伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究教學(xué)設(shè)計(jì)教案

教學(xué)準(zhǔn)備1.

教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能1.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)．2.能用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器得到相關(guān)的運(yùn)動(dòng)軌跡，并能自主分析紙帶上記錄的位移與時(shí)間等運(yùn)動(dòng)信息．3.了解伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究思路和方法．過程與方法1.通過對落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究，初步學(xué)習(xí)使用變量控制法．2.經(jīng)歷伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究方法，感悟科學(xué)探究的方法．情感態(tài)度與價(jià)值觀1.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．2.培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和實(shí)事求是的科學(xué)作風(fēng).2.

教學(xué)重點(diǎn)/難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)1.自由落體加速度的大小和方向2.自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并運(yùn)用規(guī)律解決實(shí)際問題教學(xué)難點(diǎn)1.自由落體運(yùn)動(dòng)的條件及規(guī)律2.應(yīng)用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解決實(shí)際問題3.

教學(xué)用具多媒體、板書4.

標(biāo)簽

教學(xué)過程一、自由落體運(yùn)動(dòng)1.基本知識(shí)(1)定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)．(2)做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件：①只受重力作用．②初速度等于零．(3)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．2．思考判斷(1)物體豎直向下的運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng)．(×)(2)物體僅在重力作用下的運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng)．(×)(3)物體由靜止釋放，當(dāng)空氣阻力很小，可忽略不計(jì)時(shí)可以看做自由落體運(yùn)動(dòng)．(√)探究交流(1)一張紙片下落和該紙片揉成團(tuán)下落快慢不同是什么原因造成的？(2)為什么在抽成真空的牛頓管中金屬片和羽毛下落的快慢相同？【提示】(1)紙片受到的空氣阻力較大，而紙團(tuán)受到的空氣阻力較小，造成二者下落快慢不同．(2)由于抽成真空的牛頓管對金屬片和羽毛均沒有空氣阻力，它們只在重力作用下做自由落體運(yùn)動(dòng).二、自由落體加速度及運(yùn)動(dòng)規(guī)律1.基本知識(shí)(1)定義：在同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的加速度都相同，這個(gè)加速度叫做自由落體加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示．(2)方向：豎直向下．(3)大?。涸诘厍蛏喜煌牡胤?，g的大小是不同的，一般計(jì)算中，g取9.8_m/s2或g＝10_m/s2.(4)運(yùn)動(dòng)規(guī)律①自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)上是初速度v0＝0，加速度a＝g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)．②基本公式位移速度關(guān)系式：v2＝2gh.(gt2.)2．思考判斷(1)自由落體運(yùn)動(dòng)加速度的大小與物體質(zhì)量有關(guān)．(×)(2)重力加速度的方向豎直向下．