2020版高中物理（新教材）人教必修第1册：(教案)自由落体运动

自由落体运动【教学目标】一、知识与技能1．知道自由落体运动的条件以及运动性质。2．掌握自由落体加速度的大小和方向。3．能够运用匀变速直线运动规律分析、解决有关自由落体运动的问题。二、过程与方法1．小组通过实验探究、讨论交流，体验自由落体运动现象。2．培养学生观察能力、分析能力、推理能力、处理实验数据的能力、归纳能力等。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．通过应用自由落体运动规律，解决实际问题，培养学生关注生活的态度。【教学重难点】教学重点：自由落体运动的特点和规律。教学难点：1．自由落体运动的性质2．自由落体加速度【教学过程】一、导入新课出示图片：常见物体的下落物体下落的运动是司空见惯的，例如雨滴下落，雪花纷飞、树叶飘落等，但人类对它的认识却经历了差不多两千年的时间。出示图片：亚里士多德教师叙述亚里士多德的观点：二千多年前，古希腊哲学家亚里士多德认为物体下落的快慢跟它的轻重有关，重的物体下落得快。他的这一论断符合人们的常识，以至于其后两千年的时间里，大家都奉为经典，你能举例推翻这一结论吗？出示参考答案：取两张质量不同的纸，取质量小揉成纸团，再让它们同时下落。可观察到什么现象？现象：质量小的纸团下落的快。教师总结：可见亚里士多德的观点是错误的影响落体运动快慢的因素可能是空气阻力的作用。二、讲授新课（一）自由落体运动1．伽利略认为，根据亚里士多德的论断，会推出相互矛盾的结论。出示图片：大小石头（1）假定大石头的下落速度为8，块小石头的下落速度为4，当把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而变慢。结论1：整个物体的下落速度应该小于8；（2）把两块石头捆在一起后，整体重量增加，则速度增加。结论2：整个物体下落的速度应该比8还要大。教师总结：这种相互矛盾的结论，说明亚里士多德“重的物体下落得快”的看法是错误的。那么，轻重不同的物体下落的情况到底怎样？下面我们一起来做个比较精细的实验，仔细研究一下。2．演示实验：轻重不同的物体下落快慢的研究出示图片：牛顿管甲有空气乙真空（1）实验器材：牛顿管（一个两端封闭的玻璃管，其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通）、真空泵、质量不相同的铁片和羽毛等。（2）实验步骤：①在有空气阻力时，把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中；②把玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落的情况；③启动真空泵，把牛顿管里的空气抽出一些，把玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落的情况；④把牛顿管里的空气几乎全部抽出，重复步骤③，观察物体下落的情况。（3）演示牛顿管的实验视频教师总结：（4）实验现象：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。（5）实验结论：在没有空气的空间里，物体下落的快慢相同3．自由落体运动（1）定义：物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动。（2）特点：只受重力、v0=0（3）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。由上面的实验我们可以看到，自由落体运动是加速运动。那么，它的加速度在下落过程中是否变化呢？例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（二）实验：研究自由落体运动的规律1．实验器材：铁架台、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。2．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。出示图片：打点计时器3．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。4．数据处理（1）计数点瞬时速度的求法例题：计数点2时的瞬时速度参考答案：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：教师出示计算结果和图像试验结论：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。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．测量误差知识拓展由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：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（三）自由落体加速度对不同物体进行的实验结果表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同。1．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，也叫重力加速度。2．符号：通常用g表示。3．方向：竖直向下。地点纬度重力加速度赤道海平面0°9.780马尼拉14°35′9.784广州23°06′9.788武汉30°33′9.794上海31°12′9.794东京35°43′9.798北京39°56′9.801纽约40°40′9.803莫斯科55°45′9.816北极90°9.832你从表中发现了什么规律吗？做一做：用手机测自由落体加速度阅读课文用手机自己测一测自由落体加速度。出示图片：手机截屏的自由落体运动用手托着手机，打开加速度传感器，手掌迅速向下运动，让手机脱离手掌而自由下落，然后接住手机，观察手机屏幕上加速度传感器的图像。（四）自由落体运动的规律1．自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。你能根据匀变速直线运动的基本公式，总结自由落体运动的规律吗？自由落体运动规律匀变速直线运动自由落体运动规律科学漫步：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（油画）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．重力加速度的大小与纬度有关，一般来说，纬度越高，g值越大大（填大或小），重力加速度的方向总是竖直向（填“下”或“上”）。答案：下2．一个物体从房檐自由落下，通过一个高为1.8m的窗户用了0.2s，g取10m/s2，则房檐距窗户下沿的高度为。答案：5m3．（2019春•宜昌期末）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．30mB．45mC．55mD．60m答案：B4．2019春•沙雅县校级期末）让两颗质量不同的石子，从同一高度同时开始下落（忽略空气阻力），下列说法正确的是（）A．质量大的石头下落的快B．质量小的石头下落的快C．两颗石子下落的快慢相同D．两颗石子在下落的过程中具有不同的加速度答案：C5．（2019春•南通月考）下列哪一个物体的运动可视为自由落体运动（）A．树叶的自由下落过程B．运动员推出的铅球的运动C．从桌面轻轻滑落的钢笔的运动D．石子从水面自由落到水底的运动答案C四、拓展提高1．一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5s内的位移是。答案：36m2．房檐滴水，每隔相等的时间积成一滴水下落，当第一滴水下落到地面时，第五滴水刚好形成，观察到第四、第五滴水之间的距离恰好为1m，不计空气阻力，则此房檐离地面的高度为（）A．4mB．5mC．6mD．16m答案：D3．从某一高度相隔1s先后释放两个相同的小球甲和乙，不计空气阻力，它们在空中任一时刻（）A．甲乙两球距离始终保持不变，甲乙两球速度之差保持不变B．甲乙两球距离越来越大，甲乙两球速度之差也越来越大C．甲乙两球距离越来越大，甲乙两球速度之差保持不变D．甲乙两球距离越来越小，甲乙两球速度之差也越来越小答案：C五、课堂小结1．自由落体运动：初速度为零的匀加速直线运动。2．条件：初速度为零，只受重力3．大小：一般g=9.8m/s2，粗略计算g=10m/s24．自由落体运动规律六、板书（一）自由落体运动1．定义：物