状态继续传播，不互相影响。

叠加原理：介质质点的位移、速度、加速度都等于几列波单独转播时引起的位移、速度、加速度的矢量和。

波的独立传播原理和叠加原理并不矛盾。前者是描述波的性质：同时在同一介质中传播的几列波都是独立的。比如一个乐队中各种乐器发出的声波可以在空气中同时向外传播，我们仍然能分清其中各种乐器发出的不同声波。后者是描述介质质点的运动情况：每个介质质点的运动是各列波在该点引起的运动的矢量和。这好比老师给学生留作业：各个老师要留的作业与其他老师无关，是独立的；但每个学生要做的作业却是所有老师留的作业的总和。

【例3】如图中实线和虚线所示，振幅、周期、起振方向都相同的两列正弦波（都只有一个完整波形）沿同一条直线向相反方向传播，在相遇阶段（一个周期内），试画出每隔T/4后的波形图。并分析相遇后T/2时刻叠加区域内各质点的运动情况。

解析：根据波的独立传播原理和叠加原理可作出每隔T/4后的波形图如所示。

相遇后T/2时刻叠加区域内abcde各质点的位移都是零，但速度各不相同，其中a、c、e三质点速度最大，方向如图所示，而b、d两质点速度为零。这说明在叠加区域内，a、c、e三质点的振动是最强的，b、d两质点振动是最弱的。

6．多普勒效应

当波源或者接受者相对于介质运动时，接受者会发现波的频率发生了变化，这种现象叫多普勒效应。

学习“多普勒效应”必须弄清的几个问题：

（1）当波源以速率v匀速靠近静止的观察者A时，观察者“感觉”到的频率变大了。但不是“越来越大”。

（2）当波源静止，观察者以速率v匀速靠近波源时，观察者“感觉”到的频率也变大了。

（3）当波源与观察者相向运动时，观察者“感觉”到的频率变大。

（4）当波源与观察者背向运动时，观察者“感觉”到的频率变小。

【例4】（2004年高考科研测试）a为声源，发出声波；b为接收者，接收a发出的声波。a、b若运动，只限于在沿两者连线方向上，下列说法正确的是

A．a静止，b向a运动，则b收到的声频比a发出的高

B．a、b向同一方向运动，则b收到的声频一定比a发出的高

C．a、b向同一方向运动，则b收到的声频一定比a发出的低

D．a、b都向相互背离的方向运动，则b收到的声频比a发出的高

答案：A

二、振动图象和波的图象

1．振动图象和波的图象

振动图象和波的图象从图形上看好象没有什么区别，但实际上它们有本质的区别。

（1）物理意义不同：振动图象表示同一质点在不同时刻的位移；波的图象表示介质中的各个质点在同一时刻的位移。

（2）图象的横坐标的单位不同：振动图象的横坐标表示时间；波的图象的横坐标表示距离。

（3）从振动图象上可以读出振幅和周期；从波的图象上可以读出振幅和波长。

简谐振动图象与简谐横波图象的列表比较：

简谐振动简谐横波

图

象

坐

标横坐标时间介质中各质点的平衡位置

纵坐标质点的振动位移各质点在同一时刻的振动位移

研究对象一个质点介质中的大量质点

物理意义一个质点在不同时刻的振动位移介质中各质点在同一时刻的振动位移

随时间的变化原有图形不变，图线随时间而延伸原有波形沿波的传播方向平移

运动情况质点做简谐运动波在介质中匀速传播；介质中各质点做简谐振动

2．描述波的物理量——波速、周期、波长：

（1）波速v：运动状态或波形在介质中传播的速率；同一种波的波速由介质决定。

注：在横波中，某一波峰（波谷）在单位时间内传播的距离等于波速。

（2）周期T：即质点的振动周期；由波源决定。

（3）波长λ：在波动中，振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离。

注：在横波中，两个相邻波峰（波谷）之间的距离为一个波长。

结论：

（1）波在一个周期内传播的距离恰好为波长。

由此：v=λ/T=λf；λ=vT.波长由波源和介质决定。

（2）质点振动nT（波传播nλ）时，波形不变。

（3）相隔波长整数倍的两质点，振动状态总相同；相隔半波长奇数倍的两质点，振动状态总相反。

3．波的图象的画法

波的图象中，波的图形、波的传播方向、某一介质质点的瞬时速度方向，这三者中已知任意两者，可以判定另一个。（口诀为“上坡下，下坡上”；或者“右上右、左上左））

4．波的传播是匀速的

在一个周期内，波形匀速向前推进一个波长。n个周期波形向前推进n个波长（n可以是任意正数）。因此在计算中既可以使用v=λf，也可以使用v=s/t，后者往往更方便。

5．介质质点的运动是简谐运动（是一种变加速运动）

任何一个介质质点在一个周期内经过的路程都是4A，在半个周期内经过的路程都是2A，但在四分之一个周期内经过的路程就不一定是A了。

6．起振方向

介质中每个质点开始振动的方向都和振源开始振动的方向相同。

【例5】在均匀介质中有一个振源S，它以50HZ的频率上下振动，该振动以40m/s的速度沿弹性绳向左、右两边传播。开始时刻S的速度方向向下，试画出在t=0.03s时刻的波形。

