校本课程教案-生活中的物理

蒙阴一中校本课程教案授课教师：张家凤1课题：第一节自行车中的力、热、电、光等知识【教学目标】：1、扩大学生的知识面，开阔视野2、培养学生协作精神、培养学生的发散思维3、培养学生解决较难问题的能力【教学重点】：通过对自行车这一熟悉的交通工具，提出开放性试题，进行讨论和解答，培养他们的发散思维和解决问题的能力。【教学难点】：综合运用力、热、电、光等知识的能力【课时】：1【教学过程】：导入：自行车是我们日常生活中一种普遍的交通工具，它结构简单，方便实用，但看似简单的自行车却涉及到很多物理知识，包括杠杆、轮轴、摩擦、压强、能量的转化等力学、热学及光学知识，下面我们就来具体来分析。新课教学出示课题：自行车中的力、热、电、光等知识首先请同学们讨论自行车有关的力学知识：（引导提问学生发言、讨论）然后进行分析归纳总结：一、力学知识1、摩擦方面(1)自行车车轮胎、车把套、脚踏板以及刹车块处均刻有一些花纹，增大接触面粗糙程度，增大摩擦力。(2)车轴处经常上一些润滑油，以减小接触面粗糙程度，来减小摩擦力。(3)所有车轴处均有滚珠，变滑动摩擦为滚动摩擦，来减小摩擦，转动方便。(4)刹车时，需要纂紧刹车把，以增大刹车块与车圈之间的压力，从而增大摩擦力，(5)紧蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，前轮受到蒙阴一中校本课程教案-生活中的物理-12的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力；自行车靠惯性前进时，前后轮受到的摩擦力方向均向后，这两个力均是自行车前进的阻力。2、压强方面(1)一般情况下，充足气的自行车轮胎着地面积大约为S=2×10Cm×5cm=100×cm2，当一普通的成年人骑自行车前进时，自行车对地面的压力大约为F=(500N+150N)=650N，可以计算出自行车对地面的压强为6。5×104Pa。(2)在车轴拧螺母处要加一个垫圈，来增大受力面积，以减小压强。(3)自行车的脚踏板做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对脚的压强，(4)自行车的内胎要充够足量的气体，在气体的体积、温度一定时，气体的质量越大，压强越大。(5)自行车的车座做得扁而平，来增大受力面积，以减小它对身体的压强。3、轮轴方面(1)自行车的车把相当于一个轮轴，车把相当于轮，前轴为轴，是一个省力杠杆，如图3所示。(2)自行车的脚踏板与中轴也相当于一个轮轴，实质为一个省力杠杆。(3)自行车的飞轮也相当于一个省力的轮轴。4、杠杆方面自行车的刹车把相当于一个省力杠杆。5、惯性方面(1)当人骑自行车前进时，停止蹬自行车后，自行车仍然向前走，是由于它有惯性。(2)当人骑自行车前进时，若遇到紧急情况，一般情况下要先捏紧后刹车，然后再捏紧3前刹车，或者前后一起捏紧，这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去。6、能量转化方面(1)当人骑自行车下坡时，速度越来越快，是由于下坡时人和自行车的重力势能转化为人和自行车的动能。(2)当人骑自行车上坡之前要紧蹬几下，目的是增大速度，来增大人和自行车的动能，这样上坡时动能转化为重力势能，能上得更高一些。(3)自行车的车梯上挂有一个弹簧，在它弹起时，弹簧的弹性势能转化为动能，车梯自动弹起。7、声学方面自行车的金属车钤发声是由于铃盖在不停的振动，而汽笛发声是由于汽笛内的气体不断的振动而引起的。8、齿轮传动方面线速度和角速度的关系，如图5所示，设齿轮边缘的线速度为v，齿轮的半径为R，齿轮转动的角速度为ω，则有v=ωR。下面请同学们讨论自行车有关的热学、光学、电学知识：（引导提问学生发言、讨论）然后进行归纳总结：二、热学知识在夏天自行车轮胎内的气体不能充得太足，是为了防止自行车爆胎，因为对于质量、体积一定的气体，当温度越高，压强越大，当压强达到一定程度时，若超过了轮胎的承受能力，就会发生爆胎的情况。