高中物理必修1知识讲解中存在的偏差与深化理解探讨.docx

1、高中物理必修1知识讲解中存在的偏差与深化理解探讨高中物理必修1知识讲解中存在的偏差与深化理解探讨弹力、摩擦力的产生条件问题：有些材料中归纳弹力产生的条件：a.接触；b.接触处产生了弹性形变。其实，产生弹性形变时不接触行吗？摩擦力产生条件：a.相互接触；b.相互挤压；c.表面粗糙；d.有相对运动或相对运动趋势。其中a、b两条也是可以合并的。有些材料或老师的讲解中还出现“正压力”一词，是为了强调？还是理解不到位？有“正压力”还有“斜压力”吗？（3）物理量的正负号和公式中的正负号问题与物理量有关的常见正负号有以下三种情况表示矢量方向的正负号：一维矢量只有两个方向，若规定一个方向为正，另一方向则为负，

2、此时的正负表示物理量的矢量性。一维矢量表达式中的物理量在计算时要代入表示矢量性的正负号，但表达式本身自带加减号，一定要区分加减号与表示矢量性的正负号。有一种说法很流行但却是不合适的：当物体做直线运动时，用正负号表示矢量，矢量运算便转化为代数运算。矢量运算怎么会转化为代数运算？这句话告诉学生有什么意义？矢量与标量是完全不同、毫不相关的两类量，它们分别遵循不同的运算法则：矢量加法和代数加法。所以，在研究矢量求和或运算时，矢量运算就是矢量运算，不要给学生误解。只是在物体做直线运动时，用“正”或“负”表示物理量的矢量性而已，应该说仍然是矢量运算。说到这里，我们还可举一个易混淆的例子：为了让学生区分位移

3、和路程，老师往往强调位移是矢量，路程是标量，同一运动，大多数情况下位移与路程不相等，只有当物体做方向不变的直线运动时，位移与路程相等。听了这句话你有什么感觉？位移与路程还是分不开！其实，解决这一问题很简单：当物体做方向不变的直线运动时，位移与路程“巧合”。虽然变了两个字，但却使学生有了明确的区分。表示标量大小(或高低)意义的正负号：此类物理量一定是标量，它们的正负表示比零值大或小。如：电场中的电势、电势能、重力势能、摄氏温标等都属于这种类型。表示特殊意义的正负号：此类物理量的正负号是我们人为或习惯赋予的，用来表示相反的物理现象、性质、过程。既不表示方向，也不表示大小的含义，常见的有下面几种：1

4、)正电荷、负电荷是表示两种性质相反的电荷。2)力做正功，表示力对物体运动起推动作用；力做负功表示力对物体运动起阻碍作用；3)热力学第一定律E=W+Q中，对于Q的正负意义，我们用“正”表示吸热，用“负”表示放热。对于W的正负意义，如外界对气体做功，W取“正”；气体对外界做功，W取“负”；4)几何光学的成像公式，对v值规定为实正虚负，表示两种相反的成像现象；对f值，规定为凸正凹负，表示当使用凸透镜时，f为正值，使用凹透镜时，f为负值（高考不要求）。“增量”的正负号问题：增量是物理量的变化，是末态量与初始量的差值。它同样有正负问题。矢量的增量为正时，表示物理量在正方向上增加，反之表示物理量在正方向上

5、减小；标量的增量为正时，表示该量在增加，为负时表示该量在减小。(4)矢量和标量的概念问题：新教材本着循序渐进的原则，不要求一步到位。但作为教师，心中必须将问题弄清楚。教材中“像位移这样的物理量叫矢量，它既有大小又有方向”，这句话倒过来是不对的：既有大小又有方向的量叫做矢量！诸多材料中也有这样的叙述。其实，矢量一定既有大小又有方向，但有些标量为了叙述方便，也规定了一个方向。如电流由于有流向的不同，人为规定了正电荷定向移动的方向为电流的方向，画it图时，我们也同时用了这个规定，但电流是标量。在学完电流一章后，有的同学可能产生这样的疑问：为什么电流是标量？回答这个问题，我们可以根据矢量与标量的根本区

