高中物理人教版第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究5自由落體運(yùn)動(dòng) 省獲獎(jiǎng)

《自由落體運(yùn)動(dòng)》預(yù)習(xí)案目標(biāo)導(dǎo)航1．通過(guò)歷史知識(shí),初步了解近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)產(chǎn)生的背景,認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)物理學(xué)發(fā)展的推動(dòng)作用。

2．了解伽利略的實(shí)驗(yàn)研究過(guò)程，認(rèn)識(shí)伽利略有關(guān)實(shí)驗(yàn)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(cuò)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(shí)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(duì)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(duì)落體現(xiàn)象提出了一種新的觀點(diǎn)：重物與輕物下落得____________.3.伽利略的假說(shuō)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（1）伽利略猜想落體運(yùn)動(dòng)是一種____________運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)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(shí)，____________與____________仍成正比，即速度是均勻變化的，得到了落體運(yùn)動(dòng)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(lái)，從而有力地推進(jìn)了人類(lèi)科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展.5.自由下落的物體，它的初速度為_(kāi)______，其加速度叫做_____加速度，通常大小取為_(kāi)____，符號(hào)為_(kāi)____。在地球上不同的地方，一般來(lái)說(shuō)，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(diǎn)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(shí)速度比小球B著地時(shí)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(shí)速度相等?！蹲杂陕潴w運(yùn)動(dòng)》行課案一、教材分析自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的規(guī)律，也學(xué)習(xí)了研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本方法，對(duì)本課的學(xué)習(xí)，實(shí)際上是引導(dǎo)學(xué)生利用已有知識(shí)解決生活實(shí)際中的問(wèn)題。組織學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)，既有利于鞏固所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題、探求規(guī)律的能力，還能對(duì)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(diǎn)在于說(shuō)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(yàn)的影響，對(duì)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(shí)驗(yàn)十分重要。教學(xué)時(shí)可以引導(dǎo)學(xué)生從日常生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)逐步提出問(wèn)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(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)推理和科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(diǎn)是掌握并靈活運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題。二、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與能力（1）理解自由落體運(yùn)動(dòng)，理解是重力加速度，（2）掌握自由落體運(yùn)動(dòng)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(guò)程與方法通過(guò)觀察輕重不同物體在真空中的下落過(guò)程，實(shí)際測(cè)量重物自由下落的加速度等探究活動(dòng)，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)推理和科學(xué)實(shí)驗(yàn)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(shí)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(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)1.對(duì)落體規(guī)律的研究以及“所有物體自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度相同，與重量無(wú)關(guān)”的結(jié)論的得出。2.自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用。難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)時(shí)的數(shù)據(jù)處理和理想化方法的應(yīng)用及“自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度相同”這個(gè)規(guī)律的得出。四、教具牛頓管兩個(gè)、羽毛兩片、多媒體五、課時(shí)安排：1課時(shí)六、教學(xué)過(guò)程新課引入通過(guò)學(xué)生舉例，展示日常生活中的落體運(yùn)動(dòng)（如樹(shù)葉飄然落下、雨滴下落、蘋(píng)果落地等），再比較輕的樹(shù)葉和重的蘋(píng)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(guò)實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證，只有經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)反復(fù)驗(yàn)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(lái)的兩個(gè)探究實(shí)驗(yàn)。新課教學(xué)（一）是否重的物體就一定下落得快？實(shí)驗(yàn)一輕的紙團(tuán)和重的紙片同時(shí)下落現(xiàn)象一輕的物體下落得快具體過(guò)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(shí)從同一高度釋放，觀察誰(shuí)先著地。一位同學(xué)做這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，另一位同學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)二等重的紙團(tuán)和紙片同時(shí)下落現(xiàn)象二等重的物體下落的快慢也不一樣具體過(guò)程：準(zhǔn)備兩張一模一樣的紙，將其中一個(gè)揉成團(tuán)，再讓它們同時(shí)從同一高度釋放，觀察誰(shuí)先著地。一位同學(xué)做這個(gè)演示實(shí)驗(yàn)，另一位同學(xué)觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教師引導(dǎo)分析上面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)，得出“物體下落快慢不能單憑輕重來(lái)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(yàn)證猜想，接下來(lái)做錢(qián)毛管實(shí)驗(yàn)。如果沒(méi)有空氣阻力，輕重不同的物體下落快慢一樣，就能說(shuō)明確實(shí)是空氣阻力這個(gè)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(shí)驗(yàn)（由于時(shí)間關(guān)系，課前已將管中真空抽上，此時(shí)里面空氣相當(dāng)稀薄），實(shí)驗(yàn)時(shí)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(shí)著地。