高中物理教案及课堂练习

　　作为一位杰出的老师，时常会需要准备好教案，借助教案可以更好地组织教学活动。教案应该怎么写才好呢？以下是小编精心整理的高中物理教案及课堂练习，希望对大家有所帮助。

　　电势差与电场强度的关系学案

　　1.6 电势差与电场强度的关系 学案8（人教版选修3-1）

　　1、理解匀强电场中电势差与电场强度的定性、定量关系．

　　2、对于公式 要知道推导过程．

　　3、能够熟练应用 解决有关问题．

　　【学习重点】 理解掌握电势能、电势、等势面的概念及意义。

　　【学习难点】 掌握电势能与做功的关系，并能用此解决相关问题

　　【知识梳理】 1．电场强度和电势差分别从 力 和 能 的角度描述了电场，它们分别与电荷在电场中受的电场力和电荷在电场中的能相联系。

　　我们已经知道电场力做功WAB=UABq，这个公式适用于一切电场。如果在匀强电场中移动电荷，电场力做功还可以用公式WAB=Fd=Eqd计算。比较上述两式得：UAB=Ed。此式只适用于匀强电场。

　　上式告诉我们：在匀强电场中，沿 电场线方向 的两点间的电势差等于场强和这两点间距离的乘积。在国际单位制中，场强的单位是 N/C 或 V/m 。

　　2．由E=U/d可知，在匀强电场中，场强在数值上等于沿场强方向每单位距离上的电势差。据此，场强的方向就是电场中电势降落最 快 的方向。

　　3．在非匀强电场中，E=U/d可以理解为E=ΔU/Δd ，由此可见电场强度就是电势对空间位置的变化率。也就是说电势随空间位置变化越快的地方电场强度越大。这类似于重力场中，地势随位置变化越快的地方越陡峭。

　　【例题1】 如图图1-6-3所示，在匀强电场中，同一条电场线上有A、B两点，它们之间的距离为6?，现测得UAB = 150V。

　　求：⑴电场强度E的大小和方向；

　　⑵电场中A、C两点相距14?，A、C两点的连线与电强方向成600角，则C、A两点的电势差UCA为多大？

　　UAB=150V＞0，则φA＞φB ，沿电场线方向电势降低，故场强方向向右。

　　1．下列说法正确的是( )

　　A．匀强电场中各处场强相等，电势也相等

　　B．等势体各点电势相等，场强也相等

　　C．沿电场线方向电势一定越越低

　　D．电势降低的方向就是电场线的方向

　　2．下列关于匀强电场中场强和电势差的关系，正确的说法是( )

　　A．在相同距离上的两点，电势差大的其场强也必定大

　　B．场强在数值上等于每单位距离上的电势降落

　　C．沿着电场线方向，任何相同距离上的电势降落必定相等

　　D．电势降低的方向必定是电场强度的方向

　　3．下图中，A、B、C是匀强电场中的三个点，各点电势φA＝10 V、φB＝2 V、φC＝6 V，A、B、C三点在同一平面上，下列各图中电场强度的方向表示正确的是(

　　4．如图4所示，匀强电场场强E＝100 V/m，A、B两点相距10 cm，A、B连线与电场线夹角为60°，则UBA之值为( )

　　第十一章 分子热运动 能量守恒

　　我们通常把中学物理知识分为五大块：力学、热学、电磁学、光学和原子物理。随着第十章的结束，我们就完成了力学的新课学习。热学包括第十一、第十二两章内容，从知识份量上来，远远少于力学。事实上，中学热学知识的深度也远远小于力学，如果把大学（普通）物理的深度比做十分，中学的力学可能已经到了五至六分，而热学则不到一分，可以说只是了解一些皮毛而已。这是因为热学的研究需要深入微观空间，不象力学一样直观、表象，所以要常常用到一些特殊的方法，涉及的数学工具也比较深奥。这就意味着，知识内容虽少，理解的难度依然存在，不能认为就很轻松。在学习方向方面，我们不是重在定量的训练（过去的教材中关于气体知识的运算量较大，从本届起也砍掉了），而是要定性地建立一些有用的观念（如守恒的观念、统计的观念、熵增大的观念等），为高一级学校的学习做好思想方面的准备。

