《4 自由落体运动》.doc

第二章 匀变速直线运动的研究 自由落体运动 教学设计 科目 物理 课题 自由落体运动 课时 1课时 教学目标与 核心素养 一．知识与技能 1.知道物体做自由落体运动的条件； 2.用过实验探究自由落体运动加速度的特点，了解重力加速度的大小、方向； 3.掌握自由落体的规律，并能解决相关实际问题； 4.了解伽利略对自由落体运动的是过程，领会伽利略的思想和方法。 二．过程与方法 1.通过对实验现象的观察，提高学生对事物变化的分析和概括能力； 2.经历科学探究的过程，体验科学探究的思维方法，培养学生观察、分析、 处理实验数据的能力。 三． 情感态度与价值观 1.体会身边的自由落体运动，学以致用，激发学生的学习热情。 2.通过研究自由落体运动，培养学生浓厚的科学兴趣及严谨的科学态度。 3.感受前人（亚里士多德）崇尚科学、勇于探索的人格魅力，培养学生严谨务实的科学态度。促进学生形成科学思想和正确的世界观。 教学重、 难点 教学重点：1、自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程； 2、掌握自由落体运动的规律，并能运用其解决实际问题； 教学难点：1.对自由落体运动实验加速度的探究以及对实验数据的自主分析； 2.理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题. 教学准备 教具：多媒体课件、牛顿管、硬币、天平、小纸片、打点计时器、刻度尺、铁架台、纸带，重物（两个质量不同）等. 教 学 过 程 教师活动 学生活动 设计意图 一． 导入新课： 在日常生活中，我们会看到这种现象：把小石头和树叶举到相同高度，石头的重量比树叶重，同时由静止开始释放。观察哪个先落地？ 类似的现象在生活中还有很多，早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德通过观察大量物体下落的现象，归纳出：物体越重，下落得越快。在我们今天看来，他这个说法是否正确呢？ 【教师提出问题】是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢？ 二． 讲授新课： （1）自由落体运动 【教师引导】我们可以通过实验研究这个问题，桌上有两张纸片（同种材料，质量不同）观察掉落在桌面的情况： 1. 两张纸平摊，同一高度，同时静止释放。 2. 把质量小的纸捏成纸团，同一高度，同时静止释放。 可见，重的物体不一定下落得快，轻的物体下落不一定慢。那么是什么原因造成的呢？ 【教师回答】正是由于有空气阻力的影响，物体下落得才有快有慢。同学们想想看，如果没有空气阻力的影响，也就是在一个没有空气的空间里，物体只受重力，从静止开始下落的情况是什么样子呢？ 【教师演示】（演示牛顿管）看，这是一根玻璃管，管中的空气已经用抽气机抽掉了，里边有一个金属片和羽毛，观察牛顿管里的羽毛和金属片下落的快慢。 【教师引导】如果牛顿管里有空气，金属片和羽毛下落的快慢不同；把牛顿管里的空气抽出一些，金属片和羽毛下落的快慢就变得接近；当把牛顿管里的空气几乎全部抽出时，金属片和羽毛下落的快慢就相同了。 实验结论：在没有空气的空间里，物体下落的快慢相同 【教师提问】那么我们现在就来陈述自由落体运动 定义：物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动。 特点：只受重力、v0=0 注意：当空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，从静止开始下落的物体可视为自由落体运动。 （2）实验：研究自由落体运动的规律 【教师引导】下面我们通过实验研究自由落体运动的规律： 实验器材：铁架台、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。 实验原理：纸带在重物的作用下自由下落，纸带受到的阻力较小，近似认为纸带做自由落体运动，根据打出的纸带点的情况，分析出重物的运动规律。 实验步骤： ①把打点计时器竖直固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。 ②让重物靠近打点计时器，用手捏住纸带上端，启动打点计时器， 松手后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点，最后要关闭电源。 ③仿照前面对小车运动的研究，测量重物下落的加速度。 ④改变重物的质量，重复上面的实验。 数据处理：计数点瞬时速度的求法： 用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度。 出示纸带： 实验结论：v-t图像为一条倾斜的直线，所以自由有落体运动是匀变速直线运动。 如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，S1、S2、S3……为相邻两计数点之间的距离，若△S= S2－S1=……=C（常数），即若两连续相等的时间间隔的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。