再將管中充入空氣，重復(fù)上面的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)有空氣時(shí)羽毛后著地，說(shuō)明了如果沒(méi)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(píng)果和羽毛的頻閃照片頻閃相機(jī)每經(jīng)過(guò)相同的時(shí)間就拍攝一次，在真空實(shí)驗(yàn)室中發(fā)現(xiàn)羽毛和蘋(píng)果始終處于同一高度，再次證明如果沒(méi)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(yùn)動(dòng)的定義（只在重力作用下，物體由靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)叫做自由落體運(yùn)動(dòng)）。再由定義發(fā)現(xiàn)自由落體運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)基本條件（只受重力，并且初速度為0）。強(qiáng)調(diào)自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想化模型，在我們周?chē)也怀鲞@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(jì)，可近似的認(rèn)為是自由落體運(yùn)動(dòng)。（三）再現(xiàn)伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究之路①發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。同樣用亞里士多德的觀點(diǎn)去比較兩種情況下石塊下落的快慢，卻得到兩個(gè)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(diǎn)。②實(shí)驗(yàn)證實(shí)。講述比薩斜塔實(shí)驗(yàn)，再次否定亞里士多德的觀點(diǎn)。③提出v∝t這一假說(shuō)。④在假說(shuō)的基礎(chǔ)上由數(shù)學(xué)知識(shí)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(shí)驗(yàn)間接驗(yàn)證自由落體時(shí)h∝t2。⑥合理外推。說(shuō)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(yùn)動(dòng)的加速度勻加速直線運(yùn)動(dòng)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(guò)），學(xué)生很容易算出加速度大小為m/s2。教師適時(shí)說(shuō)明我們計(jì)算時(shí)加速度大小取m/s2，粗略計(jì)算時(shí)取10m/s2，自由落體運(yùn)動(dòng)加速度又稱為重力加速度，用符號(hào)g表示。在同一地點(diǎn)，所有物體的重力加速度相同，隨著緯度和海拔的不同，這個(gè)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(guò)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(yùn)動(dòng)的規(guī)律由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，螞蟻從高處落下來(lái)為什么摔不死？眾所周知，人從樓上掉下摔不死也會(huì)摔成重傷，可是螞蟻從高處落下卻會(huì)安然無(wú)恙，你知道其中的秘密嗎？原來(lái)是這樣：物體在空氣中運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)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(lái)越大，也就是說(shuō)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(shí)速度很小，不致于摔死.《自由落體運(yùn)動(dòng)》課后提高班級(jí)姓名評(píng)價(jià)課時(shí)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(shí)速度和加速度等概念用來(lái)描述物體的運(yùn)動(dòng)，并首先采用了實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)、猜想和假設(shè)的科學(xué)方法，把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理和諧地結(jié)合起來(lái)，從而有力地推進(jìn)了人類(lèi)科學(xué)的發(fā)展（）A.伽利略 B.亞里士多德 C.牛頓 D.愛(ài)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(duì)此沒(méi)有做深刻的邏輯思辨C.對(duì)此沒(méi)有進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn) D.對(duì)此沒(méi)有進(jìn)行歸納和總結(jié)3.在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)十分注意學(xué)習(xí)物理學(xué)研究問(wèn)題的思想和方法，從一定意義上說(shuō)，后一點(diǎn)甚至更重要.偉大的物理學(xué)家伽利略的研究方法對(duì)于后來(lái)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(qǐng)你回顧伽利略探究物體下落規(guī)律的過(guò)程，判定下列哪個(gè)過(guò)程是伽俐略的探究過(guò)程（）A.猜想—問(wèn)題—數(shù)學(xué)推理—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—合理外推—得出結(jié)論B.問(wèn)題—猜想—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—數(shù)學(xué)推理—合理外推—得出結(jié)論C.問(wèn)題—猜想—數(shù)學(xué)推理—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—合理外推—得出結(jié)論D.猜想—問(wèn)題—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—數(shù)學(xué)推理—合理外推—得出結(jié)論4.伽利略用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證v∝t的最大困難是（）A.不能很準(zhǔn)確地測(cè)定下落的距離 B.不能測(cè)出下落物體的瞬時(shí)速度C.當(dāng)時(shí)沒(méi)有測(cè)量時(shí)間的儀器 D.當(dāng)時(shí)沒(méi)有記錄落體運(yùn)動(dòng)的數(shù)碼相機(jī)5.一個(gè)鐵釘和一團(tuán)棉花同時(shí)從同一高處下落，總是鐵釘先落地，這是因?yàn)椋ǎ〢.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(shí)間和全程所用的時(shí)間之比（）A. B.2 C. D.7.歷史上，對(duì)于伽利略用斜面實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證v∝t有許多爭(zhēng)議.人們認(rèn)為，他的時(shí)間測(cè)量不夠準(zhǔn)確；斜面上的小球是滾下來(lái)的，而做落體運(yùn)動(dòng)的小球沒(méi)有滾動(dòng).你認(rèn)為伽利略的實(shí)驗(yàn)還存在哪些問(wèn)題？請(qǐng)?zhí)岢鰜?lái)并加以討論.8.物理學(xué)家曾評(píng)選出十個(gè)最美的物理實(shí)驗(yàn).這種“美”是一種經(jīng)驗(yàn)概念：最簡(jiǎn)單的儀器和設(shè)備，最根本、最單純的科學(xué)結(jié)論.其實(shí)，科學(xué)美蘊(yùn)藏于各科的實(shí)驗(yàn)之中，有待于我們?cè)趯W(xué)習(xí)過(guò)程中不斷地感悟和發(fā)現(xiàn).伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn)和加速度實(shí)驗(yàn)均被評(píng)為最美的實(shí)驗(yàn).在加速度實(shí)驗(yàn)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(cè)量銅球每次下滑的時(shí)間，研究銅球的運(yùn)動(dòng)路程與時(shí)間的關(guān)系.亞里士多德曾預(yù)言銅球的運(yùn)動(dòng)速度是均勻不變的.伽利略卻證明銅球運(yùn)動(dòng)的路程與時(shí)間的平方成正比.請(qǐng)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(shí)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(gè)實(shí)驗(yàn)之所以成功，主要原因是在自由落體實(shí)驗(yàn)中，忽略了空氣阻力，抓住了重力這一主要因素.在加速度實(shí)驗(yàn)中，伽利略選用光滑直木板槽和銅球進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究銅球運(yùn)動(dòng)，是為了減小銅球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的______