《自由落體運動》教學設(shè)計

1、自由落體運動教學設(shè)計四川省南充龍門中學謝興輝【教學目標】 一、知識目標 1知道什么是自由落體運動，理解自由落體運動的本質(zhì)。 2知道什么是自由落體加速度，自由落體加速度的大小與方向以及地球上不同地點的自由落體加速度大小不同。 3掌握自由落體運動的運動學規(guī)律。 二、能力目標 1培養(yǎng)學生對生活和實驗的觀察能力。 2培養(yǎng)學生對事物規(guī)律遷移及應(yīng)用能力。 三、德育目標 1滲透事物的普遍性與特殊性關(guān)系。 2加強對控制變量思想的認識。 【教學重點】 自由落體運動的本質(zhì)與規(guī)律。 【教學難點】 1自由落體運動是勻加速直線運動。 2自由落體加速度的大小g=98m/s2。 【教學方法】 1觀察法（生活與實驗） 2實驗

2、法 3閱讀法 【教學用具】 CAI課件、紙片若干、牛頓管、粉筆（舉例用）、書簽、直尺（實驗用）。 【課時安排】 1課時（40分鐘） 【教學過程】 課前準備： 在黑板上板書本節(jié)課的學習目標： ·自由落體運動的定義與特點。 ·自由落體運動的本質(zhì)。 ·自由落體加速度與基本公式。 引入（時間約2分鐘） 1文學家們在形容秋天的落葉的時候，常常說：飄零的落葉，卻從沒有人說飄零的蘋果或者飄零的鉛球呢？ （學生回答：因為蘋果下落得比樹葉要快） 2思考：為什么蘋果會比落葉下落得快呢？ （學生答回：A因為蘋果的質(zhì)量比樹葉的質(zhì)量大；B因為蘋果和落葉受到的空氣阻力不同） 3介紹歷史：早在

3、公元前4世紀的古希臘哲學家亞里士多德經(jīng)過大量的觀察也得到了相同的結(jié)論：重的物體下落得快。（幻燈片1） 4過渡：是不是重的物體一定比輕的物體下落得快呢？物體下落是否受到空阻力的影響呢？請同學位自己設(shè)計一個小實驗來解決這個兩問題。（幻燈片2） 自由落體運動探究實驗（時間約3分鐘） 5實驗一：將一張白紙裁成相同的兩半，另一片揉成紙團，讓其同時從同一高度由靜止釋放，可以看到紙片比明顯比紙團下落得慢。 實驗二：將一張白紙裁成相同的兩半，其中一半再裁成兩半即原來的四分之一，將四分之一的這半揉成紙團，讓其同時從同一高度由靜止釋放，可以看到紙片比明顯比紙團下落得慢。 6實驗分析： 實驗二：說明輕的物體也可能比

4、重的物體下落得快，前面的結(jié)論錯誤（幻燈片2）。 實驗一：說明質(zhì)量相同的物體下落的快慢不同，如果按照亞里士多德的觀點，則兩物體下落的快慢應(yīng)該相同，與事實不符；所以說重的物體下落得快的說法不準確。 實驗一：兩紙片的空氣阻力不同，質(zhì)量相同，說明物體下落的快慢要受到空氣阻力的影響。 7過渡：如果要考慮物體下落的快慢與質(zhì)量有關(guān)怎么辦，注意不能受到阻力的影響？（討論結(jié)果：在沒有空氣的空間里做物體下落實驗） 自由落體運動牛頓管演示實驗（時間約4分鐘） 8演示實驗：讓質(zhì)量不同的雞毛、鐵片等物體在一個抽掉空氣的玻璃管里下落，可以明顯看到不同質(zhì)量的物體下落的快慢是相同的。放入空氣后，再重復前面的實驗，發(fā)現(xiàn)其中的羽

