高中物理校本课程《生活中的趣味物理校本课程实施方案》Word文档格式.docx

1、5、在铁路的弯道处6、失重现象7、假如没有摩擦8、冰棍和冰激凌9、趣味物理小实验第二章、科普知识1.超声波及其应用2.人造地球卫星3.示波管4.质谱仪5.晶体二极管6.失重与宇宙开发7.恒星的生命历程8.雷达9.自行车上的力学知识10.潮汐产生的原因11.日光灯12.光圈指数中的规律13.ABS汽车防抱死装置简介第三章、我们身边的物理现象第四章、生活中的物理四、课程实施 1、实施对象和课时安排 本课程在高一年级开设，将纳入课时计划，保证师资和时间。实施过程中做到计划落实，人员落实，措施落实，要求实施教师精心备课，认真上课，确保达到预期的课程目标。 2、完善课程的管理机制，促进课程的和谐发展 成

2、立校本课程开发领导小组，具体领导组织、协调校本课程的开发与实施。根据课改规划，制定学校校本课程开发方案，建立相关的课程管理制度和工作制度，确保课程有序运行。3、认真编写生活中的趣味物理校本课程教材 按照本校实际情况，根据课程实施方案与细则，组织老师认真撰写课程设计课案，在这基础上编写出奔课程的教材。 4、加强校本课程、校本教材的科学研究。 就这一课程的开发实施，设立相关课题，组织教师参与，以提高课程开发和实施的能力，提高教师的教科研水平。 五、课程评价加强对校本课程开发和实施的评价，是提高校本课程开发与实施质量的保证。课程评价的目的不仅仅是为了考查学生学习目标的达成度，更是为了检验和改进校本课

3、程的目标和内容，以及学生的学习和教师的教学，改善教学设计，优化教学过程，从而促进学生的发展和课程建设的发展。1、评价内容：对课程本身的评价在实施过程中，分析评价课程目标、内容、方法的科学性、合理性，以便及时调整。对学生的评价不仅要关注学生课堂上的学习过程，还应重视课外活动中能力的体现，尤其是要关注创新精神和实践能力方面的水平的进步和提高。对教师的评价对教师实施这一课程的态度，水平和绩效的考核评价2、评价主体：主要采用学生的自我评价，学生间的互评，教师评价多种形式相结合的评价模式。3、评价方式和办法：把结果评价和过程评价、定性评价和定量评价结合起来。对学生学习的评定，及学分的认定以平时课堂表现+

4、课外活动表现+考试成绩的方法进行测评。第一章 趣味物理讲座生活与每个人都息息相关，我们通过本课程的开发实施尽量使同学们能走出枯燥的课本，将知识应用到生活实际当中，达到学以致用的效果。趣味物理讲座一步行者和蒸汽机车的奥秘在实际生活中常有这种情况，作用力与反作用力是施加在同一物体的不同部位的。肌肉的拉力和机车汽缸内蒸汽的压力就是被称为“内力”的例子。这种”内力”的特点是,它能在物体各个部分相互联系的情况下改变物体各部分的相互位置,同时又不会使物体的所有部分产生一个共同的运动。射击的时候火药产生的气体向一个方向作用而将子弹推向前方。同时火药气体的压力又向相反的方向作用而使枪体向后运动。火药气体的压力

5、作为内力不可能使子弹和枪体都向前运动。可是,既然内力不可能使整个物体位移，那么步行者是怎么行进的呢？机车又是怎样行驶的呢？如果说步行者是在脚和地面的摩擦力作用下行进的，机车是在车轮和铁轨的摩擦力作用下行驶的，这并未答出题的根本。当然，要让步行者和机车运动，摩擦力是不可或缺的，众所周知，在极滑的冰上不能走动，在很滑的铁轨上（比如结冰的铁轨）机车会，打滑气也就是说车轮在转，而机车却还在原地未动。我们在怎样理解惯性定律一节中说过，摩擦力能够阻止已有的运动。那么它又是如何帮助步行者和机车运动起来的呢 ？解释这个奥秘很简单，两个内力同时作用不可能使物体产生运动，因为这两个力只能使物体的各个部分离开或靠拢

