校本課程教案-生活中的物理

蒙陰一中校本課程教案授課教師：張家鳳授課教師：張家鳳蒙陰一中校本課程教案蒙陰一中校本課程教案-生活中的物理-1課題：第一節(jié)自行車中的力、熱、電、光等知識(shí)【教學(xué)目標(biāo)】：1、擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，開闊視野2、培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作精神、培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維3、培養(yǎng)學(xué)生解決較難問題的能力【教學(xué)重點(diǎn)】：通過對(duì)自行車這一熟悉的交通工具，提出開放性試題，進(jìn)行討論和解答，培養(yǎng)他們的發(fā)散思維和解決問題的能力?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】：綜合運(yùn)用力、熱、電、光等知識(shí)的能力【課時(shí)】：1【教學(xué)過程】：導(dǎo)入：自行車是我們?nèi)粘Ｉ钪幸环N普遍的交通工具，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，方便實(shí)用，但看似簡(jiǎn)單的自行車卻涉及到很多物理知識(shí)，包括杠桿、輪軸、摩擦、壓強(qiáng)、能量的轉(zhuǎn)化等力學(xué)、熱學(xué)及光學(xué)知識(shí)，下面我們就來具體來分析。新課教學(xué)出示課題：自行車中的力、熱、電、光等知識(shí)首先請(qǐng)同學(xué)們討論自行車有關(guān)的力學(xué)知識(shí)：〔引導(dǎo)提問學(xué)生發(fā)言、討論〕然后進(jìn)行分析歸納總結(jié)：一、力學(xué)知識(shí)1、摩擦方面(1)自行車車輪胎、車把套、腳踏板以及剎車塊處均刻有一些花紋，增大接觸面粗糙程度，增大摩擦力。(2)車軸處經(jīng)常上一些潤(rùn)滑油，以減小接觸面粗糙程度，來減小摩擦力。(3)所有車軸處均有滾珠，變滑動(dòng)摩擦為滾動(dòng)摩擦，來減小摩擦，轉(zhuǎn)動(dòng)方便。(4)剎車時(shí)，需要纂緊剎車把，以增大剎車塊與車圈之間的壓力，從而增大摩擦力，(5)緊蹬自行車前進(jìn)時(shí)，后輪受到的摩擦力方向向前，是自行車前進(jìn)的動(dòng)力，前輪受到的摩擦力方向向后，是自行車前進(jìn)的阻力；自行車靠慣性前進(jìn)時(shí)，前后輪受到的摩擦力方向均向后，這兩個(gè)力均是自行車前進(jìn)的阻力。2、壓強(qiáng)方面(1)一般情況下，充足氣的自行車輪胎著地面積大約為S=2×10Cm×5cm=100×cm2，當(dāng)一普通的成年人騎自行車前進(jìn)時(shí)，自行車對(duì)地面的壓力大約為F=(500N+150N)=650N，可以計(jì)算出自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)為6。5×104Pa。(2)在車軸擰螺母處要加一個(gè)墊圈，來增大受力面積，以減小壓強(qiáng)。(3)自行車的腳踏板做得扁而平，來增大受力面積，以減小它對(duì)腳的壓強(qiáng)，(4)自行車的內(nèi)胎要充夠足量的氣體，在氣體的體積、溫度一定時(shí)，氣體的質(zhì)量越大，壓強(qiáng)越大。(5)自行車的車座做得扁而平，來增大受力面積，以減小它對(duì)身體的壓強(qiáng)。3、輪軸方面(1)自行車的車把相當(dāng)于一個(gè)輪軸，車把相當(dāng)于輪，前軸為軸，是一個(gè)省力杠桿，如圖3所示。(2)自行車的腳踏板與中軸也相當(dāng)于一個(gè)輪軸，實(shí)質(zhì)為一個(gè)省力杠桿。(3)自行車的飛輪也相當(dāng)于一個(gè)省力的輪軸。4、杠桿方面自行車的剎車把相當(dāng)于一個(gè)省力杠桿。5、慣性方面(1)當(dāng)人騎自行車前進(jìn)時(shí)，停止蹬自行車后，自行車仍然向前走，是由于它有慣性。(2)當(dāng)人騎自行車前進(jìn)時(shí)，假設(shè)遇到緊急情況，一般情況下要先捏緊后剎車，然后再捏緊前剎車，或者前后一起捏緊，這樣做是為了防止人由于慣性而向前飛出去。6、能量轉(zhuǎn)化方面(1)當(dāng)人騎自行車下坡時(shí)，速度越來越快，是由于下坡時(shí)人和自行車的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為人和自行車的動(dòng)能。(2)當(dāng)人騎自行車上坡之前要緊蹬幾下，目的是增大速度，來增大人和自行車的動(dòng)能，這樣上坡時(shí)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢(shì)能，能上得更高一些。