　　从两个章节的授课安排来看，下一章主要是阅读知识，相对的重点落在第十一章。

　　第十一章分三个单元：分子动理论（第1 ~ 3节）、内能介绍（第4节）、热力学两个定律（第5、6、7节）。

　　热学的知识和其它领域相对独立，但仍然和我们的生产生活、科学技术密切相关，希望大家给予一定的重视。

　　11~1 物体是由大量分子组成的

　　1、知道物体是由大量分子组成的，知道分子的模型、大小、质量

　　2、知道用油膜法测定分子大小的原理

　　3、理解阿伏加德罗常数是联系微观世界和宏观世界的桥梁，并会用阿伏加德罗常数进行相关的计算

　　知道物体是由大量分子组成的，知道分子的模型、大小、质量

　　结合阿伏加德罗常数对分子大小、质量进行计算时，分子的排列模式处理（是球形还是立方体）

　　投影仪、扫描隧道显微镜拍摄的石墨照片、电子显微镜拍摄的硅原子照片

　　看到今天的标题，我们就会想到化学中关于物质组成的知识。事实上，今天的课差不多就是这部分知识的复习，只是某些素材和研究的途径略有不同。

　　人们在认识物质组成方面的历史，我们已经知道得比较多了，这里不在赘述。

　　设问：什么是分子？

　　学生：分子是物质保持化学性质的最小单位，它可以包括单个或多个原子。

　　我们下面从物理学的角度介绍一下人们认识分子组成的典型事实――

　　扫描隧道显微镜观察（教材彩图2）→根据放大率反推分子大小

　　*电子显微镜（照片）→根据放大率反推分子大小

　　a、原理…，以油酸分子呈立方体排列“估算”→关系：d =

　　b、操作：油酸→稀释→滴入→酒精溶解→撒石膏粉（或痱子粉）取膜→面积计算

　　例题：将1cm3的油酸溶于酒精，制成200cm3的的油酸酒精溶液。已知1cm3溶液有50滴，现取其1滴，将它滴在水面上，随着酒精溶于水，油酸在水面上形成一单分子薄层。现已测得这个薄层的面积为0.2m2 ，试由此估算油酸分子的直径。

　　用不同的途径测量，发现不同的分子，其大小虽然各不相同，但它们的数量级是相同的――

　　2、分子的大小：10-10 m数量级

　　10-10 m在波动光学中也称之为1埃（ ），它是纳米的十分之一。

　　过渡：分子的线度是如此之小，那么组成物体的分子个数必然是巨大的。分子的线度和组成物体的分子个数除了实验测量之外，还有没有理论的方法寻求呢？

　　二、阿伏加德罗常数

　　（化学知识复习）一摩尔的任何物质都含有相同的…

　　1、阿伏加德罗常数：1mol的任何物质所含的粒子数，即：NA = 6.02×1023 mol－1（精确值为6.23 mol－1）

　　显然，有了阿伏加德罗常数、摩尔质量，我们就能将宏观量和微观量联系起来进行计算。阿伏加德罗常数是联系宏观世界和微观世界的重要纽带。

　　2、分子大小和质量的计算

　　当然，在计算方面，除了重复化学科目已经做过的一些处理外，还有一个分子怎么排布的问题。有关这方面的详细知识，在下一章会具体介绍。今天，我们会用到一些相对“模糊”的处理。具体怎么个模糊法，看下面的例题――

　　例题：已知金刚石的密度= 3.5×103 kg/m3 ，碳的摩尔质量为12×10-3 kg/mol。现有一块体积V = 5.7×10-8 m3的金刚石，它含有多少个碳原子？如果认为碳原子是紧密地排列在一起的，试求碳原子的直径。

　　解：第一问很常规，属化学知识复习。

　　解第二问，可以先求每个碳原子所占据的空间

　　如果认为碳原子呈立方体排列，碳原子的直径d = = 1.79×10-10 m

　　如果认为碳原子呈球形排列，则 v = π（ ）3 ，故，碳原子的直径d = = 2.22×10-10 m

　　这两种算法导致的结果差异较大，第二种看起来似乎更精确，但只要稍做思考，就会发现这样的问题：如果把每个分子所占的空间作为每个分子的体积，那么，分子之间的间隙不是不存在了吗？。所以，第一种算法事实上更为符合事实。

