高中物理必修一教案：2.5 自由落體運(yùn)動(dòng)

1、.第四節(jié) 自由落體運(yùn)動(dòng)教學(xué)目的：一知識(shí)與技能 1認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)，知道影響物體下落快慢的因素，理解自由落體運(yùn)動(dòng)是在理想條件下的運(yùn)動(dòng)，知道它是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 2能用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或其他實(shí)驗(yàn)儀器得到相關(guān)的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的規(guī)律推出自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并可以運(yùn)用自由落體規(guī)解決實(shí)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(jiǎn)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(cè)的探究方法 3引

2、導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)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(shí)機(jī)根據(jù)學(xué)生的實(shí)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(jià)值觀 1調(diào)動(dòng)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(shí)，敢于提出與別人不同的見解。教學(xué)重點(diǎn)： 1自由落體運(yùn)動(dòng)的概念及探究自由落體運(yùn)動(dòng)的過程 2掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并能運(yùn)用其解決實(shí)際問題教學(xué)難點(diǎn)： 1理解并運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)的條件及規(guī)律解決實(shí)際問題2照相機(jī)曝光時(shí)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(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺、鐵架臺(tái)、紙帶，重物兩個(gè)質(zhì)量不同等教學(xué)過程：一新課導(dǎo)入師：兩個(gè)輕重不同的小球同時(shí)落地的聲音，是那樣地清脆美妙!它使人們清醒地認(rèn)識(shí)到，輕重不是下落快慢的原因；它動(dòng)搖了2019多年來統(tǒng)治著人們頭腦的舊觀念，創(chuàng)始了實(shí)驗(yàn)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(tái)當(dāng)樹葉從樹上飄落下來，雨滴從屋檐上落下來的時(shí)候，你們想過這種運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)二新課教學(xué) 1、自由落體運(yùn)動(dòng) 在現(xiàn)實(shí)生活中，不同物體的落體運(yùn)動(dòng)，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(shí)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(diǎn)?實(shí)驗(yàn)探究： 猜測(cè)：物體下落過程的運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)： 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(shí)釋放一枚硬幣和一個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)釋放觀察到一樣快，說明體積一樣質(zhì)量不同時(shí)下落一樣快 一塊面積較大的硬紙板、一個(gè)小軟木塞，分別放到已調(diào)平的托盤天平的兩個(gè)盤中，可以看出紙板比軟木塞重，從同一高度同時(shí)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(huì)比質(zhì)量大的還快結(jié)論：物體下落過程的運(yùn)動(dòng)情況與物體質(zhì)量無關(guān)實(shí)驗(yàn)演示：“牛頓管的實(shí)驗(yàn) 將羽毛和金屬片放入有空氣的玻璃管中，讓它們同時(shí)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(shí)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(shí)驗(yàn)要注意： 抽氣到達(dá)一定的真空度時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉錢毛管閥門，然后再停頓泵的運(yùn)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(shí)下落，它們幾乎同時(shí)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(shí)下落，它們的下落快慢差異很大 實(shí)驗(yàn)時(shí)，勿使金屬片壓在羽毛上，以免不抽氣時(shí)出現(xiàn)同時(shí)下落的現(xiàn)象結(jié)論：影響落體運(yùn)動(dòng)快慢的因素是空氣阻力的作用，沒有空氣阻力時(shí)，只在重力作用下輕重不同的物體下落快慢一樣實(shí)驗(yàn)探究：按照教材第45頁的圖241裝置做實(shí)驗(yàn)，將一系有紙帶的重物從一定的高度自由下落，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄重物的下落過程說明：落體運(yùn)動(dòng)物體的位置往往變化得比較快，憑目測(cè)難以觀察和記錄，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或頻閃照相就可以記錄下

