高中物理滬科版必修2教學(xué)參考素材全冊合集

1.1飛機(jī)投彈與平拋運(yùn)動

漆軻獨(dú)爵課參考________________________________________

I教學(xué)建議if

本節(jié)的重點(diǎn)內(nèi)容是伽利略的假設(shè)及其驗證?？梢韵认?qū)W生提出問題:如何尋找平拋運(yùn)動

的規(guī)律?然后引導(dǎo)學(xué)生從理論上分析。根據(jù)一個復(fù)雜的運(yùn)動可以看成是幾個簡單運(yùn)動的合成

的原理,想到把平拋運(yùn)動分解成水平方向的分運(yùn)動和豎直方向的分運(yùn)動。再從物體在這兩個

方向上的受力特點(diǎn)和初始狀態(tài),逐個分析說明這兩個方向上的分運(yùn)動分別是水平方向的勻速

直線運(yùn)動（速度等于初速度），豎直方向上的自由落體運(yùn)動,平拋運(yùn)動是同時參與這兩個運(yùn)動

的合運(yùn)動。要特別指出平拋運(yùn)動和它的兩個分運(yùn)動在時間上是同時的、相等的。

為了培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析能力,讓他們自己從閃光照片中分析平拋運(yùn)動的兩個分運(yùn)

動。教師也可以引導(dǎo)他們先看照片中兩個小球在豎直方向的運(yùn)動情況:經(jīng)過相同時間落到相

同高度,驗證了豎直分運(yùn)動是自由落體運(yùn)動;然后讓他們測量平拋運(yùn)動的小球在相等的時間

內(nèi)經(jīng)過的水平距離,驗證了平拋運(yùn)動的水平分運(yùn)動是勻速直線運(yùn)動的結(jié)論。

I參考資料

用水流研究平拋物體的運(yùn)動

如圖所示，倒置的飲料瓶內(nèi)裝著水,瓶塞內(nèi)插著兩根兩端開口的細(xì)管,其中一根彎成水

平,且水平端加接一段更細(xì)的硬管作為噴嘴。

水平噴出的細(xì)水柱顯示平拋運(yùn)動的軌跡

水從噴嘴中射出,在空中形成彎曲的細(xì)水柱,它顯示了平拋運(yùn)動的軌跡。設(shè)法把它描在

背后的紙上就能進(jìn)行分析處理了。

插入瓶中的另一根細(xì)管的作用是，保持從噴嘴射出水流的速度不變，使其不隨瓶內(nèi)水面

的下降而減小。這是因為該管下端與空氣相通,A處水的壓強(qiáng)始終等于大氣壓,不受瓶內(nèi)水面

高度的影響。因此，在水面降到力處以前的很長一段時間內(nèi)，都可以得到穩(wěn)定的細(xì)水柱。

1.2研究平拋運(yùn)動的規(guī)律

I教學(xué)建議if

運(yùn)動的合成與分解是為研究拋體運(yùn)動作準(zhǔn)備的。它的教學(xué)過程可以分為如下幾步。

(1)一個復(fù)雜的運(yùn)動可以看成是幾個簡單運(yùn)動的合成?？赏ㄟ^分析輪船渡河實(shí)例加以說

明。分析時,要特別強(qiáng)調(diào)分運(yùn)動和它們的合運(yùn)動是同時進(jìn)行的。

為了增強(qiáng)感性認(rèn)識,可以再做一個演示實(shí)驗,如圖所示。在約100cm的玻璃管中注滿清

水，將紅蠟做成一個直徑小于玻璃管內(nèi)徑的小圓柱體,輕重要使它能在水中幾乎是勻速上浮

即可。演示時將管倒置,讓學(xué)生觀察并記錄蠟塊沿管向上運(yùn)動的時間,然后在蠟塊上升的同時

使玻璃水平向右勻速運(yùn)動?？梢杂^察到蠟塊沿傾斜方向移動,說明蠟塊的運(yùn)動是蠟塊沿玻璃

管豎直向上的運(yùn)動與水平運(yùn)動的合成。再演示兩遍讓學(xué)生記錄時間,看到蠟塊沿玻璃管上升

的時間與原來(沒有水平向右運(yùn)動時)的一樣，說明豎直向上的運(yùn)動與水平向右的運(yùn)動是不相

干的。通過這個例子滲透運(yùn)動獨(dú)立性原理的思想,有利于學(xué)生理解運(yùn)動是可以分解的,并且分

運(yùn)動之間是互不影響的道理。

(2)運(yùn)動的合成和分解遵循平行四邊形定則?？赏ㄟ^上述的兩個例子使學(xué)生認(rèn)識到已知

分運(yùn)動的位移求合運(yùn)動的位移要用平行四邊形定則。在此基礎(chǔ)上進(jìn)行推理,說明已知分運(yùn)動

在某一時刻的速度和加速度，應(yīng)用平行四邊形定則可求出合運(yùn)動在那一時刻的速度和加速

度。已知合運(yùn)動求分運(yùn)動也必須應(yīng)用平行四邊形定則。

(3)分運(yùn)動的性質(zhì)決定合運(yùn)動的性質(zhì)和軌跡。教材說明了幾種重要的情況:兩個勻速直

線運(yùn)動合成后一定是勻速直線運(yùn)動;不在同一直線上的一個勻速直線運(yùn)動和一個變速直線運(yùn)

動合成后運(yùn)動軌跡是曲線。對于這一點(diǎn),學(xué)生不易理解,可以用直角坐標(biāo)采用描點(diǎn)法作出，使

學(xué)生看到兩個不在同一直線上的直線運(yùn)動可以合成曲線運(yùn)動,也說明曲線運(yùn)動也可以分解為

兩個直線運(yùn)動。

I參考資料if

飛鏢運(yùn)動

起源

長期以來,人們普遍認(rèn)為飛鏢運(yùn)動產(chǎn)生于射箭,箭頭通常被稱為飛鏢。18世紀(jì)蘇格蘭詩

人羅伯特?彭斯在他的詩中就把飛鏢”描寫成丘比特的箭。時至今日，我們?nèi)匀怀３Ｂ牭?/p>

有人把"箭頭”稱為飛鏢。

從飛鏢運(yùn)動的基本形式來看,幾個世紀(jì)以前它以一種體育游戲的形式出現(xiàn)在英國的公

共場所一一酒吧。飛鏢最初的形狀類似于手握的短箭,最早的鏢盤是用樹墩或酒桶的頂蓋來

代替的。后來,有人發(fā)現(xiàn)樹墩上的年輪所形成大小不同的圓圈,天然分割成不同的部分,可以

表示不同的分?jǐn)?shù)區(qū),于是樹墩成了今天的現(xiàn)代鏢盤的雛形,酒桶頂蓋的軟木塞成了地道的牛

眼(如圖)。

飛鏢運(yùn)動的雛形

普及與發(fā)展

20世紀(jì)初期,飛鏢運(yùn)動在英國迅速普及,成為酒吧里的一項非常受人歡迎的體育休閑娛

樂運(yùn)動(如圖)。1908年,飛鏢正式被認(rèn)定為一項技巧運(yùn)動。

酒吧中的飛鏢活動

隨著飛鏢選手水平的不斷提高,觀賞性日益增強(qiáng),組織全國性賽事的有關(guān)組織也誕生

了。1973年英國飛鏢組織成立,1975年美國飛鏢組織成立,1976年澳大利亞飛鏢聯(lián)合會成

立,1977年加拿大全國飛鏢聯(lián)合會成立。歐洲很多國家和南非、日本、巴西等國家也相繼成

立了全國性飛鏢組織。1976年，國際飛鏢協(xié)會(WDF)誕生,它被公認(rèn)為是眾多國際比賽的正式

官方團(tuán)體,各個國家的飛鏢運(yùn)動協(xié)會陸續(xù)加入國際飛鏢協(xié)會,成為國際飛鏢運(yùn)動大家庭的一

員。

1.3研究斜拋運(yùn)動

窗猿麗備課善考

C-￡^JrYVANUANJ1EBEIKECANKAO

I教學(xué)建議if

1.教學(xué)中結(jié)合學(xué)生已有的平拋運(yùn)動知識,可以通過多媒體描述斜拋運(yùn)動的軌跡,引導(dǎo)學(xué)

