匀变速直线运动的实例.doc

匀变速直线运动的实例自由落体运动一 教学目的1. 知识与技能（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2. 过程与方法（1）培养学生的观察能力和逻辑推理能力；（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；3. 情感态度与价值观（1）调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表达能力；（2）渗透物理方法的教育，在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型自由落体。（3）通过实验，培养学生的合作精神。（4）通过史实，培养学生学会质疑的科学素养。二 教学方法探究法，讲授法，实验法三 教具准备乒乓球，刻度尺，小纸片，牛顿管四 教学过程老师：通过之前第一第二节课的学习，我们已经了解了什么是匀变速直线运动，来这位同学你来说一下什么是匀变速直线运动。学生甲：匀变速运动就是物体加速度保持不变的直线运动。老师：恩，回答的很好。请坐。并且呢，我们知道当加速度与速度同向时，物体做匀加速直线运动。而当加速度与速度反向时，物体做匀减速直线运动。讲完匀变速直线之后我们了解了匀变速直线运动的速度变化规律，来这位同学你来讲一下匀变速直线运动的速度公式是什么。学生乙：匀变速直线运动的速度公式是：Vt=V0+at老师：恩，很好。并且呢我们知道，匀变速直线运动速度关于时间是成一次函数的。也就是说它的V-T图像是一条直线。然后呢我们也了解了匀变速直线运动的位移变化规律。知道了匀变速直线运动的位移公式。来这位同学你来讲一下匀变速直线运动的位移公式是什么。学生丙：匀变速直线运动的位移公式是：S= V0t+12at2 老师：恩，很好，那他的S-T图像又是怎么样的呢？学生丙：是一条抛物线。老师：恩，很好，请坐。我们在得到了位移公式之后呢，又将它和速度公式联立方程组，然后又得到了另外一个位移的公式，速度位移公式。来这位同学你来讲一下速度位移公式是什么？学生丁：速度位移公式：Vt2-V02=2as老师：恩，很好，请坐。在第二节的时候呢，我们通过实验的方式，更加直观的了解了匀变速直线运动的特点和规律。好回顾完之前所学的内容之后呢，我们进入这节课的学习。在这个世界上有3个苹果被世人所知道，有没有哪位同学知道这三个都是哪三个苹果？好，来这位同学你觉得应该是哪三个苹果呢？学生A：老师我不知道。老师：恩，好，请坐。既然大家都不知道那就由老师来告诉你们。这第一个苹果呢就是当年在伊甸园被夏娃吃掉的那个苹果，而第二个苹果呢就是在美国被乔布斯咬了一口的那个苹果，至于第三个呢就是砸到牛顿头上的那个，那个苹果让牛顿发现了万有引力定律。今天我们就来研究一下这第三个苹果。当然我们今天研究的不是万有引力定律，而是那个苹果从离开树枝一直到掉到牛顿头上这样一段过程。苹果掉下来的整个的空中的过程，就是我们这节课要研究的一种运动自由落体运动。老师：首先我们来研究一下什么是自由落体运动，到底怎么样的运动才是自由落体运动呢，来大家看好了，老师现在来给大家展示一下自由落体运动。现在我将一个乒乓球抓在空中，然后放手，让这个乒乓球由静止开始下落，这个乒乓球在空中的整个运动过程，也是自由落体运动。下面老师换个物体再来演示一遍。这次老师呢用粉笔来给大家展示一下。大家看，老师同样是将粉笔拿在手中，然后张开5指，粉笔由静止开始下落。好，现在大家能归纳出什么是自由落体运动了么？来首先我们归纳一下这三个运动的共同点。首先它们一开始都是静止在空中，然后开始下落的。所以第一条共同点：由静止开始下落。