7、運(yùn)動(dòng)物體每隔相等時(shí)間所在的位置運(yùn)動(dòng)信息，這樣得到的紙帶或照片可以用來對(duì)運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)展分析教材中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器較好地將重物下落過程記錄下來，這樣做既簡(jiǎn)便易行，又拓寬了對(duì)根本儀器的應(yīng)用，但實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度較難把握因此在實(shí)驗(yàn)中要注意：按教材圖示和實(shí)驗(yàn)要求連接好線路，并用手托重物將紙帶拉到最上端；打點(diǎn)計(jì)時(shí)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(duì)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(dòng)，保證打出的第一個(gè)點(diǎn)明晰重復(fù)上述步驟屢次，直到選取只有打出的第一點(diǎn)與第二點(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(shí)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(yùn)動(dòng)信息的紙帶，為后面研究運(yùn)動(dòng)規(guī)律作準(zhǔn)備師：完成實(shí)驗(yàn)后，分析紙帶上記錄的運(yùn)動(dòng)信息，請(qǐng)考慮以下問題： 1自由落體運(yùn)動(dòng)的軌跡是怎樣的? 2重物做自由落體運(yùn)動(dòng)的過程中，其速度有沒有發(fā)生變化? 3位移與時(shí)間有什么呢? 4相鄰、相等時(shí)間間隔的位移之差有怎樣的關(guān)系? 5影響實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)的軌跡是一條直線，速度方向不變； 2連續(xù)一樣時(shí)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(shí)間t的平方成正比； 4相鄰、相等時(shí)間間隔的位移之差相等； 5影響實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確度的因素主要是阻力用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng)，計(jì)算其加速度，換用不同質(zhì)量的重物看紙帶上點(diǎn)的間隔有什么不同，總結(jié)得出結(jié)論老師點(diǎn)評(píng)：將兩條紙帶比照，只要兩條紙帶上的點(diǎn)的間隔一樣就說明它們的加速度是一樣的 學(xué)生運(yùn)用自己所學(xué)知識(shí)計(jì)算重力加速度，通過比較得出結(jié)論實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)的加速度是一個(gè)定值在同一地點(diǎn)，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)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(gè)問題：1自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度在各個(gè)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(shí)驗(yàn)說明，在同一地點(diǎn)，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(gè)加速度叫做自由落體加速度，也叫重力加速度符號(hào)：g；方向：豎直向下與重力方向一致；大?。号c地點(diǎn)有關(guān)一般計(jì)算中g(shù)98ms2，粗略計(jì)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(cè)，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(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以勻變速直線運(yùn)動(dòng)的根本公式及其推論都適用于自由落體運(yùn)動(dòng)，只要這些公式中的初速度v00，a取g就可以了自由落體運(yùn)動(dòng)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(shí)中，雨滴大約在15km左右的高空形成并開場(chǎng)下落，計(jì)算一下，假設(shè)該雨滴做自由落體運(yùn)動(dòng)，到達(dá)地面時(shí)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(huì)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(chǎng)的運(yùn)動(dòng)，叫自由落體運(yùn)動(dòng)那么一切物體的下落都一樣快，加速度都為g98 ms2，在任意時(shí)刻物體的速度vtgt，在任意時(shí)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(chǎng)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(jì)算得到vt200ms試想水滴以這樣大的速度下落到頭上會(huì)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(huì)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(shí)的速度為

13、什么會(huì)這么小?原因是水滴在下落時(shí)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(shí)，雨滴就會(huì)勻速下落當(dāng)雨滴的半徑大到某一程度時(shí)，受到氣流的影響而會(huì)分裂，較大的部分繼續(xù)下落，而較小的又會(huì)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(huì)太大，就是這個(gè)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(cè)定反響時(shí)間，答復(fù)以下問題：?jiǎn)栴}1：假設(shè)測(cè)出某同學(xué)捏住直尺時(shí)，直尺下落的高度為10cm，那么這位同學(xué)的反響時(shí)間是多少?參考：根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律h

14、gt2/2可得反響時(shí)間t014s問題2：在上課時(shí)，老師用這種方法測(cè)量同學(xué)們的反響時(shí)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(shí)間，也沒見他怎樣計(jì)算，你知道老師是怎樣做的嗎?參考：老師事先算好時(shí)間并寫在直尺上，這樣就可以直接給出學(xué)生的反響時(shí)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(shí)強(qiáng)調(diào)“估算學(xué)生獨(dú)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(shí)間極短，一般為130 s或160s，曝光量相差10對(duì)照片不會(huì)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(shí)間內(nèi)，這種誤差允許的范圍內(nèi)，物體運(yùn)動(dòng)的速度可以認(rèn)為是不變的，可以看作勻速運(yùn)動(dòng)來處理建議學(xué)生利用課下時(shí)間解出其準(zhǔn)確值，比較兩種情況下的時(shí)間差異總結(jié)、擴(kuò)展1自由落體運(yùn)動(dòng)是一種非常重要的運(yùn)動(dòng)形式，在現(xiàn)實(shí)生活中有許多落體運(yùn)動(dòng)可以看成是自由落體運(yùn)動(dòng)，研究自由落體運(yùn)動(dòng)有著普遍的意義2為了研究自由落體運(yùn)動(dòng)，我們運(yùn)用了物理學(xué)中的理想化方法，從最簡(jiǎn)單、最根本的情況入手，抓住影響運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)，并且研究了自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，理想化是研究物理問題常用的方法之一，在