2019-2020年高一物理 第二章 直線運(yùn)動(dòng) 八、自由落體運(yùn)動(dòng)(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè).doc

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2019-2020年高一物理 第二章 直線運(yùn)動(dòng) 八、自由落體運(yùn)動(dòng)(第一課時(shí)) 人教大綱版第一冊(cè) 從容說課 本節(jié)研究一種典型的勻變速直線運(yùn)動(dòng)——自由落體運(yùn)動(dòng).該節(jié)教材把它的運(yùn)動(dòng)作為υＯ＝０，a=g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的特例來處理，便于學(xué)生形成知識(shí)結(jié)構(gòu)，避免死記公式，從而達(dá)到培養(yǎng)能力的目的. 本節(jié)的教學(xué)目標(biāo)定位如下： １． 理解什么是自由落體運(yùn)動(dòng)，知道它是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng). ２． 識(shí)什么是自由落體加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度的大小不同. ３． 掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律. 本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)定位如下：自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律. 本節(jié)課的教學(xué)難點(diǎn)定位如下：對(duì)物體下落快慢和所受重力無關(guān)的理解. 本節(jié)課結(jié)合演示實(shí)驗(yàn)，消除日常生活經(jīng)驗(yàn)的影響，讓學(xué)生邊觀察、邊思考，體會(huì)物體下落的快慢跟哪些因素有關(guān). 同時(shí)，課本出現(xiàn)的頻閃照片可以放大投影，也可以用ＣＡＩ課件模擬，引導(dǎo)學(xué)生理解頻閃照片的物理意義，并利用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律定量地求出自由落體的加速度. 本節(jié)的教學(xué)程度設(shè)計(jì)如下： 實(shí)例分析，導(dǎo)入新課→演示實(shí)驗(yàn)，探究什么是自由落體運(yùn)動(dòng)及其規(guī)律→通過研究頻閃照片，探究有關(guān)重力加速度的問題→課堂討論，強(qiáng)化對(duì)知識(shí)點(diǎn)的理解. 教學(xué)目標(biāo) 一、知識(shí)目標(biāo) 1.理解什么是自由落體運(yùn)動(dòng)，知道它是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng). 2.知道什么是自由落體的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同. 3.掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律. 二、能力目標(biāo) 培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和推理能力. 三、德育目標(biāo) 滲透研究自然規(guī)律的科學(xué)方法. 教學(xué)重點(diǎn) 自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律. 教學(xué)難點(diǎn) 物體下落快慢和所受重力無關(guān). 教學(xué)方法 實(shí)驗(yàn)觀察法+合理推理+實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證+歸納總結(jié). 教學(xué)用具 實(shí)物投影儀、投影片、CAI課件、牛頓管、抽氣機(jī)、羽毛、粉筆、硬幣、軟木塞、小玻璃球、鐵架臺(tái)、細(xì)繩、小球、剪刀（或打火機(jī)）. 課時(shí)安排 1課時(shí) 教學(xué)過程 ［投影本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)］ 1.知道自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 2.知道不同物體在同一地點(diǎn)自由下落時(shí)加速度相同，都是重力加速度g，方向豎直向下 3.知道自由落體運(yùn)動(dòng)的公式為h=gt2，vt=gt，vt2＝２gh，會(huì)應(yīng)用這些公式解自由落體的有關(guān)問題. ［學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過程］ 一、導(dǎo)入新課 ［演示裝置］如圖，用細(xì)繩懸掛的小球處于靜止?fàn)顟B(tài). ［教師提問］懸線燒斷（或剪斷）后小球的運(yùn)動(dòng)情況如何？ ［學(xué)生活動(dòng)］思考與討論并猜想 v0=0，小球豎直落下 ［演示］將細(xì)繩燒斷，提醒同學(xué)們注意觀察. ［學(xué)生活動(dòng)］觀察現(xiàn)象并得出結(jié)論 小球下落時(shí)做v0=0的豎直方向的直線運(yùn)動(dòng). ［過渡引言］ 今天我們就來深入地認(rèn)識(shí)這一運(yùn)動(dòng) 自由落體運(yùn)動(dòng). 二、新課教學(xué) 自由落體運(yùn)動(dòng) ［演示實(shí)驗(yàn)一］鐵片和等面積的紙片下落.可觀察到什么現(xiàn)象？ ［學(xué)生活動(dòng)］觀察現(xiàn)象并回答：鐵片下落的快. ［教師引導(dǎo)］為什么鐵片下落的快？ ［學(xué)生］等面積的鐵片和紙片相比，鐵片要重得多. ［教師］這說明什么？ ［學(xué)生］重的物體下落得快. ［過渡引言］重的物體下落得快是我們的一種生活經(jīng)驗(yàn)，真的是這樣嗎？ ［演示實(shí)驗(yàn)二］取二張相同的紙，剪去其中的一張的一部分然后揉成團(tuán)，再讓它們同時(shí)下落.可觀察到什么現(xiàn)象？ ［學(xué)生活動(dòng)］觀察現(xiàn)象并回答 輕的物體下落快. ［教師引導(dǎo)學(xué)生思考］ 為什么會(huì)有兩種不同的觀點(diǎn)呢？ ［演示實(shí)驗(yàn)三］ 取二張相同的紙，把其中一張揉成團(tuán)，再讓它們同時(shí)下落，可觀察到什么現(xiàn)象？ ［學(xué)生活動(dòng)］觀察現(xiàn)象并回答： 紙團(tuán)先落地. ［教師提問］等重的物體為什么下落快慢不同呢？ ［學(xué)生思考與討論］ 總結(jié)上面三個(gè)演示實(shí)驗(yàn)得到的三個(gè)結(jié)論并進(jìn)行分析. 物體下落的快慢與重力大小無關(guān).物體下落快慢不同可能是空氣阻力的影響. ［演示實(shí)驗(yàn)四］牛頓管實(shí)驗(yàn)（可先用CAI課件模擬） 把羽毛、粉筆頭、紙片、硬幣等放到牛頓管中（管口處），把管口塞住后，把管迅速由水平位置轉(zhuǎn)到豎直位置，即：使管口向上，觀察所看到的現(xiàn)象. ［學(xué)生活動(dòng)］觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并回答. 不同物體下落的快慢不同. ［演示實(shí)驗(yàn)五］ 在上述實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)管口塞住后，用抽氣機(jī)把牛頓管中的空氣抽空，然后再迅速把牛頓管倒立.觀察所看到的現(xiàn)象. ［學(xué)生活動(dòng)］觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并回答. 不同物體幾乎同時(shí)落到管底. ［教師引導(dǎo)學(xué)生分析］ 在演示實(shí)驗(yàn)五中，不同物體幾乎同時(shí)落體，是因?yàn)榕ｎD管內(nèi)的空氣被抽氣機(jī)抽走，不同物體在下落時(shí)幾乎不受空氣阻力，因而下落的快慢幾乎相同. ［猜想］如果沒有空氣阻力，不同物體下落情況怎樣？ ［學(xué)生］物體下落快慢應(yīng)完全相同. ［教師］實(shí)際生活中，沒有空氣阻力的情況是不存在的，在重力比空氣阻力大得多的情況下，就可以忽略掉阻力的影響. ［鞏固訓(xùn)練］ 將甲、乙兩物體從同一高度由靜止釋放，已知m甲＞m乙，空氣阻力不能忽略，則 A.甲一定先落地 B.乙一定先落地 C.甲可能先落地 D.可能同時(shí)落地 ［參考答案］不能確定哪個(gè)物體受到空氣阻力影響大，故都有可能，還可能同時(shí)落地，故應(yīng)選CD. ［學(xué)生活動(dòng)］閱讀課文相關(guān)內(nèi)容 ［出示思考題］ 1.什么叫自由落體運(yùn)動(dòng)？什么情況下物體的運(yùn)動(dòng)可看作自由落體運(yùn)動(dòng)？ 2.自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)什么？（提示 ：可根據(jù)定義和頻閃照片來判斷） ［學(xué)生回答］ 1.物體只有在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)，叫做自由落體運(yùn)動(dòng).實(shí)際生活中，如果空氣阻力可忽略不計(jì)時(shí)，物體從靜止開始下落就可以看作是自由落體運(yùn)動(dòng). 2.由定義知：自由落體運(yùn)動(dòng)的初速度為0，即v0=0. 觀察頻閃照片：在相等的時(shí)間間隔里位移越來越大，表明小球的速度越來越大，即小球在做加速運(yùn)動(dòng). 讀出相鄰兩小球間的距離，發(fā)現(xiàn)：相鄰的相等的時(shí)間間隔內(nèi)的位移差Δs在誤差允許范圍內(nèi)是一個(gè)恒量，故小球做勻變速直線運(yùn)動(dòng). 綜上所述：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng). ［過渡引言］ 自由落體運(yùn)動(dòng)既然也是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng)，那么怎樣求出自由落體的加速度呢？ ［出示思考題］ 1.