高中物理必修一教案：2.5 自由落體運動

1、.第四節(jié) 自由落體運動教學(xué)目的：一知識與技能 1認(rèn)識自由落體運動，知道影響物體下落快慢的因素，理解自由落體運動是在理想條件下的運動，知道它是初速度為零的勻加速直線運動 2能用打點計時器或其他實驗儀器得到相關(guān)的運動軌跡并能自主進(jìn)展分析 3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 4掌握如何從勻變速直線運動的規(guī)律推出自由落體運動規(guī)律，并可以運用自由落體規(guī)解決實際問題 5初步理解探究自然規(guī)律的科學(xué)方法培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括才能二過程與方法 1培養(yǎng)學(xué)生利用物理語言歸納總結(jié)規(guī)律的才能 2引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成進(jìn)展簡單物理研究習(xí)慣、根據(jù)現(xiàn)象進(jìn)展合理假設(shè)與猜測的探究方法 3引

2、導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分析數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)自由落體的加速度g隨緯度變化的規(guī)律。 4. 老師應(yīng)該在教學(xué)中盡量為學(xué)生提供制定探究方案的時機(jī)根據(jù)學(xué)生的實際才能去引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)展觀察、考慮、討論和交流三情感態(tài)度與價值觀 1調(diào)動學(xué)生積極參與討論的興趣，培養(yǎng)邏輯思維才能及表述才能。 2浸透物理方法的教育，在研究物理規(guī)律的過程中抽象出一種物理模型自由落體3培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作精神和協(xié)作意識，敢于提出與別人不同的見解。教學(xué)重點： 1自由落體運動的概念及探究自由落體運動的過程 2掌握自由落體運動的規(guī)律，并能運用其解決實際問題教學(xué)難點： 1理解并運用自由落體運動的條件及規(guī)律解決實際問題2照相機(jī)曝光時間的估算教學(xué)方法：探究、講授、討論

3、、練習(xí)教學(xué)用具：多媒體課件、牛頓管、硬幣、天平、小紙片、打點計時器、刻度尺、鐵架臺、紙帶，重物兩個質(zhì)量不同等教學(xué)過程：一新課導(dǎo)入師：兩個輕重不同的小球同時落地的聲音，是那樣地清脆美妙!它使人們清醒地認(rèn)識到，輕重不是下落快慢的原因；它動搖了2019多年來統(tǒng)治著人們頭腦的舊觀念，創(chuàng)始了實驗和科學(xué)推理之先河，將近代物理學(xué)以致今代科學(xué)推上了歷史的舞臺當(dāng)樹葉從樹上飄落下來，雨滴從屋檐上落下來的時候，你們想過這種運動嗎?物體下落的過程有沒有一定的規(guī)律可循呢?今天我們將一起探究這種運動自由落體運動二新課教學(xué) 1、自由落體運動 在現(xiàn)實生活中，不同物體的落體運動，下落快慢在不少情況下是不同的從蘋果樹上落下的蘋果

4、和飄下的樹葉能一起同時下落嗎?提出問題： 1重的物體一定下落得快嗎? 2你能否證明自己的觀點?實驗探究： 猜測：物體下落過程的運動情況與哪些因素有關(guān)，質(zhì)量大的物體下落的速度比質(zhì)量小的快嗎?實驗： 取兩枚一樣的硬幣和兩張與硬幣外表面積一樣的紙片，把其中一張紙片揉成紙團(tuán)，在下述幾種情況下，都讓它們從同一高度自由下落，觀察下落快慢情況。 從同一高度同時釋放一枚硬幣和一個與硬幣面積一樣的紙片，可以看到硬幣比紙片下落得快，說明質(zhì)量大的下落得快 兩張完全一樣的紙片，將其中一張卷緊后從同一高度同時釋放，觀察到卷緊的紙團(tuán)比紙片下落得快，說明質(zhì)量一樣時體積小的下落得快 將一枚硬幣與已經(jīng)粘貼了紙片的硬幣從同一高度

5、同時釋放觀察到一樣快，說明體積一樣質(zhì)量不同時下落一樣快 一塊面積較大的硬紙板、一個小軟木塞，分別放到已調(diào)平的托盤天平的兩個盤中，可以看出紙板比軟木塞重，從同一高度同時釋放它們，軟木塞比紙板下落得快說明在特定的條件下，質(zhì)量小的下落得會比質(zhì)量大的還快結(jié)論：物體下落過程的運動情況與物體質(zhì)量無關(guān)實驗演示：“牛頓管的實驗 將羽毛和金屬片放入有空氣的玻璃管中，讓它們同時下落，觀察到的現(xiàn)象是金屬片下落得快，羽毛下落得慢將羽毛和金屬片放人抽去空氣的玻璃管中，讓它們同時下落，觀察到的現(xiàn)象是金屬片和羽毛下落的快慢一樣 做牛頓管比照實驗要注意： 抽氣到達(dá)一定的真空度時，應(yīng)先關(guān)閉錢毛管閥門，然后再停頓泵的運轉(zhuǎn)先讓學(xué)生