其次它们在整个运动过程中都只受到重力的作用。所以第二个共同点就是只受重力作用。最后一个共同点呢就是在整个下落的过程中都没有受到其他的因素的影响。而这三点组合在一起呢就是自由落体的定义。物理学中将物体不受其他因素影响，只在重力作用下静止开始下落的运动称为自由落体运动。大家翻开书到第46页，将自有落体的定义划一下。大家注意，在这个定义中有三个部分，首先它是在最初的时候是静止的，也就是说它的初速度为0m/s，其次它只受到重力的作用，也就是说它从初始位置一直到末位置之间都只有重力作用。最后呢就是这个物体不受到其他因素的影响。也就是说，从它下落开始，它没有收到别的因素的影响，比如他在下落的过程中突然被打了一下，或者在下落的过程中有人从旁边吹一口气之类的。好，了解完自由落体的定义之后呢。我们来研究一下自由落体。老师：首先我们来研究一个问题是不是所有的从静止开始的，看上去只受重力作用的物体所做的运动都是自由落体运动呢，刚才在归纳什么是自由落体运动时，我给大家举了一个苹果从树上掉下来的例子，这是一个自由落体运动，那么如果不是一个苹果而是一片树叶呢，它是不是自由落体呢？来这位同学你觉得树叶从树枝上飘下来是不是自由落体运动呢？学生：老师，我觉得是的。老师：恩，好，请坐，这位同学你的观点是什么呢？你觉得它是自由落体还是不是自由落体呢？学生：老师，我和之前的那个人的看法是一样的，我也觉得它是自由落体。老师：恩，好，请坐。刚才呢我点了两名同学他们都觉得这是树叶从树上飘下来这是一个自由落体现象，那么其实呢，老师告诉你们，这不是自由落体运动，虽然看上去它貌似只受重力作用，但是呢，其实它还受到一个空气阻力，而且由于这个空气阻力和重力相差不大，不能忽略不计因此它不满足自由落体运动定义中的，不受其他因素影响所以它不是自由落体运动。实际上呢，物体再下落过程中部署其他因素影响是很难的，但是呢为了研究起来方便呢，当其他因素的影响比较小的时候，我们通常会忽略这些影响较，仍将这些运动看做是自由落体运动，比如我们所举的苹果，乒乓球，粉笔之都是这样一个情况。老师：好，下面我们来研究下自由落体运动的运动的特点。大家觉得是重的物体下落的快一点还是轻的物体下落的快一点？学生们：重的下落的快。老师：大家都是这么想的么？那我们下面来做一个小实验来验证一下刚才的那个问题。首先大家看这是2张同样大小，同样材质的小纸片。首先我们将它们抬到同样的高度，然后同时放下，大家看，它们是不是几乎同时掉到桌子上啊？学生：是老师：恩，好下面呢，老师将其中的一片纸撕掉一半，这样是不是这张纸就比另一张纸轻了，然后我把它团成一团，下面我们再重复刚才的那个实验再来一次，大家看这次是不是轻的团成小球的那个，先到达桌面啊？所以通过刚才的那个实验呢告诉我们并不是轻的物体下落的比重的物体慢。其实呢在古希腊的时候，著名的伟大的哲学家、科学家和教育家，也和你们一样犯过同样的错误，他也认为重的物体下落的更快，并且呢这个观点一直被当做真理，人人都奉为经典，几乎没有人提出任何的怀疑。直到十六世纪我们我们伟大的著名的物理学家伽利略对此提出了异议，并且呢在意大利的比萨斜塔上面做了著名的比萨斜塔实验，从而推翻了这个错误的理论。最后呢，得到出了一个结论，其实呢之所以有时不同的物体下落的速度有快有慢是因为空气阻力的原因，而如果没有空气阻力的存在的话，所有的物体的下落速度是一样快的。当然，当时伽利略提出这个理论的时候呢，由于科学发展和仪器设备的限制，当时仍然没有办法用实验手段得到真空，所以并不能用实验来验证这一条理论。一直到牛顿的时代，发明了抽气机,才由牛顿设计了牛顿管,真正用实验证明在真空中,物体下落速度与物体重量无关.于是,伽利略的理论终于从纯理论研究进入实验验证,并通过实验验证了其正确性.