高中物理人教版必修第一册2.4 自由落体运动 教案
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高中物理人教版必修第一册2.4 自由落体运动 教案

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时间:2022-09-07

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资料简介
探究自由落体运动教学目标:1.知识与技能:(1)了解人们研究自由落体运动的历史事实和科学方法;(2)正确认识自由落体运动,知道影响物体下落的因素,并明白自由落体运动是理想状态下的运动;(3)能用打点计时器得到落体运动的运动轨迹,并能通过分析纸带上记录的位移与时间等运动信息,获取物体做自由落体运动的相关信息;(4)培养学生的观察能力、推理能力及科学研究的方法。2.过程与方法通过对落体运动的实验探究,初步学习使用变量控制法。3.情感态度与价值观:(1)调动学生积极参与讨论的兴趣,培养逻辑思维能力及表达能力;(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。(3)通过实验,培养学生的合作精神。(4)通过史实,培养学生学会质疑的科学素养。教学知识点:认识自由落体运动教学重点:认识自由落体运动及影响物体下落快慢的因素教学难点:影响物体下落快慢的因素教学方法:探究法、讨论法、讲授法教学过程:【故事引入】我国古代出现过这种故事:传说三国时期,周仓欲与关羽比力气,关羽说你能把一根稻草丢过河去吗?周仓多次试丢均无成功,然后反问关羽,关羽随手将一捆稻草轻而易举地丢过了河,周仓佩服得五体投地。这个故事能说明关羽臂力过人吗?通过这节课的学习,相信大家一定可以用学到的物理知识来解决这个问题。【介绍名人】1、亚里士多德:(前384—前322年),古希腊斯吉塔拉人,是世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家之一。亚里士多德是柏拉图的学生,亚历山大的老师。格言:有人问:写一首好诗,是靠天才呢?还是靠艺术?我的看法是:苦学而没有丰富的天才,有天才而没有训练,都归无用;两者应该相互为用,相互结合。(这告诉我们,天才也是通过汗水成就的)2、伽利略:伽利略·伽利雷(1564~1642)意大利天文学家、力学家、哲学家、物理学家、数学家,出生于意大利的比萨城。伽利略发明了望远镜。【课程导入】老师为什么介绍以上两位著名的科学家呢?因为曾经在“落体运动”这个问题上,两位科学家提出了两个不同的观点。下面,我们先来了解一下什么叫“落体运动”。从字面上理解,就是下落的物体所做的运动就叫做落体运动。那么,同学们可以列举一些生活中物体做落体运动的形象吗?(答:雨滴、落叶、空中下降的跳伞运动员等)【演示实验】-3- 那么,现在老师手上有一张白纸,一块石头,明显地,石头的质量比白纸的质量大,当老师把它们举到同一高度,同时放开手时,请大家观察一下,哪个先着地。(演示)【讨论猜想】大家看到了,是石头先着地,为什么是石头先着地呢?(学生短暂的讨论)有些同学说:因为石头的质量比较大,所以先着地。换句话说,就是物体的质量越大,下降就越快。是不是这样?(学生回答:是)古希腊伟大的科学家亚里士多德曾经也认可这个观点:重的物体比轻的物体下降得快。在其后的2000多年的时间里,人们一直信奉他的学说。但是,意大利伟大的物理学家伽利略,运用简单的科学推理,巧妙地提示了亚里士多德的理论内部包含的矛盾。于是,他提出了与亚里士多德相反的观点,他认为:物体下落的快慢与物体的质量无关。到底谁对谁错?下面,我们就来推理验证一下。假设亚里士多德的这个观点是正确的,通过我们的抽象思维,运用数学推导,验证一下“重的物体比轻的物体下降得快”这个观点是否正确。【推导验证】板书加讲授:假设有两个不同质量的小球,设重的小球下落速率为8m/s,轻的小球下落速率为4m/s,如果将两个小球绑在一起,整体的质量一定比原来重的小球的质量大,那么按照“重的物体比轻的物体下降得快”的观点,绑在一起的两个小球先到地面。(如多媒体演示)这是我们顺着思维来推理出来的,下面我们逆过来思考并推理一下。假设有两个不同质量的小球,设重的小球下落速率为8m/s,轻的小球下落速率为4m/s,如果将两个小球绑在一起,但是,轻的小球会被重的小球拖着,那么整个系统的速率就少于8m/s。(如多媒体演示)在这里,我们就从重的物体比轻的物体下落得快的假设,推导出了重物下落得更慢的互相矛盾的结论。所以说,亚里士多德的观点是不正确的。上面只是理论的推导,下面我们就通过实验来验证一下,物体运动的快慢与物体的质量有没有关系。【实验探究】老师这有两张一样的相对小的白纸1、2,还有一张大而厚的纸3。第一步:老师把白纸1和纸3举在同一高度,同时让他们下降,让学生观察哪个先着地。第二步:把白纸1弄成纸团,并将纸团与纸3举在同一高度,同时让他们下降,让学生观察哪个先着地。第三步:并弄成纸团的白纸1与白纸2举在同一高度,同时让他们下降,让学生观察哪个先着地。可以得到以下的结论:第一步:重物下降得快;第二步:轻物下降得快;第三步:同重物体也有快慢;结论:物体下落过程的运动情况与物体质量无关,伽利略的观点是正确的。可能,大家觉得还跟物体的形状、体积有关,那么,大家可以像以上老师的实验一样,设计实验验证一下,是不是有关。其实物体下落快慢与这些是无关的。大家再仔细分析一下,亚里士多德的观点究竟错在哪里?(生:他没有考虑空气阻力的影响)-3- 既然受到空气的影响而使得物体下落有快有慢,那么,我们把空气抽空,就变成了什么?(生:真空)如果没有了空气阻力后,看情况是怎样的?【实验验证】将羽毛和金属片放入玻璃管中,将玻璃管中的空气抽去,让它们同时下落,观察到的现象是金属片与羽毛下落快慢相同;现将阀门打开,放进一定量的空气,让它们同时下落,观察到的现象是金属片下落得快,羽毛下落得慢。结论:影响到落体运动快慢的因素是空气阻力作用。如果没有空气阻力,只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢相同。1971年美国宇航员斯科特在月球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。(多媒体演示)【得出概念】物体仅在重力作用下,从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动。特点:1、初速度为0;2、只受重力的作用,没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计。【练习巩固】一个物体在真空中,从A处无初速度释放,受到重力的作用下,分别经过B和C两点,A到B和B到C,这两个过程,物体都是做自由落体运动吗?答:B到C不是,因为这个过程初速度不为0。探究自由落体运动的规律探究物体运动的规律,最直接、最简单的方法就是研究物体运动的轨迹开始。要探究自由落体运动的规律,这就需要记录自由落体运动的轨迹。记录的方法有很多,在这里,我们就用之前所学过的打点计时器法,来记录自由落体运动的轨迹。【实验探究】利用打点计时器打出自由落体运动的运动轨迹并进行探究: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。注意事项:1、打点计时器的安装要使两限位孔在同一竖直线上,以减少摩擦阻力;2、选用质量和密度较大的重物,以减小空气阻力的影响;3、要先接通打点计时器的电源再释放纸带;4、手捏纸带松手之前,不要晃动,保证打出的第一个点清晰;5、多打几条纸带,选取所打点迹清晰,呈一条直线纸带去研究。分析纸带可获取信息:(1)自由落体运动的轨迹是一条直线,速度方向不变。(2)连续相同时间内的位移越来越大,说明速度越来越大,即速度大小改变,具有加速度。(3)位移s与时间的平方t2成正比。(4)相邻、相等时间间隔的位移差相等。-3-

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