高中物理人教版第二章勻變速直線運動的研究5自由落體運動 省獲獎

《自由落體運動》預(yù)習(xí)案目標(biāo)導(dǎo)航1．通過歷史知識,初步了解近代實驗科學(xué)產(chǎn)生的背景,認(rèn)識實驗對物理學(xué)發(fā)展的推動作用。

2．了解伽利略的實驗研究過程，認(rèn)識伽利略有關(guān)實驗的科學(xué)思想和方法。課前預(yù)習(xí)〖自主學(xué)習(xí)〗1.綿延兩千年的錯誤亞里士多德根據(jù)平常觀察到的落體現(xiàn)象得出了結(jié)論：____________的物體比____________的物體下落得快，這一結(jié)論在其后兩千年的時間里，被人們奉為經(jīng)典.2.邏輯的力量（1）伽利略利用邏輯推理的方法對亞里士多德的論斷進(jìn)行了推斷，得出了____________的結(jié)論，使亞里士多德的理論陷入了困境.（2）伽利略對落體現(xiàn)象提出了一種新的觀點：重物與輕物下落得____________.3.伽利略的假說與實驗驗證（1）伽利略猜想落體運動是一種____________運動，這種運動的速度應(yīng)該是____________變化的.（2）伽利略讓小球從斜面的不同位置由靜止?jié)L下，得出小球滾下的_________與__________成正比，即速度均勻變化.當(dāng)傾角等于90°，即物體豎直下落時，____________與____________仍成正比，即速度是均勻變化的，得到了落體運動的規(guī)律.4.伽利略的科學(xué)方法伽利略科學(xué)思想方法的核心是把____________和____________（包括數(shù)學(xué)推演）和諧地結(jié)合起來，從而有力地推進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識的發(fā)展.5.自由下落的物體，它的初速度為_______，其加速度叫做_____加速度，通常大小取為_____，符號為_____。在地球上不同的地方，一般來說，g的方向是_____（填“相同”或“不相同”），但都是豎直_____的；g的大小是_____（填“相同”或“不相同”）。自由下落的物體，1秒末的速度是_____米/秒；5秒內(nèi)的位移是_____米。6．小球A的質(zhì)量是小球B的質(zhì)量的2倍，從同一地點高度自由下落，則：

