匀速圆周运动
一、教学目标：
1.知道什么是匀速圆周运动
2.了解什么是线速度、角速度和周期
3.理解线速度、角速度与周期的关系
2、教学重点：
1.了解线速度、角速度和周期
2.什么是匀速圆周运动？
3、线速度、角速度与周期的关系
3、教学难点：
了解匀速圆周运动是变速运动
4、教学方法：
讲授、推理和归纳
五、教学步骤：
导入新课程
(1)物体的运动轨迹是圆。 这种运动很常见。 同学们可以举一些例子吗？ （例如：旋转的电风扇上各点的运动、地球及各行星围绕太阳的运动等）
（2）今天我们来学习最简单的圆周运动，匀速圆周运动
新课程教学
(1) 用幻灯片展示本课的学习目标
1.理解线速度和角速度的概念
2.理解线速度、角速度与周期的关系
3.理解匀速圆周运动是变速运动
（二）完成学习目标的过程
1、匀速圆周运动
（1）利用多媒体投射一个粒子做圆周运动，并以相等的时间经过相等的弧长。
(2)并给出定义：粒子沿圆周运动。 如果在相等的时间内经过的圆弧长度相同，则这种运动称为匀速圆周运动。
（3）举例：播放一段视频，让学生感知：电风扇转动时，其上各点的运动，以及地球和各行星绕太阳的运动，都被认为是匀速圆周运动。
(4)通过计算机模拟：两个物体都做圆周运动，但速度不同。 这种转变引入了下一个问题。
2.描述匀速圆周运动速度的物理量
(1)线速度
a：分析：当物体做匀速圆周运动时，运动的时间t增加几倍，其经过的圆弧长度也增加几倍。 因此，对于某种匀速圆周运动，s与t的比值越大，物体的运动速度就越快。
b：线速度
1）线速度是物体做匀速圆周运动的瞬时速度。
2）线速度是一个矢量，既有大小又有方向。
3）线速度的大小
4）线速度方向为圆周上各点的切线方向
5）讨论：匀速圆周运动的线速度恒定吗？
6）求得：匀速圆周运动是一种非匀速运动，因为线速度的方向时刻在变化。
(2) 角速度
a：学生阅读课文的相关内容
b：显示阅读问题
1）角速度是一个物理量，表示为
2) 角速度等于
3）角速度的单位是
c: 解释：对于某个匀速圆周运动，角速度是恒定的
d：强调角速度单位rad/s的写法
(3)周期、频率、速度
a：学生阅读课文的相关内容
b：显示阅读问题：
1）这叫周期，这叫频率； 这就是所谓的速度
2）它们代表什么字母？
3）它们的单位是什么？
c 读完后，学生应自己重复上述问题。
(4)线速度、角速度与周期的关系
a：过渡：既然线速度、角速度、周期都是用来描述匀速圆周运动速度的物理量，那么它们之间有什么关系呢？
b：用幻灯片呈现思考问题
物体做半径为r的匀速圆周运动
1）运动一周所需要的时间称为T，用T表示。它在T周期内旋转的弧长为，由此可知它的线速度为。
2) 周期T内旋转的角度为，物体的角速度为。
c：通过思考问题总结：
d：讨论
1）当v一定时，与r成反比
2）当一定且v与r成正比时
3）当r一定时，v与
(3) 实例分析（以幻灯片呈现）
例1：分析下图中A、B点线速度的关系？
分析表明，当主动轮通过皮带、链条、齿轮等带动从动轮时，皮带（链条）上各点和两轮边缘的线速度相等。
例2：分析以下情况，车轮上各点的角速度之间有什么关系？
分析表明，同一轮上各点的角速度相同。
3、巩固培训
使用电脑进行练习，并进行动机评估和升级培训
(1) 填空
1、做匀速圆周运动的物体的线速度始终不改变，所以线速度是（填常数或变数），所以匀速圆周运动中，匀速的含义是。
2.对于匀速圆周运动的物体，哪些物理量是确定的？
(2)电钟上秒针、分针、时针的长度比为d1:d2:d3=1:2:3。 寻找
A：秒针、分针、时针尖端线速度之比
B：秒针、分针、时针的角速度之比。
（3）师生共同回答对教材该部分内容的反思和讨论。
六、总结
1.什么是匀速圆周运动？
2.描述匀速圆周运动速度的物理量有哪些？ 分别解释它们的含义和求解公式，以及它们之间的联系。
运动的合成与分解
【教学目标】：
1. 知识目标
1.理解组合运动和部分运动的概念；
