2.4 自由落体运动 教案-高中物理人教版必修第一册

3.3《匀变速直线运动实例－自由落体》教案09一、教学目标1、在物理知识方面的要求：（1）了解什么是自由落体运动；（2）自由落体产生的条件；（3）认识自由落体运动的特点；（4）掌握自由落体运动的规律；速度随时间变化的规律，位移随时间变化的规律（定量）。2、通过观察演示实验概括出自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动，从而培养学生的观察、概括能力，通过相关物理量变化规律的学习，培养分析、推理能力。3、渗透物理方法的教育，运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——自由落体，研究物体下落在理想条件下的运动。二、重点、难点分析1、重点是使学生掌握自由落体的速度和位移随时间变化的规律。自由落体的特征是初速度为零，中受重力作用（物体的加速度为自由落体加速度g）。2、难点是规律的得出，介绍伽利略的实验验证及巧妙的推理。三、教具1、硬币、与硬币等大的纸片、正方形等大的纸片和薄纸板、抽气机、牛顿管2、多媒体教学软件四、主要教学过程（一）、复习提问师：前面我们已经学习了匀变速直线运动的有关知识那物体在做匀变速直线运动时应遵循哪些规律呢？1、规律Vt=V0+atS=V0t+1/2at22、推论：（1）Vt2-V02=2aS（2）V0=0S1:S2:S3……=1:4:9……SⅠ:SⅡ:SⅢ……=1:3:5……(3)Sn-Sn-1=ΔS=at2——匀变速直线运动的断判方法之一（二）、引入新课今天我们要利用这些知识来研究一种非常常见的运动（板书）1、物体的下落运动举例：粉笔头下落、树上苹果下落等等问：从运动轨迹看，落体运动有什么特点呢？生：都是沿直线下落。（板书）（1）沿直线下落的运动问：不同物体在下落过程中是重的物体下落快呢，还是轻的物体下 落快？生甲：重的下落快。生乙：轻的下落快。（教师通过实验设疑）[演示1]：现在我取一枚硬币和一张与硬币等大的纸片，让它们从同一高度同时下落，观察到了什么现象？生：硬币先于纸片落地。师：由于硬币比纸片来得重，能不能由些得现结论：（板书）物体越重，下落越快？生甲：重的物体下落快。生乙：不一定。[演示2]取厚纸板一张，与厚纸板等大的纸片一张，把纸片揉成团，让两者从同一高度同时下，观察到了什么现象？生：纸片比纸板先落地师：现在纸片比纸板先落地，能不能由些得出结论：（板书）轻的物体比重的物体下落快？（矛盾的结论使学生陷入了沉思，让学生思考议论，在教师的引导下让学生总结）生：物体下落过程中有时是重的物体下落快，有时是轻的物体下落快，说明物体下落的快慢除了跟重力有关外，还跟其它因素有关。师：到底还有什么因素在影响着物体下落的快慢呢？我们取两张完全相同的纸片，它们的重力是相同的，这样重力对下落的作用是一样的。再把其中的一张捏成纸团，让它们从同一高度同时下落，能观察到什么现象？生：纸团先于纸片落地。师：重力相同的物体有时也不能同时落地，为什么呢？（学生议论发言）生：这些实验都是在空气中进行的，空气阻力影响了物体的下落运动。师：对，同学们提出的假设是正确的，空气阻力的影响使问题变得复杂化了，现在，我们尽量减小空气阻力对物体的影响，会产生什么结果呢？[演示3]把演示1实验中的纸片捏成一团让它跟硬币从同一高度同时下落现象：纸团和硬币几乎同时落地师：现在，重的物体和轻的物体几乎同时落地了，如果我们进一步改善实验条件，设法让物体在真空中，又会看到什么现象呢？[演示4]取长约1.5米，上端封闭，另一端开口的玻璃筒，里面装有金属片、羽毛等，先抽光空气，再把玻璃筒倒立过来，观察到什么现象？生：金属片和羽毛同时落时。[演示5]在同上的玻璃筒中放进空气，再做以上实验，又观察到什么现象？生：金属片比羽毛下落的快。师：总结以上的实验现象，我们可以得出怎样的结论呢？生：如果没有空气阻力，物体下落快慢相同。