生分析比較斜拋運(yùn)動與平拋運(yùn)動的異同點(diǎn),從已有的知識和經(jīng)驗中尋找研究問題的方法。對

于任何一種曲線運(yùn)動,與力的分解一樣,可以有很多種分解方法,教學(xué)中要讓學(xué)生知道為什么

要這樣分解，以提高學(xué)生的類比和綜合歸納能力。

2.課本介紹了兩種分解斜拋運(yùn)動的方法,教學(xué)時注意說明一個運(yùn)動如何分解不是絕對

的,要從研究問題的需要和方便考慮。

3.對于“射高和射程如何隨拋射角和初速度的改變而改變”只要求通過演示實(shí)驗使學(xué)

生定性地了解。除了課本所示的實(shí)驗，還可列舉學(xué)生熟悉的例子（如投擲等）加以說明。建議

利用好課本中的實(shí)驗探究,探究前,先讓學(xué)生根據(jù)生產(chǎn)、生活的經(jīng)驗對射高和射程問題作出種

種猜想，并思考如何驗證自己的猜想是否正確。由于不知道射高、射程與哪些因素有關(guān),同樣

要采取控制變量法進(jìn)行探究。通過實(shí)驗和分析論證，使學(xué)生明確影響射高、射程的因素，知道

改變射高和射程的具體方法。

素質(zhì)好的學(xué)生,還可以從定量上加以研究。斜上拋運(yùn)動可以看成豎直方向初速度為

vo7=vosin。的豎直上拋運(yùn)動和水平方向速度為vox=v0cos夕的勻速直線運(yùn)動的合運(yùn)動，由運(yùn)

動學(xué)公式導(dǎo)出射高和射程的表達(dá)式,并進(jìn)行理論分析。

I參考資料

推鉛球的技巧

早期的鉛球運(yùn)動沒有固定的姿勢,可以原地推,也可以助跑推;可以單手推,也可以雙手

推。20世紀(jì)50年代,美國運(yùn)動員奧布賴恩發(fā)明了背向滑步技術(shù),這項技術(shù)被冠以"革命"之

名。70年代，蘇聯(lián)運(yùn)動員巴雷什尼科夫又發(fā)明了旋轉(zhuǎn)推鉛球技術(shù)。由于旋轉(zhuǎn)后難以控制身體

平衡,至今使用這項技術(shù)的運(yùn)動員也不多。目前,運(yùn)動員多采用原地單手將球從肩上推出的姿

勢。

將物體以一定的速率斜向上拋出，如果空氣阻力可以忽略,則理論上仰角為多大時拋出

的距離最遠(yuǎn)？

上面問題的答案為45°。但是,推鉛球的情況不同,鉛球的拋擲點(diǎn)不是在地面上,而是離

地有一段高度。所以，以同一出手速率作45°及40°仰角拋擲，當(dāng)落回拋擲點(diǎn)同一水平面時,

水平距離以45。者較大。但是，當(dāng)它們落到地面時，水平距離卻可能是40°者較大。

通過復(fù)雜的計算,可以得到以下的結(jié)論:推鉛球獲得最大的距離,其出手的仰角應(yīng)小于

45。。每個人的身高、力量和手臂長度都不同，因此出手速度與角度因人而異。但經(jīng)過綜合

統(tǒng)計,最佳出手角度應(yīng)該在41。到42°之間。

這一角度隨鉛球出手速度的增大而增大,而隨出手高度的增大而減小。對出手高度為

1.7%m,而出手速度為8~14m/s的人來說,出手仰角應(yīng)為38°~42°。

至于其他投擲類,受空氣的作用力影響較大,各有不同的最佳仰角。例如擲鐵餅為

30°~35°;標(biāo)槍為28°~33°;鏈球為42°~44°。

2.1怎樣描述圓周運(yùn)動

漆軻獨(dú)爵課參考________________________________________

I教學(xué)建議

1.勻速圓周運(yùn)動

教師可考慮讓學(xué)生把勻速圓周運(yùn)動與勻速直線運(yùn)動作一比較,使學(xué)生明確勻速圓周運(yùn)

動中速度大小不變、方向在變,勻速圓周運(yùn)動不是速度不變的勻速運(yùn)動,而是勻速率圓周運(yùn)動

的簡稱。勻速圓周運(yùn)動是一種變速運(yùn)動。

2.線速度的大小、方向

教材在講述線速度的概念時,是用質(zhì)點(diǎn)通過的弧長與所用時間的比值來定義的，即■士。

r

從本質(zhì)上說,線速度是做勻速圓周運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)在某一時刻的瞬時速度,其方向沿軌跡的切線

方向,其大小是包括該時刻在內(nèi)的一小段時間內(nèi)的平均速度的極限值。這一點(diǎn)不僅對勻速圓

周運(yùn)動適用，而且對一般的曲線運(yùn)動也都適用。幫助學(xué)生理解這一點(diǎn)，有助于學(xué)生掌握這種分

割、逼近的思維方法。建議對基礎(chǔ)較好的學(xué)生可采用如下教法：

設(shè)質(zhì)點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動,在某段時間At內(nèi)從尸點(diǎn)運(yùn)動到P'點(diǎn)。那么，這段時間的位移

便是PP,,這段時間的平均速度

2.2研究勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律

漆軻獨(dú)爵課參考________________________________________

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向心加速度的推導(dǎo)是一個難點(diǎn),為使學(xué)生更好地掌握向心加速度的概念,建議先研究向

心力的概念,再根據(jù)牛頓第二定律推導(dǎo)出向心加速度的表達(dá)式。

1.通過對物體做圓周運(yùn)動的實(shí)例進(jìn)行分析入手,從中引導(dǎo)啟發(fā)學(xué)生認(rèn)識到:做圓周運(yùn)動

的物體都必須受到指向圓心的力的作用，由此引入向心力的概念。

2.對于向心力概念的認(rèn)識和理解,應(yīng)注意以下三點(diǎn)：

(1)向心力只是根據(jù)力的方向指向圓心這一特點(diǎn)而命名的,或者說是根據(jù)力的作用效果

來命名的,并不是根據(jù)力的性質(zhì)命名的,所以不能把向心力看成是一種特殊性質(zhì)的力。

(2)物體做勻速圓周運(yùn)動時，所需的向心力就是物體受到的合力。

(3)向心力的作用效果只是改變線速度的方向。

3.讓學(xué)生充分討論向心力的大小可能與哪些因素有關(guān),并設(shè)計實(shí)驗進(jìn)行探究活動。

4.講述向心加速度公式時,不僅要使學(xué)生認(rèn)識到勻速圓周運(yùn)動是向心加速度大小不變、

方向始終與線速度垂直并指向圓心的變速運(yùn)動,在這里還應(yīng)把“向心力改變速度方向”與在

直線運(yùn)動中“合力改變速度大小”聯(lián)系起來，使學(xué)生全面理解“力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原

因”的含義,再結(jié)合無論速度大小或方向改變,物體都具有加速度,使學(xué)生對“力是物體產(chǎn)生

加速度的原因“有更進(jìn)一步的理解。

5.向心加速度是瞬時加速度而不是平均加速度,因為勻速圓周運(yùn)動中的加速度不是恒

定的,所以不同時間內(nèi)的平均加速度和某一時刻的瞬時加速度一般是不同的。我們所說的向

心加速度,是指某時亥。(或某位置)的加速度,即包含該時亥M或該位置)在內(nèi)的一小段時間內(nèi)

的平均加速度的極限值。

6.向心加速度與半徑的關(guān)系：向心加速度究竟是與半徑成正比還是成反比?應(yīng)提醒學(xué)生

注意數(shù)學(xué)中的正比例函數(shù)中的4應(yīng)為常數(shù),因此，若。為常數(shù)，根據(jù)a"1。?可知，向心

加速度與印成正比;若P為常數(shù),根據(jù)a?？芍蛐募铀俣扰c〃成反比。若無特殊條件,不

能說向心加速度a與半徑A是成正比還是反比。

I參考資料

車輪的謎

試把一張有顏色的紙片貼在自行車的車胎上,就可以在自行車行進(jìn)的時候看到一種不

尋常的現(xiàn)象:當(dāng)紙片在車輪跟地面相接觸的那一端的時候,我們可以清楚地辨別紙片的移動;

但是,當(dāng)它轉(zhuǎn)到車輪上端的時候,卻很快閃過去了，使你來不及把它看清楚。

這樣看來,車輪的上部仿佛要比下部轉(zhuǎn)動得快些。這種情形你也可以在隨便哪輛行駛著

的車子的上下輪輻上看到，你看到的是輪子的上半部輪輻幾乎連成一片,而下半部的卻仍舊

可以一條一條辨別清楚。這又使人產(chǎn)生一個印象，仿佛車輪的上半部要比下半部旋轉(zhuǎn)得快些。

那么,這個奇怪的現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的呢?這個解釋很簡單,只不過由于車輪的上半部的