(√)(3)在地球上不同的地方，g的大小略有不同．(√)三、伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究1.基本知識(shí)(1)問題發(fā)現(xiàn)亞里士多德觀點(diǎn)：重物下落得快，輕物下落得慢．矛盾：把重物和輕物捆在一起下落，會(huì)得出兩種矛盾的結(jié)論．伽利略觀點(diǎn)：重物與輕物下落得一樣快．(2)猜想與假說伽利略猜想落體運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是一種最簡單的加速運(yùn)動(dòng)，并指出這種運(yùn)動(dòng)的速度應(yīng)該是均勻變化的假說．(3)理想斜面實(shí)驗(yàn)①如果速度隨時(shí)間的變化是均勻的，初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移x與運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間t的平方成正比，即x∝t2.②讓小球從斜面上的不同位置由靜止?jié)L下，測出小球從不同起點(diǎn)滾動(dòng)的位移x和所用的時(shí)間t.③斜面傾角一定時(shí)，判斷x∝t2是否成立．④改變小球的質(zhì)量，判斷x∝t2是否成立．⑤將斜面傾角外推到θ＝90°時(shí)的情況——小球自由下落，認(rèn)為小球仍會(huì)做勻加速運(yùn)動(dòng)，從而得到了落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律．(4)伽利略研究自然規(guī)律的科學(xué)方法：把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理(包括數(shù)學(xué)推演)和諧地結(jié)合起來．他給出了科學(xué)研究過程的基本要素：對現(xiàn)象的一般觀察→提出假設(shè)→運(yùn)用邏輯得出推論→通過實(shí)驗(yàn)對推論進(jìn)行檢驗(yàn)→對假說進(jìn)行修正和推廣．2．思考判斷(1)亞里士多德的觀點(diǎn)是：重物、輕物下落得一樣快．(×)(2)伽利略通過實(shí)驗(yàn)證明了，只要斜面的傾角一定，小球自由滾下的加速度是相同的．(√)(3)伽利略科學(xué)思想方法的核心是做實(shí)驗(yàn)．(×)探究交流在研究自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，伽利略進(jìn)行了猜想，亞里士多德進(jìn)行了猜測，兩種研究方法有何不同？【提示】伽利略的科學(xué)猜想是根據(jù)所觀察、發(fā)現(xiàn)的事實(shí)，把客觀事實(shí)與原有的知識(shí)結(jié)合起來，科學(xué)猜想不能直接當(dāng)做結(jié)論使用，只有經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，才能作為結(jié)論使用.四、自由落體運(yùn)動(dòng)及自由落體加速度【問題導(dǎo)思】1．物體在重力作用下的下落都是自由落體運(yùn)動(dòng)嗎？2．實(shí)際中，物體下落的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)嗎？3．同一物體在不同地點(diǎn)做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，其加速度是否相同？1．物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件(1)初速度為零；(2)除重力之外不受其他力的作用．2．自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想化模型這種模型忽略了次要因素——空氣阻力，突出了主要因素——重力．在實(shí)際中，物體下落時(shí)由于受空氣阻力的作用，并不做自由落體運(yùn)動(dòng)，只有當(dāng)空氣阻力遠(yuǎn)小于重力時(shí)，物體由靜止的下落才可看做自由落體運(yùn)動(dòng)，如在空氣中自由下落的石塊可看做自由落體運(yùn)動(dòng)，空氣中羽毛的下落不能看做自由落體運(yùn)動(dòng)．3．自由落體加速度的大小(1)產(chǎn)生原因：由于處在地球上的物體受到重力作用而產(chǎn)生的，因此也稱為重力加速度．(2)大?。号c所處地球上的位置及距地面的高度有關(guān)．①在地球表面會(huì)隨緯度的增加而增大，在赤道處最小，在兩極最大，但差別很?。谠诘孛嫔系耐坏攸c(diǎn)，隨高度的增加而減小，但在一定的高度范圍內(nèi)，可認(rèn)為重力加速度的大小不變．通常情況下取g＝9.8