6、别：是否遵从平行四边形定则来作出回答：如图所示，电流II1+I2，与角有关吗？无论角怎么变，总有II1+I2，这是电荷守恒的必然结论电流的求和不遵从平行四边形定则。与矢量对比，向东的力F与向南的力F是不相同的，加深学生对矢量的理解。(5)关于卫星的发射和圆周运动中的“供”、“需”、向心、离心问题：卫星的发射、发射速度和绕行速度。在教学中，不少学生对发射速度、绕行速度，最大绕行速度、最小发射速度分不清。a.卫星的发射过程先是垂直发射（减小空气能耗），到大气层外后，再喷气使卫星具有水平速度（称为入轨速度）；b.以离地高度300km处卫星速度变为水平，此时水平速度如果达到v0=km/s=7.72km

7、/s，火箭便在300km高度处做圆周运动，7.72km/s既是教材上所说的发射速度，只不过是在300km高空的发射速度，也是在这个高度处卫星的绕行速度，也称为入轨速度；c.教材中所说地球卫星的最小发射速度7.9km/s，是无地球大气时近地卫星的最小入轨速度、近地圆周运动的最大绕行速度，也是所有绕地球做圆周运动的最大绕行速度（高度越高，绕行速度越小）。另外，火箭提供卫星升空的动力，卫星脱离火箭后，自身仍然有动力或说除推动卫星上天的三级火箭外，卫星上还有小火箭，这些小火箭的作用是进一步变轨（调整轨道）。像嫦娥一号，它的变轨是需要动力的，这些动力可理解为小火箭的作用（仅靠太阳能是达不到变轨目的的）。

8、卫星向心、离心和轨道问题。质量为m的卫星在距地心r处垂直于r的速率v（入轨速度）是任意的，这个速率大小由卫星上的发动机（火箭）控制。由卫星质量m、速率v、离地心距离r三个量决定的便不是惟一的，我们把由运动量决定的理解为卫星做圆周运动“所需”的向心力，但在此处地球提供的引力是惟一的，我们把称为地球“提供”的向心力。这样，一个卫星在距离地心r处以速度v垂直于r运动时，便有三种关系：、和，这三种关系决定了卫星不同的轨迹。只有当天体在离地r处，以速率v做匀速圆周运动时，和二者才是相等的，而大于时，卫星便会做离心运动（相对于地心越来越远），小于时，卫星便会做向心运动（相对地心越来越近）。近地点（高度为0

9、）发射卫星的轨道分析：假设没有空气阻力，若卫星在近地点处入轨速度v7.9km/s，则轨道是以地球半径为半径的圆周，此时卫星既不离心也不向心；当11.2km/sv7.9km/s时，轨道是椭圆；当v11.2km/s时轨道是抛物线；当v11.2km/s时，轨道为双曲线。椭圆、抛物线、双曲线轨道都说明卫星在近地点做离心运动。需要说明的是，上述三个速度都是近地点（高度为0）的发射速度，且是无大气存在的理论数据。如图所示。这也就是教材中所说的第一、二宇宙速度，v11.2km/s但小于16.7km/s时，虽然轨迹是双曲线，但不能逃逸，只有当v16.7km/s时才能逃逸，这是第三宇宙速度。远地点发射卫星的轨道

10、分析：在实际的发射中，入轨点在稀薄的大气外层，此处做圆周运动的入轨速度比7.9km/s小（如高度300km处的入轨速度是7.72km/s），如图所示，v1为在高处的圆周运动速度，若入轨速度v0v1，则卫星做圆周运动，v0v1，则卫星做内椭圆运动，v2v0v1，则卫星做外椭圆运动，v0v2，则卫星做抛物线运动，v0v2，则卫星做双曲线运动（此时的v17.9km/s，v211.2km/s）。当然，在高度等于0处发射卫星，不存在速度小于7.9km/s的情况，因为速度小于7.9km/s，卫星会向心运动而落在地球上。由此可见，天体运动的轨道有：圆周、椭圆、抛物线、双曲线等(6)在曲线运动中功的定义讲解问

