人教版必修一 第二章第五節(jié) 自由落體運動 教案.doc

2.5 自由落體運動a教案 備課資源研究自由落體運動的頻閃照片教材p45圖2.5-4是自由落體（小球）的頻閃照相的照片，閃光頻率為25 hz。照片表明了自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。關(guān)于這幅照片，應(yīng)要求學(xué)生理解以下幾點：1.這不是許多小球，而是表明一個自由下落的小球在經(jīng)過相等的時間間隔（）時的位置。2.讀數(shù)時應(yīng)使用閃光照片中的標(biāo)尺而不是在照片上用毫米刻度尺來測量。3.從相等的時間間隔來看，小球下落的位移越來越大，表明小球的速度越來越大，即小球是做加速運動。4.照片上小球最初幾個位置較密集時，可選擇某一個間距較大的位置的作為位置1開始讀數(shù)。小球的位置都取小球球心，讀出相鄰兩位置間的距離s1、s2、s3，再算出相鄰的相等時間內(nèi)的距離之差：s1=s2-s1，s2=s3-s2，s3=s4-s3.學(xué)生通過定量計算：發(fā)現(xiàn)s基本相等。因此可證明自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。5.根據(jù)得，就可以計算出自由落體運動的加速度（即重力加速度g）的數(shù)值。教學(xué)目標(biāo)一、知識與技能1認(rèn)識自由落體運動，知道空氣阻力是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、初速度為零的勻加速直線運動。2能用打點記時器或其他實驗儀器得到自由落體運動的運動軌跡，并自主進(jìn)行分析尋找運動規(guī)律。3知道什么是自由落體的加速度定義、方向；知道在地球上不同地方，重力加速度的大小區(qū)別。4知道如何從勻變直線運動的規(guī)律推出自由落體運動的規(guī)律，并能夠運用自由落體規(guī)律解決實際問題。二、過程與方法1培養(yǎng)學(xué)生會根據(jù)現(xiàn)象進(jìn)行合理假設(shè)與猜想的科學(xué)探究方法。2培養(yǎng)學(xué)生利用物理語言歸納總結(jié)規(guī)律的能力。三、情感、態(tài)度與價值觀1通過指導(dǎo)學(xué)生探究，調(diào)動學(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。2滲透物理方法的教育，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、難點教學(xué)重點重點是使學(xué)生掌握自由落體的速度和位移隨時間變化的規(guī)律。自由落體的特征是初速度為零，只受重力作用（物體的加速度為自由落體加速度g）。教學(xué)難點通過演示實驗的技巧及規(guī)律的得出，介紹伽利略的實驗驗證及巧妙的推理。教學(xué)準(zhǔn)備多媒體、牛頓管、硬幣、小紙片、打點記時器、刻度尺、鐵架臺、紙帶、重物等。教學(xué)過程一、復(fù)習(xí)提問教師活動：提問學(xué)生勻變速直線運動的公式，并做出評價、進(jìn)行展示。學(xué)生回答：展示勻變速直線運動的公式：1.勻變速直線運動的規(guī)律： 2.重要推論，。3.初速度為零的勻加速直線運動在1t、2t、3t位移之比x1：x2：x3=149在第1t內(nèi)、第2t內(nèi)、第3t內(nèi)位移之比 x：x：x135二、導(dǎo)入新課教師活動：演示：把小石頭和樹葉舉到相同高度，同時由靜止開始釋放，讓學(xué)生觀察石頭和樹葉的落體運動。觀察結(jié)果：石頭先落地。教師提問：是不是重的物體一定比輕的物體下落得快呢？學(xué)生回答：是？不是。教師指導(dǎo)：我們可以通過實驗研究這個問題，下面我們觀察兩張相同的紙掉落在桌面的情況： 1兩張紙平攤，同一高度，同時靜止釋放。2把其中一張紙的紙捏成紙團(tuán)，同一高度，同時靜止釋放。學(xué)生活動：學(xué)生自己動手體會。教師提問：我們通過觀察這個現(xiàn)象說明了什么？學(xué)生回答：物體下落的快慢和它的輕重沒有關(guān)系。教師提問：那么是什么原因造成輕重不同物體下落的快慢程度不同呢？學(xué)生回答：受空氣阻力的作用。