自由落体运动物理教案.doc

第 1 页 共 23 页自由落体运动物理教案作为一名老师，时常需要用到教案，编写教案有利于我们科学、合理地支配课堂时间。那么应当如何写教案呢？以下是WTT 为大家搜集的自由落体运动物理教案，与。自由落体运动物理教案 1教学目的知识目的1、知道什么是自由落体运动。2、知道什么是重力加速度，知道重力加速度的方向和通常的取值。3、会应用相应的运动学公式解答有关自由落体运动的问题。才能目的调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维才能及表述。教学建议教材分析p教材把自由落体运动作为初速度为零、加速度为的匀加速直线运动的特例来处理，没有另外给出自由落体运动的公式，第 2 页 共 23 页这表达了物理学从简单问题入手，用理想化的方法处理实际问题的方法。研究自由落体运动时，给出了频闪照相机的照片，但没有作定量的详细分析p，只要求从图上看出物体越落越快，物体作加速运动即可。教材为了简便，援引伽利略的研究结果，直接给出了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，重力加速度的讲述，也比拟合适学生的思维习惯，根据实验在同一地点，从同一高度同时自由下落的物体，同时到达地面的事实。由知它们的加速度必一样，所以本节课的重点和关键是做好实验和推理分析p。教法建议可以按照教材安排的顺序，在讲解的同时，通过实验，边讲边议，假如学生条件答应，可采取讨论式的教法。教学设计例如教学重点：认识自由落体运动是初速度为零、加速度为的匀变速直线运动，并能应用匀变速直线运动的规律解决自由落体运动的问题。教学难点：自由落体运动中不同物体下落的加速度都为。主要设计：一、自由落体运动方案一1、考虑与讨论：第 3 页 共 23 页1重的物体下落得快？还是轻的物体下落得快？2请举出一重的物体下落快的实例？演示一团棉花和一块石头下落的现象3请举出一轻的物体下落快的实例？演示一小粒石子和一大张纸片下落情况2、分析p引导：1上述实验现象是因为有空气阻力存在使现象变得复杂，老师指出2演示：把纸片团成一个小纸团，再让它和小石子同时下落的现象。3提问：假如没有空气阻力，只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢如何？4演示：按教材要求做“牛顿管”实验。3、分析p与小结：1分析p“牛顿管”实验的特点，引出自由落体运动的定义。2展示课件“自由落体运动的频闪效果”3分析p频闪效果，分析p出自由落体运动是加速运动，进而指出，自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。方案二第 4 页 共 23 页1、老师提出我们要研究一种见得非常多的物体运动，即物体下落的运动，问学生：重的物体下落快还是轻的物体下落的快？2、启发学生回想所见过物体的下落运动，有没有轻的物体下落快的现象？引导学生对观察到的物体下落现象总结为“有时重的物体下落快、有时轻的物体下落快”配合演示3、提问：怎样从理论上说明重的物体比轻的物体下落快是不对的？让学生看教材 30 页有关伽利略的推理，认识到从“重的物体下落快”会导出矛盾的结论。4、提问：为什么有时重的物体下落快？有时轻的物体下落快？可通过前面的演示启发学生想到：空气阻力的作用使得物体下落问题变得复杂。5、老师问：我们应该怎样研究物体的下落运动？引导学生想到研究问题应从简单到复杂，因此应首先研究没有空气阻力时物体的下落情况。指出可根据实验来研究。6、演示：“牛顿管实验”让学生得出结论：没有空气阻力，只有重力作用时，轻重不同的物体下落快慢一样。7、老师小结：物体只在重力作用下从静止下落的运动叫自由落体运动，轻重不同的物体自由下落快慢一样。8、展示课件“自由落体运动的频闪效果”，总结特点：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。第 5 页 共 23 页二、自由落体加速度：1、分析p引导：在同一地点，从同一高度同时下落的物体，下落到同一位置时这个位置是任意的所用时间总是一样的。可知：这些初速度为零的匀加速运动，在一样时间里发生了相等的位移，由知，它们的加速度必一样。2、让学生看书，记住重力加速度的方向，理解一些地区的重力加速度的数值。