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1、
自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律
教學(xué)目標(biāo)
1.認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng),知道影響物體下落快慢的因素,理解自由落體運(yùn)動(dòng)是初速 度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
2.能用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或其他實(shí)驗(yàn)儀器得到相關(guān)的運(yùn)動(dòng)軌跡并能自主進(jìn)行分析。
3.知道什么是自由落體的加速度,知道它的方向,了解在地球上的不同地方,重 力加速度大小不同。
4.掌握如何從勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律推出自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律,并能夠運(yùn)用自由落 體規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題。
5.初步了解探索自然規(guī)律的科學(xué)方法,重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰屯评砟芰Α?6.敢于積極探索并能提出與別人不同的見(jiàn)解。
教學(xué)重點(diǎn)
1.自由落體運(yùn)動(dòng)的概念及探究自由落
2、體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。
2.掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,并能運(yùn)用其解決實(shí)際問(wèn)題。
教學(xué)難點(diǎn)
理解并運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)的條件及規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題。
教學(xué)過(guò)程
設(shè)計(jì)思想:
1、先用游戲激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣,順理成章地研究落體運(yùn)動(dòng);
2、通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生自己總結(jié)出物體下落快慢不同的主要原因是空氣阻力, 從而猜想若沒(méi)有空氣阻力會(huì)怎樣;
3、用牛頓管實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想,引入了新的理想運(yùn)動(dòng)模型:自由落體運(yùn)動(dòng)。講述 1971 年宇航員做的實(shí)驗(yàn),加深印象;
4、了解地球表面物體下落運(yùn)動(dòng)近似成自由落體運(yùn)動(dòng)的條件;
5、著手研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行研究,得到結(jié)
3、論;
6、總結(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)及重力加速度;
7、應(yīng)用訓(xùn)練
一、引入 :
教師在課前需要設(shè)計(jì)制作好“測(cè)反應(yīng)時(shí)間尺”(在一約 50cm 長(zhǎng)的尺有刻度的一面
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標(biāo)上自由下落對(duì)應(yīng)長(zhǎng)度所用的時(shí)間)
游戲
師:一般情況下,刻度尺是用來(lái)測(cè)量什么物理量的?
生:測(cè)量物體長(zhǎng)度的!
師:大家看到我手里的這把尺子了沒(méi)有?我這把尺子跟普通尺子是不一樣,有特 殊的功能,它可以測(cè)量出你的反應(yīng)時(shí)間。不信?我請(qǐng)幾位同學(xué)上來(lái)試試。 找?guī)酌瑢W(xué)上來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。可通過(guò)比比誰(shuí)的反應(yīng)時(shí)間短來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。 師:相信大家一定非常想知道這把尺為什么能測(cè)
4、出人的反應(yīng)時(shí)間呢?是根據(jù)什么 原理呢?我可以告訴大家,尺子測(cè)時(shí)間的原理就是利用尺子下落過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)特 點(diǎn)制成的。而我們今天要研究的就是尺子下落這樣的運(yùn)動(dòng)。
師:像尺子下落這樣的運(yùn)動(dòng)是一種常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)。掛在線上的重物,如果把線剪斷, 它就在重力的作用下,沿著豎直方向下落。從手中釋放的石塊,在重力的作用下 也沿著豎直方向下落。
師:不同的物體下落快慢是否一樣呢?物體下落的快慢由哪些量決定?請(qǐng)大家結(jié) 合日常生活經(jīng)驗(yàn)回答問(wèn)題。
生:不同物體下落快慢應(yīng)該是不一樣的,下落快慢應(yīng)該是由質(zhì)量決定,質(zhì)量大的 下落快,質(zhì)量小的下落快慢。
師:這位同學(xué)回答得對(duì)不對(duì)呢?大家看我來(lái)做幾個(gè)實(shí)驗(yàn)。
5、
演示實(shí)驗(yàn)
1、將一張紙和一張金屬片在同一高度同時(shí)釋放,結(jié)果金屬片先著地。
教師不發(fā)表意見(jiàn),繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)。分別將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果板書在黑板上。 2、將剛才的紙片緊緊捏成一團(tuán),再次與硬幣同時(shí)釋放,結(jié)果兩者幾乎同時(shí)落地。 3、將兩個(gè)完全一樣的紙片,一個(gè)捏成團(tuán),一個(gè)平展,則紙團(tuán)下落快。
師:物體下落快慢是由質(zhì)量決定嗎?