教師點評：很好，正是由于有空氣阻力的影響，物體下落得才有快有慢。教師設(shè)問：同學(xué)們想想看，如果沒有空氣阻力的影響，也就是在一個沒有空氣的空間里，物體只受重力，從靜止開始下落的情況是什么樣子呢？教師活動：（演示牛頓管）并引導(dǎo)學(xué)生觀察，向?qū)W生說明玻璃管中的空氣已經(jīng)用抽氣機(jī)抽掉了，里邊有一個金屬片、羽毛、紙片、小木塊等物體，讓學(xué)生目睹牛頓管里的羽毛、金屬片等物體下落的快慢情況。學(xué)生活動：觀察實驗，并回答觀察到的現(xiàn)象。教師點評：很好，我們可以看到，在沒有空氣阻力的情況下，金屬片和羽毛下落的快慢是相同的。在研究物體下落的運動時，我們要抓住問題的主要矛盾，忽略次要因素，透過現(xiàn)象看本質(zhì)。因此，我們可先忽略掉空氣阻力，研究物體不受空氣阻力的運動。引入新課并板書課題：第五節(jié) 自由落體運動三、進(jìn)行新課（一）自由落體運動教師講解：1.自由落體運動定義：物體在只受重力作用下從靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動?！白杂伞笔侵福何矬w只受重力、并且初速度為零。小結(jié)前面的實驗：如果沒有了空氣阻力，不同物體從同一高度做自由落體運動，它們的運動情況是相同的。這種運動只在沒有空氣的空間里才能發(fā)生。不過，在存在空氣的空間里，如果空氣阻力的影響很小，物體的下落也可以近似看做自由落體運動。我們知道了什么是自由落體運動，下面我們繼續(xù)深入的分析這種運動。2.自由落體運動的運動規(guī)律探究：教師活動：一邊解說、一邊進(jìn)行演示實驗，并提醒學(xué)生觀察。將電火花計時器呈豎直方向固定在鐵架臺上，讓紙帶穿過計時器，紙帶下方固定在重錘上，使重物在靠近計時器的下方，先把紙帶上方固定，保持重物靜止不動；然后接通電源，待打點穩(wěn)定后再松開紙帶，讓重物自由下落，打點計時器就在紙帶上打出一系列小點。然后關(guān)閉電源，取下紙帶。教師活動：取下紙帶，利用實物投影儀展示紙帶，并提出問題： 紙帶上的這些點記錄了重物的運動情況，應(yīng)如何根據(jù)這條紙帶分析重物的運動規(guī)律？學(xué)生交流討論、教師引導(dǎo)總結(jié)：可以求出不同時刻重物的速度，做出v-t圖象，判斷重物做什么運動，也可以測出連續(xù)相等的時間內(nèi)，物體通過的位移之差是否為定值（在誤差允許的范圍內(nèi)）。從而判斷物體是否做勻變速直線運動。教師提問：從紙帶上看物體是做勻速直線運動嗎？學(xué)生回答：不是，物體在連續(xù)相等的時間內(nèi)通過的位移逐漸增大，所以是加速直線運動。教師活動：把紙帶從投影儀上取下并安排兩位同學(xué)測量，標(biāo)識好測量數(shù)據(jù)后再把它放在投影儀上展示。指導(dǎo)學(xué)生分兩組用不同方法分析處理數(shù)據(jù)。學(xué)生活動：分析處理數(shù)據(jù)。教師活動：巡回指導(dǎo)學(xué)生處理數(shù)據(jù)，并詢問從數(shù)據(jù)上看物體是做什么運動？學(xué)生回答：是勻加速直線運動。教師活動：展示兩組學(xué)生處理過程及結(jié)論。（1）連續(xù)相等的時間t內(nèi)，物體通過的位移之差為定值，滿足，所以它是勻加速直線運動。（2）重物的v-t圖象是過原點的一條直線，所以它是初速度為零的勻加速直線運動。教師評價并總結(jié)：很好，通過上述分析我們可以得出自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。教師活動：提問學(xué)生能求出自由落體運動的加速度嗎？并安排學(xué)生根據(jù)紙帶上的數(shù)據(jù)求出自由落體運動的加速度。學(xué)生活動：根據(jù)前面得到的公式、圖象對自由落體運動的加速度進(jìn)行計算。教師活動：展示不同學(xué)生的數(shù)據(jù)，并總結(jié)不同學(xué)生的結(jié)果：加速度大小大約為9.56m/s2。（二）自由落體加速度教師提問：我們測量的加速度為9.56m/s2，它比真實值偏大還是偏小？原因是什么？學(xué)生回答：偏小，因為存在空氣阻力、紙帶摩擦力等。