確要比下半部移動得更快一些罷了。這件事實(shí)初看的確不大好懂，但是只要這樣想一下就會

對這個結(jié)論完全相信:你知道滾動著的車輪上的每一點(diǎn)都在進(jìn)行兩種運(yùn)動一一繞軸旋轉(zhuǎn)的運(yùn)

動和跟軸同時向前移動的運(yùn)動。因此,就跟地球的情形一樣,兩個運(yùn)動應(yīng)該疊加起來,而這疊

加的結(jié)果對于車輪的上半部和下半部并不相同。對于車輪的上半部,車輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動要加到

它的前進(jìn)運(yùn)動上,因為這兩個運(yùn)動都是向同一方向的。但是對于車輪的下半部,車輪的旋轉(zhuǎn)卻

是向相反方向的，因此運(yùn)動效果互相抵消了一部分。就一個靜止的觀測的人看來,車輪上半部

移動得比下半部更快一些,原因就是如此。

移動得最慢的,不難想象應(yīng)是跟地面接觸那一部分的各點(diǎn)。嚴(yán)格地說,這些點(diǎn)在跟地面

接觸的一瞬間,它們是完全沒有向前移動的，即與地面保持相對靜止。

當(dāng)然，以上所說的一切,都只是對于向前滾動的車輪來說是對的,但是對于那些只在固

定不動的輪軸上旋轉(zhuǎn)的輪子卻不適用。例如一只飛輪,輪緣上的隨便哪一點(diǎn)都是以相同的速

度在移動的。

2.3圓周運(yùn)動的案例分析

漆軻獨(dú)爵課參考________________________________________

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1.培養(yǎng)學(xué)生分析向心力來源的能力。分析問題時,要首先引導(dǎo)學(xué)生對做圓周運(yùn)動的物體

進(jìn)行受力分析,并讓學(xué)生清楚地認(rèn)識到求出的物體沿半徑方向受到的合力,就是提供給物體

做圓周運(yùn)動的向心力。

2.培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理知識解決實(shí)際問題的能力。通過例題的分析與討論（結(jié)合動畫或課

件），引導(dǎo)學(xué)生從中領(lǐng)悟并掌握運(yùn)用向心力公式求解的思路和方法。

3.可多舉一些實(shí)例讓學(xué)生分析。向心力可由重力、彈力、摩擦力等單獨(dú)提供，也可由它

們的合力提供。

4.在講述汽車過拱橋的問題時,汽車做的是變速圓周運(yùn)動,對此要根據(jù)牛頓第二定律的

瞬時性向?qū)W生指出:在變速圓周運(yùn)動中,物體在各位置受到的向心力分別產(chǎn)生了物體通過各

位置的向心加速度，向心力公式仍是適用的。但要注意,對于物體做變速圓周運(yùn)動的情況,只

有在物體通過最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時，向心力才是合力。同時,還可以向?qū)W生指出:此問題中出現(xiàn)

的汽車對橋面的壓力大于或小于車重的現(xiàn)象,是發(fā)生在圓周運(yùn)動中的超重或失重現(xiàn)象。

I參考資料17

陀螺旋轉(zhuǎn)的時候為什么不會倒？

陀螺旋轉(zhuǎn)時為什么不會倒?恐怕沒有多少人能夠正確地回答這個問題,為什么一個直立

著轉(zhuǎn)甚至歪斜著轉(zhuǎn)的陀螺會出乎意料地不倒呢?是什么力量把它維持在這種好像很不穩(wěn)定的

狀態(tài)呢？

原來,這里有一種極有趣的力的相互作用。陀螺的原理很不簡單,這里不打算深入研究,

只談一談旋轉(zhuǎn)著的陀螺之所以能夠不倒的基本原因。

如圖是一個照著箭頭所指的方向旋轉(zhuǎn)著的陀螺。請注意它邊上寫著A的那一部分,和在

它對面寫著6的那一部分。力的部分在離開你，而6的部分在向著你轉(zhuǎn)過來。現(xiàn)在再看,當(dāng)你

把陀螺的軸向你自己這一面傾斜時,這兩部分會做什么樣的運(yùn)動。你這樣推它,就是使A的部

分的運(yùn)動向上斜,6的部分的運(yùn)動向下斜;使這兩部分都得到一種跟自己本來的運(yùn)動成直角

的推動?？墒?，陀螺在快速旋轉(zhuǎn)的時候,它做圓周運(yùn)動的速度非常大,而你推它的時候所給它

的那個速度卻很小。一個小速度和一個大速度結(jié)合而成的速度，自然跟圓周的大速度相差不

大。所以陀螺的運(yùn)動幾乎沒有改變，陀螺好像抵抗著一切想把它推倒的力。而且陀螺越重和

轉(zhuǎn)得越快,就越能頑強(qiáng)地抵抗推倒它的力。這就是陀螺能夠不倒的原因。

旋轉(zhuǎn)的陀螺為什么不會倒

旋轉(zhuǎn)物體的這種性質(zhì)正被現(xiàn)代技術(shù)廣泛地利用著。在現(xiàn)代輪船和飛機(jī)上裝置的各種回

轉(zhuǎn)儀，像羅盤、穩(wěn)定器等,都是根據(jù)陀螺原理造成的。旋轉(zhuǎn)的作用保證了炮彈和槍彈飛行的穩(wěn)

定性,也可以用來保證人造衛(wèi)星、宇宙火箭等在真空中運(yùn)動的穩(wěn)定性。

把旋轉(zhuǎn)著的陀螺拋向空中,它還能使自己的軸保持原來的方向

2.4研究離心現(xiàn)象及其應(yīng)用

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1.關(guān)于合力與向心力關(guān)系的討論

教材只講了合力突然消失（丹））或者不足以提供向心力（尸血。2面的情況下,物體做離心

運(yùn)動,建議再加上您必。法的情況,即物體所受的合力大于所需的向心力時,表現(xiàn)為向心的趨

勢（離圓心越來越近），這對學(xué)生全面理解“外力必須等于血）一時,物體才可做勻速圓周運(yùn)

動“有好處。

2.關(guān)于囑心力”問題

教材在講離心現(xiàn)象時，回避了囑心力”的概念。然而在有些科普讀物或技術(shù)書籍中，

把離心現(xiàn)象歸結(jié)為物體受陶心力”作用的結(jié)果。這里的‘離心力”是指轉(zhuǎn)動坐標(biāo)系（非慣

性系）中物體所受的“慣性離心力”。有些中學(xué)生可能提出喝心力”的問題,教師可以說明

那是在另一參考系中引入的概念,在中學(xué)階段不予研究。

I參考資料

淺談潮汐產(chǎn)生的原因

大家都知道,海水有漲潮和落潮現(xiàn)象。漲潮時,海水上漲,波浪滾滾,景色十分壯觀;退潮

時，海水悄然退去,露出一片海灘。我國古書上說：“大海之水，朝生為潮，夕生為汐?！蹦敲?，

潮汐是怎樣產(chǎn)生的？

古時候，很多賢哲都探討過這個問題,提出過一些假想。古希臘哲學(xué)家柏拉圖認(rèn)為地球

和人一樣,也要呼吸,潮汐就是地球的呼吸。他猜想這是由于地下巖穴中的振動造成的,就像

人的心臟跳動一樣。

隨著人們對潮汐現(xiàn)象的不斷觀察,對潮汐現(xiàn)象產(chǎn)生的真正原因逐漸有了認(rèn)識。我國古代

余道安在《海潮圖序》一書中說：'鐲之漲落,海非增減,蓋月之所臨，則之往從之?！ㄕ軐W(xué)家

王充在《論衡》中寫到：“濤之起也，隨月盛衰。”他們都指出了潮汐與月球有關(guān)系。到了

17世紀(jì)80年代,英國科學(xué)家牛頓發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律以后,提出了潮汐是由于月球和太陽對