6、。但是假如有第二个力平衡或削弱了两个内力中的一个力，情况又会怎样呢？这时候就没有任何东西会妨碍另一个内力推动物体运动了。摩擦力就是这第三个力，它减弱了一个内力并使物体受另一个内力的作用而运动。 假设你站在一个很滑的表面，比如站在冰面上，你想走动起来。你用力想把右脚向前移动，此时你身体各部分之间开始有内力按照作用力与反作用力相等的规律发生作用。这些内力很多，但结果大致是有两个力作用于你的两脚，一个力 F1 推动右脚前移，另一个力 F2 与 FI 大小相等且方向相反，它使左脚向后移动。这些力作用的结果只是使你的两脚移动，一只向前，另一只向后。而你的身体，或者说得更准确些，你身体的重心却仍然停留在原

7、地。假如左脚站在一个粗糙的表面 （ 在脚下的冰 面撒一层沙子 ）, 情况就完全不同了。这时作用于左脚的力 F2 被左脚底的摩擦力 F3（完全或部分地）平衡，而作用于右脚的力 FI 推动右脚向前移动，全身的重心也就跟着向前移动。 事实上我们走路的时候，当一只脚前移时它会抬起，这就减小了脚和地板之间的摩擦，同时作用于另一只脚的摩擦力却会阻止这只脚向后滑动。对于机车来说情况要复杂一些，但是问题也可以归纳为作用于机车主动轮的摩擦力与其中的一个内力相平衡，从而使另一个内力推动机车运动。趣味物理讲座二应该怎样跳下行驶着的车?您向任何人提出这个问题，当然都会得到这样的回答：“根据惯性定律，顺着行驶的方向朝前

8、跳。”您不妨请他更详细地解释一下，为什么这与惯性定律有关。可以想见，您所问的人开始还满有把握地证明自己的想法；旦即使您不打断他的话，他也很快就会疑惑不解地停下来，因为得出的结论反倒是：正因为有惯性，才恰恰应该朝着相反的方向一一逆着行驶的方向朝后跳！实际上，惯性定律在这里只起次要作用，另有更主要的原因。可是如果忽略了这一点，我们真的就会得出应该朝后跳，而无论如何不应朝前跳的结论。假如说您必须在车辆行驶时跳下去，这时会发生什么事呢？当我们从行驶中的车辆里跳下时，我们的身体离开车体后，仍然具有车辆的速度（身体因惯性而继续运动），还会迅速向前冲去。我们向前跳出，当然不仅不会抵消这个速度，恰恰相反，还会

9、加大这个速度。只从这个角度看，应该朝后跳，而根本不应该顺着车辆行驶的方向朝前跳。因为朝后跳时，跳跃所产生的速度会把我们的身体因惯性而具有的速度抵消一部分，因此，接触地面后，使我们的身体前冲跌倒的力量就比较小。 但如果真的不得不从行驶的车辆中跳出时，大家还是都会顺着行驶的方向朝前跳。这确实是最佳方法，而且屡试不爽，所以我们必须坚决劝告读者不要从行驶的车辆中朝后跳，放弃检验其不当之处的企图。那么，这又是怎么回事呢？ 刚才的解释之所以不符合实际，是因为它只说对了问题的一半。其实无论朝前跳，还是朝后跳，在两种情况下我们都有跌倒的危险，因为在双脚着地停止运动的时候，躯体的上部还在运动。这一运动的速度，在

10、朝前跳时甚至比朝后跳时还要大。但最重要的是，朝前跳落下要比朝后跳落下安全得多。朝前跳落下时，我们会习惯性地伸出一只脚（在车速较快时，我们会跑上几步），这样来防止跌倒。这个动作是习惯性的，因为我们终生在行走时都这样做。正如我们从前一节中得知的那样，从力学的观点看，行走就是我们身体的一系列的前倾动作，而伸脚又防止了倾倒。而在朝后跳落下时，双脚就无法做出这种补救性动作，因此这时的危险就大得多。最后，重要的还有，当我们真的朝前跳，落下时还要伸出双臂，摔伤的程度要比以背着地轻得多。总之，从车里朝前跳较为安全，其原因主要不在于惯性定律，而在于我们自身。很明显，对于无生物来说这一规则并不适用：从车里朝前方扔