教師講解：1使用不同的物體進(jìn)行的反復(fù)實驗表明在同一地點，不同物體做自由落體運動時的加速度相同，這個加速度叫自由落體加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。物體自由下落時速度變化的快慢都一樣。我們平時看到輕重不同、密度不同的物體下落時的快慢不同、加速度不同，那是因為它們受到的阻力不同的緣故。2不同的地理位置，重力加速度的大小不同，其大小隨緯度的升高而增加，與離地面的高度也有關(guān)。在通常情況下，重力加速度取g=9.8m/s2，粗略計算時g取g=10m/s2。學(xué)生活動：看教材p44表格一些地點重力加速度。3重力加速度是矢量，它的方向總是豎直向下的。（三）自由落體運動的規(guī)律教師指導(dǎo)：由于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基本規(guī)律及其推論都適用于自由落體運動，只要把v0取零，并且用g來代替加速度a就行了。安排學(xué)生自主推導(dǎo)自由落體運動的公式。學(xué)生活動：推導(dǎo)自由落體運動的公式：由得，得，。例題1：長為l的細(xì)桿ab，從靜止開始豎直落下，求它全部通過距下端h處的p點所用時間是多少？解析：由于細(xì)桿上各點運動狀態(tài)完全相同，可以將整個桿轉(zhuǎn)化為一個點，例如只研究a點的運動。b下落h時，桿開始過p點，a點下落h+l時，桿完全過p點。從a點開始下落至桿全部通過p點所用時間為：t1 =。a點下落h所用時間：t2 =。所以桿通過p點所用的時間為：t=t1-t 2 =。教師點撥：通過草圖分清各階段運動，然后用自由落體運動公式求解。即時演練：1做一做：測定反應(yīng)時間。（詳見教材p45）（估算時g 取10m/s2）2某人要測一座高塔的高度，從這座塔頂上靜止釋放一個小石塊，測得石塊從釋放到落地時間是3.0s，問塔有多高？g取10m/s2。四、課堂小結(jié)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、最基本的情況入手，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，在后面的學(xué)習(xí)中我們還要用到。3自由落體運動是一種簡單的基本的運動形式，拋體運動可以看成是另一個運動形式與自由落體運動的合成，也就是說自由落體是研究其他拋體運動的基礎(chǔ)，一定要抓住其產(chǎn)生的條件和運動規(guī)律。五、布置作業(yè)教材p45問題與練習(xí)3、4題六、板書設(shè)計第五節(jié) 自由落體運動一、自由落體運動1.物體在只受重力作用下從靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動。2.不同物體從同一高度做自由落體運動，它們的運動情況是相同的。3.自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。二、重力加速度1.使用不同的物體進(jìn)行的反復(fù)實驗表明在同一地點，不同物體做自由落體運動時的加速度相同，這個加速度叫自由落體加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。2.不同的地理位置，重力加速度的大小不同，其大小隨緯度的升高而增加，與離地面的高度也有關(guān)。在通常情況下，重力加速度取g=9.8m/s2，粗略計算時g取g=10m/s2。3.重力加速度是矢量，它的方向總是豎直向下的，與重力方向相同。三、自由落體運動的公式，。七、課堂作業(yè)1在忽略空氣阻力的情況下，讓一輕一重兩石塊從同一高度處同時自由下落，則（ ）。a在落地前的任一時刻，兩石塊具有相同的速度、位移和加速度b重的石塊下落得快，輕的石塊下落得慢c兩石塊在下落過程中的平均速度相等d它們在第1 s、第2 s、第3 s內(nèi)下落的高度之比為1352甲、乙兩球從同一高度處相隔1 s先后自由下落，則在下落過程中（ ）。a兩球速度差始終不變 b兩球速度差越來越大c兩球距離始終不變 d兩球距離越來越大3物體從某一高度自由落下，到達(dá)地面時的速度與在一半高度時的速度之比是（ ）。a2 b1 c21 d414從同一高度處，先后釋放兩個重物，甲釋放一段時間后，再釋放乙，則以乙為參考系，甲的運動形式是（ ）。