老师：下面就由老师来给大家演示一下这个实验。首先大家来看这个管子，这就是牛顿管，这个管子里面呢有2个物体，一个是羽毛，一个是石子。首先我们来看当里面充满空气的时候。大家看，是不是羽毛下落的速度比较慢。好，接下来我们将里面的空气抽光，好，现在呢里面的基本上已经真空了，下面我们将口封好，再来一次，同样是刚才的石子和羽毛，大家注意看不要眨眼，因为可能你一眨眼，它们就已经到底了，大家都准备好了吧，那么我开始了，大家看。是不是几乎同时到了最下面。是不是有些同学还没看清楚，那老师再来一次，大家看好了。好，通过这个实验呢，我们证明了伽利略的理论，当没有空气存在时，物体下落的速度不受其重力大小的影响。接下我们来研究一下自由落体运动时候，它到底是怎么样的一种运动是匀速直线运动，还是匀变速直线运动，还是说它只是一个直线运动。首先我们用频闪照相法，拍出放在竖着的刻度尺旁边的小球做自由落体时的一个运动情况，然后根据拍摄出来的图像我们画出它的一个位移与时间的图像，好现在已经画好了它的位移时间图像，大家看出来了么，它的位移与时间的图像是一条抛物线，而我们知道，只有当物体再做匀变速直线运动的时候它的位移与时间的关系才是一条抛物线，所以有此我们可以的到这样一个结论，那就是自由落体运动其实就是一种比较特殊的匀变速直线运动。它特殊的地方有：1.它的初速度一定为0m/s,2.它运动的方向一定是竖直向下，3.它一定是匀加速直线运动，因为它的加速度的方向一定向下，并且它的速度方向也一定是向下的。老师：既然我们知道了自由落体运动时事一种特殊的匀变速直线运动，那么每一个自由落体运动的加速度的大小肯定是不变的，并且呢我们通过之前的实验我们知道，任意2个物体同时开始做自由落体运动时任意时刻的下落速度是一样快的，也就是说，它们在相同的时间内，它们速度的增加量是一样大的，也就是说它们的加速度是一样大的。那么它的加速度的大小究竟是有多大呢？我们来看一下刚才的那张照片，之前我们画出了它的S-T图，下面我们根据之前的那些数值，再套用一下匀变速直线运动的位移公式，我们就能很方便的求出它的加速度，下面我们来算一下，它的加速度究竟是多少。好，经过计算我们得到了一个加速度的值，它的加速度大小为9.8m/s2,大家注意由于这个加速度是由于物体只受重力的情况下产生的，所以我们将其称为重力加速度，用英文字母g表示。当然这个9.8m/s2只是一个通用的数字，实际上不一样的地方具体的数值也是不一样的，比如上海就没有9.8m/s2只有9.794m/s2.又比如北京9.801 m/s2，而北极则是9.832 m/s2，不过呢基本上都在9.8 m/s2附近，所以我们在今后的计算的时候呢，一般都取9.8 m/s2，这个大家要记住，这个物理量是需要掌握的，考试的时候一般它是不会给你们的。并且在以后大家做自由落体运动的题目算位移的时候呢，大家可以直接将自由落体运动的位移公式写成，s=12gt2。老师：今天的新课就上到这里，下面我们总结一下这节课所学到的知识点。首先我们通过归纳法，从三个事例中找出了它们的共同点，得出了自由落体运动的定义：物体不受其他因素影响，只在重力作用下静止开始下落的运动我们称之为自由落体运动。之后呢，我们我们通过实验的方法得出了，当物体不受空气阻力时，物体下落的快慢与它所受的重力无关。接着我们再一次用实验的方法，得出自由落体运动就是一种初速度为0m/s的匀加速直线运动。最后我们通过计算得出了物体做自由落体运动时它的加速度大小为9.8 m/s2，并且我们将这个加速度叫做重力加速度。大家注意，这个重力加速度g=9.8 m/s2大家一定要记下来。学完自由落体之后呢，我们利用今天所学的知识来玩一个小游戏。大家请看书第48页的迷你实验室。这里他设计了一个小游戏，这个小游戏是用来测量