高中物理人教版必修1教案 自由落體運(yùn)動(dòng)6

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111 第二章 勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的研究 2.5 自由落體運(yùn)動(dòng) 張成進(jìn) 江蘇徐州睢寧魏集中學(xué) ★教學(xué)目標(biāo) (一) 知識(shí)與技能 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(xiàn)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(xiàn)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? (二) 過(guò)程與方法 6. 會(huì)根據(jù)現(xiàn)象進(jìn)行合理假設(shè)與猜想的探究方法。 7. 會(huì)利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析并能歸納總結(jié)出物理規(guī)律的方法。 8. 善于進(jìn)行觀察，并能獨(dú)立思考或與別人進(jìn)行討論、交流。 (三) 情感態(tài)度與價(jià)值觀 9. 通過(guò)指導(dǎo)學(xué)生探究，調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與討論，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的濃厚興趣。 10. 滲透物理方法的教育，在研究物理規(guī)律的過(guò)程中抽象出一種物理模型──自由落體。 11. 培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作精神和協(xié)作意識(shí)，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) 1. 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)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)?？赏ㄟ^(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)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(xiàn)上的重物，如果把線(xiàn)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)。 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(shū)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？ 生：我想應(yīng)該是空氣阻力。 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(huà)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)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？ 生：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線(xiàn)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(xiàn)運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(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(xiàn)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(xiàn)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。 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/s2或10m/s2，如果沒(méi)有特殊說(shuō)明，都按9.8m/s2計(jì)算。 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) 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。 解：1、 2、； 3、連續(xù)相等時(shí)間位移之比1：3，則位移為 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)： 回答測(cè)反應(yīng)時(shí)間尺的原理 學(xué)生分析，自己回答。 111