第四节自由落体运动三维目标：知识目标：1.认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动。2．能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析3．知道自由落体的加速度，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．掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律，并能运用自由落体规律解决实际问题5．初步了解探索自然规律的科学方法，培养学生的观察、概括能力过程与方法由学生自主进行实验探究，采用实验室的基本实验仪器——打点计时器，记录下运动的信息，定量的测定重物自由落体的加速度，探究运动规律的同时让学生进一步体验科学探究方法1．培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力2．引导学生养成进行简单物理研究习惯、根据现象合理假设与猜想的探究方法。3．引导学生学会分析数据，归纳总结自由落体的加速度g随时间纬度变化的规律4．教师应该在教学中尽量为学生提供制定探究计划的机会，根据学生的实际能力去引导学生进行观察、思考、讨论和交流情感态度与价值观:1．调动学生积极参与的兴趣，培养逻辑思维能力及表述能力2．渗透物理方法的教育，在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型——自由落体教学过程新课引入两个轻重不同的小球同时落地的声音，是多么的美妙！它使人们清醒的认识到，轻重不是下落快慢的原因，它动摇了2000多年来统治着人们头脑的旧观念，开创了实验和科学推理之先河，将近代物理学以至近代科学推上了历史舞台，当树叶飘落下来，雨滴从屋檐落下来的时候，你想过这种运动吗？物体下落的过程有没有什么规律可循？今天我们将研究这种运动——自由落体运动新课教学一．自由落体运动在现实生活中，不同物体的落体运动，下落快慢在不少情况下是不同的。从苹果树落下地苹果和飘下的树叶能一起下落吗？提出问题1．重的物体一定下落的快吗？2．你能否证明自己的观点猜想：物体下落的过程的运动情况与哪些因素有关，质量大的物体下落的速度比质量晓得快吗？（实验）取两枚相同的硬币和两张与硬币表面面积相同的纸片，把其中一张纸片揉成纸团，在下述几种情况下，都让它们从同一高度走下落，观察下落快慢情况。（1）从同一高度同时释放一枚硬币和一个与硬币面积相同的纸片，可以看到硬笔比纸片下落的快，说明质量相同时体积小的下落的快
（2）两张完全相同的纸片，将其中一张揉成纸团后从同一高度同时释放，观察到纸团比纸片下落的快，说明质量相同时体积小的下落的快（3）将一枚硬币与已经粘贴上纸片的硬币从同一高度同时释放，观察到一样快，说明体积相同质量不同时下落的一样快实验演示：“牛顿管”的实验将羽毛和金属片放入有空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到现象是金属片下落的快，羽毛下落的慢，将羽毛和金属片放入抽去空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是金属片和羽毛下落的快慢相同。结论：影响落体运动快慢的因素是空气阻力的作用，没有空气阻力时，只在重力作用下，轻重不同的物体下落快慢相同。在地球表面附近从高出下落的物体，事实上都受空气阻力作用，因此，严格的说，实际生活中并不存在只受重力作用的自由落体运动。例，对于实心金属球、石块等，在它们运动速度不大的情况下，可以忽略空气阻力的影响，把它们的自由下落看成自由落体运动，若它们它们从非常高的地方自由下落，当它们的速度增大到一定程度，空气阻力不能忽略，它们运动的全过程就不能看成自由落体运动，而对于另外一些物体如一团棉花或纸片从空中静止下落时，与重力相比空气阻力的影响太大不能忽略，它们的运动就不能看作自由落体运动。按照教材第45页的图2.4-1装置做实验，将一系有纸带的重物从一定的高度自由下落，利用打点计时器记录重物的下落过程。落体运动物体的位置往往比变化的比较快，凭目测难以观察和记录，用打点即使期或频闪照相就可以记录下运动物体每隔相等时间所在的位置，这样得到的纸带（或照片）可以用来对运动过程进行分析。实验中注意：（1）打点计时器的安装要使两限位孔在同一竖直线上，以减小摩擦阻力（2）应选用质量和密度较大的重物，增大重力可以使阻力的影响相对较小，（3）重复多次，直到选取只有打出的第一点与第二点之间间隔约为2mm的纸带才是有效的分析纸带可获得的信息：（1）自由落体运动的轨迹十一条直线，速度方向不变（2）连续相同的时间内的位移越来越大，说明速度越来越大，说明速度大小改变，存在加速度。（3）位移x与时间t，的平方成正比（4）相邻、相等时间间隔的位移之差相等（5）影响实验精确度的因素主要是阻力用打点计时器，研究自由落体运动，计算器加速度，换不同质量的重物看纸带的点之间的间隔有什么不同。得出结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，加速度大小约为9.8m/s2。二．只有落体加速度提问：（1）自由落体运动的加速度在各个地方相同吗？（2）它的方向如何？这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度，符号：g；方向数值向下（与重力方向一致）；大小：与地点有关。一般计算中g=9.8m/s2，粗略计算中可以取gg=10m/s2看教材第46页列表，试从表中寻找规律，这一规律是怎样产生的越往北重力加速度越大，说明重力加速度与地理纬度有关，纬度越高，重力加速度越大。