2、认识运动的合成与分解，了解运动合成与分解的规则：平行四边形规则；
3. 了解彼此成一定角度的直线运动的合成运动可能是直线运动，也可能是曲线运动。
2. 能力目标
1、培养学生解决实际问题的方法以及简单问题与复杂问题的辩证关系；
2、培养学生发散思维、求新的能力。
【教学重点及难点分析】：
1、在传授知识的同时，渗透解决复杂实际问题的物理思想和方法是本部分的核心内容；
2.本节的另一个重点是运动合成与分解方法的应用；
3、组合运动和分割运动概念的理解是本节的难点。
【教学方法】：演示分析、讲解、练习、讨论。
【教学设备】：电脑多媒体展示架、及相关课件
【主要教学流程】：
1、新课程介绍
在前面的教学中，我们学习了两种简单的运动：匀速直线运动和匀变速直线运动。 然而，在现实生活中，大多数运动都相对复杂。 通过本节的学习，我们将能够利用运动的合成与分解以及学到的动力学知识来分析一些基本的复杂运动。
问题1.什么是曲线运动？ 曲线运动是具有曲线轨迹的运动。
问题2.曲线运动的条件是什么？ 条件：合力的方向与速度方向不成一直线，而是成一定角度，并且产生的加速度方向与速度方向不成一直线。
即：当净外力与速度不在同一条直线上时，物体将作曲线运动。
2.新课程教学
1. 组合运动和部分运动的概念
指导学生阅读教材第83页实验部分，并提出相关问题。 首先在计算机上模拟实验分析，然后在讲台上演示并投影到屏幕上。
归纳：师生共同得出一个物体的复杂运动可以看作同时参与两个简单运动。 运动的合成和分解是研究复杂运动的工具。
总结组合运动和分割运动的概念。
使用之前完成的实验分析。 让学生明白两个简单的动作可以组合成一个复杂的动作，加深同时参与的意义：
①物体同时参与两个子运动；
②组合运动和分割运动是等时的。
组合运动和分割运动的几个概念
①总位移和部分位移：
②总速度、分速度：
③总加速度和部分加速度：
2、组合运动与部分运动的关系
利用前面的实验分析组合运动和部分运动中的位移、速度、加速度等各个物理量之间的关系。
总结：①组合运动和分割运动是等时的；
②组合运动与分割运动遵循平行四边形定律。
3、运动的合成与分解
运动合成：求出已知部分运动的组合运动称为运动合成。
【例1】如果前面的实验（图5-11）玻璃管长90cm，红色蜡块从玻璃管一端匀速垂直向上移动，同时移动玻璃管以恒定速度水平移动。 当玻璃管水平移动到80cm时，红色蜡块到达玻璃管的另一端。 整个动作需要20秒。 求红色蜡块运动的总速度。
分析：红蜡块沿玻璃管匀速垂直向上运动和玻璃管水平运动是两个独立的运动。 这是在给定部分运动的情况下找到组合运动的问题。 部分运动和组合运动所花费的时间是相同的。 可以先求部分运动的速度，然后求组合速度； 也可以先求组合位移的大小，然后计算合成速度。 这里我们使用第一种方法。
解：如下图所示，由于组合运动和分割运动是等时的，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
根据平行四边形法则：
v2=v12+v22 v=v12+v22 =6*10-2m/s
合速度的方向与合位移的方向相同，即合运动的方向。
(2)运动的分解：众所周知，组合运动和分割运动称为运动分解。
例2 一架飞机以300km/h的速度斜向上飞行，方向与水平面成30度角。 求水平方向的分速度 V 和垂直方向的分速度（图 5-13）。
先动画分析，再展示解题过程。
4.不在同一直线上的两个直线运动的合成
老师提出问题，引导学生画图、分析。
学生互相讨论，阅读课本内容，总结：
(1)两个部分运动为匀速直线运动，组合运动为匀速直线运动；
(2) 一个部分运动是匀速直线运动，另一部分不同方向的运动是初速度为零的匀速直线运动，合成运动是匀速曲线运动。
我们看到，两个直线运动的组合运动可以是曲线运动，反之，曲线运动也可以分解为两个方向的直线运动。 通过明确直线运动作为分运动的规律，我们可以知道曲线运动作为组合运动的规律。