3、让学生根据匀变速运动的公式，推导出自由落体运动的公式：假设学生根底较好，可根据自由落体频闪照片，用分析p纸带的方法粗算一下自由落体加速度。探究活动滴水法测重力加速度的过程是这样的，让水龙头的水一滴一滴的滴在其正方的盘子里，调整水龙头，让前一滴水滴到盘子时后一滴恰好分开水龙头，测出几滴水落到盘中的总时间t，用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差 h，即可算出重力加速度。请考虑：为什么不只测出一滴水下落的时间即开场计算？按前面给的方法测出一个水滴下落时间还是？为什么？重力加速度的表达式是什么？实际做一做，计算一下，当地的重力加速度。自由落体运动物理教案 2第 6 页 共 23 页一、教材分析p本节内容属于普通高中物理课程标准中必修模一第二章匀变速直线运动的研究第五节自由落体运动的内容。自由落体运动是匀变速直线运动的一种详细情形。此前，学生已经学习了匀变速直线运动的规律，也学习了研究匀变速直线运动的根本方法，对本课的学习，实际上是引导学生利用已有知识解决生活实际中的问题。组织学生进展探究活动，既有利于稳固所学的知识，培养学生解决实际问题、探求规律的才能，还能对学生进展科学方法和科学思想的教育。二、目的1、知识与才能1理解自由落体运动，理解是重力加速度，2掌握自由落体运动的规律，3培养学生分析p和综合、推理和判断等思维才能。2、过程与方法通过观察轻重不同物体在真空中的下落过程，实际测量重物自由下落的加速度等探究活动，让学生体会科学推理和科学实验是提醒自然规律的重要方法和手段。3、情感态度和世界观第 7 页 共 23 页感受前人亚里士多德崇尚科学、勇于探究的人格魅力，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。三、教学重点、难点重点：不同物体自由下落有共同加速度 g、做好实验难点：斜面实验设计的巧妙性、实验过程中科学猜测、数学推导、合理外推的表达四、学情分析p在前面的教学中，学生已经初步掌握了平均速度、瞬时速度、加速度的概念，对自由落体运动也有过考虑，接触过亚里士多德的观点和伽利略著名的比萨斜塔实验，但未曾接触匀变速直线运动和理想实验的概念。五、教学方法实验探究法、分析p法、实验归纳法、讲授法、讨论法。六、课前准备1、牛顿管、抽气机；2、10 套：纸片、铁架台、铁螺丝、铁夹、铁横杆、纸带夹、打点计时器带复写纸片、纸带、重锤、海绵垫、接线板；长刻度尺。自由落体运动物理教案 3第 8 页 共 23 页一、教学目的1、知识与技能(1)认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。(2)能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进展分析p。(3)知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，理解在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。(4)掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律，并可以运用自由落体规律解决实际问题。(5)初步理解探究自然规律的科学方法，重点培养学生的实验才能和推理才能。2、过程与方法(1)会根据现象进展合理假设与猜测的探究方法。(2)会利用实验数据分析p并能归纳总结出物理规律的方法。3、情感态度与价值观(1)通过指导学生探究，调动学生积极参与讨论，培养学生学习物理的浓重兴趣。(2)浸透物理方法的教育，在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型自由落体。第 9 页 共 23 页(3)培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于积极探究并能提出与别人不同的见解。二、教学重难点重点：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。难点：理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题。三、教学过程1、新课导入这一环节采用游戏导入，老师在课前需要设计制作好“测反响时间尺”(在一约 50cm 长的尺有刻度的一面标上自由下落对应长度所用的时间)。