a自由落體運動 b勻加速直線運動ag d勻速直線運動5a物體的質(zhì)量是b體質(zhì)量的5倍，a從h高處、b從2h高處同時自由落下，在落地之前，以下說法正確的是（ ）。a下落1 s末，它們的速度相同b各自下落1 m時，它們的速度相同ca的加速度大于b的加速度d下落過程中同一時刻，a的速度大于b的速度6從距離地面80 m的高空自由下落一個小球，若取g=10m/s2，求小球落地前最后1 s內(nèi)的位移。參考答案：1.acd 2.ad 3.b 4.d 5.ab6解析：根據(jù)hgt2，小球自由下落的總時間為ts4 s；前3 s內(nèi)的位移為最后1 s內(nèi)的位移為h4hh380 m45 m35 m。答案：35 m教育格言天賦僅給予一些種子，而不是既成的知識和德行。這些種子需要發(fā)展，而發(fā)展是必須借助于教育和教養(yǎng)才能達(dá)到的。教案 b教學(xué)目標(biāo)一、知識與技能1.理解自由落體運動和物體做自由落體運動的條件。2.理解自由落體運動的加速度，知道它的大小和方向。3.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，并能夠運用自由落體規(guī)律解決實際問題。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)律的能力。2.引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成進(jìn)行簡單物理研究習(xí)慣、根據(jù)現(xiàn)象進(jìn)行合理假設(shè)與猜想的探究方法。3.引導(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。三、情感、態(tài)度與價值觀1.通過實驗培養(yǎng)學(xué)生獨立思考能力，激發(fā)學(xué)生的探索與創(chuàng)新意識。2.培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力。3.培養(yǎng)學(xué)生實事求是的科學(xué)態(tài)度，從實際問題中分析規(guī)律。4.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、難點教學(xué)重點1.理解自由落體運動及其遵從的條件。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1.以物理史實，導(dǎo)入目標(biāo)實踐體驗，分析討論總結(jié)歸納，得出結(jié)論。2.通過實例分析，強(qiáng)化訓(xùn)練，使學(xué)生學(xué)會自由落體運動的規(guī)律分析并能解決問題。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課前面我們學(xué)習(xí)了勻變速直線運動的規(guī)律，這節(jié)課我們再來學(xué)習(xí)勻變速直線運動的一個特例自由落體運動。二、進(jìn)行新課（一）自由落體運動教師活動：演示紙片與金屬片的下落過程，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？學(xué)生活動：學(xué)生觀察并思考，提出自己的猜想，并動手設(shè)計自己的可行方案。點評：通過實例加以分析，結(jié)合物理史實，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生積極探索。教師活動：引導(dǎo)學(xué)生思考問題，讓學(xué)生討論。金屬片與紙片不同時落地，為什么？學(xué)生活動：學(xué)生思考得出結(jié)論，由于空氣阻力的影響，使物體下落的快慢不同。學(xué)生展示自己的設(shè)計方案，實踐自己的猜想。點評：掌握一定的歷史史實，學(xué)會一些基本的推理方法，初步養(yǎng)成質(zhì)疑的習(xí)慣，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。教師活動：用牛頓管演示物體在空氣中和真空的下落情況。引導(dǎo)學(xué)生得出自由落體運動的條件。教師總結(jié)，物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動，叫自由落體運動。