三、光学知识在日常生活中，自行车的后面都装有一个反光镜，它的设计很巧妙，组它是由三个相互垂直的平面镜组成一个立体直角，用其内表面作为反射面，这叫角反射器。当有光线从任意角度射向尾灯时，它都能把光“反向射回”，当光线射向反光镜时，会使后面的人很容易看到。在夜间，当汽车灯光照到它前方的自行车尾灯上，无论入射方向如何，反射光都能反射到汽车上，其光强远大于一般的漫反射光，就如发光的红灯，足以让汽车的司机观察到。四、电学方面在有些自行车上装有小型的发电装置，它利用摩擦转动，就像我们在实验室中看4到的手摇发电机一样，发出的电能供给车灯工作，起到一定的照明作用。【作业布置】：对载重自行车、轻便自行车、山地自行车、童车、赛车、电动自行车的物理知识进行归纳，并进而自我扩展。【教学反思】：5课题：第2节从《枫桥夜泊》谈声音的传播【教学目标】：1、扩大学生的知识面，开阔视野2、培养学生协作精神、培养学生的发散思维3、培养学生解决较难问题的能力【教学重点】：通过文学诗词提出开放性有趣的话题，进行讨论和解答，培养他们的发散思维和解决问题的能力。【教学难点】：综合运用声学知识的能力【课时】：1【教学过程】：导入月落乌啼霜满天，江枫渔火对愁眠。姑苏城外寒山寺，夜半钟声到客船。蒙阴一中校本课程教案-生活中的物理-26这是唐朝人张继写的诗《枫桥夜泊》。张继是天宝十二年（公元753年）的进士，他作的诗传世的不多，在诗坛上也不算第一流的大家，但他的这首诗却入选在历朝历代的唐诗选中，成为脍炙人口的绝唱。当代著名歌手毛宁将此诗演绎成了一首歌曲《涛声依旧》，深受人们的欢迎，相信同学们都会唱这首歌曲。与此同时，人们还找出在唐诗中谈到半夜钟声的诗，张继而外，还大有人在。如比张继早的张说，就在《山夜闻钟》诗中有：“夜卧闻夜钟，夜静山更响。”在于鹄的《送宫人入道归山》诗中有：“定知别后宫中伴，应听维山半夜钟。”白居易有：“新秋松影下，半夜钟声后。”温庭筠有：“悠然旅思频回首，无复松山半夜钟。”陈羽有：“隔水悠扬午夜钟。”读着这许多诗句，我们可以想象，那悠扬的夜半钟声，可以从山上传到客船，可以隔河传到彼岸。更进一层，在皇甫冉的诗句里有：“秋水临水月，夜半隔山钟。”这使我们可以想象那悠扬的钟声甚至可以隔着一座山传过来。在唐诗中很少有人写白昼、正午的钟声、笛声、琴声。这绝不是单纯为了追求优美的词句而“递相沿袭”。宋代人说“恐必有说耳”，意思是说：这么多人写半夜钟声，怕自有它的道理。从张继的“枫桥夜泊”到现在已有1200多年了，在这段漫长岁月中，科学的发展证实张继等人的写法非常符合科学道理。在这许多诗句中，概括了一个科学事实：夜间的声音传得远。新课教学出示课题：从《枫桥夜泊》谈声音的传播夜间声音为什么会传得远呢？一种说法是：夜深人静了，背景噪音小了，人更易于分辨远处传来的声音。这当然是一个因素，但它不是最主要的原因，这得从声音是怎样地传播说起。首先，声音是声源的振动扰动了空气，扰动以波的形式往出传。设想声源是地面上空的一个点，空气中的波是以它的密度不同往外传递，如果空气中各点的声速是相同的，由这个点传出的声波的波前是一个球面，声音传播的方向认为是和波前垂直的方向即半径的方向。现在设声音在大气中不同高度传播速度不同，这时波前就不再保持球面，而发生畸变；相应的，声音传播方向也不再是球半径的方向，而是拐了弯，这种声音传播道路拐弯的现象，也称为声折射现象。白天同夜间，声音传播远近不同，就是由这个折射现象产生的。其次，在地面附近空气中，声速c（m／s）和温度t（℃）的关系，可近似表为7c＝（331。45＋0。61t／℃）m•s-1就是说在地面上温度每升高一度，声速增加约0。61米／秒。我们人类活动在贴近地面的大气里，在高度20千米以下，大气的温度变化十分复杂。白天，由于地面接受太阳辐射温度升高，靠近地面大气层比稍高的气层温度高，也就是说近地声速大于高空。这时声音传播路径折向高空，在适当的地方还可以形成声静区，即对远处发出的什么声音都听不见（图1（a））。这时，由于声传播路径折射向高空，如果坐在气球上便会听到格外清晰的气球下面地面的发声，坐在气球里的张继也许会来上一句“正午钟声到气球”。