11、出的瓶子，在坠地时比朝相反方向扔出更容易打碎。因此，如果您出于某种原因不得不首先扔出行李然后从车里跳出，那就应该把行李朝后扔，而自己则朝前跳。有经验的人一一电车售票员，铁路查票员一一往往这样跳车：往后跳，但面朝行驶方向。这样做能得到双重好处：降低我们的身体因惯性而获得的速度；此外，又防止背部着地跌倒的危险，因为跳车人是面朝着可能跌倒的方向的。趣味物理讲座三电 磁 列 车在这种电磁铁路上,车厢的重量被电磁铁的吸引抵消了,所以是完全没有重量的。他设计的车厢不是在路轨上,也不是在水面上或天空中运行的,而是在没有任何支撑和接触的情况下悬在无形的,却强劲的磁力线上奔驰的。懂得了这个工作原理,您就不会大惊

12、小怪了。由于它们受不到一丝摩擦，所以一旦运动起来,无需机车牵引就能依靠惯性保持原有的速度来运行。它的运行是这样实现的。车厢是在一个抽掉了空气的铜制管道中运动的,所以就消除了运动的阻力。车厢底部也产生不了摩擦力,因为车厢己被电磁力悬起,于是在运动时就不同管道壁接触。为此,在全程的管道上面每隔一段距离就得安装一块强力电磁铁,以吸住在管道中运动的铁制车厢,不使它们跌落。磁铁磁力的强度应恰恰能使这些在管道中行驶的列车厢维系在管道的“天花板”和“地板”之间,不能接触其中任何一方。电磁铁把它下面运行的车厢向上吸，车厢却不因此而碰到“天花板”,因为还有重力在向下拉。而未等它在重力的抖动下磁到“地板”,就又被

13、电磁铁吸了上去就这样,始终处于电磁力控制之中的列车在其空中做波浪式运动，这种运动不受摩擦的阻碍,无需动力的供给,就像在宇宙空间运行的行星一样。车厢是什么样的呢?它像是雪茄状的大圆筒,每节高90厘米,长25米。当然是密闭的,因为它是在真空中运动的。它和潜水艇一样,内有自动清洁空气的装置。列车的启动方法也是绝无仅有的：类似于炮弹的发射。真的,可以说它就是“发射”出去的,不过所用的是电磁炮罢了。起动它的车站构造具有螺线管的特性,这种螺线管的导线在有电流通过的时候吸引铁芯。这种吸引异常迅猛,以至在线圈足够长、电流足够强的条件下使铁芯获得极高的速度。在新式磁力铁路线上运行的列车就是靠这种力量发动的。由于

14、管道内没有摩擦力,速度不会减小，靠惯性一直前奔,车站的螺线 管断电后才会停住。下面是设计者提出的若干细节：1911至1913 年间,我在托姆斯克工艺学院的物理实验室用铜管做实验。我在铜管（直径为32厘米）安装上多块电磁铁，在电磁铁下面的支架上放上小车一一那是一节铁管,前后都装有轮子。小车前头有凸出的“鼻子“,它撞到一块用沙袋支起的木板时,小车就会停止。小车重10千克。速度约为6 千米/时。由于房间面积和环形管道长度（这个环形管线、的直径为 6.5 米 ） 的限制 , 没能完成超过这个速度的实验。但在我完成的原设计中,始发站上的螺线管长度达到了3 俄里（1 俄里等于 1.067 千米 一一译者注

15、 ） 。这样 , 车的速度就很容易达到每小时 8001000 千米。又因为管道中没有空气 , 车与地板和天花板之间没有摩擦 , 所以它在行驶时 不用消耗任何能量。尽管制造这套设备 , 特别是其中铜管道的费用很多 , 可是省去了运行 的动力、机务、乘务人员等开销 , 每千米的运营成本不过千分之几到百分之 l至2 戈比 , 而双线每昼夜的运输量 , 仅单向就可达 15000 人或 10000 吨货物。 现在莫斯科的多家邮局采用了改造后的上述设装置,用来转运较轻的邮寄品。试行的运送路长120 米,运行速度为30米/秒。这种电磁邮局的构造说明存于列宁格勒公共图书馆,可供读者借阅。趣味物理讲座四引 力