海水的吸引力引起的假設(shè),從而科學(xué)地解釋了潮汐產(chǎn)生的原因。

原來,海水隨著地球自轉(zhuǎn)的同時也在旋轉(zhuǎn),而旋轉(zhuǎn)的物體都受到離心力的作用，使它們

有離開旋轉(zhuǎn)中心的傾向,這就好像旋轉(zhuǎn)張開的雨傘,雨傘上水珠將要被甩出去一樣。同時海水

還受到月球、太陽和其他天體的吸引力，因為月球離地球最近，所以月球的吸引力較大。這樣,

海水在這兩個力的共同作用下形成了引潮力。由于地球、月球在不斷運(yùn)動,地球、月球與太

陽的相對位置在發(fā)生周期性變化,因此引潮力也在發(fā)生周期性變化,這就使潮汐現(xiàn)象周期性

地發(fā)生。

3.1探究動能變化跟做功的關(guān)系

漆軻獨(dú)爵課參考________________________________________

I教學(xué)建議if

本節(jié)課采用的是理論和實(shí)驗雙向探究式教學(xué),探究活動的五個步驟：“創(chuàng)設(shè)情

景〃，“提出問題"，"猜想假設(shè)”，"實(shí)驗驗證”，“得出結(jié)論”。但在實(shí)際教學(xué)應(yīng)用中可以

按照實(shí)際情況作取舍。鑒于高一學(xué)生具備一定的物理基礎(chǔ),教學(xué)過程中應(yīng)特別重視物理實(shí)驗

設(shè)計,發(fā)揮其應(yīng)有的功能,引導(dǎo)學(xué)生參與探究過程,讓學(xué)生通過有趣的、與實(shí)際生活緊密相連

的探究活動，培養(yǎng)觀察能力、探究物理規(guī)律的能力和運(yùn)用物理規(guī)律解釋物理現(xiàn)象的能力。教

學(xué)中還應(yīng)注意結(jié)合本地實(shí)際情況,加強(qiáng)與實(shí)際的聯(lián)系,使學(xué)生加強(qiáng)對生活中科學(xué)、技術(shù)的理解,

獲得更多的實(shí)際知識,對學(xué)習(xí)科學(xué)知識產(chǎn)生興趣。

1.本節(jié)內(nèi)容的重點(diǎn)是動能和動能定理,難點(diǎn)是動能定理的正確應(yīng)用。課本在講述動能和

動能定理時,沒有把二者分開講述,而是以功能關(guān)系為線索，同時引入了動能的定義式和動能

定理。這樣敘述，思路簡明，能充分體現(xiàn)功能關(guān)系這一線索。

2.動能的概念,學(xué)生雖然在初中學(xué)習(xí)過，但是對它的定量表達(dá)式及推理過程并不清楚。

因此,在教學(xué)中要通過實(shí)驗和實(shí)例,根據(jù)功的概念和牛頓第二定律及運(yùn)動學(xué)公式推理得出,在

推理過程中,要滲透“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這一觀點(diǎn)。

3.應(yīng)該使學(xué)生對動能定理的適用條件有清楚的認(rèn)識,知道不論外力是否為恒力,也不論

物體是否做直線運(yùn)動,動能定理都成立。

4.講解例題之后,可要求學(xué)生用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)的公式求解同一問題,并進(jìn)行比

較。這樣,可以使學(xué)生體會到應(yīng)用動能定理解題時,不涉及物體運(yùn)動過程中的加速度和時間，

因此用它來處理問題有時比較方便。

I參考資料if

“特種〃動能武器一一電磁軌道炮

電磁軌道炮又稱電磁導(dǎo)軌炮，它的技術(shù)概念原理比較簡單:主體部分由兩條平行的軌道

組成,彈丸夾在兩條軌道之間;兩軌接入電源，電流經(jīng)一軌道流向彈丸再流向另一軌道產(chǎn)生強(qiáng)

磁場,磁場與電流相互作用,產(chǎn)生強(qiáng)大的安培力推動彈丸,達(dá)到很高的速度（理論上可以達(dá)到

亞光速,當(dāng)然這是幾乎不可能實(shí)現(xiàn)的）。它加速快,彈丸出口速度高,是一種典型而又獨(dú)特的動

能武器。

目前，利用傳統(tǒng)殺傷原理的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)仍不能有效地攔截在助推段飛行的戰(zhàn)術(shù)彈道

導(dǎo)彈。主要是因為戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈典型的助推段飛行時間是50150s。要實(shí)現(xiàn)助推段攔截，防

御系統(tǒng)由探測到發(fā)射的反應(yīng)時間一般不應(yīng)超過1020s,這對于傳統(tǒng)防御系統(tǒng)幾乎不可能做

到。電磁軌道炮的一個重要特點(diǎn)是初速快，反應(yīng)靈敏。假定射彈的初速能達(dá)到4km/s,射彈

飛行30130s,它大致可攔截120km&20km以外發(fā)射的仍處于助推段的戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈。

普通艦炮的射程只有20km,而且準(zhǔn)確度很差,巡航導(dǎo)彈的有效射程雖然超過了300km,但

它們造價昂貴,而且由于無法在海上裝卸,補(bǔ)充時還必須返回港口。電磁軌道炮則以射程遠(yuǎn)、

成本低、運(yùn)輸以及補(bǔ)充便利等多項優(yōu)勢而被各國寄予厚望。電磁軌道炮甚至還被看成是2020

年后陸軍戰(zhàn)車主要武器的候選技術(shù)方案。

3.2研究功與功率

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I教學(xué)建議if

1.注意分析清楚KV的物理意義，有的學(xué)生不了解一個動力機(jī)器有一定功率的限制,學(xué)

生從直覺出發(fā)誤認(rèn)為機(jī)器大就是力大、速度快，他們認(rèn)為力大是根本。在教學(xué)中要向?qū)W生強(qiáng)

調(diào)說明一個動力機(jī)器都有它的額定功率（銘牌上標(biāo)明），機(jī)器工作時受額定功率的限制,這是

基本的,而力和速度可以變化。只有在這樣的基礎(chǔ)上才能讓學(xué)生正確理解KV的意義。

在實(shí)際中,一種重要的情況是發(fā)動機(jī)在額定功率下運(yùn)行,要向?qū)W生分析說明,在這種條

件下/小廠大、V大戶小的道理，并指出這里的尸是牽引力。

同時還可說明在不超過額定功率時,發(fā)動機(jī)的功率可大可小，由具體條件決定。在這種

情況下,如戶一定,則r大戶就大、v小尸就??；如/一定,則廣大戶就大、戶小戶就小,這些都

需要舉例說明。

2.功率的實(shí)際應(yīng)用很多,我們要注意密切聯(lián)系實(shí)際。教材中有關(guān)“發(fā)動機(jī)的額定功率與

車的最大速度”的專題,是選學(xué)內(nèi)容，但這個問題物理過程的分析涉及運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)和功率

的內(nèi)容,有一定難度,我們要根據(jù)學(xué)生具體情況多作一些啟發(fā),要幫助學(xué)生理清思路：

F>ffpf->FW

戶（于力一定一r小f尸大ft_-——-----1

讓學(xué)生體會到這一過程進(jìn)行到某一時刻尸二廣、片展X時為止。F=f、-PW的導(dǎo)出是解題

的關(guān)鍵。

如果學(xué)生基礎(chǔ)較差,對這個問題物理過程的分析也可適當(dāng)降低要求。若學(xué)生基礎(chǔ)較好，

可安排學(xué)生自己閱讀,然后進(jìn)行討論。

I參考資料if

渦輪噴氣發(fā)動機(jī)

渦輪噴氣發(fā)動機(jī)是一種渦輪發(fā)動機(jī)。特點(diǎn)是完全依賴燃?xì)饬鳟a(chǎn)生推力,通常用作高速飛

機(jī)的動力。渦噴發(fā)動機(jī)分為離心式與軸流式兩種,相比起離心式泯噴發(fā)動機(jī)，軸流式具有橫截

面小、壓縮比高的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)今的渦噴發(fā)動機(jī)均為軸流式。

渦輪噴氣發(fā)動機(jī)應(yīng)用噴氣推進(jìn)避免了火箭和沖壓噴氣發(fā)動機(jī)固有的弱點(diǎn)。因為采用了

泯輪驅(qū)動的壓氣機(jī),因此在低速時發(fā)動機(jī)也有足夠的壓力來產(chǎn)生強(qiáng)大的推力。渦輪噴氣發(fā)動

機(jī)按照“工作循環(huán)”工作。它從大氣中吸進(jìn)空氣,經(jīng)壓縮和加熱這一過程之后,得到能量和動

量的空氣以高達(dá)610m/s的速度從推進(jìn)噴管中排出。在高速氣流噴出發(fā)動機(jī)時,帶動壓氣機(jī)和

渦輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn),維持“工作循環(huán)”。渦輪發(fā)動機(jī)的機(jī)械布局比較簡單,因為它只包含兩個主要