11、题教材中明确指出，功是力与力的方向上位移的乘积。但有些材料上却将功分成如下内容a.恒力功：用功的定义求；b.大小不变力的功如用沿圆周方向、大小不变的拉力作用下物体沿圆周运动一周，拉力功不是零，而是F2R，故此种情况下功是力与路程的乘积。c.有些情况下，功可用动能定理来求，d.功可由WPt来求，等等，列举了一大堆。还有的老师说，WFlcos只能求恒力功，不能求变力功。就像E只能求平均电动势、不能求瞬时电动势一样的错误。上述的归纳既有“灌”的观念，又存在错误的理解：功怎么会是力与路程的乘积？WFlcos怎么会只能求恒力功，不能求变力功？这不是误导吗？其实，功一定是力与力的方向上的位移的乘积，如图所

12、示，恒力F作用的情况下，WFlcos= F(l1+l2+ln)cos=W1+W2+Wn，也就是说，长距离的功一定是短距离功的累积。对于圆周运动时，力F大小不变，方向沿圆周切线使物体绕圆周运动一周，力F的功应该是短距离功的累积，累积的结果确实是F2R，但仍然是力与位移的积，不是力与路程的积。重视累积，也就抓住了功的特征，抓住了功的本质，使功的教学更准确、更简洁，这是微积分思想的再参透。（7）关于图象描点、画线和求斜率问题在一些材料、老师的讲解中，经常出现描点用“”或“”，有些人认为不是什么大问题，但却体现了科学与严谨的态度问题，暴露了讲实验还是做实验的问题。描点：从真实的实验描点过程看，一个坐标

13、点是纵横两条直线相交的点，橡掉多余的虚线，剩下的是“+”点，因此，坐标系中描点，应该是“+”，而不是“”或“”。“”或“”是没法画出的，是荒唐的、没做过实验的人的所为。连线：使图线通过尽量多的点，有点太相信自己了，但没通过的点尽量均匀分布在图线两侧是重要的，因为我们所测的点不一定恰好在图线上。如何理解均匀分布两侧？上下距离之和大致相等。另外，要注意舍弃个别差错点。实验中，由于不慎，或其它原因，可能出现一两个差错，点，这是正常的，但处理数据时，要分析出差错点，并把它舍弃。描点后的连线画平滑的曲线还是折线，不少学生会犯将所有点都连在折线的的错误。画平滑曲线还是折线要看研究的问题：速度、加速度不能突

14、变，要用平滑曲线，而研究经过每过30s布朗运动中花粉的位置，则用折线，此折线表示时间的先后。求斜率：求图线的斜率不得用数据点，应该用图线上距离足够大的两个点，划的线必须起作用。若用数据点，计算的结果可能相差不大，但在原理上是错误的。这里，图象与图像是不同的。“象”更多的是意象，“像”更多的是实像。如x-y图象，是意义上的图象，不是图像。照的像是图像，不是图象。（8）对“只有弹力做功，机械能守恒”中 “弹力”的理解。教材中说：“在只有重力或弹力做功的物体系统内，动能与势能可以相互转化，而总的机械能保持不变。”弹力是系统内包含弹簧时的弹力，这个弹力做功，是弹簧的弹性势能与跟它接触的物体之间动能或势

15、能转化时，总的机械能才守恒，而有些弹力做功时，机械能不守恒，如电梯中地板对物体的弹力做功，物体的机械能是不守恒的等等，都要跟学生分析清楚。（9）关于逐差法。在不少的材料中，仍然讲逐差法，仍然要求用逐差法求加速度，而新教材中已删除了这些内容，只是提到用图象求加速度，原因是测量多个小距离的数据比测量两个长距离的数据带来的相对误差要大得多。这种求法是有害的，除了增加误差和麻烦外，没有什么用处。有些人认为，打了点不用可惜，但要明确，打点是为了计时的（看测量的长度内有几个时间间隔）。从纸带上怎么求加速度？按照逐差法，要在纸带上取6段，用a1=、a2=、a3=，得，实质上还是，这是同一式子推出的结果，但后

