高中物理人教版必修第一册2.4 自由落体运动 教案

2019-2020年高中物理自由落体运动教案6新人教版必修1聚焦重点难点重点：自由落体运动的特点和规律难点：匀变速直线运动的规律在自由落体运动的应用。一、教与学师生互动教学过程：我们在日常所见的物体从空中下落，总的说来越落越快，寻找它所遵循什么规律能帮助我们解决许多的实际问题，如通过附落石子来测量井口到水面的深度，空投的货物在空中的运动时间及着地速度等。（一）物体从同一高度下落到地面的时间比较[演示]让金属片、纸片、纸团从同一高度处同时开始下落结果：金属片和纸团几乎同时落地，纸片后落地。可能的原因是什么？引导学生得出结论：空气阻力是影响物体下落快慢的重要因素，消除空气阻力后结果怎样？[演示]通过牛顿管来演示羽毛和钱币下落的快慢结果：没有抽气时，羽毛比钱币下落慢得多，抽去部分空气后，两者下落的时间应减少，尽量抽空管内空气后，两者几乎同步下落。实验结论：没有空气阻力时，羽毛和钱币下落一样快。推论：在没有空气阻力时，在某地任何物体自由下落的运动情况相同。（二）自由落体运动1、定义：物体在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。2、特点：自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动。3、在空气阻力远小于物体的重力时，可忽略空气阻力，物体从静止开始下落可看做自由落体运动。（三）自由落体加速度1、定义：在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，这个加速度称为重力加速度。注意：重力加速度与物体质量大小无关，与物体运动状态无关。通过不同重量的物体在被抽掉空气的玻璃管内下落的情况的比较，可以得出的结论是：在同一地点的不同物体做自由落体运动的重力加速度均相同。2、特点： （1）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，即物体自由下落时速度变化的快慢都一样。我们平时看到轻重不同，密度不同的物体下落时的快慢不同，加速度不同，那是因为它们受到的阻力不同的缘故。（2）重力加速度的方向始终竖直向下。其大小与物体所处在地球上的位置有关。与离地面的高度也有关。重力加速度随着纬度的增加而增加，随着高度的增加而减小。在通常情况下不考虑高度的影响，是否考虑所处的位置呢？如果在一个题目中提到了位置的变化，或强调了南北两极以及赤道上，一般要考虑重力加速度的变化。在一般的计算题中，重力加速度取g=9.8m/s2或者g=10m/s2。3．公式：所有物体的的自由落体运动都是初速度为零的匀加速运动且其加速度a=g,其运动规律可表示为v=gt,，vt2=gh.匀变速直线运动的特殊规律在此同样适用。[例1]物体从离地h高处下落，它在落地前的1s内下落35m，求物体下落时的高度及下落时间。[解析]设下落时间为t,则有：最后1s内的位移便是ts内的位移与(t-1)s内的位移之差：s=gt2-g(t-1)2代入数据：35=5t2-t(t-1)2得t=4s下落时的高度h=gt2=80m[例2]如图2-8-1所示，长为L的细杆AB，从静步开始竖直落下，求它全部通过距下端h处的p点所用时间是多少？[解析]由于细杆上各点运动状态完全相同，可以将整个杆转化为一个点，例如只研究A点的运动。B下落h时，杆开始过P点，A点下落h+L时，杆完全过P点。从A点开始下落至杆全部通过P点所用时间为t1=A点下落h所用时间，t2=杆通过P点所用的时间，t=t1–t2=通过草图分清各阶段运动，然后用自由落体运动公式求解。[例3]跳伞员从350m高空离开飞机开始落下，最初未打开降落伞，自由下落一段距离后才打开降落伞，打开降落伞后以2m/s2的加速度匀减速下落，到达地面时速度为4m/s,求跳伞员自由下落的高度。[解析]跳伞员下落分前后两段不同的运动过程，第一段为自由落体运动，第二段为匀 速运动，第一段末的速度即为第二段匀减速运动的初速度，以此速度将两段过程进行联系，再结合自由落体和匀减速运动的位移公式即可求解。设跳伞员第一段自由下落的高度为h1,第一段末了的速度为v1，跳伞员落地的速度v2=4m/s，跳伞员第二段下落的高度为h2，则应有：v21=2gh1，v22-v12=2ah2其中a=-2m/s2h1+h2=350m由以上三式可解得：h1=60m