旋轉(zhuǎn)部分,即壓氣機(jī)和渦輪,還有一個或者若干個燃燒室。然而,并非這種發(fā)動機(jī)的所有方面

都具有這種簡單性,因為熱力和氣動力問題是比較復(fù)雜的。

飛機(jī)速度低于大約724km/h時,純噴氣發(fā)動機(jī)的效率低于螺旋槳型發(fā)動機(jī)的效率,因為

它的推進(jìn)效率在很大程度上取決于它的飛行速度;因而,純渦輪噴氣發(fā)動機(jī)最適合較高的飛

行速度。然而，由于螺旋槳的高葉尖速度造成的氣流擾動,在速度大于563km/h時使螺旋槳效

率迅速降低。這些特性使得一些中等速度飛行的飛機(jī)不用純渦輪噴氣裝置而采用螺旋槳和燃

氣渦輪發(fā)動機(jī)的組合一一泯輪螺旋槳式發(fā)動機(jī)。

3.3動能定理的應(yīng)用

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I教學(xué)建議if

1.通過案例分析探究動能變化與功的關(guān)系。首先從汽車行駛制動距離與汽車速率對應(yīng)

關(guān)系入手,得出動能變化與功的關(guān)系,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和探究的欲望;再通過研究實(shí)際問

題中多個力同時做功與動能變化得到合力做功與動能變化的關(guān)系,從而解決實(shí)際問題;通過

實(shí)驗探究動能變化計算變力做功，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行分析推理及動能定理的適用范圍的探究活動;

最后總結(jié)出應(yīng)用動能定理的一般解題步驟,培養(yǎng)學(xué)生的解題能力和創(chuàng)新精神。

2.在中學(xué)階段，動能定理是認(rèn)識功能關(guān)系、解決動力學(xué)問題的金鑰匙。有必要在進(jìn)行

"功能"教學(xué)中,就滲透“外力做功與動能變化”這一動能定理的思想,讓高一學(xué)生就能運(yùn)

用這一思想解析較為廣泛的力學(xué)習(xí)題,使他們經(jīng)過解題在精神上得到某種滿足,激發(fā)非智力

因素,學(xué)好高中物理。

3.盡管研究對象的動能隨選取的參考系不同而不同,但動能定理所研究的是動能變化

與外力做功之間的關(guān)系,相對于慣性參考系總能得到確定的結(jié)果。教學(xué)中應(yīng)向?qū)W生交代,運(yùn)用

動能定理時必須使有關(guān)參量相對于同一參考系。

I參考資料

動能武器

動能武器,又稱超高速射彈武器,或超高速動能導(dǎo)彈。它是一種典型的直接攔截武器,其

發(fā)展非常迅速，代表了反戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈的一個重要發(fā)展方向，很快將成為彈道導(dǎo)彈、衛(wèi)星、飛

機(jī)等高速飛行目標(biāo)的有力殺手。

動能武器的威力,是通過射彈的動能來衡量的。由動力學(xué)知識可以知道,只要動能攔截

彈有一定的速度,并利用適當(dāng)?shù)呐鲎矌缀螚l件,就能很容易地將目標(biāo)摧毀。

動能武器的核心:加速與制導(dǎo)。

動能武器主要是由超高速發(fā)射裝置（即推進(jìn)系統(tǒng)）、探測系統(tǒng)、制導(dǎo)系統(tǒng)和射彈等幾個

部分組成。超高速發(fā)射裝置提供射彈達(dá)到高速所需的動力，它可以是火炮、火箭、電場或磁

場加速裝置;探測系統(tǒng)用于探測、識別和跟蹤目標(biāo),是動能武器的，艮睛〃；傳感器是探測系

統(tǒng)的靈魂;制導(dǎo)系統(tǒng)是動能武器的“大腦〃。根據(jù)推進(jìn)系統(tǒng)的推進(jìn)原理不同,動能武器可以分

為火箭型、電磁型和電熱型三類。

目前,火箭型超高速動能彈已率先達(dá)到了工程實(shí)用階段。而電磁型動能武器,尤其是電

磁炮的產(chǎn)生，將給常規(guī)火炮帶來一場革命。它既可以用作反裝甲武器、艦艇防空和反導(dǎo)武器、

機(jī)載武器等戰(zhàn)術(shù)武器,也可用作發(fā)射航天飛行器等戰(zhàn)略用途。電熱型動能武器,又稱電熱化學(xué)

炮，性能也十分優(yōu)異,正在緊鑼密鼓發(fā)展中。

根據(jù)作戰(zhàn)范圍的不同，動能武器可以分為戰(zhàn)略、戰(zhàn)區(qū)和戰(zhàn)術(shù)應(yīng)用幾類。而根據(jù)攻擊對象

的不同，又可以分為反裝甲動能武器、反飛機(jī)動能武器、反導(dǎo)彈動能武器、反衛(wèi)星動能武器

等。根據(jù)武器平臺的不同，還可分為天基、空基（機(jī)載）、地基（固定或移動）和艦載動能武器

幾類。

總之,動能武器的發(fā)展可謂日新月異,未來必將得以廣泛應(yīng)用。

4.1勢能的變化與機(jī)械功

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教學(xué)中應(yīng)先復(fù)習(xí)初中學(xué)過的有關(guān)重力勢能的概念，明確重力勢能的大小跟物體的重力和相對

地面的高度有關(guān),在此基礎(chǔ)上提出物體重力勢能的大小跟重力和高度是什么關(guān)系的問題,啟

發(fā)學(xué)生從功是能量轉(zhuǎn)化的量度去思考,接著推導(dǎo)物體0從高度打處落到益處重力做的功

WG=mg,Ah=mgh\-mglh

式中股為重力做的功,重力做功結(jié)果使物體所處的高度發(fā)生變化,反映了物體重力勢能

的變化,可見重力勢能的大小可用物體的重力和所處的高度來量度,其計算式為EP=mgh.

1.重力勢能的相對性和參考平面

教材從公式EP=mgh出發(fā),指出高度分是相對的,所以重力勢能也是相對的。

參考平面的選擇是任意的,一般要從研究問題的方便出發(fā)來選擇。

2.重力做功與路徑無關(guān)

教材在正文提到了重力做功與路徑無關(guān),只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)的結(jié)論。為加深對

這個結(jié)論的理解,教學(xué)中可通過讓物體從4點(diǎn)到6點(diǎn)和C點(diǎn)的不同路徑（如圖所示），計算重力

做的功,物體沿曲線從4點(diǎn)到C點(diǎn)的情況直接給出，如果學(xué)生基礎(chǔ)好,也可以把曲線劃分成很

多的小段,每一小段相當(dāng)于一個小斜面,然后分別求出物體通過每一小斜面重力做的功,最后,

重力的總功等于起點(diǎn)和終點(diǎn)的重力勢能的差。以上的推導(dǎo)都不作為教學(xué)要求,只是為了讓學(xué)

生知道重力做功有這樣的一個特點(diǎn)。而且要知道不是所有力都有這個特點(diǎn),在學(xué)過的力中，

重力、彈簧的彈力有這樣的特點(diǎn)，以后要學(xué)到的電場力、分子力等也有這樣的特點(diǎn)。

3.彈性勢能

教材中對彈性勢能要求不高,可在復(fù)習(xí)初中有關(guān)彈性勢能的概念的基礎(chǔ)上,通過實(shí)例說

明彈簧的彈性勢能的大小跟彈簧的勁度系數(shù)和彈簧形變的大小有關(guān),不要求給出瓦」的

2

計算公式。

I參考資料

為什么有些地方的人愛把重物頂在頭上

我們在電影和電視中看到,有些地方的人總愛把水罐、蘿筐等重物頂在頭上,而不喜歡

手提肩挑。這樣做是不是很危險?難道這里有什么科學(xué)道理嗎？

如果我們仔細(xì)分析一下就會發(fā)現(xiàn),把重物頂在頭上走路,確實(shí)比手提肩挑更省力更科學(xué)