16、面的式子却是科学的，因为xII、xI是长距离的测量结果，它的相对误差要比x1、x2等小的多。故从纸带上求加速度，只要取时间相同的两段，这两段越大越好，这样相对误差才更小。当然，用图象法求加速度，需要多测几个点，用连线时取平均将较大的相对误差去掉，这也是一种科学思想。（10）关于自由落体运动、平抛运动教学中的理想化问题自由落体运动是无空气阻力的运动，是理想化的运动。教学中，我们的重点不是推出自由落体运动的结论，而应把重点放在“为什么简化到没有空气阻力”的探究上。在现实生活中，纸片比金属片下落慢，这是事实。问题是怎么想到会拿出抽成真空的“牛顿管”？突然拿出牛顿管，是不是没有什么依据？我在一次测试时

17、出了这样一个题：从高为h的楼顶由静止释放一片树叶和一铁球，若当地重力加速度为g，则A树叶先落地 B铁球先落地C同时落地 D不能确定竟然有的同学还选了C两个答案，这不能不说明一个问题：我们研究自由落体运动的意义在哪里？是否是掌握了科学思想？是否是掌握了科学思想就不与现实相联系了？释放一个氢气球，还照样套用自由落体运动的结论吗？有一个案例很受启发，他用一节课探究过渡引出自由落体运动，再用另一节课研究自由落体运动的规律，这对培养学生研究问题的能力是很有好处的：课题 自由落体运动教 学 目 标：1、知识目标：（1）理解自由落体运动的条件和性质，掌握重力加速度的概念；（2）掌握自由落体运动的规律，能用匀

18、变速直线运动的规律解决自由落体问题。2、能力目标：（1）培养学生的观察能力和逻辑推理能力；（2）进行科学态度和科学方法教育，了解研究自然规律的科学方法，培养探求知识的能力；（3）通过对自由落体运动规律的应用，提高学生的解题能力。3、情感目标：（1）充分利用多媒体辅助教学、演示实验和课本中的小实验，让学生积极参与课堂活动，设疑、解疑、探求规律，做到师生默契配合、情理交融，使学生始终处于积极探求知识的过程中，达到最佳的学习心理状态。（2）利用课后的阅读材料，介绍伽利略上百次的对落体运动本质规律的探索研究，使学生体会到科学探索的艰辛，挖掘德育教育的素材。教学重点：仅受重力作用的不同物体，具有相同的重

19、力加速度g。教学难点：物体下落的快慢与物体所受重力的大小无关。教学方法：多媒体辅助教学、实验探索与设问点拔相结合。教 具：硬币1枚，与该硬币等大的纸片1张；等大的厚大纸片(20cm20cm)2张；轻与大纸片的小石子1颗；钱羽管及抽气机1台；米尺1把；多媒体教学系统及自制课件等。设计思路：自由落体运动在教材中是作为初速度为零，加速度为g的匀变速直线运动来安排的，如果教材处理得当，对巩固所学知识，进行科学态度和科学方法教育，培养学生灵活运用已有知识解决实际问题，根据实验探求规律的能力等都是极为有利的，本节课在教学设计时突出以下几个特点：1. 重视实验：整节课由6个演示实验、1个小实验组成，通过实验

20、设疑、解疑、探求规律，又通过实验巩固所学的知识，充分体现了物理是以实验为基础的学科，体现科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。2. 重视多媒体辅助教学手段的运用：运用多媒体展示直观的自由落体实例，再现伽利略对自由落体运动的研究过程，给出自由落体的最新科学证实等，多媒体手段的运用可提高课堂教学的效率。3. 注重对学生进行物理学研究方法的教育：本节课从教学目标的制定，到教学内容的安排与讲述，都在这一方面进行了一些有益的尝试。4. 充分发挥学生的主体作用：通过实验探索、设问点拔，创设问题情境，引导学生积极参与，激发学习兴趣，活跃课堂气氛，调动学生的学习积极性，使学生始终保持积极探索的学习心态。5.