　　从本题的第一问可以看到，57mm3的钻石（相当于钻戒上的一颗小钻石）所含的碳原子居然有1022个！这个数字是庞大的，也就是说，物体是由大量分子组成的。建立起这样的观念非常重要。

　　第二问则告诉我们，遇到分子间距和质量的问题，除了化学的知识复习之外，还要进行物理的思考…

　　本节我们学习了两部分内容…。知识的重点还在对化学知识的复习，建立起“物体是由大量分子组成的”这样的观念。在分子的排布方面，我们可以相机行事，具体问题具体分析。分子所占的空间和分子本身的大小是有差距的，这样的情形在气体中将会更加明显。

　　教材P71第（1）（2）（3）（4）题，上作业本

　　《优化设计》P58第1、2、3、4、5、6题，做在书上

　　注意“教学过程”的灰色部分，即是板书计划。

　　分量非常合适，计划贯彻也很到位。主要还是备课细致，每个环节都想到了。具体教学的过程中，非常理智，语言都差不多按教案设计的内容“发言”，完全没有随意性。

　　要说缺点，教学过程平淡了一些，差了一点激情。

　　此外，关于分子排布和分子之间有间隙的问题，没有作业题照应，巩固就成了问题。

　　狭义相对论的其他结论学案

　　人教版物理选修3-4学案：15、3 狭义相对论的其他结论

　　编写人： 审核：高二物理组

　　寄语：梦想决定现实。但，当梦想只是梦想，现实就是另一种现实！

　　1．运动速度的相对论变换

　　学习重点：三个公式

　　学习难点：三个公式

　　A一、相对论的速度变换公式

　　通过狭义相对论两个原理的学习，知道光对任何物体的运动速度都一样，物体运动的极限速度都不可能越过真空中的光速。在宏观低速运动条件下，伽利略的速度叠加原理简单有效。但对高速运动的物体及微观高速粒子，速度的叠加原理与传统经典观念矛盾，必须要考虑相对论效应。

　　设车对地的速度为v，人对车的速度为u/ 地面上的人看到车上人相对地面的速度为u

　　该式即为一维情况下，狭义相对论的速度叠加公式。

　　（1）如果车上人运动方向与火车运动方向相同，u’取______

　　（2）如果车上人运动方向与火车运动方向相反，u’取______

　　（3）如果v<<c , u’<<c,这时 可忽略不计，这时相对论的速度叠加公式简化为经典力学的速度叠加公式，可近似变为u=______ 当u＝c时u＝c，从而证明了光速是速度的极限

　　（4）该公式只适用于____________运动物体速度的叠加。对于更复杂的速度的叠加， 此公式不适用,我们不讨论这种情况。

　　B例1、一粒子以0.05c的速率相对实验室参考系运动。此粒子衰变时发射一个电子，电子相对于粒子的速度为0.8c，电子的衰变方向与粒子运动方向相同。求电子相对于实验室参考系的速度？

　　解：已知v＝0.05c， ＝0.8c由相对论速度叠加公式得

　　思路点拨：理解题目中各速度的参考系是用速度变换公式求解速度的关键。

　　A二、相对论质量。

　　物体的运动速度不能无限增加，那么物体的质量是否随着速度而变化？

　　严格的论证表明，物体高速（与光速相比）运动时的质量与它静止时的质量之间有下面的关系：

　　（1）式中m运动质量 ，m0静止质量，这个关系式表明物体的质量会随物体的速度的增大而_________

　　（2）v<<c时， =0，此时有m= m0，也就是说：低速运动的物体，可认为其质量与物体_________无关

　　（3）微观粒子的速度很高，它的质量明显的______静止质量．在研究制造回旋加速器时必须考虑相对论效应的影响．

　　B练习2 如一观察者测出电子质量为2m。，问电子速度为多少？（m。为电子的静止质量）

　　相对论另一个重要结论就是大家都很熟悉的爱因斯但质能方程：

　　式中m使物体的质量，E是它具有的能量

　　质能关系式从理论上预言了核能释放及原子能利用和原子弹研制的可能性

　　B练习3：静止时质量是1kg的物体，以10m/s的速度运动，它具有的动能是多少？与这个动能相对应，它的质量增加多少？按照相对论质量关系式，这个物体的质量增加了多少？