3.课堂练习：教材P85：（1）题，（4）题
4. 课堂小结：略
5. 作业： － 巩固落实
教材P85：（2）题，（3）题
重力常数的测定
一、教学目标
1、在开普勒第三定律的基础上，推导出万有引力定律，让学生对这个定律有一个初步的认识。
2.介绍万有引力常数的测量方法，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维过程和卡文迪什扭力天平的设计方法，渗透科学发现和科学实验的方法论教育。
2、重点难点分析
1、万有引力定律的推导过程既是本课的重点，也是学生理解的难点。 因此，讲解的速度和方式要根据学生的反馈进行调整。
2、由于一般物体之间的万有引力很小，学生对其缺乏感性认识，无法进行论证实验，因此应多举例子。
3、教具
卡文迪什扭转比例模型。
四、教学过程
（一）新课程介绍
1.简介：我们之前学过圆周运动。 我们知道，做圆周运动的物体需要一个向心力，向心力是一种作用力，它是由实际作用在物体上的力的合力或分力提供的。 的。 另外，我们还知道月球绕地球转一圈，那么我们有没有想过，是谁提供了月球绕地球转一圈的向心力呢？ （学生通常回答：地球对月球有引力。）
让我们看另一个实验：我松开静止的粉笔头，粉笔头会掉到地上。
实验：粉笔头自由下落。
你有没有想过为什么粉笔头向下而不是向其他方向移动？ 同学们可能会说，重力的方向是垂直向下的，那么重力是怎么产生的呢？ 地球对粉笔头有什么影响？ 月球对月球的引力和地球对月球的引力是一样的吗？ （学生一般都会回答：是的。）这个问题也是牛顿三百多年前思考过的问题，牛顿的结论也是：是的。
既然地球对粉笔头的引力和地球对月球的引力都是一种力，那么什么因素决定了这种力呢？ 是只有地球对物体有这种力，还是所有物体都存在这种力？ ？这就是我们今天要研究的万有引力定律。
黑板：万有引力定律
(二)教学过程
1、万有引力定律的推导
首先，让我们回到牛顿时代，从他的角度思考一下。 当时，日心说在科学界已经基本否定了地心说。 如果你相信只有地球对物体才具有引力，即地球是一个特殊的物体，你就必然会退回到地球是宇宙中心的观念，并相信引力普遍存在于物体之间。 但这种引力在生活中很难观察到。 是什么原因？ （学生可能会回答：这种万有引力在一般物体之间是很小的，如果答不出来，老师可以归纳出来。）因此，要研究这种万有引力，我们只能从物体和物体的问题入手。当时天文学家开普勒通过观测数据得出一个规律：所有行星的轨道半径的三次方与运动周期的三次方之比为一个常数值，即是，开普勒的
其中m是行星的质量，R是行星轨道的半径，也就是太阳和行星之间的距离。 换句话说，太阳对行星的引力与行星的质量成正比，与太阳和行星之间距离的平方成反比。
此时，牛顿已经得到了他的第三定律，即作用力等于反作用力。 用在这里的话，即使是行星也对太阳有引力。同时，太阳并不是一个特殊的物体。
用语言表达就是：太阳和行星之间的引力与它们的质量的乘积成正比，与它们的距离的平方成反比。 这就是牛顿万有引力定律。如果改变一下
其中，G是一个常数，称为万有引力常数。 （根据学生情况，可以强调物体的重力是用同一个字母表示的，但并不具有相同的含义。）
值得注意的是，这条定律是牛顿与胡克等人讨论后得出的。
2.万有引力定律的理解
下面我们进一步解释万有引力定律：
(1) 任意两个物体之间都存在万有引力。 虽然我们从太阳对行星的引力推导出万有引力定律，但我们刚才分析了太阳和行星都不是特殊的物体，所以任何两个物体之间都存在万有引力。 正因为如此，这种引力被称为万有引力。 只是普通物体的质量相对于行星来说太小了，它们之间的引力也很小匀速圆周运动，完全可以忽略不计。 所以万有引力定律的表达式为：
黑板上写：任意两个物体都相互吸引。 引力的大小取决于两个物体的质量。
其中，m1和m2分别表示两个物体的质量，r是它们之间的距离。