师：一般情况下，刻度尺是用来测量什么物理量的?生：测量物体长度的!师：大家看到我手里的这把尺子了没有?我这把尺子跟普通尺子是不一样，有特殊的功能，它可以测量出你的反响时间。不信?我请几位同学上来试试。找几名同学上来做这个实验。可通过比比谁的反响时间短来调动学生的积极性。第 10 页 共 23 页师：相信大家一定非常想知道这把尺为什么能测出人的反响时间呢?是根据什么原理呢?我可以告诉大家，尺子测时间的原理就是利用尺子下落过程中的运动特点制成的。而我们今天要研究的就是尺子下落这样的运动。师：像尺子下落这样的运动是一种常见的运动。挂在线上的重物，假如把线剪断，它就在重力的作用下，沿着竖直方向下落。从手中释放的石块，在重力的作用下也沿着竖直方向下落。师：不同的物体下落快慢是否一样呢?物体下落的快慢由哪些量决定?请大家结合日常生活经历答复以下问题。生：不同物体下落快慢应该是不一样的，下落快慢应该是由质量决定，质量大的下落快，质量小的下落快慢。师：这位同学答复得对不对呢?大家看我来做几个实验。演示实验(1)将一张纸和一张金属片在同一高度同时释放，结果金属片先着地。老师不发表意见，继续做实验。分别将实验内容和实验结果板书在黑板上。(2)将刚刚的纸片紧紧捏成一团，再次与硬币同时释放，结果两者几乎同时落地。(3)将两个完全一样的纸片，一个捏成团，一个平展，那么纸团下落快。第 11 页 共 23 页师：物体下落快慢是由质量决定吗?生：不是的!师：为什么这样说?生：第 2 个实验和第三实验都说明了这个问题，特别是第3 个问题，质量一样却下落有快慢之分。师：那你如今觉得物体下落快慢由什么因素决定呢?生：我想应该是空气阻力。猜测师：假如影响物体下落快慢的因素是空气阻力，那么在没有空气阻力，物体的下落快慢应该是一样的，这种猜测是不是正确呢?我们来做一个实验验证一下。验证牛顿管实验师：刚刚的实验现象验证了我们的猜测，在没有空气阻力即物体只受重力的情况下，所有物体由静止下落的快慢是一样的。师：1971 年美国阿波罗 15 号宇航员在月球外表将锤子和羽毛同时释放，它们同时落在月球外表，这是通过电视转播过的。2、新授环节(1)自由落体运动第 12 页 共 23 页师：物体假设在没有空气阻力的情况下由静止下落，它的受力情况有什么特点?生：没有空气阻力，那么物体只受重力。师：很好!物理学中把这种只受重力作用，由静止开场下落的运动叫做自由落体运动。自由落体运动：在只受重力的情况下，由静止开场下落的运动。师：我们日常生活中见到的落体运动是自由落体运动吗?比方开场测反响时间的尺子的下落运动是自由落体运动吗?生：肯定不是，因为在地球外表大气层内，没有空气的情况是不存在的。师：说得很好!在我们的日常生活环境下，自由落体运动是不存在的，只是一种理想运动模型。但利用忽略次要因素，抓住主要因素的物理研究方法，我们可以把日常生活中一些空气阻力影响不大的落体运动近似看作自由落体运动。什么样才叫做阻力影响不大，就是阻力跟重力相比可以忽略。近似条件：一般情况下，密度较大实心物体的下落都可以近似看成自由落体运动。(2)自由落体运动的运动规律第 13 页 共 23 页师：做自由落体运动的物体的运动规律是什么呢?速度随时间是如何变化的?位移随时间又是如何变化的，我们该如何来研究它的运动规律呢?生：利用打点计时器。先选择一个物体，这个物体必须密度大，实心，体积不要太大，这样的话就可以把这个物体由静止开场下落的运动近似看成自由落体运动。接着用打点计时器来研究物体的运动规律。师：请同学们自己设计并进展实验，将纸带的处理结果告诉我。学生设计、操作并处理实验结果总结分析p运动规律师：实验结论是什么?生：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。师：如何得出这个结论?生：根据实验得到的纸带，我猜测它是匀加速运动。于是我用匀变速直线运动的运动规律来验证纸带，结果证明自由落体运动是匀变速直线运动。师：答复得非常正确!自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，这个结论我们要牢记。师：那再计算一下自由落体的加速度大小是多少?方向如何?第 14 页 共 23 页生：我所算得的结果在 9.4 左右，方向是竖直向下，因为物体是竖直向下匀加速的，所以加速度方向应该与速度方向一样，竖直向下。