(3)自行車的車梯上掛有一個(gè)彈簧，在它彈起時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，車梯自動(dòng)彈起。7、聲學(xué)方面自行車的金屬車鈐發(fā)聲是由于鈴蓋在不停的振動(dòng)，而汽笛發(fā)聲是由于汽笛內(nèi)的氣體不斷的振動(dòng)而引起的。8、齒輪傳動(dòng)方面線速度和角速度的關(guān)系，如圖5所示，設(shè)齒輪邊緣的線速度為v，齒輪的半徑為R，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω，那么有v=ωR。下面請(qǐng)同學(xué)們討論自行車有關(guān)的熱學(xué)、光學(xué)、電學(xué)知識(shí)：〔引導(dǎo)提問學(xué)生發(fā)言、討論〕然后進(jìn)行歸納總結(jié)：二、熱學(xué)知識(shí)在夏天自行車輪胎內(nèi)的氣體不能充得太足，是為了防止自行車爆胎，因?yàn)閷?duì)于質(zhì)量、體積一定的氣體，當(dāng)溫度越高，壓強(qiáng)越大，當(dāng)壓強(qiáng)到達(dá)一定程度時(shí)，假設(shè)超過了輪胎的承受能力，就會(huì)發(fā)生爆胎的情況。三、光學(xué)知識(shí)在日常生活中，自行車的后面都裝有一個(gè)反光鏡，它的設(shè)計(jì)很巧妙，組它是由三個(gè)相互垂直的平面鏡組成一個(gè)立體直角，用其內(nèi)外表作為反射面，這叫角反射器。當(dāng)有光線從任意角度射向尾燈時(shí)，它都能把光“反向射回”，當(dāng)光線射向反光鏡時(shí)，會(huì)使后面的人很容易看到。在夜間，當(dāng)汽車燈光照到它前方的自行車尾燈上，無論入射方向如何，反射光都能反射到汽車上，其光強(qiáng)遠(yuǎn)大于一般的漫反射光，就如發(fā)光的紅燈，足以讓汽車的司機(jī)觀察到。四、電學(xué)方面在有些自行車上裝有小型的發(fā)電裝置，它利用摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，就像我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中看到的手搖發(fā)電機(jī)一樣，發(fā)出的電能供應(yīng)車燈工作，起到一定的照明作用。【作業(yè)布置】：對(duì)載重自行車、輕便自行車、山地自行車、童車、賽車、電動(dòng)自行車的物理知識(shí)進(jìn)行歸納，并進(jìn)而自我擴(kuò)展?！窘虒W(xué)反思】：蒙陰一中校本課程教案蒙陰一中校本課程教案-生活中的物理-2課題：第2節(jié)從《楓橋夜泊》談聲音的傳播【教學(xué)目標(biāo)】：1、擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，開闊視野2、培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作精神、培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維3、培養(yǎng)學(xué)生解決較難問題的能力【教學(xué)重點(diǎn)】：通過文學(xué)詩(shī)詞提出開放性有趣的話題，進(jìn)行討論和解答，培養(yǎng)他們的發(fā)散思維和解決問題的能力?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】：綜合運(yùn)用聲學(xué)知識(shí)的能力【課時(shí)】：1【教學(xué)過程】：導(dǎo)入月落烏啼霜滿天，江楓漁火對(duì)愁眠。姑蘇城外寒山寺，夜半鐘聲到客船。這是唐朝人張繼寫的詩(shī)《楓橋夜泊》。張繼是天寶十二年〔公元753年〕的進(jìn)士，他作的詩(shī)傳世的不多，在詩(shī)壇上也不算第一流的大家，但他的這首詩(shī)卻入選在歷朝歷代的唐詩(shī)選中，成為膾炙人口的絕唱。當(dāng)代著名歌手毛寧將此詩(shī)演繹成了一首歌曲《濤聲依舊》，深受人們的歡送，相信同學(xué)們都會(huì)唱這首歌曲。與此同時(shí)，人們還找出在唐詩(shī)中談到半夜鐘聲的詩(shī)，張繼而外，還大有人在。如比張繼早的張說，就在《山夜聞鐘》詩(shī)中有：“夜臥聞夜鐘，夜靜山更響。”在于鵠的《送宮人入道歸山》詩(shī)中有：“定知?jiǎng)e后宮中伴，應(yīng)聽維山半夜鐘?！卑拙右子校骸靶虑锼捎跋?，半夜鐘聲后?！睖赝ン抻校骸坝迫宦盟碱l回首，無復(fù)松山半夜鐘。”陳羽有：“隔水悠揚(yáng)午夜鐘。”讀著這許多詩(shī)句，我們可以想象，那悠揚(yáng)的夜半鐘聲，可以從山上傳到客船，可以隔河傳到此岸。