(2)万有引力定律中的距离r是指两个粒子之间的距离。 如果两个物体相距很远，那么这两个物体通常可以被视为粒子。 但如果形状规则的均匀物体彼此距离比较近，则r应该理解为它们几何中心之间的距离。 例如，物体是两个球体，r是两个球体中心之间的距离。
(3) 万有引力是由物体质量引起的引力。 从万有引力定律可以看出，物体之间的万有引力是由相互作用的两个物体的质量决定的，因此质量是万有引力产生的原因。 由此可见，万有引力不同于我们初中所学的电荷之间的吸引力、磁极之间的吸引力，也不同于我们以后将要学习的分子之间的吸引力。
3. 引力常数的测定
牛顿发现了万有引力定律，但连他自己也不知道常数G是多少。 据说只要测出两个物体的质量，测出两个物体之间的距离匀速圆周运动，测出物体之间的引力，代入万有引力定律，就可以测出这个常数。 但由于一般物体的质量太小，无法测量它们之间的引力，而天体的质量太大，无法测量质量。 因此，万有引力定律发现一百多年后，万有引力常数仍然没有准确的结果，这个公式仍然不能成为一个完美的方程。 直到一百多年后，英国人卡文迪什才巧妙地用扭力标尺测量了这个常数。
这是卡文迪什扭转天平的模型。 （老师展示模型并讲解拆装。）这个扭力秤的主要部分就是这样一个T形的轻巧坚固的框架。 T 形框架倒挂在石英丝下。 如果在T形框架的两端施加两个相等且相反的力，石英丝就会扭转一定角度。 力越大，扭转角度越大。 反之，如果测量出T形架的旋转角度，也可以测量出T形架两端的受力。 现在在T形框架的每一端各固定一个小球，然后在每个小球附近放置一个大球。 可以轻松测量大球和小球之间的距离。 根据万有引力定律，大球会对小球施加引力，T形框架就会相应扭曲。 只要测量出扭转的角度，就可以测量出重力的大小。 当然，由于重力很小，所以这个扭曲的角度也会很小。 这个角度如何测量？ 卡文迪什在T形框架上安装了一面小镜子，并向镜子射出一束光。 镜子反射的光芒射向远处的刻度。 当镜子和T形框架发生小幅旋转时，刻度上的光点会明显移动。 这样就有了化小为大的效果。 通过测量光点的运动，测量出放置大球前后T形架的扭转角度，从而测量此时大球对小球的重力。 卡文迪什用这个扭力标尺验证了牛顿万有引力定律，并确定了万有引力常数G的值。这个值与现代用更科学的方法测得的值非常接近。
卡文迪什测得的G值为6.75410-11，现在公认的G值为6.6710-11。 需要注意的是，这个万有引力常数有一个单位：它的单位要乘以两个质量单位千克，然后除以距离单位米平方，就得到力的单位牛顿，所以应该是立方米/公斤2 。
板书：G=6.6710-11Nm2/kg2
由于万有引力常数的值很小，所以一般质量的物体之间的引力也很小。 我们可以估算一下，两个质量为50kg的同学相距0.5m时，他们之间的引力有多大（学生可以回答：约6.6710 -7N），我们根本感觉不到这么小的力。 我们只能感受到非常大的物体对普通物体的引力。 例如，地球对我们的引力大致就是我们的重力。 月球对海洋的引力会引起潮汐现象。 由于行星质量很大，天体之间的引力非常惊人：例如太阳对地球的引力达到3。
5. 课程总结
在本课中，我们学习了万有引力定律，并了解到任何两个有质量的物体之间都存在引力。 该引力与两个物体质量的乘积成正比，与两个物体之间的距离成反比。 其大小的决定因素是：
其中，G为万有引力常数：G=6.6710-11Nm2/kg2
此外，我们还了解了科学家分析物体和解决问题的方法和技术。 希望我们以后在分析和解决问题时能够向他们学习。
6. 说明
1、设计思路：由于内容限制，本课程主要由教师授课。 为了吸引学生，我们在导入时设计了一些学生习惯但没有详细思考的问题。 教学过程以物理学史为主线，让学生从科学家的角度分析和思考问题。 力争抓住本课的有利时机，深刻洞察不存在绝对特殊物体的辩证唯物主义观点，引起了物理学的几次革命性突破。
2、卡文迪什扭转尺度模型为自制教具。 可以用金属棒焊接，模仿课本上的插图。 外壳可以由有机玻璃制成并且是可拆卸的。