叱。

人在走路時,要消耗能量。消耗的能量越多,人就感到越吃力,消耗的能量越少,人就感

到越輕松,人在走路時消耗的能量主要用在兩個方面:一是克服身體的各個活動部分之間的

摩擦;另一個則是用于克服重力而做功。在平地面上走路,也要克服重力做功嗎?是的，因為身

體重心隨人的行走而上下移動,用手提著重物時,重物的重心也跟著上下移動,而移動的高度

與人體重心上下移動的高度幾乎是一樣的。重心上升時,就要克服重力做功;重心下降時,這

部分能量又被轉(zhuǎn)化為腳和地面相碰時產(chǎn)生的聲能和熱能。因此人提著重物走路,就必須消耗

一部分能量來克服人和重物的重力而做功。如果把重物放在頭上，由于人的脊柱具有彈性，

重物就像壓在一根彈簧上,人行走時,重物的起伏較小,用于克服重物的重力所做的功少,人

消耗的能量也相應(yīng)減少，因此,人就感到輕松。

有人做過一項有趣的實(shí)驗,分別測試人頭頂重物走路和手提重物走路時的耗氧量。實(shí)驗

結(jié)果是:手提重物比頭頂重物時耗氧量多得多。耗氧量越多，說明人體消耗的能量也越多。由

此可知,用頭頂重物還蠻有科學(xué)道理呢！

如果經(jīng)過一些練習(xí)，你能穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)貙⒅匚镯斣陬^上,走起路來輕松自如。

4.2研究機(jī)械能守恒定律

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I教學(xué)建議

1.引入

先通過實(shí)例定性地分析機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)化,然后提出如下的問題:如何定量地推導(dǎo)機(jī)械

能守恒定律呢?在什么條件下,機(jī)械能才守恒呢?這就是本節(jié)進(jìn)一步學(xué)習(xí)機(jī)械能守恒定律的目

的。

2.機(jī)械能轉(zhuǎn)化是通過重力或彈力做功來實(shí)現(xiàn)的

按教材推導(dǎo)完守恒定律后,可向?qū)W生說明能量轉(zhuǎn)化的途徑是做功,不同性質(zhì)的力做功將

會引起不同形式的能參與轉(zhuǎn)化。只有重力做功，必定只有重力勢能和動能之間的變化;只有彈

力做功，必定只有彈性勢能和動能之間的轉(zhuǎn)化。如果除了重力（或彈力）做功之外,還有別的力

做功，重力勢能（或彈性勢能）是不是仍然只與動能相互轉(zhuǎn)化呢?教學(xué)中可以舉物體下落過程

中有空氣阻力的情況的例子，并引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用動能定理和重力做功與重力勢能變化的關(guān)系來

分析說明。由于物體克服空氣阻力做功%所以%A瓦?？梢姡亓ψ龉δ捈粗亓菽艿?/p>

減少量必定大于動能的增加量,這是由于內(nèi)能參與了轉(zhuǎn)化。因此,除重力做功外,還有別的力

做功,就不可能只有重力勢能和動能之間的轉(zhuǎn)化。有了以上的討論,機(jī)械能守恒定律的推導(dǎo)以

及學(xué)生理解該定律的條件也就有了基礎(chǔ)。

3.正確認(rèn)識機(jī)械能守恒的條件

關(guān)于機(jī)械能守恒定律的條件,教學(xué)中要注意解決學(xué)生存在的一些模糊認(rèn)識。例如,有的

學(xué)生把“只有重力做功”與“只有重力作用”等同起來。為了解決這個問題,可以以物體在

光滑斜面上運(yùn)動為例,讓學(xué)生討論:物體不但受到重力作用,還受到支持力的作用,物體的機(jī)

械能守恒嗎?為什么?通過討論使學(xué)生認(rèn)識到,只有重力作用,機(jī)械能總量當(dāng)然保持不變，但如

果物體受重力作用之外,還有其他力的作用,機(jī)械能也守恒。還有的學(xué)生認(rèn)為:既然只有重力

做功機(jī)械能才守恒,那么重力不做功時,機(jī)械能就不守恒。應(yīng)使學(xué)生認(rèn)識到,如果重力不做功，

就不能引起重力勢能的變化,如果其他力也不做功,能量就不可能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，總量當(dāng)然是

不變的。例如,細(xì)繩拴著的小球在光滑的水平桌面上做勻速圓周運(yùn)動時,重力和拉力都不做功,

能量沒有轉(zhuǎn)化,機(jī)械能總量不變,但不叫機(jī)械能守恒,因為守恒是相對于能量轉(zhuǎn)化而言的。

I參考資料17

溜溜球中的力學(xué)現(xiàn)象

Yo-Yo,又名溜溜球,最早起源于中國,被稱為第二古老的玩具。溜溜球的基本結(jié)構(gòu)可視

為一個兩端大、中間小的短繞線軸,將溜溜球釋放后它的軸將沿著繩做來回滾動。

1.構(gòu)造

溜溜球的基本構(gòu)造為:一對薄片圓盤,其直徑一般為58方5nim,厚為3mm,用塑料或硬卡

紙制成；中間為一段圓柱狀空芯薄壁中軸,直徑一般為8mm,長約為3mm。圓盤粘在中軸兩側(cè)，

然后在軸上中點(diǎn)處鉆一小孔,系上1m長細(xì)繩,并在細(xì)繩的另一端系上圓環(huán)。

2.游戲

游戲時,把細(xì)繩全部緊緊地纏繞在中軸上,用某一手指套住圓環(huán)。將溜溜球釋放后它就

會馬上逆細(xì)繩纏繞方向轉(zhuǎn)動,豎直下落逐漸解脫細(xì)繩的纏繞,直到細(xì)繩全部展開為止。隨后，

它又會自動順著同一轉(zhuǎn)動方向往上爬，使細(xì)繩重新纏繞在中軸上。當(dāng)溜溜球停止轉(zhuǎn)動后,隨即

又沿反方向擺脫細(xì)繩纏繞轉(zhuǎn)動下落,然后繼續(xù)上爬。如此往復(fù)運(yùn)動。只要制作得法,擺弄靈巧，

溜溜球就會不停地轉(zhuǎn)動起來,饒有趣味。

3.對實(shí)際運(yùn)動過程的分析

當(dāng)溜溜球自由釋放后,立即開始逆纏繞方向豎直下落,重力勢能逐漸轉(zhuǎn)化成平動動能和

轉(zhuǎn)動動能,隨著重力勢能的減少,下落的速度越來越快,轉(zhuǎn)動的速度也越來越快。當(dāng)細(xì)繩全部

展開后,下落速度和轉(zhuǎn)動速度達(dá)到最大值,這時原來的重力勢能完全轉(zhuǎn)化為平動動能和轉(zhuǎn)動

動能。由于轉(zhuǎn)動慣性的作用,球體繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，但此時細(xì)繩已經(jīng)全部展開,溜溜球已不可能再往

下走,只能按照原來的旋轉(zhuǎn)方向垂直上爬,我們簡稱這一過程為“轉(zhuǎn)向”。溜溜球在轉(zhuǎn)向過程

中,轉(zhuǎn)動動能沒有損失，但由于細(xì)繩不是完全彈性體,所以平動動能有損失。因此，總機(jī)械能減

少了，溜溜球則不能爬上下落時的高度。在轉(zhuǎn)向中，有一部分轉(zhuǎn)動動能轉(zhuǎn)化成了平動動能，以

補(bǔ)充損失的平動動能的一部分，使球體獲得適當(dāng)?shù)纳吓来怪彼俣?。球體的上爬,是把轉(zhuǎn)向時的

平動動能和轉(zhuǎn)動動能逐漸轉(zhuǎn)化為重力勢能的過程,亦即隨著高度的增加,上爬的垂直速度和

轉(zhuǎn)動速度越來越小。當(dāng)兩個速度為零時球體不再上爬。如果要使溜溜球爬上下落時的高度，

就必須在轉(zhuǎn)向過程中,使溜溜球損失的平動動能得到足夠的補(bǔ)充。以獲取要爬上下落時的高

度所需要的垂直初速度。這就是我們在玩溜溜球時,在細(xì)繩全部展開時就必須迅速上提溜溜

球的原因。如果沒有上提,球體則不能上爬到下落時的高度。

在此必須指出，以上分析并沒有考慮空氣的阻力和細(xì)繩的摩擦阻力,二者對溜溜球的影

響是不可忽略的。它們的作用也相應(yīng)的消耗了一部分機(jī)械能。為了使損失的這部分機(jī)械能得

到補(bǔ)充,我們往往在溜溜球下落時給以適當(dāng)?shù)某跛俣?當(dāng)球體轉(zhuǎn)向時又向上一提。

4.3能量的轉(zhuǎn)化與守恒4.4能源與可持續(xù)發(fā)展

漆軻獨(dú)爵摩參考________________________________________

I教學(xué)建議if

本部分內(nèi)容對本章及以前所學(xué)物理知識從能量的觀點(diǎn)進(jìn)行了一次綜合、深化和再認(rèn)識。教材

首先分析自然界中各種能量之間的轉(zhuǎn)化，揭示了它們之間的本質(zhì)聯(lián)系,并分析了一系列熟知

的能量轉(zhuǎn)化的事例,指出能量的轉(zhuǎn)化與守恒。最后闡述了能量守恒定律的普遍性和重要性。

建議一:能量守恒定律是一個實(shí)驗規(guī)律,列舉能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例,是學(xué)生理解和掌握能量

