§24自由落体运动.doc

第四节 自由落体运动一、三维目标1、知识与技能（1）认识自由落体运动，知道影响物本下落快慢的因素。（2）理解自由落体运动是在理想条件下的运动是物理模型。（3）知道它是初速度为零的匀加速直线运动，加速度能用打点计时器相关器材测定出来，并知道不同地方，重力速度大小不同。（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，并能够运用自由落体规律解决实际问题。2、过程与方法通过教师的演示实验和学生自主进行的实验探究相结合的方法，总结归纳出自由落体运动的规律。根据学生的实际能力去引导学生进行观察、思考、讨论和交流。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述能力。（2）渗透物理方法的教育，自由落体又是一种物理模型。（3）培养学生的团结合作精神，敢于提出与别人不同的见解。二、教学重点和难点1、自由落体运动及探究自由落体运动的过程。2、掌握自由落体运动的条件及规律并能运用其解决实际问题。三、教学设计导入： 当树叶从树枝上落下来，雨滴从屋檐上落下来的时候，你们想过这种运动吗？它们下落的过程有没有一定的规律可循呢？今天我们将一起来探究这种运动自由落体运动。教学：教师演示实验1： 质量相等的纸片和纸团同时释放。教师引导学生观察它们下落的快慢是否相同？教师提问：为什么纸片下落的慢？学生观察、讨论得出：物体下落快慢与空气阻力的影响有关。教师演示实验2： “牛顿管”实验将羽毛和金属片放入有空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是金属片下落的快，羽毛下落的慢。将羽毛和金属片放入抽去空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是金属片和羽毛下落的快慢相同。做牛顿管对比实验要注意：（1）抽气达到一定的真空度时，应先关闭钱毛管阀门，然后再停止泵的运转。（2）先让学生观察羽毛、软木塞或金属片在已抽真空的牛顿管中同时下落，它们几乎同时落到管底。（3）打开进气阀，让学生注意听到进气的声音，看羽毛被气流吹起的现象，再让学生观察羽毛、软木塞或金属片在有空气的牛顿管中同时下落，它们的下落快慢差别很大。（4）实验时，勿使金属片压在羽毛上，以免不抽气时出现同时下落的现象。得出：影响落体运动快慢因素是空气阻力的作用与物体质量无关。没有空气时，只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢相同。（一） 自由落体运动1、定义：物体只有在重力作用下从静止开始的运动，叫自由落体运动。说明：严格的自由落体运动只在没有空气阻力的空间才存在。 但如果空气阻力相对重力比较小实际生活中可近似看作自由落体。2、是一种理想模型。学生实验探究：用打点计时器研究自由落体运动。学生按照教材第45页的图2.41装置做实验，将一系有纸带的重物从一定的高度自由下落，利用打点计时器记录重物的下落的过程。说明：落体运动物体的位置往往变化得比较快，凭目测难以观察和记录，用打点计时器或频闪照相就可以记录下运动物体每隔相等时间所在的位置（运动信息），这样得到的纸带（或照片）可以用来对运动过程进行分析。教材中用打点计时器较好地将重物下落过程记录下来，这样做既简便易行，又拓宽了对基本仪器的应用，但实验的准确度较难把握。因此在实验中要注意：（1）按教材图示和实验要求连接好线路，并用手托重物，将纸带拉到最上端；（2）打点计时器的安装要使两限位孔在同一竖直线上，以减少摩擦阻力；（3）应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小；（4）先接通电路再放开纸带；（5）手捏纸带松手之前，不要晃动，保证打出来的第一个点清晰；（6）重复上述步骤多次，直到选取只有打出的第一点与第二点之间间隔约为2mm的纸带才是有效的；（7）教师一定要提醒生学生思考讨论，影响实验准确度的因素有哪些？并给予具体引导，注意培养实事求是的科学态度；（8）要求学生保存好记录了自由落体运动信息的纸带，为研究运动规律做准备。完成实验后，分析纸带上记录的运动信息，请学生思考下问题：（1）自由落体运动的轨迹是怎样的？（2）重物做自由落体运动的过程中，其速度有没有发生变化？（3）有的同学从实验结果中得出x正比于t2，有的同学得出x正比于t，你的结论又如何呢？（4）相邻、相等时间间隔的位移之差有怎样的关系？（5）影响实验精确程度的因素有哪些？用打点计时器研究自由落体运动，计算其加速度，换用不同质量的重物看纸带上点子间隔有什么不同，总结得出结论。教师点评：将两条纸带对比，只要两条纸带上的点子间隔相同，就说明它们的加速度是相同的。学生运用自己所学知识计算重力加速度，通过比较得出结论。实验探究结果：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，加速度大小是9.8m/s2。