21、层次分明：这节课的程序是：（1）通过对生活经验的分析及实验观察，说明实际的落体运动受多种因素的影响；（2）正确地提出问题，研究在真空条件下的落体运动，以及在实际中如何近似地满足自由落体的条件；（3）揭示自由落体运动的性质，研究在真空条件下落体运动的加速度，探求自由落体运动的规律。一、复习提问（屏幕显示要复习的问题，提问学生，回答正确后，屏幕再显示相关内容）初速度等于零的匀加速直线运动：规律：速度变化规律 vtat位移变化规律 xat2/2推论：vt22as vt/2vt中特点：v1 v2v3123x1x 2x 3 122232xxx 135xxxxxaT2二、新课教学（展示目标，激起学生的求知

22、欲）关于落体运动，同学们都了解、知道些什么呢？学生在小学课文两个铁球同时落地及其它各种途径中早已了解伽利略、比萨斜塔、伽利略的落体实验等。（演示1）多种小物体的下落。指出在地面附近的任何物体，脱离支持物后，竖直落向地面的运动叫做落体运动。落体运动的快慢与哪些因素有关呢？我们应该在什么样的条件下研究落体的运动？落体运动的性质怎样？遵循什么样的规律呢？这就是本节要研究的问题。（实验设疑，引出矛盾的结论，揭示问题的复杂性）（演示2）取一枚硬币，一枚与硬币等大的纸片，让它们从同一高度同时下落。观察出硬币先着地，得出物体越重下落越快。（演示3）取一颗小石子，一张比小石子重的大纸片，让它们从同一高度同时下

23、落。观察出小石子先着地，得出物体越轻下落越快。（演示4）取两张完全相同的大纸片，它们的重力是相同的，这样重力对下落的作用是相同的（采用控制变量法），再把其中的一张捏成纸团，让它们从同一高度同时下落。观察到纸团先着地，重力相同的两个物体下落快慢可能不同。（归纳小结，正确地提出问题，引出新课）物体下落的快慢和物体的轻重关系比较复杂，既不能说愈重愈快，也不能说愈轻愈快，重力相同的两个物体下落快慢可能不同。这说明如果停留在“物体下落的快慢和轻、重有什么关系”这个问题上是找不到出路的，必须换个角度来研究这个问题。那么，除了物体的重力外，影响物体下落快慢的因素还有什么呢？分析得出是空气阻力。影响空气阻力大

24、小的因素太复杂（物体形状、速度大小、空气密度等），引导得出最好先研究在没有空气阻力的条件下的落体运动。把只在重力作用下，由静止下落的物体叫做自由落体，这种运动叫自由落体运动。【板书】 2.8 自由落体运动（提出假设，实验验证）在没有空气阻力的情况下，轻重物体的下落快慢会怎样呢？思维敏捷的学生对观察、实验得到的现象进行分析后会作出各种假设，学生们争论不休，期盼结论。（演示5）取一枚硬币，一枚与硬币等大的纸片，将纸片捏成团。让硬币与纸团从同一高度同时自由下落。观察到在空气阻力可忽略时，两者几乎同时着地。（演示6）钱羽管实验。在抽去空气的钱羽管内，金属片、小羽毛、小软木塞和小玻璃球等下落的快慢趋于相

25、同。（多媒体展示，提供最新的实验证据）用多媒体系统播放有关资料。自由落体运动只有在没有空气的空间里才能发生，在有空气的空间里，如果空气阻力的作用可以忽略不计时，物体的下落也可以看做自由落体运动。【板书】1、 自由落体运动：(1)物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。(2)做自由落体运动的物体，在同一地点从同一高度下落的快慢是相同的。（探索自由落体运动的性质）从实验中知道，自由落体运动是一种变速直线运动，这种运动是什么性质的运动呢？是一般的变速直线运动，还是匀变速直线运动呢？（展示闪光照片，定性判断）从照片中可以看出，在相等的时间间隔里，小球下落的位移越来越大，表明小球在做加

26、速运动。（体验前人的研究方法）很早就有人研究过自由落体运动的性质，比较典型的有古希腊的哲学家亚里士多德和意大利物理学家伽利略。亚里士多德的研究方法：观察与思考物体下落的快慢由重力大小决定。伽利略的研究方法：巧妙的推理提出假说数学推理实验维合理外推利用课本后的阅读材料伽利略对自由落体运动的研究自制课件，再现伽利略的推理研究过程，得出自由落体运动是一种匀变速直线运动。伽利略对自由落体的研究，开创了研究自然规律的科学方法：抽象思维、数学推导和科学实验相结合。爱因斯坦在物理学的进化中这样评论：“伽利略的发现以及所应用的科学的推理方法是人类思想上最伟大的成就之一，而且标志着物理学真正的开端”。（实验直接

