人教版高中物理必修第一册2.4 自由落体运动 教案

自由落体运动教学设计实习学校南师附校年级和班级高一年级实习学科物理课程题目必修1第二章第5节自由落体运动教学目的1.知道物体做自由落体运动的条件；2.通过实验探究自由落体运动加速度的大小，建立重力加速度的概念，知道重力加速度的方向，知道在地球上的不同地方重力加速度的大小不同，通常情况下g取9.8m/s2；3.掌握自由落体运动的特点和规律。教学重难点重点：物体自由下落的快慢和所受重力无关及自由落体运动的特点和规律；难点：自由落体运动的加速度。课程类型与教学模式、方法新课教学实验探究法、讲授法教学用具与媒体多媒体课件、打点计时器、纸带、重锤、牛顿管教学过程与时间分配教学设计与教学内容教学设计意图 实验导入，思维碰撞（3分钟）引出新概念（5分钟）【讲述】这个世界上有一个著名的苹果，它从树上落下，砸在牛顿的脑袋上，进而启发牛顿发现万有引力定律。而苹果从树上落下的运动就叫做落体运动。【提问】相信大家对落体运动并不陌生，我想问下大家，根据生活经验，你觉得不同物体下落的快慢是否相同？学生根据生活经验，可能会认为重的物体下落得快，而轻的物体下落得慢。【演示】老师这边有一根特殊的玻璃管，管子的一边是密闭的，另一边带有气嘴，这样的玻璃管叫作牛顿管。（1）较重的铁片VS较轻的羽毛①未抽气时，将管子直立，可以发现，较重的铁片先落地，这与同学们根据生活经验说出的猜想是一样的。②抽气后，将管子直立，可以发现，在真空环境下，在物体只受重力的条件下，轻的物体和重的物体下落得一样快。【讲述】通过这两个实验，我们可以看到，在空气中，重的物体下落得快，但在真空中，两个物体下落得一样快。这说明物体下落的快慢与重力无关，而与空气阻力有关。其实，在科学研究中，在探究物体运动的时候，由于空气阻力对物体运动的影响可大可小，分析起来又很复杂，不利于科学家的分析。所以聪明的科学家为了简化物体运动模型，人工定义了一种理想的运动状态，即不考虑空气阻力，将只受重力的物体由静止开始下落的运动，称为自由落体运动。让学生根据生活经验，猜想不同物体下落孰快孰慢。通过演示实验，让学生观察真空中两个物体下落快慢的现象，与由生活经验产生的想法相冲突，学习自由落体运动的定义。 自由落体运动是人工定义的一种理想的运动状态。而在我们的生活中，几乎不存在这种理想的运动状态，是科学家为了简化分析而定义的一种理想状态。但如果空气阻力同重力相比很小，可以忽略不计，那么一些物体的下落也可以看作是自由落体运动。【练习】关于自由落体运动，下列说法正确的是（BC）A.物体竖直向下的运动一定是自由落体运动B.物体只受重力作用下，从静止开始下落的运动叫自由落体运动C.当空气阻力的作用比较小、可以忽略不计时，物体由静止自由下落可视为自由落体运动△强调：自由落体运动特指物体只受重力，且从静止开始下落的运动。这也是自由落体运动的两个条件。通过习题，在讨论的过程中深刻理解自由落体运动，明白自由落体运动定义的意义。探究自由落体运动的特点（15分钟）【提问】（1）那么，自由落体运动时什么性质的运动呢？（部分学生）是匀加速直线运动。（1）利用我们目前掌握的知识，怎么验证自由落体运动是匀加速直线运动？【活动】学生分组讨论，设计实验方案，进行小组汇报。【讲述】利用已掌握的知识，猜想自由落体运动的性质，通过小组讨论设计验证方案，思考实验中的注意事项，培养学生的自主学习能力和知识迁移应用能力。 我们可以利用打点计时器记录自由落体运动，分析纸带得出自由落体运动的特点。做实验时，先将计时器呈竖直方向固定在铁架台上，用手提着纸带使重物静止在靠近计时器的下方。先接通电源再松开纸带，最后通过纸带数据的处理，分析自由落体运动是否为匀加速直线运动。如果是，我们要求出加速度的大小。【提问】（1）在验证过程中怎么保证物体做自由落体运动呢？请大家结合自由落体运动的定义，想想实验中有哪些注意事项呢？①打点计时器要竖直放置；②下面悬挂的重物质量要大，体积要小；③先打开打点计时器，后释放纸带。（2）满足了这些要求后，物体就是做自由落体运动吗？自由落体运动是理想的运动模型，实际运动近似成自由落体运动的条件。【演示】教师现场演示实验，学生观察实验操作，而后展示纸带打点情况，让学生进行数据处理（计算各点瞬时速度和加速度大小，并在坐标纸上描点）。【讨论】（1）通过观察画出的v-t图像，发现所描的点几乎位于同一条直线上，且直线过原点，可知自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动；（2）通过打出的纸带，可以用逐差法计算出加速度大致为9.8m/s2。【讲述】通过计算，我们可以得出结论：自由落体运动时初速度为零的匀加速直线运动，且加速度为9.8m/s2，这里的加速度我们称为重力加速度。【阅读】学生阅读书本讲述重力加速度的有关内容。让学生观察规范的实验操作，进行数据处理，得出实验结论，培养学生的数据处理能力和总结归纳能力。 【活动】学生总结重力加速度的大小规律：（1）在地球上同一地点，一切物体的重力加速度都相同，用“g”表示，g=9.8m/s2，方向竖直向下，该结论是经过大量实验得出的。（2）在地球上的不同地方，重力加速度的值略有不同，从赤道到两极，随着纬度的增大，g值增大；同一地点，随着海拔的增高，g值增大。（3）在通常的计算中，g取9.8m/s2，在粗略计算中，还可以把g取为10m/s2。让学生通过阅读书本，自主学习重力加速度的大小规律，培养自主学习能力。自由落体运动的规律（15分钟）【思考】我们已经知道自由落体运动是一种匀变速直线运动，那么自由落体运动的运动规律是什么？【活动】学生回忆匀变速直线运动规律及公式：请学生讨论自由落体运动规律并写出公式式中h为下落的高度【练习】例1.在忽略空气阻力的情况下，让一轻一重的两块石块从同一高度同时自由下落，则关于两块石块的运动情况，下列说法正确的是（CD）A.重的石块先落地 B.轻的石块先落地C.在着地前的任一时刻，两块石块具有相同的速度、相同的位移、相同的加速度D.两块石块在下落段时间内的平均速度相等例2.下图中能反映自由落体运动规律的是（BD）例3.一个自由下落的物体，它的位移是500m，则物体落地速度是多大？下落时间是多少？（g取10m/s2）解析：10s100m/s例4.从离地500m的空中自由落下一个小球，取g=10m/s2，求：（1）经过多少时间落到地面； （2）从开始落下的时刻起，在第1s内的位移、最后1s内的位移；解析：10s5m95m利用习题，巩固新知课堂小结（2分钟）（1）自由落体运动的定义和产生条件；（2）自由落体运动的性质、运动规律及加速度；（3）重力加速度的大小规律。