16、有 多 大 ? 法国著名的天文学家阿拉哥写道:“假如不是时时刻刻都有落体现象发生,我们就会倍感惊异了。”我们习惯地认为:地球对地面上的一切物体的吸引是自然而普通的现象。但有人对我们说,物体之间也是互相吸引的,我们就不大信服了,因为在日常生活中并没有见这一种情景呀。那么为什么万有引力不能经常地在我们的日常环境中表现出来呢？为什么我们觉察不出桌子、西瓜、人体是互相吸引呢？那是因为小物体之间的引力太小了。我举个明显的例子:相隔两米站立的两个人是相互吸引的，不过，这种引力小得很，对中等体重的人只有不到百分之一毫克即两个人彼此等于一个十万分之一的砝码压在天平盘上的力量,这只有用科学实验室的最灵敏的天平才

17、能测量出来。如此小的力当然不能克服我们的脚与地面之间的摩擦力, 使我们迈步。我们如若在木制地板上迈进（脚与地板的摩擦力是体重的30%），需用20千克以上的力。百分之一毫克的引力与这个力比较起来简直太微小了。1毫克是1克的千分之一,而1克又是1千克的千分之一，这样算来，引力只是我们迈步用力的二十万万分之一！我们平常对地球上的物体之间的相互吸引毫无察觉，难道还有什么可奇怪的吗？假如没有磨擦，就另当别论了。那时即便很小的引力也可以使物体互相接近。但在百分之一毫克引力下,这种接近的速度应是非常小的。可以算出,在没有摩擦的情况下两个相距两米的人,在第一小时内会彼此相向移动3厘米；在第二小时内会再移动9厘

18、米；在第二小时内再靠近15厘米。他们的移动会不断加快,然而要使两人贴合至少得用5小时。地球上物体之间的引力，在摩擦力不起阻碍作用时还是可以被察觉到的。挂在线上的重物受到地球引力的作用，因此系它的线向下垂直。如若在这个重物附近有另外硕大重物，那么系它的线就会稍微偏离垂直的方向,其指向是地球引力与另外物体的引力（它很小）的合力的方向。1775 年马斯基林在苏格兰第一次观测到铅锤在大山附近偏离垂直线的现象。当时这位科学家是通过比较同座小山的两侧铅锤的指向和对星空极指向之间的角度发现的。后来，又使用有特殊装置的天平对地球上的物体之间的引力进行更完善的实验，精确地测定出这种引力。质量不大的物体之间的引力

19、是很小的。引力与质量的乘积成正比。然而有不少的人对这个力估计得过大。有一位科学家一一他虽不是物理学家,却也是位动物学家一一曾要我相信:可以常常观察到海船之间的相互吸引的现象,这就是万有引力的作用！计算表明,这跟引力毫无关系, 因为两艘重量都是25000吨的大船,即使相距100米,它们之间的相互引力也不过是100克。如此微小的力自然不能使两艘船在海中做丝毫位移。质量不大的物体间的引力很小，而庞大的天体之间的引力却就很大了。因此甚至距离我们极为遥远的海王星，虽然它是在太阳系边缘缓慢运转的一颗行星，却对我们地球有1800万吨引力！ 虽然我们地球离太阳很远很远,但地球也只是因太阳的引力才得以守着自己的

20、轨道运转。假如太 阳的引力突然消失了,地球就沿太空轨道的切线一直朝无限的宇宙空间飞去。趣味物理讲座五在 铁 路 的 弯 道 处一位物理学家曾这样描述道：“我坐在火车上当它转弯的时候我突然发现铁路近旁的树术、房屋以及工厂的烟囱都变成倾斜的了。”当火车开得很快时 ,乘坐火车的旅客有时也会看到这种现象。 我们不应认为造成这种现象的原因是在弯道外边的一条铁轨比里面的一条铺设得高一些，因此火车在转弯的弧线上行驶时处于某种倾斜状态。假如此时你将头略探出窗口，不是通过倾斜的窗框来看周围景物,这种错觉依然存在。其实,读者在读了前面一节之后,似乎已经没有必要再详细解释这个现象的真正原因了。读者大概已经猜到，当火

