高中物理必修第一册人教版2.4 自由落体运动 导学案

2.6  伽利略对自由落体运动的研究【学习目标】1．通过历史回顾,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。2．了解伽利略的实验研究过程，认识伽利略有关实验的科学思想和方法,培养学生探求知识的能力【重点难点】重点：让学生了解抽象思维、数学推导和科学实验相结合的科学方法。教学策略：再现亚里士多德和伽利略对自由落体运动的不同认识，通过讨论、交流，让学生了解并学习伽利略研究自由落体运动的科学思维方法和巧妙的实验构思，从而体会“观察现象→实验探索→提出问题→讨论问题→解决问题”的科学探索方式。【学习过程】I、伽利略对自由落体的研究（一）对自由落体的两种观点：1、亚里士多德的错误观点2、伽利略的观点（二）伽利略的猜想和假说：1、伽利略研究落体运动首先应解决的问题：描述运动所需的概念。2、用来描述物体运动性质的物理量：时间、位移、瞬时速度、平均速度、加速度。3、伽利略的猜想：v∝x（最后否定掉了）v∝t（三）伽利略猜想的实验验证：1、伽利略遇到的困难和解决方案：困难之一：无法测量瞬时速度。 解决方案：改测位移与时间的关系（静止开始作匀加速直线运动的物体s∝t2）困难之二：没有准确的计时工具。解决方案：“冲淡重力”的斜面实验2、合理的外推（四）伽利略的科学方法：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→实验进行检验→对假设进行修正和推广→……II、竖直上抛运动将物体用一定的初速度沿竖直方向向上抛出去，物体在只受重力作用下所做的运动叫做竖直上抛运动。1、竖直上抛运动的两种分析方法对于竖直上抛运动，有两种不同的分析方法，即分段法和整体法。分段法：（1）物体上升的时间（2）上升的最大高度（3）物体下落的时间(4)落回原地的速度 特点：竖直上抛运动具有对称性（速度、时间）整体法：（规定向上为正方向）速度公式，位移公式 ，速度—位移关系式 ，用平均速度求位移的公式。注意：上述公式中的t是从抛出时刻开始计时的，x是运动物体对抛出点的位移。III、典型例题【例1】伽利略以前的学者认为，物体越重，下落越快。伽利略等一些物理学家否定了这种看法。（1）在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛到达地面，这主要是因为（）A.它们的质量不等B.它们的密度不等C.它们的材料不同D.它们所受的空气阻力不等（2）在此塔顶端同时释放大小相等的实心铁球和空心铁球，下列说法中正确的是（）①它们受到的空气阻力不等②它们的加速度相等③它们落地的速度不等④它们下落的时间相等A.①③B.②④C.只有②D.只有③ 【例2】在15m高的塔上以4m/s的初速度竖直上抛一个石子，求经过2s后石子离地面的高度。（g取10m/s2）【例3】由地面竖直上抛一个物体，通过楼房上1.55m高的窗户，需要0.1s；当物体下落时，由下窗沿落到地面的时间为0.2s。求物体上升的最大高度。（g取10m/s2）【课堂反馈】1.一质点由静止开始做匀加速直线运动,当它位移为s时,末速度为vt,当它的位移为ns时,末速度为()A.nvtB.C.n2vtD.2.一质点做直线运动,加速度方向始终与速度方向相同,但加速度大小逐渐减小至零,则在此过程中() A.速度逐渐减小,当加速度减小至零时,速度达到最小值B.速度逐渐增大,当加速度减小至零时,速度达到最大值C.位移逐渐增大,当加速度减小至零时,位移将不在增大D.位移逐渐减小,当加速度减小至零时,位移达到最小值3.甲车由静止开始做匀加速直线运动,通过位移s后速度达到v,然后做匀减速直线运动直至静止,乙车由静止开始做匀加速直线运动,通过位移2s后速度也达到v.然后做匀减速直线运动直至静止,甲、乙两车在整个运动中的平均速度分别为v1和v2,v1与v2的关系是()A.v1＞v2B.v1=v2C.v1＜v2D.无法确定4.如图,A、B是甲、乙两小球从同一地点沿同一直线运动的v-t图象,根据图象可以判断()A.甲、乙两球做初速度方向相反的匀减速直线运动,加速度大小相同方向相反B.两球在t=8s时相距最远C.两球在t=2s时速率相等D.两球在t=8s时相遇5.一个物体从静止出发以加速度a做匀加速直线运动.经过时间t后,改作以t时刻末的速度做匀速直线运动,则在2t时间内的平均速度是()A.B.C.3atD.6.甲、乙两汽车沿平直公路同时同地同向驶向同一目的地,甲车在前一半时间内以速度v1做匀速运动,后一半时间内以速度v2做匀速运动,乙车在前一半路程中以速度v1做匀速运动,后一半路程中以速度v2做匀速运动,则()A.甲先到达目的地B.乙先到达目的地C.甲、乙同时到达目的地D.条件不足,无法确定7.物体以20m/s速度竖直上抛,当速度大小变为10m/s时经历时间可以是(空气阻力不计,g=10m/s2)()A.1sB.2sC.3sD4s 8.竖直向上射出的箭，初速度是35m/s，上升的最大高度是多大？从射出到落回原地一共用多长时间？落回原地的速度是多大？（g取10m/s2）9.竖直上抛的物体，初速度是30m/s，经过2.0s、3.0s、4.0s，物体的位移分别是多大？通过的路程分别是多长？各秒末的速度分别是多大？（g取10m/s2） 10.气球以10m/s的速度匀速竖直上升，从气球上掉下一个物体，经过17s到达地面。求物体刚脱离气球时气球的高度。（g取10m/s2）