2022年高中物理必修第一册2.4 自由落体运动 教案

四川省内江市威远县高中物理对自由落体运动的研究教案新人教版必修1新课标要求1、知识目标：（1）使学生知道什么是自由落体运动，理解自由落体运动的条件和特征，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。2、能力目标：（1）培养学生的观察能力、逻辑推理能力和实验设计能力；（2）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；教学重点：自由落体运动的特征和规律；教学难点：研究自由落体运动的特征；实验教具：薄纸片和石头、牛顿管、重物、直尺、多媒体课件等教学过程：一、复习提问前面我们学习了匀变速直线运动的规律。下面我们一起来回顾一下匀变速直线运动的有关知识。速度公式：位移公式：速度位移公式：推论：做匀变速直线运动的物体，在连续相等的时间间隔T内位移之差为一恒量。二、导入新课举例：用手握住的石块处于静止状态。 （老师提问）松手后石块的运动情况如何？（学生活动）思考与讨论并猜想。V0=0，石块竖直下落。（老师演示）提醒同学们注意观察。（学生活动）石块下落时做V0=0的竖直方向的直线运动。过渡引言：今天我们就来深入的认识这一运动———自由落体运动。三、新课教学1、演示实验一：轻物体和重物体同时下落石块与纸片从同一高度同时由静止开始下落。问：我们可观察到什么现象？（看到石块比纸片下落得快）。为什么石块比纸片下落得快呢？（石块重一些，重的物体比轻的物体下落快）教师介绍：早在2000多年前，古希腊的哲学家亚里士多德通过对落体运动的观察、研究，得出“物体下落快慢由物体重力决定”即“物体越重下落越快”的结论。亚里士多德的观点是否正确呢？（不对）这种从表面上的观察得出的结论实际上是错误的。过渡引言：实际上重的物体下落的快只是我们的一种生活经验，现在我们再来做一个实验。2、演示实验二：轻的纸团和重的纸片同时下落取半张纸与一张纸，把半张纸揉成一团，两者也分别从同一高度同时由静止下落。问：我们可观察到什么现象？（半张纸比一张纸下落的快，轻的物体下落快）。过渡引言：轻的物体下落快，这不是与亚里士多德的结论相矛盾吗？为什么会有两种不同的观点呢？我们再来做一个实验。 4、演示实验四：(毛线管)牛顿管实验拿一个长约1.5米，一端封闭，另一端有开关的玻璃管（牛顿管），把小铁片和羽毛放到这个玻璃管里。在玻璃管里有空气的情况下，我们来比较这两个物体下落的快慢。（拿着玻璃管走到学生当中去，将水平放置的玻璃管迅速转过90°成竖直放置状态，让同学门观察两个物体的下落情况，重复该实验三次）（老师提问）：在这个实验中，我们看到什么现象？（两个物体下落快慢不相同，铁片下落的快，羽毛下落的慢）用抽气机把牛顿管中的空气抽走。重复上面的实验，观察到什么现象？（两个物体下落的快慢相同）（老师总结）：原来在有空气阻力的情况下，较轻的羽毛在下落过程中受到空气阻力的影响较大，所以羽毛下落的慢一些。没有空气阻力时，小铁片和羽毛都只在重力的作用下从静止开始下落，它们下落的快慢是相同的，与物体的重力无关。十七世纪，伟大的物理学家伽利略（意大利）首先发现了亚里士多德这个观点的内部矛盾。 因此伽利略认为轻、重不同的物体它们下落的速度是一样的。为了说明他对物体下落的结论是正确的，据说他在比萨斜塔上把木球和铜球同时下落，发现它们几乎同时落地。【结论】1．空气阻力是影响物体下落快慢的重要因素.2．在没有空气阻力时，在同一地方，任何物体自由下落的快慢相同．P28课本中插图：真空中拍摄的苹果和羽毛的频闪照片一：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，叫做自由落体运动。2、条件:(1)初速度为零。即:V0=0(2)只受重力。若受到空气阻力，在f空«G的情况下，可以忽略空气的阻力，物体从静止开始下落就可以看作自由落体运动。3、自由落体运动是一种理想化模型过渡引言：下面我们一起来探究自由落体运动的特性和规律。4、探究规律课本阅读信息：伽利略对自由落体运动规律的探究之路P28-30①发现问题。同样用亚里士多德的观点去比较两种情况下石块下落的快慢，却得到两个相互矛盾的结论。否定了亚里士多德“物体越重下落得就越快”这一观点。②实验证实。讲述比萨斜塔实验，再次否定亚里士多德的观点。③提出v∝t这一假说。④在假说的基础上由数学知识演算得出h∝t2。让学生分组讨论，如何根据自己所学由v∝t推导出h∝t2。⑤实验间接验证自由落体时h∝t2。⑥合理外推。说明抓住主要因素，忽略次要因素是物理学中常用的研究方法。 二：自由落体加速度1、在同一地点，一切物体的自由落体运动加速度都相同。这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用g来表示。2、重力加速度g(1)方向:总是竖直向下的。(2)大小:g=9.8m/s2，粗略计算可取g=10m/s2我们看课本P31表格，表格中列有6个不同纬度的地方重力加速度的数值。由表格可以看到：在同一地点，重力加速度相同。（为什么？我们可以用刚做的牛顿管实验来说明这个问题，两个物体由同样高度同时由静止下落，同时达到地面，由可知，它们的加速度必定相同）(3)在地球上不同的地方,g的大小不同.g随纬度的增加而增大（赤道g最小，两极g最大),g随高度的增加而减小。三、自由落体运动的规律：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动. 所以它具有匀加速直线运动的规律，同时它也有自己特殊的运动规律.速度与时间的关系：v=gt位移和时间的关系：速度与位移的关系:过渡引言：我们通过实验研究总结出自由落体运动的特征和规律，下面我们运用这些规律来解决一些具体的问题。四：自由落体运动的应用1、测定反应时间操作：一位同学捏住尺子的上端，保持直尺竖直不动，你用一只手在直尺的零刻度处做握住木尺的准备。当看到那位同学放开手时,你立即握住木尺.读数：直尺下落的距离，即为你所捏处的刻度值。处理：根据位移公式可计算出直尺下落的时间。结论：直尺下落的时间就是你的反应时间。若你的手握在20cm处，你的反应时间为多长？若招飞时对飞行员的反应时间要求达到0.16s，你能当飞行员吗？（g取10m／s2）2、测高度。（比如测一口井的深度,测楼房的高度等等.）例、为了测出井口到井里水面的深度，让一个小石块从井口落下，经过2s后听到石块落到水面的声音。求井口到水面的大约深度（不考虑声音传播所用的时间）。解：由题意物体做自由落体运动，t=2s，g取9.8m/s2 老师点评：通过练习培养学生运用所学规律解决问题的能力。进一步加深对自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动的理解。