师：其他同学的结果呢?生：我的也差不多。关键点提问师：大家用的是质量不同的重锤做的实验，为什么求出来的加速度结果差不多呢?生：虽然重锤质量不同，但由于空气阻力影响较小，均可以近似成自由落体运动，而我们已经知道：所有物体做自由落体运动的运动情况是完全一样的。所以测出来的结果差不多是符合事实的。总结归纳重力加速度师：同学们刚刚测量计算出来的自由落体加速度又叫做重力加速度，用 g 表示。准确的实验发现，在地球上不同的地方，g 的大小是不同的：1、纬度越高，g 越来越大;2、同一纬度，高度越大，g 越小。一般的计算中可以取 9.8m/s2 或10m/s2，假如没有特殊说明，都按 9.8m/s2 计算。3、稳固练习例 1、以下说法正确的选项是(BD)A.第 15 页 共 23 页物体从静止开场下落的运动叫做自由落体运动B.物体只在重力作用下从静止开场下落的运动叫做自由落体运动C.从静止开场下落的钢球受到空气阻力作用，不能看成自由落体运动。D.从静止开场下落的钢球受到空气阻力作用，因为阻力与重力相比可以忽略，所以能看成自由落体运动。例 2、以下说法不正确的选项是(A)A.g 是标量，有大小无方向。B.地面不同地方 g 不同，但相差不大。C.在同一地点，一切物体的自由落体加速度一样。D.在地面同一地方，高度越高，g 越小。第 16 页 共 23 页例 3、AB 两物体质量之比是 1：2，体积之比是 4：1，同时从同一高度自由落下，求下落的时间之比，下落过程中加速度之比。解：因为都是自由落体运动，高度一样，所以下落时间一样，1：1;下落过程加速度也一样都是 g，1:1例 4、质量为 2kg 的小球从离地面 80m 空中自由落下，g=10m/s2，求1、经过多长时间落地?2、第一秒和最后一秒的位移。自由落体运动物理教案 4一、自由落体运动1.定义：物体只在重力作用下从静止开场下落的运动.考虑：不同的物体，下落快慢是否一样?为什么物体在真空中下落的情况与在空气中下落的情况不同?在空气中与在真空中的区别是，空气中存在着空气阻力.对于一些密度较小的物体，例如降落伞、羽毛、纸片等，在空气中下落时，受到的空气阻力影响较大;而一些密度较大的物体，如金属球等，下落时，空气阻力的影响就相对较小了.因此在空气中下落时，它们的快慢就不同了.在真空中，所有的物体都只受到重力，同时由静止开场下落，都做自由落体运动，快慢一样.第 17 页 共 23 页2.不同物体的下落快慢与重力大小的关系(1)有空气阻力时，由于空气阻力的影响，轻重不同的物体的下落快慢不同，往往是较重的物体下落得较快.(2)假设物体不受空气阻力作用，尽管不同的物体质量和形状不同，但它们下落的快慢一样.3.自由落体运动的特点(1)v0=0(2)加速度恒定(a=g).4.自由落体运动的性质：初速度为零的匀加速直线运动.二、自由落体加速度1.自由落体加速度又叫重力加速度，通常用 g 来表示.2.自由落体加速度的方向总是竖直向下.3.在同一地点，一切物体的自由落体加速度都一样.4.在不同地理位置处的自由落体加速度一般不同.规律：赤道上物体的重力加速度最小，南(北)极处重力加速度最大;物体所处地理位置的纬度越大，重力加速度越大.三、自由落体运动的运动规律因为自由落体运动是初速度为 0 的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动的根本公式及其推论都适用于自由落体运动.1.速度公式：v=gt2.位移公式：h=gt2第 18 页 共 23 页3.位移速度关系式：v2=2gh4.平均速度公式：=5.推论：h=gT2问题与探究问题 1 物体在真空中下落的情况与在空气中下落的情况一样吗?你有什么假设与猜测?探究思路：物体在真空中下落时，只受重力作用，不再受到空气阻力，此时物体的加速度较大，整个下落过程运动加快.在空气中，物体不但受重力还受空气阻力，二者方向相反，此时物体加速度较小，整个下落过程较慢些.问题 2 自由落体是一种理想化模型，请你结合实例谈谈什么情况下，可以将物体下落的运动看成是自由落体运动.探究思路：回忆第一章质点的概念，谈谈我们在处理物理问题时，根据研究问题的性质和需要，如何抓住问题中的主要因素，忽略其次要因素，建立一种理想化的模型，使复杂的问题得到简化，进一步理解这种重要的科学研究方法.问题 3 地球上的不同地点，物体做自由落体运动的加速度一样吗?