守恒定律的基礎(chǔ)，因此在教學(xué)過程中要充分利用學(xué)生的已有知識,對這些實(shí)例中的能的轉(zhuǎn)化

進(jìn)行具體分析。

建議二:在教學(xué)過程中,應(yīng)重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)定律的兩個方面:轉(zhuǎn)化與守恒。另外還要強(qiáng)調(diào)該定律

的普遍性和重要性,可列舉19世紀(jì)的自然科學(xué)史對學(xué)生進(jìn)行教育。

建議三:能源與環(huán)境是當(dāng)代社會關(guān)注的兩個問題,本部分的教學(xué)應(yīng)充分聯(lián)系生產(chǎn)和生活

實(shí)際,開展豐富多彩的社會活動，引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注社會、關(guān)注人類的未來,并充分體現(xiàn)從生活走

向物理、從物理走向社會的教學(xué)思想和教學(xué)理念。

在學(xué)習(xí)中,可對“能量守恒定律”的建立及其意義多做一些了解，使學(xué)生明白永動機(jī)是

永遠(yuǎn)制造不出來的。

I參考資料

能量守恒定律的建立

能量守恒定律是建立在自然科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)上的。從16世紀(jì)到18世紀(jì),經(jīng)過伽利略、

牛頓、惠更斯、萊布尼茨以及伯努利等許多物理學(xué)家的研究,使力學(xué)得到了較大的發(fā)展。機(jī)

械能的轉(zhuǎn)化和守恒的初步思想，在這一時期已經(jīng)萌芽。

18世紀(jì)末和19世紀(jì)初，各種自然現(xiàn)象之間的聯(lián)系相繼被發(fā)現(xiàn)。倫福德、戴維的摩擦生

熱實(shí)驗否定了“熱質(zhì)說”，把物體的內(nèi)能的變化與機(jī)械運(yùn)動聯(lián)系起來。1800年發(fā)明伏打電池

之后不久,又發(fā)現(xiàn)了電流的熱效應(yīng)、磁效應(yīng)和其他一些電磁現(xiàn)象。這個時期，電流的化學(xué)效應(yīng)

也被發(fā)現(xiàn),并被應(yīng)用為電鍍技術(shù)。在生物學(xué)界,證明了動物維持體溫和進(jìn)行機(jī)械活動的能量跟

它攝取的食物的化學(xué)能有關(guān)。自然科學(xué)的這些成就,為建立能量守恒定律作了必要的準(zhǔn)備。

能量守恒定律的最后確定，是在19世紀(jì)中葉由邁爾、焦耳和亥姆霍茲等人完成的。

在19世紀(jì)中葉，還有一些人也致力于能量守恒的研究。他們也和焦耳、邁爾和亥姆霍

茲一樣,是在前人成就的基礎(chǔ)上工作的。他們從不同的角度出發(fā),彼此獨(dú)立地進(jìn)行研究,卻幾

乎同時發(fā)現(xiàn)了這一偉大的定律。因此,能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)是科學(xué)發(fā)展的必然結(jié)果。恩格斯

曾經(jīng)把這一定律稱為“偉大的運(yùn)動基本定律〃，他認(rèn)為它是19世紀(jì)自然科學(xué)的三大發(fā)現(xiàn)（即

能量守恒定律、細(xì)胞學(xué)說、達(dá)爾文的生物進(jìn)化論）之一。

5.1從托勒密到開普勒

漆軻獨(dú)爵課參考________________________________________

I教學(xué)建議if

1.有關(guān)日心說、地心說及兩者之間的爭論有許多內(nèi)容可以向?qū)W生介紹,使學(xué)生認(rèn)識到真理最

終要戰(zhàn)勝謬誤的道理。教材簡單明了地講述了開普勒關(guān)于行星運(yùn)動的規(guī)律,沒有過多地敘述

這些內(nèi)容。教學(xué)中可根據(jù)學(xué)生的實(shí)際情況加以補(bǔ)充。

2.本節(jié)除向?qū)W生介紹日心學(xué)說、地心學(xué)說之爭外,還要向?qū)W生說明古時候人們總是認(rèn)為

天體做勻速圓周運(yùn)動是最完美的。

3.本節(jié)的主要目的是為下一節(jié)推導(dǎo)萬有引力定律作鋪墊,因此教材中沒有過多地講述

開普勒的三個定律,而是將三個定律的內(nèi)容綜合在一起加以說明。

4.本節(jié)內(nèi)容非常豐富,是對學(xué)生進(jìn)行辯證唯物論和科學(xué)教育的極好教材,教師可通過圖

片、動畫，并補(bǔ)充一些生動的物理學(xué)史等有關(guān)資料進(jìn)行教學(xué),引導(dǎo)學(xué)生閱讀一些課外讀物，以

激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)志趣。

I參考資料

從“杞人憂天”的故事說起

從古至今,知道“杞人憂天”這個成語故事的人很多，但知道這個故事與古代天文學(xué)宇

宙結(jié)構(gòu)學(xué)說之間關(guān)系的,可就不多了。

大約從兩千多年前的戰(zhàn)國時期開始,到公元4世紀(jì)的晉代,共涌現(xiàn)出六種主要的宇宙結(jié)

構(gòu)學(xué)說。

最早出現(xiàn)的是“蓋天說”，它的特點(diǎn)是認(rèn)為“天圓地方”，天蓋著地,就如同《敕勒川》

這首民歌中所唱的那樣“天似穹廬，籠蓋四野”（如圖1）。很顯然，這是一個很直觀的見解，

但已經(jīng)建立起了一套初步的計算數(shù)據(jù)。

圖1

圖2

繼“蓋天說”之后,最遲在西漢時期又出現(xiàn)了另一種新的理論一一‘輝天說"。這個學(xué)