證明：同一地點(diǎn)，自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度相同. 2.試通過頻閃照片求出小球自由下落時(shí)的加速度.（頻閃照片的閃光頻率為20 Hz） ［學(xué)生活動(dòng)］思考并解答 1.證明：設(shè)甲、乙兩物體從同一高度下落，若不考慮空氣阻力，則甲、乙都做自由落體運(yùn)動(dòng).由位移公式：s甲=a甲t甲2 ① s乙=a乙t乙2 ② 2.兩物體下落高度相同.快慢相同，故 s甲=s乙 ③ t甲=t乙 ④ 聯(lián)立以上四式解得：a甲=a乙 即證：同一地點(diǎn)，自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度相同. 2.由前面得Δs=恒量，又Δs=aT2 解得a= 只要知道頻閃照片的頻率，求出時(shí)間間隔T，代入上式即可求得a. ［學(xué)生活動(dòng)］閱讀課本有關(guān)內(nèi)容 ［出示思考題］ 1.什么叫重力加速度？ 2.重力加速度的方向如何？ 3.影響重力加速度大小的因素有哪些？ 4.通常的計(jì)算中，重力加速度通常取何值？ ［學(xué)生活動(dòng)］解答思考題 1.自由落體加速度叫做重力加速度，通常用g來表示. 2.重力加速度的方向總是豎直向下的. 3.同一地點(diǎn)，重力加速度相同. 地球上不同地方，重力加速度不同. 從赤道到兩極，重力加速度逐漸增大. 4.通常計(jì)算中g(shù)取9.8 m/s2，更粗略的計(jì)算中，g還可取10 m/s2. ［拓展］ 重力加速度的大小還和高度有關(guān).高度越高，重力加速度就越小. ［學(xué)生活動(dòng)］ １． 討論自由落體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)性質(zhì). 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． 結(jié)合勻速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，你能推導(dǎo)出自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律嗎？ 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律 自由落體運(yùn)動(dòng) 速度公式 υt=υO(shè)+at υt=gt 位移公式 S=υO(shè)t+at2 h=gt2 位移速度關(guān)系 υt2-υO(shè)2=2as υt2=2gh 平均速度公式 推論 △s=aT2 △s=gT2 ３．實(shí)驗(yàn)探究 ①做課本Ｐ38的做一做：測定反應(yīng)時(shí)間.要求每兩人一組. ① 投影： 在測定反應(yīng)時(shí)間內(nèi)，甲用一只手在木尺下部作握住木尺的準(zhǔn)備，當(dāng)看到乙同學(xué)放手時(shí)，他立即握住木尺.如果測出木尺下降的高度為11.５cm，請(qǐng)你計(jì)算甲同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間.（g取10m/s2） [學(xué)生在投影儀上實(shí)物展示] 解：根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的位移公式 s=gt2得： t=s=0.15s. ［鞏固訓(xùn)練］ 為了測出井口到井里水面的深度，讓一個(gè)小石塊從井口落下，經(jīng)過2 s后聽到石塊落向水面的聲音，求井口到水面的大約深度.（不考慮聲音傳播所用的時(shí)間） ［參考答案］ h=gt2=9.822 m=19.6 m ［評(píng)析拓展］ 1.物理公式描述的是物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，而不是簡單的“數(shù)”間的聯(lián)系. 2.依賴于某一物理過程，可以用測量時(shí)間的辦法來求得空間的尺寸.對(duì)這種測量變換的物理思想要有所了解. [課堂討論] １． 物體只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)，一定是自由落體運(yùn)動(dòng)嗎？ ２． 自由落體運(yùn)動(dòng)為什么是勻變速直線運(yùn)動(dòng)？ ３． 自由落體運(yùn)動(dòng)有哪些規(guī)律？ ［學(xué)生活動(dòng)］ ［教師點(diǎn)撥］ １．物體做自由落體運(yùn)動(dòng)有兩個(gè)條件：只受重力作用，并且初速變?yōu)榱?因此，物體只在重力作用下的運(yùn)動(dòng)不一定是自由落體運(yùn)動(dòng). ２．因?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)的加速度恒為g，則自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng). ３．初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，自由落體運(yùn)動(dòng)都具有. 三、小結(jié) ［投影小結(jié)思考題］ １．