探究思路：地球上不同的地点，同一物体所受的重力不同，产生的重力加速度也就不同.一般来讲，越靠近两极，物第 19 页 共 23 页体做自由落体运动的加速度就越大;离赤道越近，加速度就越小.典题与精析例 1 以下说法错误的选项是A.从静止开场下落的物体一定做自由落体运动B.假设空气阻力不能忽略，那么一定是重的物体下落得快C.自由落体加速度的方向总是垂直向下D.满足速度跟时间成正比的下落运动一定是自由落体运动精析：此题主要考察自由落体运动概念的理解，自由落体运动是指物体只在重力作用下从静止开场下落的运动.选项 A没有说明是什么样的物体，所受空气阻力能否忽略不得而知;选项 C 中自由落体加速度的方向应为竖直向下，初速度为零的匀加速直线运动的速度都与时间成正比，但不一定是自由落体运动.答案：ABCD例 2 小明在一次大雨后，对自家屋顶滴下的水滴进展观察，发现根本上每滴水下落的时间为 1.5 s，他由此估计出自家房子的大概高度和水滴落地前瞬间的速度.你知道小明是怎样估算的吗?精析：粗略估计时，将水滴下落看成是自由落体，g 取 10m/s2，由落体运动的规律可求得.第 20 页 共 23 页答案：设水滴落地时的速度为 vt，房子高度为 h，那么：vt=gt=.5 m/s=15 m/sh=gt2=.52 m=11.25 m.绿色通道：学习物理理论是为了指导理论，所以在学习中要注重理论联络实际.分析p问题要从实际出发，各种因素是否对结果产生影响都应详细分析p.例 3 一自由下落的物体最后 1 s 下落了 25 m，那么物体从多高处自由下落?(g 取 10 m/s2)精析：此题中的物体做自由落体运动，加速度为 g=10N/kg，并且知道了物体最后 1 s 的位移为 25 m，假如假设物体全程时间为 t，全程的位移为 s，该物体在前 t-1 s 的时间内位移就是 s-25 m，由等式 h=gt2 和 h-25=g(t-1)2 就可解出 h 和 t.答案：设物体从 h 处下落，历经的时间为 t.那么有：h=gt2 h-25=g(t-1)2 由解得：h=45 m，t=3 s所以，物体从离地 45 m 高处落下.绿色通道：把物体的自由落体过程分成两段，寻找等量关系，分别利用自由落体规律列方程，联立求解.自主广场第 21 页 共 23 页根底达标1.在忽略空气阻力的情况下，让一轻一重的两石块从同一高度处同时自由下落，那么A.在落地前的任一时刻，两石块具有一样的速度、位移和加速度B.重的石块下落得快、轻的石块下落得慢C.两石块在下落过程中的平均速度相等D.它们在第 1 s、第 2 s、第 3 s 内下落的高度之比为135答案：ACD2.甲、乙两球从同一高度处相隔 1 s 先后自由下落，那么在下落过程中A.两球速度差始终不变 B.两球速度差越来越大C.两球间隔 始终不变 D.两球间隔 越来越大答案：AD3.物体从某一高度自由落下，到达地面时的速度与在一半高度时的速度之比是A.2 B.1C.21 D.41第 22 页 共 23 页答案：B4.从同一高度处，先后释放两个重物，甲释放一段时间后，再释放乙，那么以乙为参考系，甲的运动形式是A.自由落体运动 B.匀加速直线运动 aC.匀加速直线运动 ag D.匀速直线运动答案：D5.A 物体的质量是 B 物体质量的 5 倍，A 从 h 高处，B 从2h 高处同时自由落下，在落地之前，以下说法正确的选项是A.下落 1 s 末，它们的速度一样B.各自下落 1 m 时，它们的速度一样C.A 的加速度大于 B 的加速度D.下落过程中同一时刻，A 的速度大于 B 的速度答案：AB6.从间隔 地面 80 m 的高空自由下落一个小球，假设取g=10 m/s2，求小球落地前最后 1 s 内的位移.答案：35 m综合开展7.两个物体用长 L=9.8 m 的细绳连接在一起，从同一高度以 1 s 的时间差先后自由下落，当绳子拉紧时，第二个物体下落的时间是多长?答案：0.5 s第 23 页 共 23 页8.一只小球自屋檐自由下落，在 t=0.2 s 内通过高度为h=2 m 的窗口，求窗口的顶端距屋檐多高?(取 g=10 m/s2)答案：2.28 m9.如图 2-4-1 所示，竖直悬挂一根长 15 m 的杆，在杆的下方距杆下端 5 m 处有一观察点 A，当杆自由下落时，从杆的下端经过 A 点起，试求杆全部通过 A 点所需的时间.(g 取 10 m/s2)图 2-4-1答案：1 s