21、车在弯道上行驶时,车厢里悬挂的悬锤一定处于倾斜的状态。这个新的垂直线代替了乘客们原来的垂直线。因此所有原来竖直的东西对于乘客来说都变成倾斜的了。垂直线的新方向从中不难看出。字母P表示重力，字母R表示向心力，合力Q是乘客感觉到的重力。车厢内的所有物体都会朝这个方向偏斜过去。这个方向与垂直方向之间的夹角可以用公式求出：tan=R/P。力 R 是与 v2/r 成正比的，这里 v 表示火车速度，r 是转弯处的曲率半径，力 P 与重力加速度 g 成正比,因此tan= v2/r ：g= v2/rg 。设火车速度是 18 米/秒（65 千米/小时）,转弯处半径是 600 米，那么:tan= 182 0.05

22、5，由此得出 : =3 。6009.8, 我们不可避免地将这个“虚假的垂直” 看作是垂直的，而将真正的垂直方向误看成是3的倾斜。火车行进在弯道极多的地方时，旅客有时会觉得四周垂直的景物偏斜了 10要使火车在转弯时保持平稳，在转弯处外边一侧的铁轨应该铺设得比里面一侧的铁轨高些,高出的数量应根据新的垂直方向而定。比如，刚才谈到的那个转弯处外边一侧的铁轨 A 应该高出 h，这个 h 应该适合下面的式子： h =sin AB 式子中的AB是轨距，大约等于 15 米 :sin=sin3=0.052 。于是 : h =AB sin=1500 0.052 毫米80 毫米这就是说，外边一侧的铁轨应该铺设得比里

23、边一侧的铁轨高出 80 毫米。显然，这个数值只适合于一定的行车速度，它不能因车速改变而改变。因此在修建铁路的弯道时一般是根据最常见的行车速度来设计的。趣味物理讲座六失 重 现 象“把盛水的器具抡起旋转,水不会洒出,即使器具底朝上时也是如此,这是由于旋转的作用”, 两千年前亚里士多德这样写道。这种情景想必大家都不会感到陌生:当水桶达到一定的转速时,即使处于底朝上的位置时,水也不会泼出来。人们通常是用“离心力”的作用来解释这种现象的。这种力被想象为一种施加到物体上的,在它作用下物体脱离旋转轴心的力。其实这种力并不存在:物体脱离旋转轴心，不过是惯性的表现,而一切惯性引起的运动是没有力的参与的。在物理

24、学中,离心力是指旋转的物体对系线的拉力或压在其曲线轨道的实在的力量。这种力施加的对象并非运动的物体,而是阻止物体做直线运动的障碍物拉线和拐弯处的轨道等。摒弃了关于离心力似是而非的概念, 让我们来探究一下水桶旋转时什么发生这种现象。我们先向自己提出这样一个问题:如果在桶壁上开一个孔,桶中的水流会涌向何方?假如没有重力,水流会在惯性的作用下说圆周AB的切线AK 涌出。但水流本身有重量,于是,在重力的作用下会沿一条曲线（抛物线）AP 跌落。如果圆周速度达到一定数值 , 这条曲线就会处于圆周 AB 的外围。这股水流显示出 , 盛在旋转的桶中的水 , 如果没有桶壁的阻隔会有什么样的运动轨迹。现在已经得知

25、 , 水决不会竖直流下 , 因而就不会从桶内洒下。水只在一种情况下从桶里流出 , 那就是桶口朝向与旋转方向相同。现在您计算一下 , 在这个实验中水桶需要多大的转速水才不至从中洒出。这个速度应在旋转术桶的向心力日速度不小于重力加速度时获得。因 为只有这时才会使涌出来的水流的轨迹落在水桶运动圆周轨迹的外围,这样,水桶无论转到什么位置,水也不会从桶里洒出。计算向心加速度 V 的公式是 :V2W = R 公式中的 V 为圆周速度 ,R 为圆形轨迹的半径。因为地球表面的重力加速度 g =9.8 米 / 秒 2, 所以我们就得出下列不等式 : 9.8设 R=70 厘米 , 则 V/0.7 9.8 米 /