A.小球A比小球B先落地。

B.小球A著地時速度比小球B著地時的速度大。

C.小球A的加速度比小球B的加速度大。

D.兩球著地時速度相等。《自由落體運動》行課案一、教材分析自由落體運動是勻變速直線運動的一種具體情形。此前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了勻變速直線運動的規(guī)律，也學(xué)習(xí)了研究勻變速直線運動的基本方法，對本課的學(xué)習(xí)，實際上是引導(dǎo)學(xué)生利用已有知識解決生活實際中的問題。組織學(xué)生進(jìn)行探究活動，既有利于鞏固所學(xué)的知識，培養(yǎng)學(xué)生解決實際問題、探求規(guī)律的能力，還能對學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法和科學(xué)思想的教育。本節(jié)課的教學(xué)重點在于說明不同物體自由下落的加速度都是重力加速度ｇ。由于學(xué)生受日常經(jīng)驗的影響，對重的物體下落快，輕的物體下落慢的印象很深，所以本節(jié)課做好實驗十分重要。教學(xué)時可以引導(dǎo)學(xué)生從日常生活經(jīng)驗出發(fā)，通過實驗逐步提出問題（設(shè)疑），讓學(xué)生自己探究（解疑），得出結(jié)論。充分體現(xiàn)了物理是以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，讓學(xué)生體會科學(xué)推理和科學(xué)實驗是揭示自然規(guī)律的重要方法和手段。本節(jié)課的教學(xué)難點是掌握并靈活運用自由落體運動規(guī)律解決實際問題。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識與能力（1）理解自由落體運動，理解是重力加速度，（2）掌握自由落體運動的規(guī)律，（3）培養(yǎng)學(xué)生分析和綜合、推理和判斷等思維能力。2、過程與方法通過觀察輕重不同物體在真空中的下落過程，實際測量重物自由下落的加速度等探究活動，讓學(xué)生體會科學(xué)推理和科學(xué)實驗是揭示自然規(guī)律的重要方法和手段。3、情感態(tài)度和世界觀感受前人（亞里士多德）崇尚科學(xué)、勇于探索的人格魅力，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)務(wù)實的科學(xué)態(tài)度。促進(jìn)學(xué)生形成科學(xué)思想和正確的世界觀。三、教學(xué)重點難點重點1.對落體規(guī)律的研究以及“所有物體自由落體運動的加速度相同，與重量無關(guān)”的結(jié)論的得出。2.自由落體運動的規(guī)律及應(yīng)用。難點實驗時的數(shù)據(jù)處理和理想化方法的應(yīng)用及“自由落體運動的加速度相同”這個規(guī)律的得出。四、教具牛頓管兩個、羽毛兩片、多媒體五、課時安排：1課時六、教學(xué)過程新課引入通過學(xué)生舉例，展示日常生活中的落體運動（如樹葉飄然落下、雨滴下落、蘋果落地等），再比較輕的樹葉和重的蘋果下落快慢不同，讓學(xué)生誤以為“物體越重下落就越快”，然后本著“物理學(xué)中一切的概念和規(guī)律都需要通過實驗去驗證，只有經(jīng)過實驗反復(fù)驗證了的規(guī)律我們才能去承認(rèn)它”的基本原則，自然地引出接下來的兩個探究實驗。新課教學(xué)（一）是否重的物體就一定下落得快？實驗一輕的紙團(tuán)和重的紙片同時下落現(xiàn)象一輕的物體下落得快具體過程：準(zhǔn)備大小兩張紙，大的紙片重，將小的紙片揉成團(tuán)，讓紙團(tuán)和紙片同時從同一高度釋放，觀察誰先著地。一位同學(xué)做這個演示實驗，另一位同學(xué)觀察實驗現(xiàn)象。實驗二等重的紙團(tuán)和紙片同時下落現(xiàn)象二等重的物體下落的快慢也不一樣具體過程：準(zhǔn)備兩張一模一樣的紙，將其中一個揉成團(tuán)，再讓它們同時從同一高度釋放，觀察誰先著地。一位同學(xué)做這個演示實驗，另一位同學(xué)觀察實驗現(xiàn)象。教師引導(dǎo)分析上面兩個實驗，得出“物體下落快慢不能單憑輕重來判斷”，等重的紙片和紙團(tuán)下落快慢的不同可能與空氣阻力有關(guān)。為了驗證猜想，接下來做錢毛管實驗。如果沒有空氣阻力，輕重不同的物體下落快慢一樣，就能說明確實是空氣阻力這個因素造成的。（二）是否由于空氣阻力才導(dǎo)致物體下落的快慢不同？真空牛頓管實驗（由于時間關(guān)系，課前已將管中真空抽上，此時里面空氣相當(dāng)稀?。?，實驗時迅速將牛頓管管倒轉(zhuǎn)，讓一位同學(xué)上前觀察，發(fā)現(xiàn)輕的羽毛和重的鐵片幾乎同時著地。再將管中充入空氣，重復(fù)上面的實驗，發(fā)現(xiàn)有空氣時羽毛后著地，說明了如果沒有空氣阻力，輕重不同的物體下落的快慢程度一樣。真空中拍攝的蘋果和羽毛的頻閃照片頻閃相機(jī)每經(jīng)過相同的時間就拍攝一次，在真空實驗室中發(fā)現(xiàn)羽毛和蘋果始終處于同一高度，再次證明如果沒有空氣阻力，所有物體下落的快慢程度一樣。教師再適當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生分析在真空中物體的受力情況（只受重力作用，并且初速度又為0），自然引出自由落體運動的定義（只在重力作用下，物體由靜止開始下落的運動叫做自由落體運動）。再由定義發(fā)現(xiàn)自由落體運動的兩個基本條件（只受重力，并且初速度為0）。