《2、自由落体运动的规律》教学设计(浙江省市级优课)x-物理教案

自由落体运动一、教学目标：知识与技能了解什么自由落体运动，知道物体做自由落体运动的条件；理解自由落体运动的性质理解自由落体运动的加速度，知道它的大小和方向；掌握如何从匀变速直线运动中推出自由落体运动规律，并能够运用自由落体运动规律解决一些实际生活中的问题。过程与方法1.通过实验，经历探究自由落体运动性质的过程；2.在实验中学会互相交流，提高合作意识和能力；3.学生学会理论联系实际，用课本所学知识解决实际问题。情感态度价值观1.通过实验，经历探究自由落体运动性质的过程；在实验中学会互相交流，提高合作意识和能力。2.通过对落体问题的研究，体会对问题的研究要善于抓住事物的主要矛盾，透过现象看事物的本质。二、教学重点、难点：教学重点：探究自由落体运动的性质及自由落体加速度，掌握自由落体运动的规律。教学难点：自由落体运动性质的推导三、教具：多媒体，牛顿管，打点计时器，纸带，铁架台，钩码，纸片，粉笔等四、教学方法：教师演示，创设问题情境，提出问题，猜想与假设，分析推理，归纳总结，引导；学生讨论、交流学习成果。五、教学进程：1、新课引入教师：同学们今天上课前我们玩个小游戏，运动会刚结束，在起跑的时候需要反应时间，今天我们就来一把尺子测一测同学的反应时间，有谁愿意上来玩这个游戏。好，请同学将手放在尺子的0刻度线上，做出捉拿的姿势，不要随意动，紧盯我的手，好同学的反应时间我们测出来了，为什么我能用这把直尺测出同学们的反应时间呢？学了今天课同学们自己也可以用尺子测反应时间。同学们看ppt上枫叶飘落叶，苹果下落以及人从高空中跳下，从这几章图片中看到这些物体的运动情况怎么样？生：向下运动。师：我们看到物体都在向下做落体运动，前面我们学习了水平方向运动，今天我们就来学习物体竖直方向运动。我们看到树叶和苹果轻重不同，那么他们下落的快慢一样吗？请同学们思考一下轻重物体下落快慢是否相同？学生：相同，不相同教师：大家有不同的意见，那我们思考一下第一种轻重不一样物体下落的不一样快吗？那是轻的快？还是重的快？第二种轻重不一样会下落的一样快吗？第三种轻重一样下落的会不一样快？同学们根据身边的材料和同学们动手探究一下吧学生探究实验，教师给以指导。教师总结：从上述的实验探究中我们可以知道可能重的下落的快，也可能轻的下落的快，更可能轻重一样的物体下落也有快慢之分。教师设疑：我们可以得出怎样的结论？学生思考并回答：物体下落的快慢与物体的重量没有必然的联系。【设计意图】通过层层设疑，学生亲身体会物体下落的快慢与物体的重量没有必然的联系，符合学生的逻辑推理，更深刻理解并且有助于推动学生思考影响物理下落快慢的原因。2、自由落体运动教师设疑：那么在物体下落过程中还存在什么隐形的因素影响物体下落的快慢？学生思考并回答：可能是空气阻力。教师：哦，同学们说是可能是因为空气阻力的存在影响物体下落的快慢，那么如果拿掉空气，物体不受空气阻力那么会怎么样呢？该视频是在宇航员大卫.斯科特在月球所做的实验，我们知道月球上处于真空的环境，排除了空气阻力，现在大卫.斯科特在月球上从同一高度释放铁锤和猎鹰羽毛，我们看到铁锤和羽毛同时落地。教师：在月球上不受空气阻力的情况下进行实验，但是月球上的实验可能有同学不是特别相信，那么同学们思考一下，这个让物体不受空气阻力的实验是否可以在地球上实现呢？学生：可以用牛顿管。教师：对，预习过的同学可能就知道可以使用牛顿管进行实验，这个就是牛顿管，牛顿管是长120cm，一端封闭，另一端带有金属气嘴的金属盖封固的玻璃管。馆内存在金属片和羽毛，旋开旋钮将空气放入馆内，然后还是将馆内羽毛和金属片倒置底部，再迅速将牛顿管倒置，让羽毛和金属片从同一高度静止释放。教师：同学们你们看到什么？学生：金属片下落的比较快。接着将馆内的空气抽走一部分，再迅速将牛顿管倒置，让羽毛和金属片从同一高度静止释放。教师：同学们看到什么现象，和充满空气的实验相比有什么不同点呢？学生：金属片下落的比较，但是金属片和羽毛之间的距离变短了。馆内已经抽成真空了，让馆内羽毛和金属片倒置底部，再迅速将牛顿管倒置，让羽毛和金属片从同一高度静止释放。教师：同学们看到什么现象？学生：羽毛和金属片同时落下也就是说以下是我们利用牛顿管进行实验看到的实验现象：充满空气的现象：羽毛落下较慢。充满不封闭空气的现象：羽毛落下较慢，但是金属片和羽毛的距离缩短了。真空的现象：羽毛小球同时落下。教师：我们利用牛顿管是为了实现物体在不受空气阻力时，其下落的情况，那么通过这个实验同学们能得出什么实验结论呢？学生：在没有空气阻力的情况下物体下落的快慢是一样的。总结：在没有空气阻力的情况下任何轻重不同的物体下落的快慢是一样的。教师：这就是我们要学习的自由落体运动：在物体只受重力作用的情况下，由静止开始下落的运动。通过该定义同学们知道自由落体运动的条件吗？学生：只受重力作用，静止释放教师：只受重力作用，初速度为零教师设疑：刚才我们知道自由落体是只受重力作用。在实际生活中物体下落有空气阻力，那么我们生活中是不是就没有自由落体了呢？现在我们照样用牛顿管，但是现在请同学们关注牛顿管内金属片，在没有空气阻力的情况下将其静止释放，接着放进去一部分空气再静止释放，我们看到金属片运动情况怎么样？学生：运动情况差不多，没受什么影响。