更進(jìn)一層，在皇甫冉的詩(shī)句里有：“秋水臨水月，夜半隔山鐘?！边@使我們可以想象那悠揚(yáng)的鐘聲甚至可以隔著一座山傳過來。在唐詩(shī)中很少有人寫白晝、正午的鐘聲、笛聲、琴聲。這絕不是單純?yōu)榱俗非髢?yōu)美的詞句而“遞相沿襲”。宋代人說“恐必有說耳”，意思是說：這么多人寫半夜鐘聲，怕自有它的道理。從張繼的“楓橋夜泊”到現(xiàn)在已有1200多年了，在這段漫長(zhǎng)歲月中，科學(xué)的開展證實(shí)張繼等人的寫法非常符合科學(xué)道理。在這許多詩(shī)句中，概括了一個(gè)科學(xué)事實(shí)：夜間的聲音傳得遠(yuǎn)。新課教學(xué)出示課題：從《楓橋夜泊》談聲音的傳播夜間聲音為什么會(huì)傳得遠(yuǎn)呢？一種說法是：夜深人靜了，背景噪音小了，人更易于分辨遠(yuǎn)處傳來的聲音。這當(dāng)然是一個(gè)因素，但它不是最主要的原因，這得從聲音是怎樣地傳播說起。首先，聲音是聲源的振動(dòng)擾動(dòng)了空氣，擾動(dòng)以波的形式往出傳。設(shè)想聲源是地面上空的一個(gè)點(diǎn)，空氣中的波是以它的密度不同往外傳遞，如果空氣中各點(diǎn)的聲速是相同的，由這個(gè)點(diǎn)傳出的聲波的波前是一個(gè)球面，聲音傳播的方向認(rèn)為是和波前垂直的方向即半徑的方向?，F(xiàn)在設(shè)聲音在大氣中不同高度傳播速度不同，這時(shí)波前就不再保持球面，而發(fā)生畸變；相應(yīng)的，聲音傳播方向也不再是球半徑的方向，而是拐了彎，這種聲音傳播道路拐彎的現(xiàn)象，也稱為聲折射現(xiàn)象。白天同夜間，聲音傳播遠(yuǎn)近不同，就是由這個(gè)折射現(xiàn)象產(chǎn)生的。其次，在地面附近空氣中，聲速c〔m／s〕和溫度t〔℃〕的關(guān)系，可近似表為c＝〔331。45＋0。61t／℃〕m?s-1就是說在地面上溫度每升高一度，聲速增加約0。61米／秒。我們?nèi)祟惢顒?dòng)在貼近地面的大氣里，在高度20千米以下，大氣的溫度變化十分復(fù)雜。白天，由于地面接受太陽(yáng)輻射溫度升高，靠近地面大氣層比稍高的氣層溫度高，也就是說近地聲速大于高空。這時(shí)聲音傳播路徑折向高空，在適當(dāng)?shù)牡胤竭€可以形成聲靜區(qū)，即對(duì)遠(yuǎn)處發(fā)出的什么聲音都聽不見〔圖1〔a〕〕。這時(shí)，由于聲傳播路徑折射向高空，如果坐在氣球上便會(huì)聽到格外清晰的氣球下面地面的發(fā)聲，坐在氣球里的張繼也許會(huì)來上一句“正午鐘聲到氣球”。在夜間，靠近地面空氣逐漸冷下來了，上空的氣溫相對(duì)高，結(jié)果高空聲速比地面大，因而聲音會(huì)向地面折射〔圖1〔b〕〕。這就是夜間聲音相對(duì)遠(yuǎn)的道理。在寒冷的天氣，尤其在結(jié)了冰的湖面或未結(jié)冰的水面上，即使在白天，由于地面溫度低，聲音向地面折射的效果也十清楚顯?，F(xiàn)在，住在鬧市區(qū)的人大概都有這樣的體驗(yàn)，對(duì)馬路車輛行駛造成的討厭的噪聲，白天除了臨街的樓房外，大多感受不到，而到深夜，即使只有一輛車駛過，也會(huì)攪得你睡不好覺，甚至隔幾座樓還可以聽到，可以說是“夜半噪聲擾眠床”吧，它和“夜半鐘聲到客船”是同樣的道理。關(guān)于聲的折射現(xiàn)象，到了19世紀(jì)，歐洲學(xué)者才定量地研究了溫度梯度與聲折射效應(yīng)的關(guān)系。后來，人們逐漸認(rèn)識(shí)到，要了解大氣中聲折射的復(fù)雜現(xiàn)象，就得要有一張聲速沿高度變化的圖。即聲速作為距地面高度的函數(shù)關(guān)系。據(jù)現(xiàn)在人們的實(shí)測(cè)和理論計(jì)算，這個(gè)函數(shù)關(guān)系簡(jiǎn)略地可表為圖2。從圖2我們可以解釋許多大氣中聲音傳播的有趣現(xiàn)象。我們看到從B點(diǎn)到地面數(shù)千米內(nèi)，白天到晚上速度梯度相反。它可以解釋地面聲音晚上比白天傳得遠(yuǎn)的原因，已如前面所說。我們還看到，這條曲線拐了幾個(gè)彎。注意聲速局部極小處C點(diǎn)，在這個(gè)高程上發(fā)聲，任何方向的聲音都會(huì)折射彎向水平。因?yàn)閺腃點(diǎn)往上看，它的梯度正好和夜間地面上聲速梯度一樣，從C往下看，也是遠(yuǎn)離C的高度聲速變大，所以無論怎樣，聲音都會(huì)彎向過C的水平線。就是說，這個(gè)高程，聲音傳得特別遠(yuǎn)，稱為聲道。而具有聲速極大值的D點(diǎn)，那么相反，當(dāng)聲音傳播接近它時(shí)，有一局部會(huì)折射返回聲波來的那一側(cè)，猶如波的反射。夏天打雷，總是在閃電之后。閃電只是一瞬間的事，也許不到千分之一秒。可是一次閃電之后，往往雷聲隆隆不絕，要持續(xù)好一段時(shí)間。