m/s2或g＝10

m/s2.1．自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特例．2.物體不僅在地球上做自由落體運(yùn)動(dòng)，在其他星球上也可以做自由落體運(yùn)動(dòng)，只不過同一物體在不同星球上所受重力不同，重力加速度不同．3.g的方向，不是垂直向下，也不一定指向地心．例：下列關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的說法正確的是()A．物體從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)叫自由落體運(yùn)動(dòng)B．物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)叫做自由落體運(yùn)動(dòng)C．從靜止開始下落的小鋼球，因受空氣阻力作用，不能看成自由落體運(yùn)動(dòng)D．從靜止開始下落的小鋼球，所受空氣阻力對其運(yùn)動(dòng)的影響很小，可以忽略，可以看成自由落體運(yùn)動(dòng)【審題指導(dǎo)】解答關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的問題時(shí)，必須抓住自由落體運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)條件，一是初速度v0＝0，二是僅受重力作用．【答案】BD對自由落體運(yùn)動(dòng)條件不清，往往誤認(rèn)為物體僅在重力作用下的運(yùn)動(dòng)就看做是自由落體運(yùn)動(dòng)或者是誤認(rèn)為只要物體從靜止下落，物體就做自由落體運(yùn)動(dòng)，從而誤選A.五、自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用【問題導(dǎo)思】1．自由落體運(yùn)動(dòng)是特殊的勻變速直線運(yùn)動(dòng)嗎？2．勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律對于自由落體運(yùn)動(dòng)是否適用？3．勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論對于自由落體運(yùn)動(dòng)是否適用？1．基本規(guī)律3.關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)比例關(guān)系式(1)第1s末，第2s末，第3s末，…，第ns末速度之比為v1∶v2∶v3∶…∶vn＝1∶2∶3∶…∶n；(2)前1s內(nèi)，前2s內(nèi)，前3s內(nèi)，…，前ns內(nèi)的位移之比為h1∶h2∶h3∶…∶hn＝1∶4∶9∶…∶n2；(3)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之比為hⅠ∶hⅡ∶hⅢ∶…∶hn＝1∶3∶5∶…∶(2n－1)；(4)連續(xù)相等位移上所用時(shí)間之比為t1∶t2∶t3∶…∶tn＝1∶(－1)∶(－)∶…∶(－)；(5)連續(xù)相等時(shí)間內(nèi)的位移之差是一個(gè)常數(shù)Δh＝gT2(T為時(shí)間間隔)．例：如圖所示，直棒AB長5

m，上端為A，下端為B，在B的正下方10

m處有一長度為5

m、內(nèi)徑比直棒大得多的固定空心豎直管．手持直棒由靜止釋放，讓棒做自由落體運(yùn)動(dòng)(不計(jì)空氣阻力，重力加速度取g＝10

m/s2)．求：

(1)直棒從開始下落至上端A離開空心管所用的時(shí)間；(2)直棒上端A離開空心管時(shí)的速度；(3)直棒在空心管中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間(結(jié)果可用根式表示)．【審題指導(dǎo)】解答該題應(yīng)注意：(1)直棒從開始下落至A端離開空心管的過程中，A端下落的高度是多少．(2)直棒在空心管中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間對應(yīng)運(yùn)動(dòng)的哪個(gè)過程．【答案】(1)2

s(2)20

m/s(3)(2－)s桿有長度，不易分析其運(yùn)動(dòng)情境，解題時(shí)，我們可以找桿上某一點(diǎn)(如A點(diǎn))為研究對象，它的運(yùn)動(dòng)即代表整個(gè)桿的運(yùn)動(dòng)．桿通過筒的時(shí)間也可認(rèn)為是B點(diǎn)從剛進(jìn)入空心筒處運(yùn)動(dòng)(l＋)這段距離的時(shí)間．六、豎直上拋的研究方法

例：某物體以30

m/s的初速度豎直上拋，不計(jì)空氣阻力，取g＝10

m/s2，5

s內(nèi)物體的()A．路程為65

mB．位移大小為25

m，方向向上C．速度改變量的大小為10

m/sD．平均速度大小為13

m/s，方向向上【答案】AB豎直上拋運(yùn)動(dòng)1．定義：將一個(gè)物體以某一初速度v0豎直向上拋出，拋出的物體只受重力作用，這個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)就是豎直上拋運(yùn)動(dòng)．2．運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：初速度為v0，加速度為－g的勻變速直線運(yùn)動(dòng)(通常取初速度v0的方向?yàn)檎较?．3．基本規(guī)律(1)速度公式：v＝v0－gt.(2)位移公式：x＝v0t－2(1)gt2.(3)位移和速度的關(guān)系式：v2－v0(2)＝－2gx.(4)上升到最高點(diǎn)(即v＝0時(shí))所需的時(shí)間t＝g(v0)，上升的最大高度xmax＝0().4．研究方法(1)分段法：上升過程是加速度a＝－g，末速度v＝0的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，下降過程是自由落體運(yùn)動(dòng)，且上升階段和下降階段具有對稱性．(2)整體法：將全過程看成是初速度為v0、加速度為－g的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，把勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律直接應(yīng)用于全過程，但必須注意相關(guān)量的矢量性．習(xí)慣上取拋出點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)