教师：对，因为自由落体运动这个模型是一个现实的模型，现实在于它是可以实现的，我们看到在有空气阻力和无空气阻力的情况下物体运动下落情况几乎一致。这是因为金属片在有空气阻力的时候，物体下落过程中已将空气阻力忽略了，那么金属片在实际生活中由静止开始下落的运动也是自由落体运动，甚至连我们刚才的小纸团也是自由落体运动。总结：如果空气阻力的作用比较小，可以忽略，静止物体的下落也可以看作自由落体运动。【设计意图】利用学生已有的知识水平，先了解月球上轻重不一样的物体下落情况，再进一步介绍牛短管，学生实物观察，更形象生动，有助于学生建立相应概念。3、自由落体运动性质教师：通过上面的学习分析，我们已经知道了什么是自由落体运动，我现在想问同学们自由落体运动是什么样的运动呢？教师：我们看这张纸片，我将它静止释放，发现它下落情况,,怎么样？学生：四处飘教师：那我将它揉成团，变成纸团从静止开始释放，我们说它是自由落体运动，那么它的运动轨迹是什么？学生：是一条直线。教师：那么它的运动特征是什么？学生：它在加速运动，匀加速运动教师：我们已经学过了的加速运动有变加速运动和匀加速运动，那么它到底是变加速还是匀加速运动呢？我们已经学过匀加速运动的判断条件，判断一个运动是匀加速运动的判据是什么？学生：相邻时间内通过位移差等于一个衡量。教师：我们是不是要测定物体相邻时间内通过位移并得到他们的位移差进行判断物体在做怎样的加速运动？学生：是的教师：那么怎样能得到物体相邻时间内通过位移呢？要知道物体相邻时间内通过位移就需要记录下物体的运动轨迹，那么我们用什么来记录下物体的运动轨迹呢？学生：用打点计时器得到纸带教师：我们就用打点计时器进行书上的实验，现在看老师怎样操作，现在请一个同学帮老师释放纸带，这样我们就拿到了纸带。现在看ppt上老师在实验室得到了一条纸带并且投影在了上面，由于两计时点间位移比较大我们就直接将计时点作为计数点，现在请一位同学读数。教师：特别要注意读数的规范性，注意估读到哪一位，现在读数出来了同学们自己算一算自由落体是什么运动？学生：匀加速运动教师：我们用Δx=aT2其中Δx相邻时间内通过位移差，a为物体的加速度，T为时间间隔。可以这样得出小球运动的加速度。根据上面得出的运动轨迹，我们可以知道自由落体运动时匀加速直线运动，并且它从静止开始释放，它的初速度为0，也就是说自由落体运动时加速度为0的匀加速直线运动。【设计意图】通过实验学生体会自由落体运动性质，一方面提高学生实验操作的科学素养，另一方面也提高了学生利用已有知识解决问题的能力。4.重力加速度教师设疑：物体自由下落的运动是匀加速运动，同一地方不同物体下落的加速度是否相同？教师引导：看手上的不同的两支粉笔将他们从不同高度释放。那么在思考一下，同一地方不同物体下落的加速度是否相同？学生：是的。时间t相同，位移x相同，由公式x=得出a相同。我们将这个在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同的加速度叫做自由落体加速度。也叫做重力加速度。用g表示。它的方向是竖直向下。教师：同学们看ppt上的表格，通过表格同学们发现了什么规律？学生：不同地方的重力加速度不同。教师：还有吗？学生：随纬度的升高重力加速度的纸愈来愈大。教师：还有吗？学生：和9.8m/s2比较接近教师：哦，我们发现不同地方的重力加速度不同，且随纬度的升高重力加速度的纸愈来愈大。还有就是如果我们只取两位有效数字那么就是9.8m/s2。而且如果赤道上最小的重力加速度与最大的重力加速度与10m/s2的相对误差只有千分之三，也就是可以忽略，我们粗略计算的时候可以将重力加速度定为10m/s2。若是没有特殊说明我们还是使用9.8m/s2的计算方法教师：我们已经知道了自由落体运动是特殊的匀加速直线运动也就是说匀变速直线运动规律以及相应的推论对自由落体运动来说也是适用的，那么我们根据匀变速直线运动规律以及相应的推论推导出自由落体运动的规律以及相应的推论v0=0，a=g因为是竖直方向上的，我们就用x=h表示速度与时间关系式v＝v0+at→v＝gt位移与时间关系式x=v0t+at2→h=gt2位移与速度关系式v2-v02=2ax→v2=2gh【设计意图】通过“物体自由下落的运动是匀加速运动，同一地方不同物体下落的加速度是否相同？”的提问，学生思考讨论，自主分析出来a相同的概念，此时引出重力加速度的概念，训练学生思维。总结：这节课我们学习了什么是自由落体运动以及自由落体运动是什么运动，学习了自由落体加速度的概念。下节课我们学习自由落体的运动规律以及自由落体的应用。下面是这堂课的小结自由落体运动定义：物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动条件：V0=0只受重力性质：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动加速度（重力加速度） 方向：竖直向下大小：g=9.8m/s2或g=10m/s2纬度越高g值越大板书设计：自由落体运动一、自由落体运动定义：只受重力，从静止开始下落条件：（1）只受重力（2）V0=0二、自由落体运动性质初速度为零的匀加速直线运动加速度（重力加速度）方向：竖直向下大小：g=9.8m/s2