這原因就是由于沿高度聲音反射，有時(shí)來回假設(shè)干次，就像在山谷中喊一嗓子聽到的不斷回聲。事實(shí)上，夏天雷雨前，聲速分布比圖2要復(fù)雜得多。這時(shí)由于近地的風(fēng)、云，聲速分布不僅沿高度變化，沿水平也變化，會(huì)造成極復(fù)雜的聲折射現(xiàn)象。在第一次世界大戰(zhàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)奇怪現(xiàn)象。一門不斷發(fā)射的大炮，當(dāng)有人驅(qū)車從數(shù)百千米外的遠(yuǎn)方駛向它時(shí)，起初聽到炮聲隆隆，但駛得更近時(shí)，在一段路上卻聽不到炮聲。原因是，起初聽到的炮聲是大氣反射的波，更近些是靜區(qū)，再靠近又聽到從大炮直接傳來的聲波。風(fēng)對(duì)聲音的傳播是有影響的，聲音的速度在順風(fēng)和逆風(fēng)時(shí)不同。順風(fēng)時(shí)，是靜止空氣中聲速c加上風(fēng)速，而逆風(fēng)時(shí)要減去風(fēng)速。但是風(fēng)速沿不同高度的分布是增加的，而且近似地按指數(shù)增加。高空風(fēng)速大，貼近地面小，于是逆風(fēng)時(shí)，高空聲速小于地面聲速；順風(fēng)時(shí)高空聲速大于地面聲速，這樣，在刮風(fēng)時(shí)，順風(fēng)時(shí)聲音的折射猶如夜間，而逆風(fēng)聲音折射猶如白天。這就是為什么在刮風(fēng)時(shí)聽人講話，站在下風(fēng)處聽得格外清楚，也就是荀子在《勸學(xué)》中所說的：“順風(fēng)而呼，聲非加疾也，而聞?wù)哒谩钡牡览怼！菊n堂小結(jié)】“夜半鐘聲到客船”是1200多年前的詩(shī)句，詩(shī)句概括的科學(xué)事實(shí)不斷為后來的科學(xué)開展所證實(shí)。人類對(duì)自然的認(rèn)識(shí)逐漸進(jìn)步著，我們沐浴在科學(xué)開展的薰風(fēng)化日之中。當(dāng)我們反復(fù)吟誦這優(yōu)美的詩(shī)句時(shí)，又怎能不嘆服這詩(shī)句的語言美和科學(xué)美的完整結(jié)合。千年來日益開展的科學(xué)技術(shù)，不正是對(duì)這詩(shī)句作更為精細(xì)詳盡的注解嗎？【作業(yè)布置】：1、課下搜集閱讀古今中外描寫聲音的名段佳句，并相互交流。2、課下搜集閱讀古今中外與物理現(xiàn)象和原理有關(guān)的文學(xué)作品，并把這些內(nèi)容相互交流，共同體驗(yàn)身邊的物理。【教學(xué)反思】：蒙陰一中校本課程教案蒙陰一中校本課程教案-生活中的物理-3課題：第三節(jié)超聲波的微妙【教學(xué)目標(biāo)】：1、擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，開闊視野2、培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作精神、培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維3、培養(yǎng)學(xué)生解決較難問題的能力【教學(xué)重點(diǎn)】：超聲波在某些領(lǐng)域的應(yīng)用【教學(xué)難點(diǎn)】：綜合運(yùn)用聲學(xué)知識(shí)的能力【課時(shí)】：1【教學(xué)過程】：引入:人耳最高只能感覺到大約20000Hz的聲波，頻率更高的聲波就是超聲波了，超聲波廣泛地應(yīng)用在多種技術(shù)中。出示課題:超聲波的微妙新課教學(xué):超聲波有兩個(gè)特點(diǎn)，一個(gè)是能量大，一個(gè)是沿直線傳播．它的應(yīng)用就是按照這兩個(gè)特點(diǎn)展開的。理論研究說明，在振幅相同的情況下，一個(gè)物體振動(dòng)的能量跟振動(dòng)頻率的二次方成正比。超聲波在介質(zhì)中傳播時(shí)，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的頻率很高，因而能量很大。在我國(guó)北方枯燥的冬季，如果把超聲波通入水罐中，劇烈的振動(dòng)會(huì)使罐中的水破碎成許多小霧滴，再用小風(fēng)扇把霧滴吹入室內(nèi)，就可以增加室內(nèi)空氣的濕度。這就是超聲波加濕器的原理。對(duì)于咽喉炎、氣管炎等疾病，藥力很難到達(dá)患病的部位。利用加濕器的原理，把藥液霧化，讓病人吸入，能夠增進(jìn)療效。利用超聲波的巨大能量還可以把人體內(nèi)的結(jié)石擊碎。金屬零件、玻璃和陶瓷制品的除垢是件麻煩事。如果在放有這些物品的清洗液中通入超聲波，清洗液的劇烈振動(dòng)沖擊物品上的污垢，能夠很快清洗干凈。俗話說“隔墻有耳”(圖1)，這說明聲波能夠繞過障礙物。但是，波長(zhǎng)越短，這種繞射現(xiàn)象越不明顯，因此，超聲波根本上是沿直線傳播的，可以定向發(fā)射。