學(xué)生活動：學(xué)生回答對自由落體運動的認(rèn)識，并給出一個定性的說法。（學(xué)生的總結(jié)可能不夠準(zhǔn)確，注意引導(dǎo)）點評：培養(yǎng)學(xué)生利用物理語言，歸納總結(jié)規(guī)律的能力。（二）自由落體加速度教師活動：多媒體演示，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子間隔有什么不同，總結(jié)得出結(jié)論。教師點評：將兩條紙帶對比，只要兩條紙帶上的點子間隔相同就說明它們的加速度是相同的。學(xué)生活動：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。教師總結(jié)：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。教師引導(dǎo)學(xué)生思考兩個問題：1.自由落體運動的加速度在各個地方相同嗎？2.它的方向如何？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)=9.8m/s2，粗略計算中可以取g=10m/s2。學(xué)生活動：學(xué)生看書中列表，嘗試從表中尋找規(guī)律，這一規(guī)律是怎樣產(chǎn)生的？學(xué)生猜想，但不宜過多解釋。點評：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。教師點評：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基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，a取g就可以了。自由落體運動遵從的規(guī)律： （三）課堂操練教師活動：多媒體展示教材p45問題與練習(xí)第2題：一位觀察者測出，懸崖跳水者碰到水面前在空中下落了3.0s，如果不考慮空氣阻力，懸崖有多高？實際上是有空氣阻力的，因此實際高度比計算值大些還是小些？為什么？學(xué)生活動：學(xué)習(xí)獨立作答。學(xué)生解答完畢后相互討論和檢查結(jié)果。教師點評：如果不考慮空氣阻力，可算結(jié)果達(dá)到45m，實際上由于空氣阻力，3s內(nèi)不會下落這樣的距離，提醒學(xué)生注意理想化可能帶來的誤差。點評：通過練習(xí)培養(yǎng)學(xué)生運用所學(xué)規(guī)律解決問題的能力。進(jìn)一步加深對自由落體運動是一種初速度為零的勻變速運動的理解。（四）學(xué)生探究教師活動：教師提出問題：1.如果給你一把尺子能否運用本節(jié)所學(xué)知識測定一下你的反應(yīng)時間？2.你的理論依據(jù)是什么？建議學(xué)生課下測出自己的反應(yīng)時間，將自己的尺子改造成“反應(yīng)時間尺”并將其運用到生活實際中，將其作為一個研究課題。學(xué)生活動：學(xué)生思考提出方案，并解釋原理，確定自己的研究課題。點評：初步培養(yǎng)學(xué)生合作交流的愿望，能主動與人合作，激發(fā)學(xué)生對物理的學(xué)習(xí)興趣。教師活動：教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材p45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)生活動：學(xué)生獨立思考，并提出解決辦法，比較各種不同方法，并討論其合理性及可行性。通過課下解題并對該問題獲得理性的認(rèn)識。點評：利用實例激發(fā)學(xué)生對科學(xué)的求知欲，培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)極限思想的進(jìn)一步運用。教師點評：由于照相機(jī)的曝光時間極短，一般為1/30s或1/60s，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，可以看做勻變速運動來處理。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。（五）實例探究例1 甲物體的重力比乙物體的重力大5倍，甲從h高處自由落下，乙