第二章匀变速直线运动的研究我的教案

高一物理必修一第二章：匀变速直线运动的研究教案班级：高一年级科任：黄巨成刘庆阳科目：物理2010年10月1实验：探究小车速度随时间变化的规律三维目标知识与技能1.根据相关实验器材，设计实验并熟练操作.2.会运用已学知识处理纸带，求各点瞬时速度.3.会用表格法处理数据，并合理猜想.4.巧用v－t图象处理数据，观察规律.5.掌握画图象的一般方法，并能用简洁语言进行阐述.过程与方法1.初步学习根据实验要求设计实验，完成某种规律的探究方法.2.对打出的纸带，会用近似的方法得出各点的瞬时速度.3.初步学会根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法.4.认识数学化繁为简的工具作用，直观地运用物理图象展现规律，验证规律.5.通过实验探究过程，进一步熟练打点计时器的应用，体验瞬时速度的求解方法.情感态度与价值观1.通过对小车运动的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性.2.通过对纸带的处理、实验数据的图象展现，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题、解决问题、提高创新意识.3.在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力.4.在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引申到各事物间的关联性，使自己融入社会.5.通过经历实验探索过程，体验运动规律探索的方法.教学重点1.图象法研究速度随时间变化的规律.2.对运动的速度随时间变化规律的探究.教学难点1.各点瞬时速度的计算.2.对实验数据的处理、规律的探究.教具准备学生电源、导线、打点计时器、小车、4个25g的钩码、一端带有滑轮的长木板、带小钩的细线、纸带、刻度尺、坐标纸、多媒体课件、计算机课时安排2课时教学过程［新课导入］（课件展示）下列语言表述中提及的运动情景.［新课教学］一、进行实验【讨论与交流】进行实验前，让学生先回顾上一章是怎样使用打点计时器的，讨论后回答.图2－1－1探究小车的运动规律教师课件投影参考实验过程.投影展示的内容实验过程参考提示：1.把一端附有滑轮的长木板平放在实验桌上，并使滑轮伸出桌面，把打点计时器固定在长木板上远离滑轮的一端，连接好电路.2.把一条细绳拴在小车上，使细绳跨过滑轮，下边挂上合适的钩码，启动电源，然后放开小车，让小车拖着纸带运动，打完一条后立即关闭电源.3.换上新纸带，重复操作三次.引导学生熟练地摆好器材，进行合理、准确的操作，得到一条点迹清晰的纸带.学生进行实验，老师巡回指导，引导学生“三思而后行”，注意实验逻辑性、合理性及其相关注意事项，而且确保准确，并巡视全场，对出现的问题予以及时纠正.帮助实力较弱的小组实现实验.学生进行实验操作，注意把实验过程和已学过的“练习使用打点计时器”相对比，及时提出问题.点评：（1）在动手操作之前，可以让学生先在头脑中实验，提前思考实验顺序和注意事项；保证操作的顺利进行.（2）和已学实验进行对比，使学生很好地应用了比较法，且有助于加深记忆.（3）对学生出现的问题，可拿出来让全班同学参与解决，比如：“有的同学先松手，再开打点计时器电源；有的同学则反之.哪种好？为什么？”这样让学生参与讨论，调动学生思考的积极性和主动性.二、处理数据师：我们通过打点计时器得到了若干条纸带，采集了第一手资料，面对打出的纸带如何研究小车的运动呢？接下来我们采集数据，处理数据.学生讨论怎样选择纸带，如何测量数据，如何设计表格，填写数据.【课堂交流】学生测量数据，记录结果.教师引导学生学会计算各点瞬时速度的方法和表格处理方法.学生算出各个计数点的瞬时速度，并填入自己设计的表格中.教师课件投影参考提示：投影展示的内容（接上次投影中的三条）参考提示：三、作出速度—时间图象教师在与学生交流的过程中体现科学探究要尊重实验事实的严谨科学态度.【课堂探究】展示问题：怎样根据所画的速度—时间图象求加速度？【实践与拓展】展示问题：汽车沿平直的公路行驶，小明坐在汽车驾驶员旁，注视着速度计，并记下间隔相等的各时刻的速度值，如下表所示.t/s05101520253035404550v/（km·h－1）20304050505050352050师：从表中数据得到汽车在各段时间内的运动特点：在0～15s内，汽车的速度在变化，每5s速度增大_________km/h；在15～30s内汽车速度不变,速度大小为___________km/h；在35～45s内汽车速度在变化,每5s速度减小________km/h.生：10km/h；50km/h；15km/h.