2022年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（1课时）〖教学目标〗（1）理解自由落体运动的条件和性质，掌握重力加速度的概念；（2）掌握自由落体运动的规律，能用匀变速直线运动的规律解决自由落体问题。（3）培养学生的观察能力和逻辑推理能力；（4）进行科学态度和科学方法教育，了解研究自然规律的科学方法，培养探求知识的能力；（5）通过对自由落体运动规律的应用，提高学生的解题能力。〖教学重点与难点〗：仅受重力作用的不同物体，具有相同的重力加速度g。物体下落的快慢与物体所受重力的大小无关。〖教学方法〗与手段：多媒体辅助教学、实验探索与设问点拔相结合〖具体教学过程〗：一、复习提问（屏幕显示要复习的问题，提问学生，回答正确后，屏幕再显示相关内容）初速度等于零的匀加速直线运动：规律：速度变化规律Vt＝at位移变化规律  S＝at2/2 推论：Vt2＝2as＝Vt/2＝Vt中   特点：V1∶V2∶V3…＝1∶2∶3…S1∶S2∶S3…＝12∶22∶32…SⅠ∶SⅡ∶SⅢ…＝1∶3∶5…ΔS＝SⅡ－SⅠ＝SⅢ－SⅡ＝…＝aT2 二、新课教学（展示目标，激起学生的求知欲）关于落体运动，同学们都了解、知道些什么呢？学生在小学课文《两个铁球同时落地》及其它各种途径中早已了解伽利略、比萨斜塔、伽利略的落体实验等。（演示1）多种小物体的下落。指出在地面附近的任何物体，脱离支持物后，竖直落向地面的运动叫做落体运动。落体运动的快慢与哪些因素有关呢？我们应该在什么样的条件下研究落体的运动？落体运动的性质怎样？遵循什么样的规律呢？这就是本节要研究的问题。（实验设疑，引出矛盾的结论，揭示问题的复杂性）（演示2）取一枚硬币，一枚与硬币等大的纸片，让它们从同一高度同时下落。观察出硬币先着地，得出物体越重下落越快。（演示3）取一颗小石子，一张比小石子重的大纸片，让它们从同一高度同时下落。观察出小石子先着地，得出物体越轻下落越快。（演示4）取两张完全相同的大纸片，它们的重力是相同的，这样重力对下落的作用是相同的（采用控制变量法），再把其中的一张捏成纸团，让它们从同一高度同时下落。观察到纸团先着地，重力相同的两个物体下落快慢可能不同。（归纳小结，正确地提出问题，引出新课）物体下落的快慢和物体的轻重关系比较复杂，既不能说俞重俞快，也不能说俞轻俞快，重力相同的两个物体下落快慢可能不同。这说明如果停留在“物体下落的快慢和轻、重有什么关系”这个问题上是找不到出路的，必须换个角度来研究这个问题。那么，除了物体的重力外，影响物体下落快慢的因素还有什么呢？分析得出是空气阻力。影响空气阻力大小的因素太复杂（物体形状、速度大小、空气密度等），引导得出最好先研究在没有空气阻力的条件下的落体运动。 把只在重力作用下，由静止下落的物体叫做自由落体，这种运动叫自由落体运动。【板书】自由落体运动（提出假设，实验验证）在没有空气阻力的情况下，轻重物体的下落快慢会怎样呢？思维敏捷的学生对观察、实验得到的现象进行分析后会作出各种假设，学生们争论不休，期盼结论。（演示5）取一枚硬币，一枚与硬币等大的纸片，将纸片捏成团。让硬币与纸团从同一高度同时自由下落。观察到在空气阻力可忽略时，两者几乎同时着地。（演示6）钱羽管实验。在抽去空气的钱羽管内，金属片、小羽毛、小软木塞和小玻璃球等下落的快慢趋于相同。（多媒体展示，提供最新的实验证据）用多媒体系统播放有关资料。自由落体运动只有在没有空气的空间里才能发生，在有空气的空间里，如果空气阻力的作用可以忽略不计时，物体的下落也可以看做自由落体运动。【板书】1、自由落体运动：(1)物体只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)做自由落体运动的物体，在同一地点从同一高度下落的快慢是相同的。（探索自由落体运动的性质）从实验中知道，自由落体运动是一种变速直线运动，这种运动是什么性质的运动呢？是一般的变速直线运动，还是匀变速直线运动呢？ （展示闪光照片，定性判断）从照片中可以看出，在相等的时间间隔里，小球下落的位移越来越大，表明小球在做加速运动。（体验前人的研究方法）很早就有人研究过自由落体运动的性质，比较典型的有古希腊的哲学家亚里士多德和意大利物理学家伽利略。亚里士多德的研究方法：观察与思考物体下落的快慢由重力大小决定。伽利略的研究方法：巧妙的推理提出假说数学推理实验维合理外推利用课本后的阅读材料《伽利略对自由落体运动的研究》自制课件，再现伽利略的推理研究过程，得出自由落体运动是一种匀变速直线运动。伽利略对自由落体的研究，开创了研究自然规律的科学方法：抽象思维、数学推导和科学实验相结合。爱因斯坦在《物理学的进化》中这样评论：“伽利略的发现以及所应用的科学的推理方法是人类思想上最伟大的成就之一，而且标志着物理学真正的开端”。（实验直接验证）利用闪光照片或重物自由下落时打点计时器打下的纸带，测出有关的数据，结合课本中习题（或学生实验）中的结论ΔS＝SⅡ－SⅠ＝SⅢ－SⅡ＝…＝aT2，定量判断出自由落体运动是匀加速直线运动。【板书】1、自由落体运动的性质：是一种初速度等于零的匀加速直线运动。（探索自由落体运动快、慢的本质）前面我们多次提到物体下落的“快”、“慢” ，这可以是指物体在一定时间内下落距离的大小（或下落一定距离的时间长短），也可以指物体下落的速度大小。那么，对一种变速运动来说，最能反映它的运动本质特点的物理量是什么呢？引导得出是加速度，因此，我们的问题可以归结为：①仅受重力作用的不同物体是否具有相同的加速度？②自由落体的加速度是多少？由公式S＝at2/2，根据各不同物体下落相同距离的时间相同，得出自由落体运动的物体都具有相同的加速度。【板书】1、自由落体加速度：(1)在同一地点，不同物体作自由落体运动时的加速度相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。(2)不同的地理位置，重力加速度的大小不同，通常情况下g取9.8m/s2，粗略计算时g取10m/s2。（初中学过的常数g=9.8N/㎏，实质上是这里的重力加速度）(3)重力加速度是矢量，它的方向总是竖直向下的，与重力方向相同。（归纳自由落体运动的规律）由于自由落体运动是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规律及其推论都适用于自由落体运动，只要把V0取零，并且用g来代替加速度a就行了。【板书】4、自由落体运动的规律：(1)规律：速度变化规律Vt＝gt位移变化规律  S＝gt2/2 (2)推论：Vt2＝2gs＝Vt/2＝Vt中   (3)特点：V1∶V2∶V3…＝1∶2∶3…S1∶S2∶S3…＝12∶22∶32… SⅠ∶SⅡ∶SⅢ…＝1∶3∶5…ΔS＝SⅡ－SⅠ＝SⅢ－SⅡ＝…＝gT2三、巩固应用1、做一做：测定反应时间（详见教材）（学生对这个小实验兴趣极大，个个跃跃欲试，可多做几位，g取10m/s2，教师必须先测算出一些数据，做好准备）2、某人要测一座高塔的高度，从这座塔顶上静止释放一个小石块，测得石块从释放到落地时间是3.0s，问塔有多高？g取10m/s2。3、有A、B两个小球，在不同高度上做自由落体运动，A球下落1s后，B球开始下落，两球同时落到地面。已知B球离地面高度为15m，问A球从多高处下落？g取10m/s2。四、总结本节课对自由落体运动进行了实验、推理、探索，请同学们思考并回答下面的问题：1、做自由落体运动的条件是什么？2、为什么说自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动？叙述它的规律。3、你对“科学实验和科学推理是揭示自然规律的重要方法和手段”这句话是怎样理解的。五、布置作业1、课本P38练习八(1)、(2)、(3)、(4)。2、看阅读材料《伽利略对自由落体运动的研究》，进一步体会伽利略的科学研究方法。3、请你设计一个测定重力加速度的简易方法。