說把整個宇宙比喻成一個雞蛋,天體就像蛋殼，日月星辰就附著在天殼上,而地球就像蛋黃一

樣在最中心。在這個宇宙里，下半是水，浮載著地球，上半托著整個天殼。這是最初的說法，

后來改為整個宇宙內(nèi)都是氣（如圖2）。

到了東漢時期，又出現(xiàn)了更有創(chuàng)新性的新學(xué)說一一“宣夜說”。這個學(xué)說最出色的突破

就是否定了天殼的存在，一切都只是氣。因為沒有天殼，日月星辰并不是固定在天殼上的，所

以才會有各自不同的運(yùn)行方式與路線。從三國時期到晉代,還相繼出現(xiàn)過緲天論〃“穹天

論”和"安天論"這樣一些宇宙結(jié)構(gòu)理論。

在“蓋天說〃"渾天說”與“宣夜說”中,影響最大的是勺軍天說“，是古代中國天文

學(xué)最主要的指導(dǎo)性理論。古代中國天文學(xué)能取得世界一流的卓越成就，“渾天說"居功至偉。

在當(dāng)時的世界上，'輝天說〃也比亞里士多德與托勒密的宇宙結(jié)構(gòu)學(xué)說更為出色。最具突破

性的，則是“宣夜說”。在現(xiàn)代，人們當(dāng)然都知道根本沒有什么“天殼”，這早已經(jīng)是一個常

識了。然而,在近兩千年前就能否定天殼的存在,不能不說是一個了不起的思想突破。

5.2萬有引力定律是怎樣發(fā)現(xiàn)的

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I教學(xué)建議if

一、萬有引力定律

L在萬有引力定律的教學(xué)中，除了說明牛頓的偉大功績之外,還應(yīng)注意說明牛頓的工作

是建立在前人工作的基礎(chǔ)之上的。

2.雖然在中學(xué)階段只能將橢圓軌道近似為圓形軌道來證明萬有引力定律，但是教學(xué)中

仍要在思路上提醒學(xué)生注意:牛頓是在橢圓軌道上證明了萬有引力定律。

3.關(guān)于萬有引力定律得出的思路,書中主要是由圓周運(yùn)動和開普勒運(yùn)動定律的知識，得

出行星和太陽之間的引力跟行星的質(zhì)量成正比,跟行星到太陽的距離的二次方成反比,并由

引力的相互性得出引力也應(yīng)與太陽的質(zhì)量成正比;注意說明牛頓是如何想到和論證地面上物

體所受的重力與天體間的引力是同一性質(zhì)的力的。教學(xué)中可參考如下的說明:牛頓在思考使

月球做軌道運(yùn)動的向心力與地面物體所受的重力是否是同一性質(zhì)的力時，曾提出過這樣一個

理想實(shí)驗:設(shè)想有一個小月球非常接近地球，以至于幾乎觸及地球上最高的山頂,那么使這個

小月球保持軌道運(yùn)動的向心力當(dāng)然就應(yīng)該等于它在山頂處所受的重力，如果小月球突然停止

做軌道運(yùn)動,它就應(yīng)該同山頂處的物體一樣以相同的速度下落,如果它所受的向心力不是重

力,那么它就將在這兩種力的共同作用下以更大的速度下落,這是與我們的經(jīng)驗不符的,可見,

重力和月球所受的向心力是同一性質(zhì)的力。

4.關(guān)于行星與太陽間的引力與太陽的質(zhì)量成正比的結(jié)論，是牛頓由牛頓第三定律推理

而想到應(yīng)該如此,而不是牛頓第三定律的必然結(jié)果。

5.萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)把地面上的運(yùn)動與天體的運(yùn)動統(tǒng)一起來,對人類文明的發(fā)展具

有重要意義。

二、引力常量的測定

1.卡文迪許實(shí)驗是歷史上非常著名和重要的實(shí)驗,教學(xué)中應(yīng)注意引導(dǎo)學(xué)生了解和體會

前人是如何巧妙地將物體間非常微小的力顯現(xiàn)和測量出來的，同時注意向?qū)W生說明靈活運(yùn)用

所學(xué)知識的重要意義。

2.注意向?qū)W生說明引力常量G的測出的重要意義,即如果沒有G的測出，則萬有引力定

律只有其理論意義,而無更多的實(shí)際意義。正是由于卡文迪許測出了引力常量G才使得萬有

引力定律對天文學(xué)的發(fā)展起了重要的作用，如下一節(jié)要講的天體質(zhì)量的計算。

I參考資料

被蘋果砸出來的萬有引力定律

1666年,艾薩克?牛頓是劍橋大學(xué)圣三一學(xué)院三年級的學(xué)生。當(dāng)時,黑死病席卷了倫敦，

奪走了很多人的生命,大學(xué)被迫關(guān)閉。牛頓只好返回安全的鄉(xiāng)村,期待著席卷城市的病魔早日

離去。

秋季的一天,牛頓在一棵蘋果樹下看書。正當(dāng)他在樹下看得入神時，突然一個蘋果掉了

下來,砸到了他。這激發(fā)這位年輕的科學(xué)家思考這樣一個問題:并沒有人搖動蘋果樹,蘋果為

什么會好端端地自己掉下來呢?從那以后,牛頓便開始思考新的問題一一引力問題。牛頓一直

有這樣一個想法:一個物體能不通過繩索連接而影響另一物體?，F(xiàn)實(shí)的證據(jù)也證明這一點(diǎn)，

的確有一種力量在兩個物體間發(fā)揮這一作用。月球繞著地球轉(zhuǎn),行星按照一定的軌道前行，

這中間一定有一種肉眼看不到的奇怪的吸引力在作用，不然一切怎么可能發(fā)生呢？

人們普遍認(rèn)為，適用于地球的自然規(guī)律與太空中的規(guī)律大相徑庭。牛頓的萬有引力定律

則告訴人們，支配自然和宇宙的法則是很簡單的。

牛頓提出了引力理論后的18個月內(nèi)，他還發(fā)現(xiàn)了微分和白光的性質(zhì),繼而又發(fā)展出了他

的三大運(yùn)動定律，以及一架革命性的新型望遠(yuǎn)鏡,從而成為世界上最偉大的科學(xué)家。牛頓的研

究成果為現(xiàn)代科學(xué)奠定了基石。

對于他的成就,后世給出了無數(shù)的稱贊，但是牛頓本人卻很謙虛：“如果說我比別人看

得更遠(yuǎn)些,那是因為我站在了巨人的肩膀上。”

5.3萬有引力定律與天文學(xué)的新發(fā)現(xiàn)

窗猿麗備課善考

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I教學(xué)建議if

1.萬有引力定律在天文學(xué)上的一個重要應(yīng)用就是計算天體的質(zhì)量。在天文學(xué)上，像太陽、地

球等無法直接測定質(zhì)量的天體,就是根據(jù)衛(wèi)星或行星的軌道半徑和周期（可直接測量）間接計

算得來的。

2.教學(xué)中也可提醒學(xué)生注意,用測定環(huán)繞天體（如衛(wèi)星）半徑和周期的方法測質(zhì)量,只能

測定其中心天體（如地球）的質(zhì)量，不能測定其自身的質(zhì)量。

3.通過這節(jié)的教學(xué)應(yīng)使學(xué)生了解,通常物體之間的萬有引力很小，以致察覺不出，但在

天體運(yùn)動中，由于天體的質(zhì)量很大,萬有引力將起決定性的作用，萬有引力定律的發(fā)現(xiàn)對天文

學(xué)的發(fā)展起了很大的推動作用。

I參考資料

培養(yǎng)你的創(chuàng)新意識

在哥白尼之后不久，曾經(jīng)有過這樣兩位天文學(xué)家。一位是出生于丹麥貴族之家的第

谷?布拉赫。他一生觀察了三十多年的星空,進(jìn)行了大量的天體方位測量,精確度較高,還發(fā)

現(xiàn)了許多新的現(xiàn)象。但由于他缺乏創(chuàng)新意識，始終沒能從中發(fā)現(xiàn)行星運(yùn)動的規(guī)律;相反,因囿

于舊勢力的束縛,第谷?布拉赫居然提出了一個極其荒謬的宇宙體系:行星繞著太陽轉(zhuǎn)，太陽

帶著行星一起繞著地球轉(zhuǎn),重新墮入了“地心說”的舊巢。另一位是第谷?布拉赫的助手

——德國天文學(xué)家開普勒。他摒棄了第谷?布拉赫的錯誤理念，堅持以哥白尼創(chuàng)立的“日心

說”為核心，以第谷?布拉赫畢生搜集的原始材料為依據(jù)，一點(diǎn)一滴、一步一個腳印,進(jìn)行了

長期的探索與實(shí)踐。經(jīng)過無數(shù)次的反復(fù),開普勒終于發(fā)現(xiàn)了行星圍繞太陽沿橢圓形軌道運(yùn)行

的軌跡,提出了著名的行星運(yùn)動三大規(guī)律,為人類的天文事業(yè)作出了卓越的貢獻(xiàn)，同時為牛頓

發(fā)現(xiàn)萬有引力定律打下了基礎(chǔ)。

兩個天文學(xué)家都為探索宇宙的奧秘耗費(fèi)了畢生的精力,而其結(jié)果卻是大相徑庭。這其中

的一個重要原因就是有沒有創(chuàng)新意識。

所謂創(chuàng)新意識就是創(chuàng)新的激情、革新的渴望、探索新領(lǐng)域的思想和勇氣。有無強(qiáng)烈的

創(chuàng)新意識是能否具有創(chuàng)造能力的前提。第谷?布拉赫之所以只能成為一名兢兢業(yè)業(yè)的觀察家

和計算家,無法取得開創(chuàng)性的成果,就是因為他一生的宏愿只想完成1000顆星星的準(zhǔn)確星表,

而沒有想到要在辛辛苦苦覓得的資料的基礎(chǔ)上去創(chuàng)新、去突破。由此可見,身為探索者卻缺

乏強(qiáng)烈的創(chuàng)新欲望和熱切的追求,那么他無論怎樣地刻苦和發(fā)奮,無論怎樣謙虛和好學(xué),最終

也只能在前人劃定的圈子里周旋。

5.4飛出地球去

漆軻獨(dú)爵課參考________________________________________

I教學(xué)建議

1.人造地球衛(wèi)星的速度。人造衛(wèi)星的速度的計算主要依據(jù)萬有引力提供向心力，即隼吟

由此得出衛(wèi)星的速度V雜,常用于高空運(yùn)行的人造衛(wèi)星,其中r