3、自由落体运动的性质：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。学生使用不同物体进行反复实验得出：同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，方向总是竖直向下的。（二）自由落体加速度在同一地点，一切物体的自由落体加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度也叫重力加速度。符号：g方向：竖直向下（与重力方向一致）大小：与地点有关，一般计算中取g=9.8m/s2说明：地球上不同地点g的大小不同（引导学生看书上第46页的g值表）注意到g值与纬度高低有关，赤道处g较小，极地处g较大，由于自由落体运动的初速度为零，加速度恒定，让学生知道匀变速运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动。由学生回忆匀变运动的基本公式自己推导出自由落体运动的规律。（三）自由落体运动的规律（vt=0 ，a=g）vt=v0+at vt=gts= vtt+ at2 h= gt2vt2v02=2as vt2=2gh课堂训练例1 在测量自由落体加速度的实验中，打点计时器所用电源的频率为50Hz，实验中得到一条点迹清晰的纸带，把第一个点记作0，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量的点，每两个测量点之间有4个实际打出的点，如图所示，图中所标数据是各测量点到0的距离（单位：mm），那么由此可以计算自由落体加速度为多少？例2 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、自由落体运动是初速度为零、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动C、物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动D、当空气阻力的作用比较小、可以忽略不计时，物体自由下落可视为自由落体运动例3 从地面80m的空中自由落下一个小球，取g=10m/s2，求：（1）经过多长时间落到地面？（2）自开始下落计时，在第1s内的位移、最后1s内的位移。（3）下落时间为总时间的一半时的位移。做一做：阅读教材“测定反应时间”，回答下列问题：问题1：若测出某同学捏住直尺时，直尺下落的高度为10cm，那么这位同学的反应时间是多少？问题2：在上课时，教师用这种方法测量同学们的反应时间，但同学刚把尺子捏住，教师马上就说出该同学的反应时间，也没见他怎样计算，你知道老师是怎样做的吗？小结：这节课我们学习了对自由落体运动概念和规律的认识及理解。自由落体运动是物体从静止开始的只受重力作用的匀加速直线运动，加速度为g，学好本节可更好地认识匀变速直线运动的规律和特点，是对上节内容的有益补充。要突破此重点内容，一定要把握一点，即自由落体运动只是匀变速直线运动的一个特例v0=0,a=g。我们在以前章节中所掌握的所有匀变速直线的规律及推论，在自由落体运动中均可使用。在使用时要注意自由落体运动的特点，判断是自由落体运动之后方可代入计算。自由落体运动是一种非常重要的运动形式，要现实生活中有许多落体运动可以看成是自由落体运动，研究自由落体运动有着普遍的意义。为了研究自由落体运动，我们运用了物理学中的理想化方法，从最简单、最基本的情况入手，抓住影响运动的主要因素，去掉次要的非本质因素的干扰，建立了理想化的物理模型自由落体运动，并且研究了自由落体运动的规律，理想化是研究物理问题常用的方法之一，在后面的学习中我们还要用到。课后训练1、大气层是我们地球生命赖以生存的屏障，每天都有很多小陨石落入地球大气屋中，但当它们进入大气层后，由于空气的摩擦生热，绝大部分小陨石还没有到达地面便已经被烧毁，现在人类向天空发射的飞行器、卫星等当超过一定使用年限后，也让它们进入大气层烧毁，那么小陨石等进入大气层后的运动是自由落体运动吗？2、甲、乙两物体的质量之比为1：4，不考虑空气的阻力作用，它们在同一高度处同时下落，则下面说法正确的是（ ）A、甲比乙先着地 B、乙比甲先着地C、甲和乙同时落地 D、甲比乙的加速度大3、如果从高楼相隔1s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4、我们在看电影或电视中经常可看到这样的惊险场面：一辆汽车从山顶直跌入山谷，为了拍摄重力为15000N的汽车从山崖上坠落的情景，电影导演通常用一辆模型汽车代替实际汽车，设模型汽车与实际汽车的大小比例为 ，那么山崖也必须用 的比例来代替真实的山崖。设电影每1min放映的胶片张数是一定的，为了能把模型汽车坠落的情景放映的恰似拍摄实景一样，以达到以假乱真的视觉效果，问：在实际拍摄的过程中，电影摄影机第1s拍摄的胶片数应是实景拍摄的几倍？布置一题课外探究题：在自来水龙头下放一空罐头盒，调节龙头，让水一滴一滴的滴下，并调节到使第一滴水碰到盒底的瞬间，第二滴水正好从水龙头口