　　15、3 狭义相对论的其他结论检测卡

　　编写人：曹树春 审核：高二物理组

　　寄语：梦想决定现实。但，当梦想只是梦想，现实就是另一种现实！

　　B1．对于公式 ，下列说法中正确的是 （ ）

　　A．式中的是物体以速度v运动时的质量

　　B．当物体的运动速度v＞0时，物体的质量m＞m0，即物体的质量改变了，故经典力学不适用，是不正确的

　　C．当物体以较小速度运动时，质量变化十分微弱，经典力学理论仍然适用，只有当物体以接近光速运动时，质量变化才明显，故经典力学适用于低速运动，而不适用于高速运动

　　D．通常由于物体的运动速度太小，故质量的变化引不起我们的感觉．在分析地球上物体的运动时，不必考虑质量的变化

　　11.5 外力作用下的振动

　　1.知道什么叫驱动力，什么叫受迫振动，能举出受迫振动的实例；

　　2.知道受迫振动的频率等于驱动力的频率，跟物体的固有频率无关；

　　3.知道什么是共振以及发生共振的条件；

　　4.知道共振的应用和防止的实例。

　　1.通过分析实际例子，得到什么是受迫振动和共振现象，培养学生联系实际，提高观察和分析能力；

　　2.了解共振在实际中的应用和防止，提高理论联系实际的能力。

　　1.通过共振的应用和防止的，渗透一分为二的观点；

　　2.通过共振产生条件的教学，认识内因和外因的关系。

　　1.受迫振动概念的建立；

　　2.什么是共振及产生共振的条件。

　　1.物体发生共振决定于驱动力的频率与物体固有频率的关系，与驱动力大小无关；

　　2.当f＝f＇时，物体做受迫振动的振幅最大。

　　实验演示、总结归纳与多媒体教学相结合

　　受迫振动演示仪、共振演示仪、两个相同的带有共鸣箱的音叉、橡皮槌、CAI课件

　　实际的振动系统不可避免地要受到摩擦阻力和其他因素的影响，系统的机械能损耗，导致振动完全停止，这类振动叫阻尼振动。物体之所以做阻尼振动，是由于机械能在损耗，那么如果在机械能损耗的同时我们不断地给振动系统补充能量，物体的振动情形又如何呢?本节课我们来学习这一问题。

　　演示：用如图所示的实验装置，向下拉一下振子，观察它的振动情况。

　　现象：振子做的是阻尼振动，振动一段时间后停止振动。

　　演示：请一位同学匀速转动把手，观察振动物体的振动情况。

　　现象：现在振子能够持续地振动下去。

　　分析：使振子能够持续振动下去的原因，是把手给了振动系统一个周期性的外力的作用，外力结系统做功，补偿系统的能量损耗。

　　(1)驱动力：使系统持续地振动下去的外力，叫驱动力。

　　(2)受迫振动：物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。

　　要想使物体能持续地振动下去，必须给振动系统施加一个周期性的驱动力作用。

　　受迫振动实例：发动机正在运转时汽车本身的振动；正在发声的扬声器纸盒的振动；飞机从房屋上飞过时窗玻璃的振动；我们听到声音时耳膜的振动等。

　　(多媒体展示几个受迫振动的实例)

　　①电磁打点计时器的振针；②工作时缝纫机的振针；③扬声器的纸盒；④跳水比赛时，人在跳板上走过时，跳板的振动；⑤机器底座在机器运转时发生的振动。

　　(3)受迫振动的特点

　　做简谐运动的弹簧振子和单摆在振动时，按振动系统的固有周期和固有频率振动。通过刚才的学习，我们知道物体在周期性的驱动力作用下所做的振动叫受迫振动；那么周期性作用的驱动力的频率、受迫振动的频率、系统的固有频率之间有什么关系呢?

　　演示：用前面的装置实验。用不同的转速匀速地转动把手，观察振子的振动快慢情况。

　　现象：当把手转速小时，振子振动较慢；当把手转速大时，振子振动较快。物体做受迫振动时，振动物体振动的快慢随驱动力的周期而变化。

　　总结：①物体做受迫振动时，振动稳定后的频率等于驱动力的频率；②受迫振动的频率跟物体的固有频率没有关系。2、共振

　　受迫振动的频率等于驱动力的频率，与物体的固有频率无关，但是如果驱动力的频率接近或等于物体的固有频率时又会发生什么现象呢?