6、觀察羽毛、軟木塞或金屬片在已抽真空的牛頓管中同時下落，它們幾乎同時落到管底 翻開進(jìn)氣閥，讓學(xué)生注意聽到進(jìn)氣的聲音，看羽毛被氣流吹起的現(xiàn)象，再讓學(xué)生觀察羽毛、軟木塞或金屑在有空氣的牛頓管中同時下落，它們的下落快慢差異很大 實驗時，勿使金屬片壓在羽毛上，以免不抽氣時出現(xiàn)同時下落的現(xiàn)象結(jié)論：影響落體運動快慢的因素是空氣阻力的作用，沒有空氣阻力時，只在重力作用下輕重不同的物體下落快慢一樣實驗探究：按照教材第45頁的圖241裝置做實驗，將一系有紙帶的重物從一定的高度自由下落，利用打點計時器記錄重物的下落過程說明：落體運動物體的位置往往變化得比較快，憑目測難以觀察和記錄，用打點計時器或頻閃照相就可以記錄下

7、運動物體每隔相等時間所在的位置運動信息，這樣得到的紙帶或照片可以用來對運動過程進(jìn)展分析教材中用打點計時器較好地將重物下落過程記錄下來，這樣做既簡便易行，又拓寬了對根本儀器的應(yīng)用，但實驗的準(zhǔn)確度較難把握因此在實驗中要注意：按教材圖示和實驗要求連接好線路，并用手托重物將紙帶拉到最上端；打點計時器的安裝要使兩限位孔在同一豎直線上，以減少摩擦阻力；應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減??；先接通電路再放開紙帶；手捏紙帶松手之前，不要晃動，保證打出的第一個點明晰重復(fù)上述步驟屢次，直到選取只有打出的第一點與第二點之間間隔約為2 mm的紙帶才是有效的

8、；學(xué)生的疑問暫且不要解釋老師一定要提醒學(xué)生考慮討論，影響實驗準(zhǔn)確度的因素有哪些?并給予詳細(xì)引導(dǎo)，注意培養(yǎng)實事求是的科學(xué)態(tài)度；要求學(xué)生保存好記錄了自由落體運動信息的紙帶，為后面研究運動規(guī)律作準(zhǔn)備師：完成實驗后，分析紙帶上記錄的運動信息，請考慮以下問題： 1自由落體運動的軌跡是怎樣的? 2重物做自由落體運動的過程中，其速度有沒有發(fā)生變化? 3位移與時間有什么呢? 4相鄰、相等時間間隔的位移之差有怎樣的關(guān)系? 5影響實驗準(zhǔn)確程度的因素有哪些? 參考：分析紙帶可獲取信息： 1自由落體運動的軌跡是一條直線，速度方向不變； 2連續(xù)一樣時間內(nèi)的位移越來越大，說明速度越來越大，即速度大小改變，具有加速度； 3

9、位移x與時間t的平方成正比； 4相鄰、相等時間間隔的位移之差相等； 5影響實驗準(zhǔn)確度的因素主要是阻力用打點計時器研究自由落體運動，計算其加速度，換用不同質(zhì)量的重物看紙帶上點的間隔有什么不同，總結(jié)得出結(jié)論老師點評：將兩條紙帶比照，只要兩條紙帶上的點的間隔一樣就說明它們的加速度是一樣的 學(xué)生運用自己所學(xué)知識計算重力加速度，通過比較得出結(jié)論實驗探究結(jié)果：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，加速度大約是9.8ms22、自由落體加速度通過算g值理解自由落體運動的加速度是一個定值在同一地點，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會分析數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)規(guī)律老師引導(dǎo)學(xué)生考慮兩個問題：1自由落體運動的加速度在各個地方一樣嗎?2它的方向

10、如何?生：使用不同的物體進(jìn)展的反復(fù)實驗說明，在同一地點，一切物體自由下落的加速度都一樣，方向總是豎直向下的，師：這個加速度叫做自由落體加速度，也叫重力加速度符號：g；方向：豎直向下與重力方向一致；大?。号c地點有關(guān)一般計算中g(shù)98ms2，粗略計算中可以取g10ms2讓學(xué)生看教材第46頁列表，嘗試從表中尋找規(guī)律，這一規(guī)律是怎樣產(chǎn)生的?學(xué)生猜測，但不宜過多解釋生：越往北重力加速度越大，說明重力加速度與地理緯度有關(guān)，緯度越高，重力加速度越大師：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，所以勻變速直線運動的根本公式及其推論都適用于自由落體運動，只要這些公式中的初速度v00，a取g就可以了自由落體運動遵從