生:不是的!
師:為什么這樣說(shuō)?
生:第 2 個(gè)實(shí)驗(yàn)和第三實(shí)驗(yàn)都說(shuō)明了這個(gè)問(wèn)題,特別是第 3 個(gè)問(wèn)題,質(zhì)量一樣卻 下落有快慢之分。
師:那你現(xiàn)在覺(jué)得物體下落快慢由什么因素決定呢?
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生:我想應(yīng)該是空氣阻
6、力。
猜想
師:如果影響物體下落快慢的因素是空氣阻力,那么在沒(méi)有空氣阻力,物體的下 落快慢應(yīng)該是一樣的,這種猜想是不是正確呢?我們來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下。 驗(yàn)證
牛頓管實(shí)驗(yàn):
師:剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象驗(yàn)證了我們的猜想,在沒(méi)有空氣阻力即物體只受重力的情況 下,所有物體由靜止下落的快慢是一樣的。
師: 1971 年美國(guó)阿波羅 15 號(hào)宇航員在月球表面將錘子和羽毛同時(shí)釋放,它們 同時(shí)落在月球表面,這是通過(guò)電視轉(zhuǎn)播過(guò)的。
二、自由落體運(yùn)動(dòng)
師:物體若在沒(méi)有空氣阻力的情況下由靜止下落,它的受力情況有什么特點(diǎn)? 生:沒(méi)有空氣阻力,則物體只受重力。
師:很好!物理學(xué)中
7、把這種只受重力作用,由靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)叫做自由落體 運(yùn)動(dòng)。
自由落體運(yùn)動(dòng):在只受重力的情況下,由靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)。
師:我們?nèi)粘I钪幸?jiàn)到的落體運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)嗎?比如開(kāi)始測(cè)反應(yīng)時(shí)間的 尺子的下落運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)嗎?
生:肯定不是,因?yàn)樵诘厍虮砻娲髿鈱觾?nèi),沒(méi)有空氣的情況是不存在的。 師:說(shuō)得很好!在我們的日常生活環(huán)境下,自由落體運(yùn)動(dòng)是不存在的,只是一種 理想運(yùn)動(dòng)模型。但利用忽略次要因素,抓住主要因素的物理研究方法,我們可以 把日常生活中一些空氣阻力影響不大的落體運(yùn)動(dòng)近似看作自由落體運(yùn)動(dòng)。什么樣 才叫做阻力影響不大,就是阻力跟重力相比可以忽略。
近似條件:一般情況
8、下,密度較大實(shí)心物體的下落都可以近似看成自由落體運(yùn)動(dòng)。 三、自由落體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律
師:做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律是什么呢?速度隨時(shí)間是如何變化的?位 移隨時(shí)間又是如何變化的,我們?cè)撊绾蝸?lái)研究它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律呢?
生:利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。先選擇一個(gè)物體,這個(gè)物體必須密度大,實(shí)心,體積不要 太大,這樣的話就可以把這個(gè)物體由靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)近似看成自由落體運(yùn)
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動(dòng)。接著用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來(lái)研究物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
師:請(qǐng)同學(xué)們自己設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),將紙帶的處理結(jié)果告訴我。
學(xué)生設(shè)計(jì)、操作并處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果
總結(jié)分析運(yùn)動(dòng)規(guī)律
師:實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么
9、?
生:自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
師:如何得出這個(gè)結(jié)論?