　　演示：(共振演示仪)在一根张紧的绳上挂了几个摆，其中A、B、C的摆长相等。先让A摆摆动，观察在摆动稳定后的现象。

　　现象：A摆动起来后，B、C、D、E也随之摆动，但是它们摆动的振幅不同，A、B、C摆动的振幅差不多，而D摆动的振幅最小。

　　分析：A、B、C摆长相同，据 和 得到，A、B、C三摆的固有频率相同。D摆的摆长与A摆相差最多，两者的固有频率相差最大。A摆振动后通过张紧的绳子给其它各摆施加驱动力，使B、C、D、E各摆做受迫振动，它们振动的频率都等于A摆的固有频率。

　　结论：驱动力的频率f等于振动物体的固有频率f′时，振幅最大；驱动力的频率f跟固有频率f′相差越大，振幅越小。

　　驱动力频率接近物体的固有频率时，受迫振动的振幅最大，这种现象叫做共振。

　　(3)发生共振的条件

　　驱动力频率与物体的固有频率相等或接近。

　　通过上述实验我们知道，受迫振动的振幅A与驱动力的频率f及振动物体的固有频率f＇之间的关系有关，它们之间的这种关系可用图象来表示，这个图象叫共振曲线，如下图：

　　纵轴：表示受迫振动的振幅。

　　横轴：表示驱动力的频率。

　　特点：当驱动力频率等于物体固有频率时，物体振动的振幅最大；驱动力频率与固有频率相差越大，物体的振幅越小。

　　演示：两个频率相同的带有共鸣箱的音叉，放在实验台上。先用小槌打击音叉A的叉股，使它发声，过一会儿，用手按住音叉A的叉股，使A停止发声，观察发生的现象。

　　现象：可以听到没被敲打的音叉B发出了声音。

　　演示：在其中的一只音叉的叉股上套上一个套管，重新做上面的实验，观察发生的现象。

　　现象：音叉B下再发出声音了。

　　分析：音叉A的叉股被敲时发生振动，在空气中激起声波，声波传到音叉B，给音叉B以周期性的驱动力。第一次实验时，A、B的固有频率相同，符合产生共振的条件，于是B的振幅最大，就可以听到B发出的声音；第二次实验时，由于给B的音叉套上了套管，使A、B的固有频率不再相同，此时B不能产生共振，发出的声音很小，甚至听不到。

　　声音的共振现象叫共鸣。

　　共鸣箱所起的作用是使音叉的声音加强。

　　4、共振的应用和防止

　　(1)利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于物体的固有频率

　　共振现象有许多应用。把一些不同长度的钢片装在同一个支架上，可用来制成测量发动机转速的转速计。使转速计与开动着的机器紧密接触，机器的振动引起转速计的轻微振动，这时固有频率与机器转速一致的那个钢片发生共振，有显著的振幅。从刻度上读出这个钢片的固有频率，就可以知道机器的转速。

　　共振筛是利用共振现象制成的。把筛子用四根弹簧支起来，在筛架上安装一个偏心轮，就成了共振筛。偏心轮在发动机的带动下发生转动时，适当调节偏心轮的转速，可以使筛子受到的驱动力的频率接近筛子的固有频率，这时筛子发生共振，有显著的振幅，提高了筛除杂物的效率。

　　实例：共振筛、音箱、小提琴与二胡等乐器设置共鸣箱、建筑工地上浇铸混凝土时使用的振捣器、跳水运动员做起跳动作的“颠板”过程等。

　　(2)防止共振时，应使驱动力的频率与振动物体的固有频率不同，而且相差越大越好

　　在某些情况下，共振也可能造成损害。军队或火车过桥时，整齐的步伐或车轮对铁轨接头处的撞击会对桥梁产生周期性的驱动力，如果驱动力的频率接近桥梁的固有频率，就可能使桥梁的振幅显著增大，以致使桥梁发生断裂．因此，部队过桥要用便步，以免产生周期性的驱动力．火车过桥要慢开，使驱动力的频率远小于桥梁的固有频率。