在夜间，靠近地面空气逐渐冷下来了，上空的气温相对高，结果高空声速比地面大，因而声音会向地面折射（图1（b））。这就是夜间声音相对远的道理。在寒冷的天气，尤其在结了冰的湖面或未结冰的水面上，即使在白天，由于地面温度低，声音向地面折射的效果也十分明显。现在，住在闹市区的人大概都有这样的体验，对马路车辆行驶造成的讨厌的噪声，白天除了临街的楼房外，大多感受不到，而到深夜，即使只有一辆车驶过，也会搅得你睡不好觉，甚至隔几座楼还可以听到，可以说是“夜半噪声扰眠床”吧，它和“夜半钟声到客船”是同样的道理。关于声的折射现象，到了19世纪，欧洲学者才定量地研究了温度梯度与声折射效应的关系。后来，人们逐渐认识到，要了解大气中声折射的复杂现象，就得要有一张声速沿高度变化的图。即声速作为距地面高度的函数关系。据现在人们的实测和理论计算，这个函数关系简略地可表为图2。从图2我们可以解释许多大气中声音传播的有趣现象。我们看到从B点到地面数千米内，白天到晚上速度梯度相反。它可以解8释地面声音晚上比白天传得远的原因，已如前面所说。我们还看到，这条曲线拐了几个弯。注意声速局部极小处C点，在这个高程上发声，任何方向的声音都会折射弯向水平。因为从C点往上看，它的梯度正好和夜间地面上声速梯度一样，从C往下看，也是远离C的高度声速变大，所以无论怎样，声音都会弯向过C的水平线。就是说，这个高程，声音传得特别远，称为声道。而具有声速极大值的D点，则相反，当声音传播接近它时，有一部分会折射返回声波来的那一侧，犹如波的反射。夏天打雷，总是在闪电之后。闪电只是一瞬间的事，也许不到千分之一秒。可是一次闪电之后，往往雷声隆隆不绝，要持续好一段时间。这原因就是由于沿高度声音反射，有时来回若干次，就像在山谷中喊一嗓子听到的不断回声。事实上，夏天雷雨前，声速分布比图2要复杂得多。这时由于近地的风、云，声速分布不仅沿高度变化，沿水平也变化，会造成极复杂的声折射现象。在第一次世界大战时，发现了一个奇怪现象。一门不断发射的大炮，当有人驱车从数百千米外的远方驶向它时，起初听到炮声隆隆，但驶得更近时，在一段路上却听不到炮声。原因是，起初听到的炮声是大气反射的波，更近些是静区，再靠近又听到从大炮直接传来的声波。风对声音的传播是有影响的，声音的速度在顺风和逆风时不同。顺风时，是静止空气中声速c加上风速，而逆风时要减去风速。但是风速沿不同高度的分布是增加的，而且近似地按指数增加。高空风速大，贴近地面小，于是逆风时，高空声速小于地面声速；顺风时高空声速大于地面声速，这样，在刮风时，顺风时声音的折射犹如夜间，而逆风声音折射犹如白天。这就是为什么在刮风时听人讲话，站在下风处听得格外清楚，也就是荀子在《劝学》中所说的：“顺风而呼，声非加疾也，而闻者彰”的道理。【课堂小结】“夜半钟声到客船”是1200多年前的诗句，诗句概括的科学事实不断为后来的科9学发展所证实。人类对自然的认识逐渐进步着，我们沐浴在科学发展的薰风化日之中。当我们反复吟诵这优美的诗句时，又怎能不叹服这诗句的语言美和科学美的完整结合。千年来日益发展的科学技术，不正是对这诗句作更为精细详尽的注解吗？【作业布置】：1、课下搜集阅读古今中外描写声音的名段佳句，并相互交流。2、课下搜集阅读古今中外与物理现象和原理有关的文学作品，并把这些内容相互交流，共同体验身边的物理。【教学反思】：10课题：第三节超声波的奥妙【教学目标】：1、扩大学生的知识面，开阔视野2、培养学生协作精神、培养学生的发散思维3、培养学生解决较难问题的能力【教学重点】：超声波在某些领域的应用【教学难点】：综合运用声学知识的能力【课时】：1【教学过程】：引入:人耳最高只能感觉到大约20000Hz的声波，频率更高的声波就是超声波了，超声波广泛地应用在多种技术中。出示课题:超声波的奥妙新课教学:超声波有两个特点，一个是能量大，一个是沿直线传播．它的应用就是按照这两个特点展开的。理论研究表明，在振幅相同的情况下，一个物体振动的能量跟振动频率的二次方成正比。超声波在介质中传播时，介质质点振动的频率很高