生:根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶,我猜想它是勻加速運(yùn)動(dòng)。于是我用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的
運(yùn)動(dòng)規(guī)律 Ds =aT 2 來(lái)驗(yàn)證紙帶,結(jié)果證明自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。
師:回答得非常正確!自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),這個(gè)結(jié)論 我們要牢記。
師:那再計(jì)算一下自由落體的加速度大小是多少?方向如何?
生:我所算得的結(jié)果在 9.4 左右,方向是豎直向下,因?yàn)槲矬w是豎直向下勻加速 的,所以加速度方向應(yīng)該與速度方向相同,豎直向下。
師:其他同學(xué)的結(jié)果呢?
生:我的也差不多。
10、
關(guān)鍵點(diǎn)提問(wèn)
師:大家用的是質(zhì)量不同的重錘做的實(shí)驗(yàn),為什么求出來(lái)的加速度結(jié)果差不多 呢?
生:雖然重錘質(zhì)量不同,但由于空氣阻力影響較小,均可以近似成自由落體運(yùn)動(dòng), 而我們已經(jīng)知道:所有物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)情況是完全一樣的。所以測(cè)出 來(lái)的結(jié)果差不多是符合事實(shí)的。
總結(jié)歸納重力加速度
師:同學(xué)們剛才測(cè)量計(jì)算出來(lái)的自由落體加速度又叫做重力加速度,用 g 表示。 精確的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在地球上不同的地方,g 的大小是不同的:1、緯度越高,g
2
計(jì)算。
越來(lái)越大;2、同一緯度,高度越大,g 越小。一般的計(jì)算中可以取 9.8m/s 如果沒(méi)有特殊說(shuō)明,都按 9.8m/s
11、
2
或 10m/s2
,
例 1、下列說(shuō)法正確的是(BD)
A.物體從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)叫做自由落體運(yùn)動(dòng)
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0
2
t
B.物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)叫做自由落體運(yùn)動(dòng)
C.從靜止開(kāi)始下落的鋼球受到空氣阻力作用,不能看成自由落體運(yùn)動(dòng)。
D.從靜止開(kāi)始下落的鋼球受到空氣阻力作用,因?yàn)樽枇εc重力相比可以忽略,所 以能看成自由落體運(yùn)動(dòng)。
例 2、下列說(shuō)法不正確的是(A)
A.g 是標(biāo)題,有大小無(wú)方向。
B.地面不同地方 g 不同,但相差不大。
C.在同一地點(diǎn),一切物
12、體的自由落體加速度一樣。
D.在地面同一地方,高度越高,g 越小。
例 3、AB 兩物體質(zhì)量之比是 1:2,體積之比是 4:1,同時(shí)從同一高度自由落下, 求下落的時(shí)間之比,下落過(guò)程中加速度之比。
解:因?yàn)槎际亲杂陕潴w運(yùn)動(dòng),高度一樣,所以下落時(shí)間一樣,1:1;下落過(guò)程加 速度也一樣都是 g,1:1
例 4、質(zhì)量為 2kg 的小球從離地面 80m 空中自由落下,g=10m/s2,求
1、經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間落地?
2、第一秒和最后一秒的位移。
3、下落時(shí)間為總時(shí)間的一半時(shí)下落的位移。
1
解:1、 s =v t + at
2
2
T 80
13、 =0 +0.5 ′10 ′t
2
T t =4 s
2、 s =v t +
0
1
2
at
2
=0 +5 =5m ; v =v =35m / s T s =v ×t=35m
3.5
3、連續(xù)相等時(shí)間位移之比 1:3,則位移為
80
4
′1 =20m
師:自由落體運(yùn)動(dòng)速度與時(shí)間關(guān)系、位移速度關(guān)系以及位移與時(shí)間關(guān)系是怎樣 的?
學(xué)生總結(jié): v =gt : h =
t
1 v gt 2 : v =2 gh : h = t
2 2
×t
回答測(cè)反應(yīng)時(shí)間尺的原理 學(xué)生分析,自己回答。
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