解析：从开始计时到t=0.03s经历了1.5个周期，波分别向左、右传播1.5个波长，该时刻波源S的速度方向向上，所以波形如右图所示。

【例6】如图所示是一列简谐横波在t=0时刻的波形图，已知这列波沿x轴正方向传播，波速为20m/s。P是离原点为2m的一个介质质点，则在t=0.17s时刻，质点P的：速度和加速度都沿-y方向；速度沿+y方向，加速度沿-y方向；速度和加速度都正在增大；速度正在增大，加速度正在减小。

以上四种判断中正确的是

A．只有B．只有

C．只有D．只有

解析：由已知，该波的波长λ=4m，波速v=20m/s，因此周期为T=λ/v=0.2s；因为波向右传播，所以t=0时刻P质点振动方向向下；0.75T0.17sT，所以P质点在其平衡位置上方，正在向平衡位置运动，位移为正，正在减小；速度为负，正在增大；加速度为负，正在减小。正确，选C

7．波动图象的应用：

（1）从图象上直接读出振幅、波长、任一质点在该时刻的振动位移。

（2）波动方向==振动方向。

方法：选择对应的半周，再由波动方向与振动方向“头头相对、尾尾相对”来判断。

如图：

【例7】如图是一列沿x轴正方向传播的机械波在某时刻的波

形图。由图可知：这列波的振幅为5cm，波长为4m。此时刻

P点的位移为2.5cm，速度方向为沿y轴正方向，加速度方向

沿y轴负方向；Q点的位移为－5cm，速度为0，加速度方

向沿y轴正方向。

【例8】如图是一列波在t1=0时刻的波形，波的传播速度

为2m/s，若传播方向沿x轴负向，则从t1=0到t2=2.5s的时间

内，质点M通过的路程为______，位移为_____。

解析：由图：波长λ=0.4m，又波速v=2m/s，可得：

周期T=0.2s，所以质点M振动了12.5T。

对于简谐振动，质点振动1T，通过的路程总是4A；振动0.5T，通过的路程总是2A。

所以，质点M通过的路程12×4A+2A=250cm=2.5m。质点M振动12.5T时仍在平衡位置。

所以位移为0。

【例9】在波的传播方向上，距离一定的P与Q点之间只有一个波谷的四种情况，如图A、B、C、D所示。已知这四列波在同一种介质中均向右传播，则质点P能首先达到波谷的是（）

解析：四列波在同一种介质中传播，则波速v应相同。由T=λ/v得：TDTA=TBTC；

再结合波动方向和振动方向的关系得：C图中的P点首先达到波谷。

（3）两个时刻的波形问题：设质点的振动时间（波的传播时间）为t，波传播的距离为x。

则：t=nT+t即有x=nλ+x（x=vt）且质点振动nT（波传播nλ）时，波形不变。

根据某时刻的波形，画另一时刻的波形。

方法1：波形平移法：当波传播距离x=nλ+x时，波形平移x即可。

方法2：特殊质点振动法：当波传播时间t=nT+t时，根据振动方向判断相邻特殊点（峰点，谷点，平衡点）振动t后的位置进而确定波形。

根据两时刻的波形，求某些物理量（周期、波速、传播方向等）

【例10】如图是一列向右传播的简谐横波在某时刻的波形图。

已知波速v=0.5m/s，画出该时刻7s前及7s后的瞬时波形图。

解析：λ=2m，v=0.5m/s，T==4s.所以波在7s内传播

的距离为x=vt=3.5m=1λ质点振动时间为1T。

方法1波形平移法：现有波形向右平移λ可得7s后的波形；

现有波形向左平移λ可得7s前的波形。

由上得到图中7s后的瞬时波形图（粗实线）和7s前的瞬时波形图（虚线）。

方法2特殊质点振动法：根据波动方向和振动方向的关系，确定两个特殊点（如平衡点和峰点）在3T/4前和3T/4后的位置进而确定波形。请读者试着自行分析画出波形。