如果漁船載有水下超聲波發(fā)生器，它旋轉(zhuǎn)著向各個(gè)方向發(fā)射超聲波，超聲波遇到魚群會(huì)反射回來，漁船探測(cè)到反射波就知道魚群的位置了。這種儀器叫做聲納。聲納也可以用來探測(cè)水中的暗礁、敵人的潛艇，測(cè)量海水的深度。根據(jù)同樣的道理也可以用超聲波探測(cè)金屬、陶瓷混凝土制品，甚至水庫(kù)大壩，檢查內(nèi)部是否有氣泡、空洞和裂紋。人體各個(gè)內(nèi)臟的外表對(duì)超聲波的反射能力是不同的，健康內(nèi)臟和病變內(nèi)臟的反射能力也不一樣。平常說的“B超”就是根據(jù)內(nèi)臟反射的超聲波進(jìn)行造影，幫助醫(yī)生分析體內(nèi)的病變。有趣的是，很多動(dòng)物都有完善的發(fā)射和接收超聲波的器官。以昆蟲為食的蝙蝠，視覺很差，飛行中不斷發(fā)出超聲波的脈沖，依靠昆蟲身體的反射波來發(fā)現(xiàn)食物。海豚也有完善的“聲納”系統(tǒng)，使它能在混濁的水中準(zhǔn)確地確定遠(yuǎn)處小魚的位置。現(xiàn)代的無線電定位器——雷達(dá)，質(zhì)量有幾十、幾百、幾千千克，蝙蝠的超聲定位系統(tǒng)只有幾分之一克，而在一些重要性能上，如確定目標(biāo)方位的精確度、抗干擾的能力等都遠(yuǎn)優(yōu)于現(xiàn)代的無線電定位器．深入研究動(dòng)物身上各種器官的功能和構(gòu)造，將獲得的知識(shí)用來改良現(xiàn)有的設(shè)備和創(chuàng)制新的設(shè)備，這是近幾十年來開展起來的一門新學(xué)科，叫做仿生學(xué)?！咀鳂I(yè)布置】：1、課下搜集關(guān)于中美俄國(guó)潛艇的聲納系統(tǒng)及靜音的相關(guān)知識(shí)資料2、課下學(xué)習(xí)次聲波、聲波的有關(guān)趣味知識(shí)?！窘虒W(xué)反思】：蒙陰一中校本課程教案蒙陰一中校本課程教案-生活中的物理-4課題：第四節(jié)從海市蜃樓談光學(xué)應(yīng)用【教學(xué)目標(biāo)】：1、擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，開闊視野2、培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作精神、培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維3、培養(yǎng)學(xué)生解決較難問題的能力【教學(xué)重點(diǎn)】：通過提出開放性有趣的話題，進(jìn)行討論和解答，培養(yǎng)他們的發(fā)散思維和解決問題的能力?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】：綜合運(yùn)用物理學(xué)知識(shí)的能力【課時(shí)】：1【教學(xué)過程】：一、海市蜃樓遠(yuǎn)處的戈壁上出現(xiàn)了幾座虛無縹緲的沙丘。沙丘飄浮在天空中，沙丘的周圍是波光粼粼的湖水，水面映出清晰的倒影。海市蜃樓是什么原因造成的？引用的原理之一：光的折射：光從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象,叫做光的折射。引用的原理之二：全反射：當(dāng)入射角增大到某一角度，使折射角到達(dá)90°時(shí)，折射光線完全消失，只剩下反射光線，這種現(xiàn)象叫做全反射。具體解釋：海面上的空氣可看作是由折射率不同的許多水平大氣層組成的。遠(yuǎn)處的山峰，船舶，樓房發(fā)出的光線射向空中時(shí)，由于不斷被折射，越來越偏離法線方向，以致發(fā)生全反射。人們逆著光線看去。就會(huì)看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中。二、坐井觀天有一口枯井，井邊有一棵棗樹。在枯井底下有一只青蛙，它天天坐井觀天，它嘆息：“天并不大。”引用原理：光的直線傳播，青蛙的視角:小三、車中的光學(xué)知識(shí)1．汽車駕駛室外面的觀后鏡是一個(gè)凸鏡利用凸鏡對(duì)光線的發(fā)散作用和成正立、縮小、虛像的特點(diǎn)，使看到的實(shí)物小，觀察范圍更大，而保證行車平安。2．汽車頭燈里的反射鏡是一個(gè)凹鏡它是利用凹鏡能把放在其焦點(diǎn)上的光源發(fā)出的光反射成為平行光射出的性質(zhì)做成的。3．汽車頭燈總要裝有橫豎條紋的玻璃燈罩，汽車頭燈由燈泡、反射鏡和燈前玻璃罩組成。根據(jù)透鏡和棱鏡的知識(shí)，汽車頭燈玻璃罩相當(dāng)于一個(gè)透鏡和棱鏡的組合體。在夜晚行車時(shí)，司機(jī)不僅要看清前方路面的情況，還要還要看清路邊持人、路標(biāo)、岔路口等。