（板书）（2）空气阻力忽略不计时，物体下落快慢相同（教师用科学实验进一步说明此结论的正确性）实例：（1）1971年美国宇航员斯科特在月球表面上让一把锤子和一根羽毛同时下落，观察到它们同时落到月球表面上。 （2）1993年4月8日上午，来自世界各地的一些科学家用精密的自动投卸仪器把乌檀木、塑料、铝等不同材料制成的小球，从比萨斜塔塔身44米处投下，用精密电子仪器和摄像仪纪录，结果所有小球以同一速度落地。师：空气阻力可以忽略不计时，物体沿直线下落的运动就是今天我们要讲的一类运动（板书）2、自由落体运动（1）定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动（2）自由落体运动的规律意大利科学家伽利略对自由落体运动作了许多研究工作，他用简单明了的科学推理，巧妙地揭露了亚里士多德学说内部的矛盾，并推断自由落体运动是一种匀加速运动。（用多媒体介绍伽利略对自由落体的研究。人民教育出版社1995年版高中《物理》第一册第70页）伽利略所处的年代还没有钟表，计时仪器也较差，自由落体运动又很快，伽利略为了研究落体的运动，利用当时的实验条件做了在斜面上从静止下滑的直线运动（目的为了“冲淡重力”），证明了从静止下滑的情况下小球在斜面上的运动是匀变速直线运动，用逻辑推理外推到斜面倾角增大到90°的情况，小球将自由下落，他认为这时小球仍会保持匀速直线运动的性质，构思相当之巧妙。今天，距离伽利略的时代已经有三百多年了，伽利略当时无法实验证实的结论，我们已经可以用实验来证实了。[多媒体演示]：让小球从一定高度下落，利用闪光照相技术拍照。把闪光照片放大，让学观察。(教师简述研究方法)师：照片上相邻的像是相隔同样的时间拍摄的。从照片上可以看出在相等时间间隔内，小球下落的位移越来越大,表明小球的速度越来越快,那如何判断小球做的是匀加速运动呢?（教师提示从ΔS=at2分析，让学生自己根据数据计算相同时间间隔内相邻位移之间的差值ΔS，找出规律来，最后教师总结。）师：ΔS在误差允许的范围内都是恒量，所以可判断自由落体运动是初速度为零的匀加速度运动——证实伽利略的推断是正确的。（板书）结论1：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。师：那它在运动时应遵循哪些规律呢？（板书）规律：Vt=atS=1/2at2师：这个加速度对所有做自由落体运动的物体都相同吗？教师提示：要同一地点，从同一高度同时自由下落，同时到达地面，根据S=1/2at2可知，它们的加速度必定相同。（板书）结论2：在同一地点一切物体在做自由落体运动中的加速度都相同。师：自由落体运动是一种只在重力作用下的运动，所以这个加速度可称为 （板书）结论3：重力加速度(g)（自由落体加速度）A、数值用单位a、g的变化规律:g随纬度的升高而增大g随高度的增加而减小b、标准值：g=9.8m/s2,初中g=9.8N/Kg.粗略计算g=10m/s2B、方向：竖直向下师：自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀变速直线运动，它应遵循哪些规律呢？（板书）3、自由落体运动规律①Vt=gt②s=1/2gt2③V2t=2gs重力加速度的数值g/m.s2（板书）4、应用例1：钢珠从难从17.7米高的地方落下，落下的时间是1.90秒,求重力加速度.例2：一个自由落体落至地面前最后一秒钟内通过的路程是全程的一半，求它落到地面所需的时间。课堂小结：1、自由落体是一种非常普遍的运动形式，日常生活中许多物体的下落运动都可以看成是自由落体运动，所以研究自由落体具有普遍的意义。2、在研究自由落体运动时，我们采用了一种理想化的方法。从最简单、最基本的情况入手，抓住主要因素，忽略次要因素，由浅及深的推入，从而得出了一种运动形式自由落体运动。这种理想化的方式，在以后我们学习物理时经常要用到。3、测定匀变速度直线运动加速度的方法：a=(Sn-Sn-1)/t2=ΔS/t2