27、验证）利用闪光照片或重物自由下落时打点计时器打下的纸带，测出有关的数据，结合课本中习题（或学生实验）中的结论xxxxxaT2，定量判断出自由落体运动是匀加速直线运动。【板书】2、 自由落体运动的性质：是一种初速度等于零的匀加速直线运动。（探索自由落体运动快、慢的本质）前面我们多次提到物体下落的“快”、“慢”，这可以是指物体在一定时间内下落距离的大小（或下落一定距离的时间长短），也可以指物体下落的速度大小。那么，对一种变速运动来说，最能反映它的运动本质特点的物理量是什么呢？引导得出是加速度，因此，我们的问题可以归结为：仅受重力作用的不同物体是否具有相同的加速度？自由落体的加速度是多少？由公式xa

28、t2/2，根据各不同物体下落相同距离的时间相同，得出自由落体运动的物体都具有相同的加速度。【板书】3、 自由落体加速度：(1)在同一地点，不同物体作自由落体运动时的加速度相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。(2)不同的地理位置，重力加速度的大小不同，通常情况下g 取9.8m/s2 ，粗略计算时g 取10m/s2 。（初中学过的常数g =9.8N/，实质上是这里的重力加速度）(3)重力加速度是矢量，它的方向总是竖直向下的，与重力方向相同。（归纳自由落体运动的规律）由于自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动的基本规律及其推论都适用于自由落体运动，

29、只要把V0取零，并且用g来代替加速度a就行了。【板书】4、自由落体运动的规律：(1)规律：速度变化规律 vtgt位移变化规律 xgt2/2(2)推论：vt22gx vt/2v中时(3)特点：v1 v2v3123x1x 2x 3 122232xxx 135xxxxxgT2三、巩固应用1.做一做：测定反应时间（详见教材）（学生对这个小实验兴趣极大，个个跃跃欲试，可多做几位，g 取10m/s2，教师必须先测算出一些数据，做好准备）2.某人要测一座高塔的高度，从这座塔顶上静止释放一个小石块，测得石块从释放到落地时间是3.0s，问塔有多高？g取10m/s2。3.有A、B两个小球，在不同高度上做自由落体运

30、动，A球下落1 s后，B球开始下落，两球同时落到地面。已知B球离地面高度为15m，问A球从多高处下落？g取10m/s2。四、总 结本节课对自由落体运动进行了实验、推理、探索，请同学们思考并回答下面的问题：1.做自由落体运动的条件是什么？2.为什么说自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动？叙述它的规律。3.你对“科学实验和科学推理是揭示自然规律的重要方法和手段”这句话是怎样理解的。五、布置作业1.课本P38练习八(1)、(2)、(3)、(4)。2.看阅读材料伽利略对自由落体运动的研究，进一步体会伽利略的科学研究方法。3.请你设计一个测定重力加速度的简易方法。这个教案的优点是1. 重视实验：整节

31、课由6个演示实验、1个小实验组成，通过实验设疑、解疑、探求规律，又通过实验巩固所学的知识，充分体现了物理是以实验为基础的学科，体现科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。2. 重视多媒体辅助教学手段的运用：运用多媒体展示直观的自由落体实例，再现伽利略对自由落体运动的研究过程，给出自由落体的最新科学证实等，多媒体手段的运用可提高课堂教学的效率。3. 注重对学生进行物理学研究方法的教育：本节课从教学目标的制定，到教学内容的安排与讲述，都在这一方面进行了一些有益的尝试。4. 充分发挥学生的主体作用：通过实验探索、设问点拔，创设问题情境，引导学生积极参与，激发学习兴趣，活跃课堂气氛，调动学生的学习积极性，使学生始终保持积极探索的学习心态。5.层次分明：这节课的程序是：（1）通过对生活经验的分析及实验观察，说明实际的落体运动受多种因素的影响；（2）正确地提出问题，研究在真空条件下的落体运动，以及在实际中如何