透鏡和棱鏡對(duì)光線有折射作用，所以燈罩通過折射，根據(jù)實(shí)際需要將光分散到需要的方向上，使光均勻柔和地照亮汽車前進(jìn)的道路和路邊的景物，同時(shí)這種散光燈罩還能使一局部光微向上折射，以便照明路標(biāo)和里程碑，從而確保行車平安。4．轎車上裝有茶色玻璃后，行人很難看清車中人的面孔茶色玻璃能反射一局部光，還會(huì)吸收一局部光，這樣透進(jìn)車內(nèi)的光線較弱。要看清乘客的面孔，必須要從面孔反射足夠強(qiáng)的光透射到玻璃外面。由于車內(nèi)光線較弱，沒有足夠的光透射出來，所以很難看清乘客的面孔。5．除大型客車外，絕大多數(shù)汽車的前窗都是傾斜的當(dāng)汽車的前窗玻璃傾斜時(shí)，車內(nèi)乘客經(jīng)玻璃反射成的像在車的前上方，而路上的行人是不可能出現(xiàn)在上方的空中的，這樣就將車內(nèi)乘客的像與路上行人別離開來，司機(jī)就不會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)覺。大型客車較大，前窗離地面要比小汽車高得多，即使前窗豎直裝，像是與窗同高的，而路上的行人不可能出現(xiàn)在這個(gè)高度，所以司機(jī)也不會(huì)將乘客在窗外的像與路上的行人相混淆。課堂討論問題：為什么先看到閃電后聽到雷聲？【作業(yè)布置】：1、結(jié)合所學(xué)發(fā)散思維分析趣味成語“鼠目寸光”，再找出3-5個(gè)成語俗語分析討論2、通過斑馬、變色龍等分析生物擬態(tài)的光學(xué)【教學(xué)反思】：蒙陰一中校本課程教案蒙陰一中校本課程教案-生活中的物理-5課題：第五節(jié)：炮彈果真沿45°方向發(fā)射最遠(yuǎn)嗎？【教學(xué)目標(biāo)】：1、擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，開闊視野2、培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作精神、培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維3、培養(yǎng)學(xué)生解決較難問題的能力【教學(xué)重點(diǎn)】：通過提出開放性有趣的話題，進(jìn)行討論和解答，培養(yǎng)他們的發(fā)散思維和解決問題的能力?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】：綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)的能力【課時(shí)】：1【教學(xué)過程】：引入在中學(xué)物理中，我們已經(jīng)知道，在地面上發(fā)射的炮彈，沿拋物線軌跡運(yùn)動(dòng)，當(dāng)發(fā)射角為45°時(shí)，其水平射程最遠(yuǎn)。然而，這個(gè)結(jié)論是在不計(jì)地形變化和炮身運(yùn)動(dòng)，忽略空氣阻力，并假設(shè)炮彈運(yùn)行中所受引力不變的條件下推導(dǎo)出來的，而實(shí)際情形卻決非如此。下面我們分別談?wù)勆鲜鲆蛩貙?duì)炮彈運(yùn)動(dòng)軌跡和射程的影響。新課教學(xué)：一、高地放炮改變軌道在高度為h的山頭向平地放炮，設(shè)炮彈初速度為V0，落地速度為Vt，那么有V0+gt=Vt，式中g(shù)為重力加速度，其矢量三角形如圖1所示；由能要使炮彈落在平地上的射程x最大，只要取最大，即圖1所示三角形面積最大；三角形中，因邊長(zhǎng)V0，Vt一定，必有V0⊥Vt，故當(dāng)炮彈發(fā)射角β滿足時(shí)，炮彈從h高處發(fā)射落到平地上的射程x為最大。顯然，從高山放炮獲得最大水平射程的發(fā)射角小于45°。我們不難求出這個(gè)水平最大射程。如果炮彈落在高為h1的山坡上，求最大射程的問題就可類似進(jìn)行分析。不過傾角的大小隨h1的大小而變化。二、炮身反沖影響射程炮車發(fā)射炮彈時(shí)，由于炮身的反沖速度，使炮彈射出時(shí)相對(duì)地面的仰角大于炮筒的傾角。設(shè)炮車質(zhì)量為M，炮彈質(zhì)量為m，炮筒與水平面的傾角為α，假設(shè)己知炮彈相對(duì)地面的膛口速率為V0，試求α為多大時(shí)，其水平射程最大。這時(shí)炮身的反沖速度u不可無視，即V0=u+Vr，如圖2所示，Vr為炮彈相對(duì)于炮身的速度。由上式有假設(shè)不考慮炮身與地面的摩擦力，那么由水平向動(dòng)量守恒有再由(2)，(3)式可得將(4)代入(1)式得時(shí)，炮彈從h高處發(fā)射水平射程最大，可見考慮炮身反沖，平地放炮時(shí)炮筒傾角α應(yīng)小于45°，高山放炮時(shí)α傾角應(yīng)更小一些。三、空氣阻力縮短射程以上討論都是在不計(jì)空氣阻力的理想前提下進(jìn)行的，實(shí)際上炮彈在稠密的大氣中運(yùn)行時(shí)，受到與速度方向相反的阻力作用。