物體只在 作用下從 開始下落的運(yùn)動(dòng)，叫做自由落體運(yùn)動(dòng). 2．自由落體運(yùn)動(dòng)是 為零的 直線運(yùn)動(dòng). ３．在 地點(diǎn)，一切物體在自由落體中的加速度都 ,這個(gè)加速度叫自由落體加速度，也叫做 ，常用符號(hào) 來表示. ４．重力加速度的方向總是 向下的，它的大小可以用 方法來確定. ５．在地球上不同的地方，重力加速度的大小是 的，通常的計(jì)算中，可以把g取作 m/s2,在粗略的計(jì)算中，還可以把g取作 m/s2. 四、作業(yè) 1.課本作業(yè) P38練習(xí)八（3、4） 2.做一做《測定反應(yīng)時(shí)間》的小實(shí)驗(yàn). 3.閱讀課后“閱讀材料”. 4.思考題 系一重物的氣球，以4 m/s的速度勻速上升，當(dāng)離地9 m時(shí)繩斷了，求重物的落地時(shí)間t.(g=10 m/s2) [參考答案] 解析：繩斷后，由于慣性，重物仍具有向上的速度，所以它先減速上升，上升到最高點(diǎn)時(shí)速度為零，然后再做自由落體運(yùn)動(dòng). 上升階段：a=-g v0=4 m/s vt=0 由vt=v0+at得： t1==0.4 s 由s=v0t+at2得: s1=v0t1-gt12=0.8 m 下降階段：重物做自由落體h=s1+s2=9.8 m 由h=gt2得t2==1.4 s 故重物落地的時(shí)間： t=t1+t2=1.4 s+0.4 s=1.8 s 五、板書設(shè)計(jì) 六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì) 1.關(guān)于自由落體的加速度g，下列說法中正確的是（　　） A.重的物體的g值大 B.g值在任何地方一樣大 C.g值在赤道處大于南北兩極處 D.同一地點(diǎn)輕重物體的g值一樣大 2.關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)，下列說法中正確的是（　　　） A.自由落體運(yùn)動(dòng)就是物體沿豎直方向下落的運(yùn)動(dòng) B.自由落體運(yùn)動(dòng)是物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng) C.自由落體運(yùn)動(dòng)只有在沒有空氣的空間里才能發(fā)生 D.在有空氣阻力時(shí)，只要空氣阻力不變，物體仍可做自由落體運(yùn)動(dòng) 3.小球從高h(yuǎn)處落下，則小球下落到距地面處的速度跟下落一半時(shí)間的速度之比（　）A.1∶1 B.∶1 C.1∶ D.1∶2 4.從某處釋放一粒石子，經(jīng)過2 s后再從同一地點(diǎn)釋放另一粒石子，則在它們落地之前，兩粒石子間的距離將（　　?。? A.保持不變 B.不斷增大 C.不斷減小 D.有時(shí)增大，有時(shí)減小 5.物體由屋頂自由下落，經(jīng)過最后2 m所用的時(shí)間是0.15 s，則屋頂高度約為（　　?。? A.10 m B.12 m C.14 m D.15 m 6.自由下落的物體經(jīng)過A、B兩點(diǎn)的速度分別是5 m/s和10 m/s，取g=10 m/s2，則A、B兩點(diǎn)的高度差是______ m，通過這段路程所用的時(shí)間是______. 7.一物體從高處A點(diǎn)自由落下，經(jīng)B點(diǎn)到C點(diǎn)，已知B點(diǎn)的速度是經(jīng)C點(diǎn)速度的3/4，B、C間距離是7 m,則AC間距離是_______ .（g=10 m/s2) 8.兩個(gè)物體用長9.8 m的細(xì)繩連接在一起，從同一高度以1 s的時(shí)間差先后自由下落，當(dāng)繩子拉緊時(shí)，后下落物體的下落時(shí)間是______.（g=9.8 m/s2) 9.從離地面高500 m的高空自由下落一個(gè)小球，取g=10 m/s2,求： （1）經(jīng)過多少時(shí)間落到地面； （2）落下一半位移的時(shí)間. （3）從開始下落時(shí)刻起，在第1 s內(nèi)的位移和最后1 s內(nèi)的位移. 10.一礦井深為125 m，在井口每隔一定時(shí)間自由下落一個(gè)小球.當(dāng)?shù)?1個(gè)小球剛從井口下落時(shí)，第1個(gè)小球恰好到達(dá)井底.則相鄰兩小球開始下落的時(shí)間間隔為多少秒？這時(shí)第3個(gè)小球和第5個(gè)小球相距多遠(yuǎn)？ ［參考答案］ 1.D 2.BC 3.C（提示：v中=） 4.B(提示：Δh=g(t+2)2-gt2=2g(t+1)) 5.A(提示:Δt= 6.3.75 m,0.5 s 7.16 m(提示：sAC=,sBC= 8.0.5 s(提示:Δl=g(t+1)2-gt2) 9.解析：(1)由h=gt2得 落地時(shí)間t= s=10 s （2）由h=gt′2得t′= s=7.07 s (3)第1 s內(nèi)的位移s1=gt12=1012 m=5 m 前9 s內(nèi)的位移s9=gt92=1092 m=405 m. 最后1 s內(nèi)的位移s=h-s9=(500-405) m=95 m. 10.解析：(1)由h=g(10Δt)2得 Δt= s=0.5 s （2）h3=g(8Δt)2 h5=g(6Δt)2 所以Δh=h3-h5=g.28Δt2=35 m