強(qiáng)調(diào)自由落體運動是一種理想化模型，在我們周圍找不出這樣的真空環(huán)境，但如果物體所受的空氣阻力與重力相比，可以忽略不計，可近似的認(rèn)為是自由落體運動。（三）再現(xiàn)伽利略對自由落體運動規(guī)律的探究之路①發(fā)現(xiàn)問題。同樣用亞里士多德的觀點去比較兩種情況下石塊下落的快慢，卻得到兩個相互矛盾的結(jié)論。否定了亞里士多德“物體越重下落得就越快”這一觀點。②實驗證實。講述比薩斜塔實驗，再次否定亞里士多德的觀點。③提出v∝t這一假說。④在假說的基礎(chǔ)上由數(shù)學(xué)知識演算得出h∝t2。讓學(xué)生分組討論，如何根據(jù)自己所學(xué)由v∝t推導(dǎo)出h∝t2。⑤實驗間接驗證自由落體時h∝t2。⑥合理外推。說明抓住主要因素，忽略次要因素是物理學(xué)中常用的研究方法。（四）探究自由落體運動的加速度勻加速直線運動中速度方向跟加速度方向相同，可判斷出加速度方向豎直向下。加速度大小根據(jù)小球頻閃相片的數(shù)據(jù)，再結(jié)合逐差法（之前已經(jīng)講過），學(xué)生很容易算出加速度大小為m/s2。教師適時說明我們計算時加速度大小取m/s2，粗略計算時取10m/s2，自由落體運動加速度又稱為重力加速度，用符號g表示。在同一地點，所有物體的重力加速度相同，隨著緯度和海拔的不同，這個值略有差異。采用多媒體展示“不同緯度的重力加速度”圖表，讓同學(xué)通過觀察，分析總結(jié)出重力加速度隨緯度變化的規(guī)律。。（五）自由落體運動的規(guī)律由勻變速直線運動規(guī)律得自由落體運動的規(guī)律，螞蟻從高處落下來為什么摔不死？眾所周知，人從樓上掉下摔不死也會摔成重傷，可是螞蟻從高處落下卻會安然無恙，你知道其中的秘密嗎？原來是這樣：物體在空氣中運動時會受到空氣的阻力，其阻力的大小與物體和空氣接觸的表面積大小有關(guān).越小的物體其表面積大小和重力大小的比值越大，即阻力越容易和重力相平衡，從而不致于下降的速度越來越大，也就是說微小的物體可以在空氣中以很小的速度下落，所以螞蟻落地時速度很小，不致于摔死.《自由落體運動》課后提高班級姓名評價課時作業(yè)1.在物理學(xué)的發(fā)展歷程中，下面的哪位科學(xué)家首先建立了平均速度、瞬時速度和加速度等概念用來描述物體的運動，并首先采用了實驗檢驗、猜想和假設(shè)的科學(xué)方法，把實驗和邏輯推理和諧地結(jié)合起來，從而有力地推進(jìn)了人類科學(xué)的發(fā)展（）A.伽利略 B.亞里士多德 C.牛頓 D.愛因斯坦2.亞里士多德的命題“重的物體下落快，輕的物體下落慢”失誤的根源在于他（）A.不注意觀察自然現(xiàn)象 B.對此沒有做深刻的邏輯思辨C.對此沒有進(jìn)行科學(xué)實驗 D.對此沒有進(jìn)行歸納和總結(jié)3.在學(xué)習(xí)物理知識的同時，還應(yīng)當(dāng)十分注意學(xué)習(xí)物理學(xué)研究問題的思想和方法，從一定意義上說，后一點甚至更重要.偉大的物理學(xué)家伽利略的研究方法對于后來的科學(xué)研究具有重大的啟蒙作用，至今仍然具有重要意義.請你回顧伽利略探究物體下落規(guī)律的過程，判定下列哪個過程是伽俐略的探究過程（）A.猜想—問題—數(shù)學(xué)推理—實驗驗證—合理外推—得出結(jié)論B.問題—猜想—實驗驗證—數(shù)學(xué)推理—合理外推—得出結(jié)論C.問題—猜想—數(shù)學(xué)推理—實驗驗證—合理外推—得出結(jié)論D.猜想—問題—實驗驗證—數(shù)學(xué)推理—合理外推—得出結(jié)論4.伽利略用實驗驗證v∝t的最大困難是（）A.不能很準(zhǔn)確地測定下落的距離 B.不能測出下落物體的瞬時速度C.當(dāng)時沒有測量時間的儀器 D.當(dāng)時沒有記錄落體運動的數(shù)碼相機(jī)5.一個鐵釘和一團(tuán)棉花同時從同一高處下落，總是鐵釘先落地，這是因為（）A.鐵釘比棉花團(tuán)重 B.棉花團(tuán)受到的空氣阻力不能忽略C.鐵釘不受空氣阻力 D.鐵釘?shù)闹亓铀俣缺让藁▓F(tuán)的大6.根據(jù)伽利略的猜想x∝t2可知，自由下落的物體，它下落一半路程所用的時間和全程所用的時間之比（）A. B.2 C. D.7.歷史上，對于伽利略用斜面實驗驗證v∝t有許多爭議.人們認(rèn)為，他的時間測量不夠準(zhǔn)確；斜面上的小球是滾下來的，而做落體運動的小球沒有滾動.你認(rèn)為伽利略的實驗還存在哪些問題？請?zhí)岢鰜聿⒓右杂懻?8.物理學(xué)家曾評選出十個最美的物理實驗.這種“美”是一種經(jīng)驗概念：最簡單的儀器和設(shè)備，最根本、最單純的科學(xué)結(jié)論.其實，科學(xué)美蘊藏于各科的實驗之中，有待于我們在學(xué)習(xí)過程中不斷地感悟和發(fā)現(xiàn).伽利略的自由落體實驗和加速度實驗均被評為最美的實驗.在加速度實驗中，伽利略將光滑直木板槽傾斜固定，讓銅球從木槽頂端沿斜面由靜止滑下，并用水鐘測量銅球每次下滑的時間，研究銅球的運動路程與時間的關(guān)系.亞里士多德曾預(yù)言銅球的運動速度是均勻不變的.伽利略卻證明銅球運動的路程與時間的平方成正比.請將亞里士多德的預(yù)言和伽利略的結(jié)論分別用公式表示（其中路程用x、速度用v、加速度用a、時間用t表示）.亞里士多德的預(yù)言：____________；伽利略的結(jié)論：____________.伽利略的兩個實驗之所以成功，主要原因是在自由落體實驗中，忽略了空氣阻力，抓住了重力這一主要因素.在加速度實驗中，伽利略選用光滑直木板槽和銅球進(jìn)行實驗研究銅球運動，是為了減小銅球運動過程中的______