由于這個(gè)阻力大小隨速度而變，其運(yùn)動(dòng)軌跡只能由求解微分方程得到。如圖3所示，虛線為不計(jì)空氣阻力的理想運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)線為同樣初速的實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡。算例說明，以610千米／秒速度射出的炮彈，在不計(jì)空氣阻力的空間會(huì)畫出一條高9。6千米的巨大弧線，射程可達(dá)39千米，而實(shí)際炮彈在空氣阻力下只飛行了4千米，其射程縮短10倍之多。殊不知環(huán)繞地球的大氣層，由里向外是逐漸稀薄的，遠(yuǎn)程大炮的發(fā)射角一般在50°～70°范圍內(nèi)變化。這是因?yàn)槿绱税l(fā)射的炮彈，可到達(dá)離地40～50千米的高度。在這個(gè)高度上，空氣十分稀薄，阻力很小，炮彈在大氣圈中飛越130～160千米的距離。如果炮彈仍以45°傾角發(fā)射飛行軌跡全在較稠密的大氣中，阻力很大，就只能到達(dá)約10千米的射程了。四、引力向心拋物失真我們知道，炮彈運(yùn)行中拋物線軌跡是在諸多假設(shè)下推導(dǎo)出來的，其中之一是炮彈在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中所受重力均沿同一垂直向下方向的常力。實(shí)際上，炮彈飛行時(shí)所受引力恒指向地球中心，運(yùn)行中在各個(gè)位置所受的引力方向不同，因而炮彈飛行的軌跡就是以地球中心為其一個(gè)焦點(diǎn)的橢圓曲線。又因常規(guī)炮彈的運(yùn)行速度較小，其橢圓軌跡的離心率接近于1，橢圓高度平化，通常近似視為拋物線?！咀鳂I(yè)布置】：奧運(yùn)會(huì)上射擊和射箭運(yùn)發(fā)動(dòng)技術(shù)高超，讓觀眾折服，你在觀看運(yùn)發(fā)動(dòng)比賽時(shí)，看到射擊和射箭運(yùn)發(fā)動(dòng)的射角是否一樣，試解釋一下?！窘虒W(xué)反思】：蒙陰一中校本課程教案蒙陰一中校本課程教案-生活中的物理-6課題：第6節(jié)：“貓有九條命”的力學(xué)解析【教學(xué)目標(biāo)】：1、擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)面，開闊視野2、培養(yǎng)學(xué)生協(xié)作精神、培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散思維3、培養(yǎng)學(xué)生解決較難問題的能力【教學(xué)重點(diǎn)】：通過提出開放性有趣的話題，進(jìn)行討論和解答，培養(yǎng)他們的發(fā)散思維和解決問題的能力?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】：綜合運(yùn)用力學(xué)知識(shí)的能力【課時(shí)】：1【教學(xué)過程】：引入力學(xué)科學(xué)，它在人們身邊無時(shí)不在，無處不有。俗話說：“貓有九條命”。而我們也經(jīng)?？匆娯垙奈蓓斕拢粫?huì)受傷，更不會(huì)是死，難道貓真的有九條命嗎？這期中又包含了什么物理知識(shí)呢？新課教學(xué)：一個(gè)頑皮的孩子用雙手托起一只貓，使它四腳朝天，然后突然撒手。孩子本想把貓摔一下取樂，可是出乎他的意料，貓竟能在空中翻身，四腳朝地平安落下。你是否也有過這樣的實(shí)踐？可是這個(gè)大家都熟悉的日?，F(xiàn)象，在力學(xué)原理上卻有些說不清。因?yàn)楦鶕?jù)力學(xué)中的動(dòng)量矩守恒原理，貓?jiān)谙侣溥^程中，貓?bào)w對(duì)通過重心的縱軸〔頭尾連線〕的動(dòng)量矩應(yīng)該始終為零。這樣，貓的一局部〔例如前半身〕的轉(zhuǎn)動(dòng)必然伴隨著另一局部〔后半身〕的反向轉(zhuǎn)動(dòng)；因此，貓不可能整個(gè)身子向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)而翻身。然而事實(shí)上，貓確實(shí)向一個(gè)方向翻過身來；而且有人測(cè)量過，它翻轉(zhuǎn)180°所需要的時(shí)間僅為1/8秒！貓的翻身竟好似違反了動(dòng)量矩守恒原理，這就是力學(xué)開展中困感了許多科學(xué)家?guī)资甑摹柏埌浮?。一、違反了力學(xué)原理嗎？在中學(xué)物理中有這樣一個(gè)例題：兩個(gè)人面對(duì)面地站在冰上，且假設(shè)冰面非常光滑；兩個(gè)相互一推，那么兩人必向相反方向滑行，且質(zhì)量大的人速度小，質(zhì)量小的人速度大。這就是當(dāng)系統(tǒng)所受外力為零時(shí)的動(dòng)量守恒原理的一例。