11、的規(guī)律:v=vo+at推出：vgt xvot+at2/2推出：xgt2/2討論與交流:在現(xiàn)實中，雨滴大約在15km左右的高空形成并開場下落，計算一下，假設(shè)該雨滴做自由落體運動，到達(dá)地面時的速度是多大?遇到過這樣快速的雨滴嗎?據(jù)資料顯示，落到地面的雨滴速度一般不超過8ms為什么它們的差異會這么大?參考：意大利物理學(xué)家伽利略得出了物體在只受重力的情況下即不受阻力由靜止開場的運動，叫自由落體運動那么一切物體的下落都一樣快，加速度都為g98 ms2，在任意時刻物體的速度vtgt，在任意時刻物體下落的高度：hgt2/2這樣，可以得出vt22gh如今說說雨滴的下落是否是自由落體吧首先說說雨滴的形成：由于大

12、量濕空氣的上升，隨著高度增加壓強(qiáng)逐漸減小，水蒸氣出現(xiàn)過飽和，使水蒸氣凝結(jié)而形成小水滴，大量小水滴聚集起來形成云小水滴吸收水汽，形成大水滴，受重力開場下落，又與上升的熱水汽形成更大的水珠，這樣形成的水滴的下落是自由落體嗎?我們先假設(shè)水滴下落是自由落體，并且還假設(shè)云的高度為2 000m，那么這樣的水滴下落到地面的速度有多大?由vt22gh易計算得到vt200ms試想水滴以這樣大的速度下落到頭上會發(fā)生什么，那是可想而知的那么水滴下落到地面上的速度到底有多大?大約為8ms的速度勻速下落這樣的速度已經(jīng)很大了，假如雨滴的半徑比較大的話，人們必會感到痛要真是自由落體的話，那還了得嗎?那么水滴在下落時的速度為

13、什么會這么小?原因是水滴在下落時要與它正下方的小水滴上升的水汽相碰并吸收，由于小水滴的阻礙作用，減慢了它下落的速度，水滴下落的速度越大，這種阻礙作用越強(qiáng)，當(dāng)水滴的重力與阻礙的力相等時，雨滴就會勻速下落當(dāng)雨滴的半徑大到某一程度時，受到氣流的影響而會分裂，較大的部分繼續(xù)下落，而較小的又會隨上升的氣流上升，又起到阻礙大水滴下落的作用，所以我們看到的雨滴不會太大，就是這個道理，而且雨滴速度也不大，落到地面的雨滴速度一般不超過8ms做一做:1閱讀教材第46頁“測定反響時間，答復(fù)以下問題：問題1：假設(shè)測出某同學(xué)捏住直尺時，直尺下落的高度為10cm，那么這位同學(xué)的反響時間是多少?參考：根據(jù)自由落體運動規(guī)律h

14、gt2/2可得反響時間t014s問題2：在上課時，老師用這種方法測量同學(xué)們的反響時間，但同學(xué)剛把尺子捏住，老師馬上就說出該同學(xué)的反響時間，也沒見他怎樣計算，你知道老師是怎樣做的嗎?參考：老師事先算好時間并寫在直尺上，這樣就可以直接給出學(xué)生的反響時間2老師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第47頁“做一做讓學(xué)生提出自己解決問題的思路，不必準(zhǔn)確解答，同時強(qiáng)調(diào)“估算學(xué)生獨立考慮，并提出解決方法，比較各種不同方法，并討論其合理性及可行性師：由于照相機(jī)的曝光時間極短，一般為130 s或160s，曝光量相差10對照片不會有明顯影響，所以相機(jī)快門的速度都有比較大的誤差，“傻瓜相機(jī)更是這樣故在這樣短的時間內(nèi)，這種誤差允許的范圍內(nèi)，物體運動的速度可以認(rèn)為是不變的，可以看作勻速運動來處理建議學(xué)生利用課下時間解出其準(zhǔn)確值，比較兩種情況下的時間差異總結(jié)、擴(kuò)展1自由落體運動是一種非常重要的運動形式，在現(xiàn)實生活中有許多落體運動可以看成是自由落體運動，研究自由落體運動有著普遍的意義2為了研究自由落體運動，我們運用了物理學(xué)中的理想化方法，從最簡單、最根本的情況入手，抓住影響運動的主要因素，去掉次要的非本質(zhì)因素的干擾，建立了理想化的物理模型自由落體運動，并且研究了自由落體的運動規(guī)律，理想化是研究物理問題常用的方法之一，在