5、毛和鐵片下落的快慢不相同。（幻燈片3） 9播放視頻：阿波羅號飛船登月時，宇航員在月球上做的自由落體實驗。 10實驗結(jié)論：沒有空氣時候，物體受到那些力呢？（重力）上面的實驗可以得到什么呢？（在沒有空氣的空間里物體下落時只受重力的作用，其下落的快慢與物體質(zhì)量無關(guān)）。 11過渡：到現(xiàn)在為止，我們對落體運動有了一定的認識了。 自由落體運動定義（時間約2分鐘） 12在物理學中，將物體只在重力的作用下由靜止開始運動叫做自由落體運動。由上面的實驗可知：做自由落體運動的物體，其下落的快慢與物體的質(zhì)量無關(guān)。（幻燈片） 12練習：判斷下列物體的運動是否是自由落體運動： A粉筆頭在有空氣的空間里由靜止開始的運動是自

6、由落體運動嗎？ B用手用力向下用力拋出的粉筆頭是自由落體運動嗎？ 分析：自由落體運動只有在沒有空氣的空間里才能發(fā)生，且初速度為0所以AB兩物體的運動都不是自由落體運動。在有空氣的空間里，如果物體受到的空氣阻力相對重力來說非常小，或者可以忽略不計時，物體的下落可以近似的看成一個自由落體運動。 13注意：自由落體運動中自由兩個字的含義：一是物體受重力，二是物體的初速度為0。 14過渡：在前幾節(jié)我們學過的運動有勻加速直線運動，勻速直線運動、勻減速直線運動等，則自由落體運動也和前面的運動一樣是一個新的運動類型嗎？自由落體運動的運動學本質(zhì)是什么呢？ 自由落體運動性質(zhì)（時間5分鐘） 14首先自由落體運動不

7、是勻速直線運動，而是一個加速運動，你能說出為什么嗎？（物體的初速度為0，而一落一段時間后，速不在為0，說明速度是在增加） 15自由落體運動的是不是初速為0的勻加速運動呢？同學們回憶前面學過的知識，初速度為0的勻加速直線運動有哪些規(guī)律呢？（速度公式：Vt=a ；位移公式S=at2/2 ； 在連續(xù)且相等的時間間隔內(nèi)，位移的大小之比是1：3：5：7：-）（幻燈片） 16教師分析：我們無論選擇哪一條規(guī)律我們都要測量時間，而自由落體運動的時間一般都非常短，我們用手表這樣的計時儀器來研究就不行了，書上面給我們提供了一種方法頻閃照片；首先我介紹一下什么時頻閃照片（播放模擬動畫） 在一間密閉的小屋里面，沒有光

8、用照相機給小球拍照能拍下來嗎？（不能）只有在有光的一瞬間小球才能在膠卷上面留下一個像，于是我們間隔相同的時間閃光一下，每次閃光的時候小球的位置相同嗎？（不同）注意我們在照相的過程中都沒有更換底片，則小球每隔相同時間的位置就顯示在了底片上了，最后結(jié)沖印等得到相片。相片上是N個小球呢？還是一個小球在不同位置的相？（小球在不同位置的相） 17如果小球的運動是自由落體運動，則這些小球之間的間距應(yīng)該是1：3：5：7-；現(xiàn)在請同學們用你的直尺測量出小球的相的間距，判斷一下小球是否滿足這個規(guī)律。（測量后填入下表，試分析各段位移的比例關(guān)系） 位移大?。╩）位移比例加速度（m/s2）S1= S2= S3= S4

9、= S5= 18由此可見自由落體運動并不是一個新的運動類型，而是一個初速度為0的勻加速直線運動，比一般的勻加速運動更加特殊。 19過渡：既然自由落體運動是一個勻加速直線運動，我們就思考，如果他的加速度也是一個特殊的值該多好啊！ 自由落體加速度（時間6分鐘） 20怎樣求出其加速度呢？從頻閃照片上能行嗎？（能）請同學們用你測得的數(shù)據(jù)計算出自由落體運動的加速度為多少？（由開始的數(shù)據(jù)可計算出自由落體加速度） 位移大?。╩）位移比例加速度（m/s2）S1= S2= S3= S4= S5= 21由實驗可以測得本圖片上的自由落體運動的加速度為9801m/s2，在物理學中自由落體運動的加速度又叫做自由落體加速

