以下是高一物理重力的重心教案的一些主要内容:
一、教学目标:
1. 理解重心的概念,掌握重心的位置随物体的形状和质量的分布而改变。
2. 学会确定形体的重心,并能根据重心的位置判断物体的稳定性、悬挂法确定物体重心的方法等。
3. 培养学生观察、分析、概括、推理及解决简单实际问题的能力。
二、教学重点:
重心的概念及确定物体重心的方法。
三、教学难点:
根据物体的形状和质量分布情况,确定物体的重心。
四、教学准备:
准备一些实物(如球、木块、纸张等)及一些工具(如图钉、细线等)。
五、教学过程:
1. 导入新课:通过复习引入重心概念。教师引导学生回忆在初中学过的杠杆的五要素之一——支点,并指出如果物体对支点有作用力,则该力可称为物体的重力,那么重力作用的效果如何体现呢?由此引出重心的概念。
2. 讲授新课:首先,让学生了解重心的概念及重心的性质。教师通过讲解,让学生知道重心是物体各部分所受重力的等效作用点,它随物体的形状和质量的分布而改变。接着,教师介绍几种常见物体的重心位置,并让学生通过观察和思考理解这些规律。最后,教师介绍几种确定物体重心的方法,包括悬挂法等,并让学生通过实践掌握这些方法。
3. 课堂练习:教师提供一些练习题,让学生运用所学知识解决实际问题,以加深对重心的理解和应用。
4. 总结回顾:教师引导学生回顾本节课的主要内容,包括重心的概念、性质、确定物体重心的方法等。同时,教师强调重心在实际生活中的应用,鼓励学生将所学知识应用到实际生活中。
5. 作业布置:教师布置一些与重心相关的作业,以帮助学生进一步巩固和理解重心的概念和应用。
六、教学反思:
教师根据学生的课堂表现和作业完成情况,对教学效果进行反思。教师可以从学生是否理解了重心的概念和应用、是否掌握了确定物体重心的方法等方面进行评价。同时,教师也可以根据学生的反馈,对教学方法和内容进行改进和优化。
例题:
题目:一个质量为$m$的物体,放置在水平桌面上,与桌面间的动摩擦因数为$\mu$。
1. 计算物体在重力作用下,其重心的位置。
2. 假设物体在水平面上受到一个与水平面成$\theta$角的拉力$F$作用,求物体在拉力作用下的加速度。
3. 当物体受到的拉力大小为多少时,物体开始运动?
4. 物体在运动过程中受到的最大摩擦力是多少?
分析:
首先,我们需要知道重心的位置与物体的质量分布有关。对于一个质量分布均匀的物体,其重心位于物体的几何中心。对于本题中的物体,其重心在物体的几何中心上。
其次,我们需要根据牛顿第二定律来求解物体的加速度。根据牛顿第二定律,物体的加速度等于物体所受合外力除以物体的质量。在本题中,我们需要考虑重力、拉力$F$和摩擦力三个力的作用。
解答:
1. 重心的位置:由于物体是均匀的,其重心位于物体的几何中心。在本题中,我们可以根据物体的几何尺寸来求出其重心位置。
2. 拉力作用下的加速度:根据牛顿第二定律,物体的加速度等于物体所受合外力除以物体的质量。在本题中,物体所受合外力为重力、拉力$F$和摩擦力之和。由于物体与桌面间的动摩擦因数为$\mu$,所以物体受到的最大静摩擦力为$f = \mu mg$。当拉力小于最大静摩擦力时,物体保持静止;当拉力大于最大静摩擦力时,物体开始运动。此时物体受到的合外力为$F\cos\theta - \mu mg$,物体的加速度为$a = \frac{F\cos\theta - \mu mg}{m}$。
3. 当物体开始运动时,物体受到的拉力等于最大静摩擦力加上重力与支持力的合力(即$mg\sin\theta$)。所以当拉力大小为$F = mg\sin\theta + \mu mg = mg(\sin\theta + \mu)$时,物体开始运动。
4. 当物体开始运动后,物体受到的摩擦力为滑动摩擦力,大小为$f = \mu mg$。当拉力大于最大静摩擦力时,物体开始运动;当拉力小于最大静摩擦力时,物体保持静止。因此,当物体受到的拉力大于等于最大静摩擦力加上重力与支持力的合力时(即$F \geqslant mg(\sin\theta + \mu)$),物体开始运动并受到滑动摩擦力的作用。
总结:
本题主要考查了重心的位置、牛顿第二定律以及运动学公式等知识。通过本题的学习,学生可以加深对重心的理解,并学会如何根据牛顿第二定律求解物体的加速度和运动学问题。