　　轮船航行时，如果所受波浪冲击力的频率接近轮船左右摇摆的固有频率，可能使轮船倾覆。这时可以改变轮船的航向和速度，使波浪冲击力的频率远离轮船摇摆的固有频率。

　　机器运转时，零部件的运动（如活塞的运动、轮的转动）会产生周期性的驱动力，如果驱动力的频率接近机器本身或支持物的固有频率，就会发生共振，使机器或支持物受到损坏．这时要采取措施，如调节机器的转速，使驱动力的频率与机器或支持物的固有频率不一致。同样，厂房建筑物的固有频率也不能处在机器所能引起的振动频率范围之内。

　　实例：火车过桥时要放慢速度、军队过桥时用便步行走、轮船航行时要看波浪的打击方向而改变轮船的航向和速度、机器运转时为了防止共振要调节转速等。

　　总之，在需要利用共振时，应使驱动力的频率接近或等于振动物体的固有频率；在需要防止共振时，应使驱动力的频率与振动物体的固有频率不同，而且相差越大越好。

　　1、火车在铁轨上匀速行驶，每根铁轨长12.5cm，某旅客在小桌上放了一杯水，杯中水晃动的固有频率是2Hz，当火车行驶速度是多少km/h时，杯中水的晃动最厉害?

　　2、家用洗衣机的甩干机关闭后转速逐渐减小为零的过程中，会发现有一小段时间洗衣机抖动得最厉害。这一现象应如何解释?

　　(参考答案：洗衣机的固有频率f０小于甩干机的正常转速n，关机后，驱动力频率即甩干机转速由n减为0的过程中总有某一时刻等于f０，于是发生共振，使洗衣机抖动最厉害)

　　3、一只酒杯，用手指弹一下发出清脆的声音，测得其振动的固有频率为300Hz，将它放在两只大功率的音箱中间，调整音箱发音的频率，能使酒杯碎掉，这是______现象，这时音箱所发出声音的频率为______Hz．

　　(参考答案：共振；300)

　　4、如图所示，两个质量分别为M和m的小球悬挂在同一根细绳上，先让M摆动，经一段时间系统达到稳定后，下面说法中正确的是( ABCD )

　　A．无论M和m的大小关系如何，m和M的周期都相等

　　B．无论m和M的关系如何，当两个摆的摆长相等时，m摆的振幅最大

　　C．悬挂M的细绳长度变化时，m摆的振幅也发生变化

　　D．当两个摆长相等时，m摆的振幅可以超过M摆的振幅

　　5、A、B两弹簧振子，A固有频率为f，B固有频率为4f，若它们均在频率为3f的驱动力作用下做受迫振动，则( B )

　　A．A的振幅较大，振动频率为fB．B的振幅较大，振动频率为3f

　　C．A的振幅较大，振动频率为3fD．B的振幅较大，振动频率为4f

　　6、某振动系统的固有频率f1，该振动系统在频率为f2的驱动力作用下做受迫振动，系统的振动频率为( B )

　　7、下列说法中正确的是( ACD )

　　A．实际的自由振动必然是阻尼振动

　　B．在外力作用下的振动是受迫振动

　　C．阻尼振动的振幅越来越小

　　D．受迫振动稳定后的频率与自身物理条件无关

　　8、如图为一单摆的共振曲线，则该单摆的摆长约为多少?共振时单摆的振幅多大?共振时摆球的最大加速度和最大速度大小各为多少?

　　(参考答案：摆长：L＝1m；共振时的振幅为A＝8 cm；共振时的最大加速度为0.08m/s2，最大速度为0.28 m/s)

　　1．物体在外界驱动力作用下所做的振动叫受迫振动。受迫振动的频率取决于驱动力的频率；

　　2．共振是受迫振动的特殊情况，当驱动力的频率接近或等于物体固有频率时，受迫振动振幅最大的现象，叫做共振。

　　3．共振在实际中的应用，往往是利用共振振幅大的特点，但有时也要防止发生共振，避免产生有害后果。

　　本节从功能关系、动力学、运动学等多角度来研究受迫振动及其特例──共振现象。

　　在教学中应该充分发挥实验的作用，使学生理解物体在做受迫振动时其频率跟驱动力频率的关系，以及受迫振动的频率与物体固有频率接近时振动的特点。

　　另外，在本节的教学中应注意多举一些共振在实际中的应用以及避免共振的做法，培养学生理论联系实际的能力和习惯。