26、秒 =2.6 米 / 秒很容易算出,只要我们牵绳的手每秒转约三分之二圈，就可得到这种圆周速度了,这对我们来说是轻而易举的事,因而这个实验可以顺利完成。当容器绕水平轴转动时,液体会挤压在容壁上。离心浇铸技术利用的就是这种特性。其原理是:比重不均匀的液体会呈现出不同的层次。比重大的成分就远离旋转轴,比重小的成分会接近旋转轴。这样,金属溶液中含有的气体就会分离出来,散发到铸件中的空白处,避免了在铸件中形成气泡。用这种方法铸成的铸件比较密实,没有气泡。离心浇铸比普通的压铸成本低,也不需使用复杂的设备。趣味物理讲座七假如没有摩擦您看 , 我们周围的摩擦现象可谓林林总总 , 而且有时是出乎意料的。 我们对

27、有些重要的摩擦现象竟然熟视无睹。然而 , 假如我们这个世界突然 没了摩擦 , 生活中的许多方面就会发生根本性变化。 法国的物理学家希洛姆曾对摩擦的作用作过生动的描述 :我们都曾在冰面上行走过,为防止跌倒,我们使出了浑身解数为稳住身体,我们做了不少可笑的动作。这使我们不得不承认我们平常所走 路面的质地多么优良 , 正因为如此,我们才不用吃力地保持身体的平衡。当我们骑着自行车小心翼翼地行驶在光滑的路面上或看到马在柏油路上滑倒时也会这么想。研究类似的现象 , 我们就会了解摩擦的作用了。工程师们千方百计地消除机器部件间的摩擦 , 并取得良好的效果。在应用力学中 , 往往将摩擦当做最不好的现象 , 这固

28、然不错,不过这只局限于少数特殊的领域。除此之外在大多数情况下,我们则应感谢摩擦 , 有了它 , 我们才能安全地行走、坐立和工作 ; 书本和墨水瓶才不会跌落到地上,桌子才不会滑到墙角 , 钢笔才不会从手中滑脱。 摩擦是种普遍存在的现象,它不用招呼,就会自动过来帮助我们,只有少数例外。 摩擦能增加稳定度。木工创平了地板 , 目的是使桌椅就能稳定在原先安放的位置上。只要轮船不发生摇晃 , 船中桌子上的杯盖就很安稳 , 用不着我们刻意照料。我们再设想一下完全没有摩擦将会如何。那时任何物体 , 无论硕大的 石块或微小的沙粒都会失去相互的支撑 , 于是它们统统会发生滑动、滚动 , 最后像一摊烂泥一样平铺在

29、地上。没有摩擦 , 地球也会变成一堆烂泥般的 没有凹凸的球体。我们还可以对希洛姆的描写做些补充 : 失去摩擦 , 钉子和螺丝会从墙 体上滑落下来 , 我们的手将拿不住东西 , 任何风暴和声响都将永不止息。 到那时我们房间中的回声将无休止 , 因为它在墙壁间来回反射的过程中没 有收到丝毫削弱。在结冰的路面上行走时 , 每每会深深地认识到摩擦的重要性。我们上 街时遇到这种路面 , 会感到一种无奈 , 会有随时跌倒的危险 , 下面是报纸 （1927 年 10 月份 ） 有关报道的摘录 : 伦敦 21 日讯 , 由于街道路面冰层甚辱 , 伦敦的街车和电车的行驶严重受阻。另外 , 约有 1400 人跌伤手脚 , 被送往医院 在海德、公园一带 , 有三辆汽车和两辆电车发生撞车事故 , 引发汽油爆炸 , 车辆全部被毁 “ 巴黎 21 日讯 , 巴黎及其近郊的路面结冰 , 造成了多起交