同樣，如果有兩個(gè)圓盤裝在同一個(gè)轉(zhuǎn)軸上，可以分別繞轉(zhuǎn)軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)；兩圓盤之間裝有電機(jī)，電機(jī)轉(zhuǎn)子裝在一個(gè)圓盤上，定子裝在另一個(gè)圓盤上。開始時(shí)圓盤都靜止。一通電，電機(jī)的轉(zhuǎn)子與定子之間產(chǎn)生相互作用力矩，結(jié)果是兩個(gè)圓盤向相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，且質(zhì)量大半徑大的圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度小，質(zhì)量小半徑小的圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)角速度大。這就是當(dāng)系統(tǒng)所受外力矩為零時(shí)的動(dòng)量矩守恒原理的一個(gè)實(shí)例。需要指出的是，當(dāng)物體作直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以用質(zhì)量作為物體運(yùn)動(dòng)慣性的度量；而當(dāng)物體繞某軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性的大小不僅與質(zhì)量有關(guān)，而且與半徑有關(guān)。物體的質(zhì)量分布距轉(zhuǎn)軸的距離越遠(yuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性就越大，亦即，越不容易改變轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。因此，我們用轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J表示物體繞某軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性，它等于物體中各質(zhì)點(diǎn)質(zhì)量mi與距軸的距離ri平方乘積之和，即所以，當(dāng)系統(tǒng)動(dòng)量矩守恒并為零時(shí)，在內(nèi)力作用下，兩物體反向轉(zhuǎn)動(dòng)，且轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的物體角速度小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小的物體角速度大。貓?jiān)谙侣溥^程中，重力對(duì)通過重心的縱軸的力矩為零，因而貓對(duì)縱軸的動(dòng)量矩守恒。又因下落開始時(shí)貓?zhí)幱陟o止?fàn)顟B(tài)，動(dòng)量矩的初值為零，因而整個(gè)下落過程中貓對(duì)縱軸的動(dòng)量矩始終為零。當(dāng)貓的一局部〔例如前半身〕向某一方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，根據(jù)前述的系統(tǒng)動(dòng)量矩守恒原理實(shí)例，另一局部〔后半身〕必然要反轉(zhuǎn)，因而無法解釋貓作為整體向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的事實(shí)，這就是科學(xué)家們的長(zhǎng)期困惑所在。二、形形色色的解釋最早試圖解釋貓翻身現(xiàn)象的大概是上世紀(jì)末法國(guó)的古龍。他認(rèn)為貓先收縮前肢、伸開后肢、并轉(zhuǎn)動(dòng)前半身〔圖1〕，由于前半身對(duì)縱軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小于后半身，根據(jù)動(dòng)量矩守恒原理，在同樣時(shí)間內(nèi)，前半身轉(zhuǎn)過的角度比后半身向相反方向轉(zhuǎn)過的角度要大。然后，貓伸開前肢，收縮后肢并轉(zhuǎn)動(dòng)后半身，根據(jù)同樣的道理，后半身也轉(zhuǎn)過較大的角度。結(jié)果是：雖然動(dòng)量矩始終為零，貓作為一個(gè)整體仍然可以向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。古龍的解釋可以稱為四肢開合論。它雖然符合力學(xué)原理，但卻不符合實(shí)際，因?yàn)樵谪埖淖杂上侣溥^程中，我們根本觀察不到這種明顯的四肢開合運(yùn)動(dòng)。本世紀(jì)40～50年代，蘇聯(lián)的洛強(qiáng)斯基與魯里葉在他們撰寫的《理論力學(xué)》教科書中曾提出另外一種解釋，即不用四肢的伸縮動(dòng)