10、度，或重力加速度常常用字母g表示。 22我告訴大家這張頻閃照片是人民教育出版社的網(wǎng)站上提供的北京地區(qū)的自由落體照片。所以這個地方還有一個疑問，在同一個地點，不同的物體做自由落體運動的加速是不是相同的呢？（相同，由前面實驗的結(jié)論：不同的物體做自由落體運動時其運動的情況是相同的，即有相同的時間里位移相同；和S=at2/2可得a是一定相同的。） 23科學家們又在不同的地點測量重力加速度，請同學們閱讀課本上第 頁的表格，思考：在地球上重力加速度隨緯度的變化而怎樣變化？變化是大還是??？（國際上取北緯45度的海平面的重力加速度980665m/s2為標準值，通常我們在計算時g取98m/s2，粗略估算時取10

11、m/s2。） 24加速度是一個矢量還是標量？（矢量）加速度的方向如何呢？（物體豎直下落，且是勻加速直線運動，所以重力加速度的方向豎直向下） 25過渡：由此看來，自由落體運動非常特殊，是一個初速度為0，加速度大小為g，方向豎直向下的勻加速直線運動。同學們解決一個問題： 自由落體運動的規(guī)律（時間3分鐘） 26例：我們的教學樓高為4層，假設(shè)現(xiàn)在某同學在樓頂做自由落體運動的實驗，從上面由靜止放下一個小球，不計空氣阻力，請估算小球在第1s內(nèi)下落的位移是多少？第1s末的速度是多少？怎樣計算的？ 解：把公式Vt=v0+at S=vot+at2/2 中vo換成0，加速度a換成g就可以計算了。 27自由落體運動

12、的規(guī)律 速度公式：Vt=gt 位移公式：S= gt2/2 課堂小結(jié)（時間2分鐘） 28到這個時候、我們對自由落體運動的認識已經(jīng)到了一個新的高度了，現(xiàn)在來總結(jié)一個本節(jié)課的知識： （1）自由落體運動的定義：在物理學中，將物體只在重力的作用下由靜止開始運動叫做自由落體運動。做自由落體運動的物體，其下落的快慢與物體的質(zhì)量無關(guān)。 （2）自由落體運動是一個初速度為0，加速度大小為g，方向豎直向下的勻加速直線運動。 所以前面的公式都可以用。 做一做：測量反應(yīng)時間（時間4分鐘） 29自由落體運動是一個非常有用的運動，我們可以用他做很多事，現(xiàn)在我做做一個游戲，現(xiàn)在請一位同學上來，伸出兩根手指，我一釋放這個書簽，

13、你就抓住它。 每一個人在發(fā)現(xiàn)某種情況到采取相應(yīng)的行動，都要延遲一小段時間，這段時間我們叫它反應(yīng)時間。利用自由落體運動就可以設(shè)計一個測量反應(yīng)時間的實驗。請同學們根據(jù)開始的小游戲自行設(shè)計。（請學生介紹他自己的方案） 30教師展示自己設(shè)計的反應(yīng)時間測量工具。并講述原理。（播放動畫） 彈性預案（剩余時間） 31請同學們自己閱讀本課后面的閱讀材料，學習并思考： （1）人類認識自然規(guī)律的過程是怎樣的？ （2）伽利略在科學研究的道路上具有怎樣的品質(zhì)？我們要怎樣去學習他的品質(zhì)？ 課后作業(yè) 32請同學們自己設(shè)計一個實驗測量一下南充地區(qū)的重力加速度。 （儀器：打點計時器；或者手表、水龍頭、直尺等） 【板書設(shè)計】 自由落體運動 1自由落體運動 （1）物體由只在重力作用