自由落体运动实初速度为零的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动，只要这些公式中得初速度v0=0，a取g就可以了，自由落体运动的规律：v=gtx=gt2练习：一位同学进行“打点计时器测量自由落体加速度”实验（1）先有下列器材可供选择：铁架台、电火花计时器及碳粉纸、电磁打点计时器及复写纸、纸带若干、220交流电源、低压直流电源、天平、秒表、导线、电键。其中不必要的是：__________________________________;缺少的器材是_____________________________。(2)这位同学从打出的几条纸带中，挑出较为理想的一条纸带，把开始打的第一点标为A，随后连续的几个点依次标为点B、C、D、E和F，测量出个电键的距离，如图所示请你在这位同学工作的基础上，思考求纸带加速度的方法，写出你所依据的公式：________________________________________________________________________。（3）根据你的计算公式，涉及表格记录需要的数据，计算纸带下落的加速度。（结果保留两位有效数字）（4）估算你的计算结果的误差有多大？试分析误差的来源及减小误差的方法。做一做阅读教材第46页“测定反应时间”，回答下列问题：1．若测出某同学捏住直尺时，直尺下落的高度为10cm，那么这位同学的反应时间是多少？阅读教材第47页做一做，让学生提出自己解决问题的思路，解答：由于照相机的曝光时间极短，一般为1/30s或1/60s曝光时间相差10%对照片不会有明显影响，所以相机快门的速度都有比较大的误差，故在这样短的时间内，这种误差的范围内，物体运动的速度可以认为是不变的。可以看作匀速直线运动来处理。小结：这节课我们学习了对自由落体运动概念和规律的认识及理解。自由落体运动是物体从静止开始的只受重力作用的匀加速直线运动，加速度为g，自由落体运动只是匀变速直线运动的一个特例，v0=0，a=g。自由落体运动是一种非常重要的运动形式，在现实生活中有很多落体运动可以看成是自由落体运动，研究自由落体运动有普遍的意义。为了研究自由落体运动，我们运用了物理学中的理想化方法，从最简单、最基本的情况入手，抓住影响运动的主要因素，去掉次要的非本质因素的干扰，建立理想化的物理模型——
自由落体运动，并且研究了自由落体的运动规律，理想化是研究物理问题常用的方法之一，在后面的学习中我们还将用到。练习：1．关于自由落体运动，下列说法中正确的是（）A．在空气中不考虑空气阻力的运动是自由落体运动B．物体做自由落体运动时不受任何外力的作用C．质量大的物体，受到的重力大，落到地面时的速度也大D．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动2．物体做自由落体运动，不计空气阻力，刚开始下落时，物体的速度大小为____________，加速度大小为___________，下落的第2s末，物体的速度大小为_________，加速度大小为_________，物体在第2s内的位移大小为___________。3．物体由屋顶自由下落，经过最后2m的时间是0.2s，试求屋顶的高度4．房檐滴水，每隔相等的时间积成一滴水，当第一滴水落地时，第五滴水刚好形成欲下落，观察到第4、5两滴水距离约为1m，则房屋高为（）A．16mB．7mC．5mD．4m5．A球由高楼顶自由下落，当它下落的高度为5m时，另一B球在离楼顶15m处自由下落，两球同时落地，求（1）B球落到地面的时间；（2）B球开始下落时A球的速度（3）楼顶距地面的高度6．竖直悬挂一根长15m的杆，在杆的正下方距杆下端5m处有一观察点A，当杆自由下落时，试求杆全部通过A点所需的时间（g=10m/s2）7．一根长为1.45m的直杆从某一高处竖直自由下落，在下落的过程中直杆通过三楼上2m的窗口用时0.3s，则直杆下端的初始位置到窗台的高度差为多少？（g=10m/s2）8．悬挂的直杆AB长为L1，在其下h高处，有一长为L2的无底圆筒CD，若将悬线剪断，则直杆穿过圆筒所用的时间为多少？
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