（△S =aT2） 实验误差： 1.纸带与打点计时器的摩擦 2.空气阻力的影响 3.测量误差 （3）自由落体运动的规律 【教师引导】同学们能根据我们对自由落体运动的实验研究的出哪些运动规律？ 【教师引导】既然自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。我们是不是可以根据匀变速直线运动的规律推导出自由落体的运动规律？ 匀变速直线运动 自由落体运动规律 【教师引导提问】物体在自由落体运动中的加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度。 竖直向下，通常用g表示。能求出自由落体运动的加速度吗? （1）我们通常用g来表示自由落体加速度，也叫重力加速度，数值近似为9.8，重力加速度的方向总是竖直向下的。在实验中，如果要获得更精确的数据，还可以用频闪照相来测量。 （2）地球上不同的地方，g取值不同。从赤道到两极，g逐渐增大。同一地点g值相同。 （3）既然自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动，那么其运动规律与一般规律类似： 不同的物体在同一地点，从相同高度同时自由下落的物体，同时到达地面，根据，则它们的加速度是相同的。 【教师引导】伽利略对自由落体运动的研究： 认真阅读课本，了解伽利略对自由落体运动的研究过程 出示图片：伽利略在做铜球沿斜面运动的实验 斜面的倾角增大到90°，这时小球的运动就是自由落体运动，这时小球仍然会保持匀加速运动的性质，而且所有物体下落时的加速度都是一样的！ 三． 课堂练习： 1、关于自由落体运动，下列说法正确的是 ( ) A、物体竖直向下的运动一定是自由落体运动 B、不同的物体做自由落体运动，它们的运动规律是不同的 C、物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动 D、自由落体运动的加速度与物体的质量无关 答案：CD 2、伽利略曾通过做“铜球沿斜面运动的实验”来研究自由落体运动.关于该实验的相关描述正确的是(   )    A.质量大的铜球沿斜面向下运动的加速度比质量小的铜球大 B.铜球沿斜面向下做匀加速运动,加速度与斜面倾角有关,而与铜球的质量无关 C.铜球在斜面上的运动与自由落体运动完全相同 D.通过做"铜球沿斜面运动的实验"不可能了解到自由落体运动的特点 答案：B 3、 如果从高楼相隔l s先后释放两个相同材料制成的小球，假设小球做自由落体运动，则它们在空中各个时刻( ) A. 两球的距离始终保持不变 B. 两球的距离越来越小 C. 两球的距离先越来越小，后越来越大 D. 两球的距离越来越大 答案：D 4、三峡大瀑布位于湖北省宜昌市晓峰旅游景区中、该景区中瀑布中的水从顶端落至地面的过程用时约3s，若将此运动视为自由落体运动，重力加速度g=10m/s2，则该瀑布的高度约为（　　） A．30m B．45m C．55m D．60m 答案：B 5、一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验，让一个质量为2kg的小球从一定的高度自由下落，测得在第5 s内的位移是————。 答案：36m 学生思考讨论 学生猜想：空气阻力？ 学生思考 学生观察实验说一说看到的实验现象和实验结论 学生回答对自由落体运动的认识，并给出一个定性的说法 学生根据教师引导进行实验 学生进行实验步骤 学生观察纸带并计算瞬时速度，然后画出图像， 掌握对纸带的处理方法 学生积极猜想回答 学生掌握自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，并说出自由落体运动的规律 学生了解重力加速度，并对g取值的不同和规律有一定的认知 学生练习 了解常见的物体下落的现象 掌握一定的历史史实，学会一些基本的推理方法，初步养成置疑的习惯，激发学生的学习兴趣。 锻炼学生自主学习能力以及总结能力 了解实验实验过程 培养学生利用物理语言，归纳总结规律的能力。 了解自由落体运动打纸带的方法 理解掌握自由落体运动的加速度是一个定值（在同一地点）。引导学生学会分析数据，归纳总结规律。 巩固本节知识 板书设计 §２.4 自由落体运动 一、 自由落体运动 物体只在重力作用下，从静止开始下落的匀加速度直线运动叫做自由落体运动。 二、 自由落体加速度 定义：物体在自由落体运动中的加速度叫做自由落体加速度，也叫做重力加速度。 符号：g 方向：竖直向下 大小：一般 g =9.8m/s2,粗略计算 g=10m/s2，同一地点g值不变，g值随纬度的增加而增大。 三、 自由落体运动规律 教学后记 引导学生对本节多学知识进行自主交流探究，根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。