师：请你根据上表中的数据，在下边的坐标系中标出对应的点，并用平滑的线连接各点，你得到了什么图形？生：如图2－1－2所示.图2－1－2师：如果认为在0～15s内速度的变化是均匀的，你能在图象中找出汽车在7.5s时的速度值吗？生：能，为35km/h.【课堂交流】【课堂训练】出示题目1：在探究小车速度随时间变化规律的实验中，得到一条记录小车运动情况的纸带，如图2－1－3所示.图中A、B、C、D、E为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔为T=0.1s.图2－1－3（1）根据纸带上的数据，计算B、C、D各点的速度，填入表中.（2）在坐标纸上作出小车的v－t图象.位置编号ABCDE时间t/s00.10.20.30.4瞬时速度v/（m·s－1）出示题目2：在研究匀变速直线运动的实验中，算出小车经过各计数点瞬时速度如下表所示：计数点序号123456计数点对应时刻（s）0.10.20.30.40.50.6通过计数点的速度（m/s）44.062.081.0100.0110.0168.0为了计算加速度，最合理的方法是A.根据任意两计数点的速度用公式a=Δv/Δt算出加速度B.根据实验数据画出v－t图，量出其倾角，由公式a=tanα求出加速度C.根据实验数据画出v－t图，由图线上相距较远的两点所对应的速度、时间，用公式a=Δv/Δt算出加速度D.依次算出通过连续两计数点间的加速度，算出平均值作为小车的加速度答案：C建立恰当的坐标系，在直角坐标系中描点，观察各数据点并思考怎样用一条线段将各点联系起来，并作出这个图象.图线延长线与纵轴相交，交点的物理意义是什么?从图象可知，这是匀变速直线运动吗?说出原因.若是，请求出加速度.本节课我们主要是运用探究式学习的方式用打点计时器来测量小车的速度随时间变化的规律.重点是对重物牵引下小车的运动进行探究，在探究过程中，涉及到了实验的设计、操作以及作图象的方法、原则，很好地提高了大家各方面的能力，同时又为后面学习这种匀变速运动打下了基础.［布置作业］教材第36页“问题与练习”.［课外训练］1.用打点计时器拉动通过计时器的纸带来分析物体运动速度和加速度的实验中，可以分析的运动应该是A.速度恒为正值，加速度亦为正值的运动B.速度恒为负值，加速度亦为负值的运动C.速度由正值变负值，加速度为负值的运动D.速度由负值变正值，加速度为正值的运动2.如图2－1－6所示是采用每秒闪光10次拍摄的小球在水平面上运动的频闪照片，照片中每两个相邻的小球的影像间隔的时间是0.1s，这样便记录了小球运动的时间.而小球运动的位移则可以用刻度尺测出.试根据图中信息作出小球的v－t图象.图2－1－6板书设计1实验：探究小车速度随时间变化的规律进行实验小车在重物作用下拖动纸带运动，打点计时器在纸带上打点处理数据用平均速度代替瞬时速度的方法得到各计数点的瞬时速度作图象描点连线作图后，得到的图象是一条倾斜的直线活动与探究探究活动的主题：粘贴纸带看能否反映物体的运动规律.步骤学生活动教师指导目的1根据相关资料，收集自己实验中的纸带，设计实验方案介绍相关资料和参考材料1.提高学生用纸带探究物体运动规律的认识2.培养学生的动手能力和独立思考能力2根据实验方案，进行操作，分析所粘贴纸带解答学生提出的具体问题3相互交流自己的分析结果对优秀分析进行点评教学后记本节课是实验探究型的课题，旨在引导学生研究小车在实际运动中的速度随时间变化的规律，目的是让学生通过科学探究活动来完成.让学生经历科学探究的过程，体验科学探究的方法，提高用数学图象法处理实验数据的能力.尽管本节提供的小车在重物牵引下的运动看似简单，但就其研究问题的过程与方法是很具有基础性和典型性的.教学过程中要充分发挥学生的主体参与意识，要敢于放手让学生自己去设计实验，千万不能将实验步骤一、二、三、四，甲、乙、丙、丁地列出后，不管不问.要重视获取知识的过程，让学生体验一种从实验探究中获取数据、作出图象、分析图象、寻找规律的科学思维方法和能力.提醒教师本节课的实验目标是：要求学生在学会打点计时器的使用、纸带数据处理、测瞬时速度以及速度—时间图象的基础上，运用这些知识和技能探究小车速度随时间变化的规律.因此在实验前要适当让学生讨论回顾、复习打点计时器的使用方法和注意事项.要真正体现通过实验探究培养学生学习物理和研究物理问题的方法，学习寻找规律的方法.2匀变速直线运动的速度与时间的关系三维目标知识与技能1.知道匀变速直线运动的v－t图象特点，理解图象的物理意义.2.掌握匀变速直线运动的概念，知道匀变速直线运动v－t图象的特点.3.理解匀变速直线运动v－t图象的物理意义,会根据图象分析解决问题.4.掌握匀变速直线运动的速度与时间关系的公式，能进行有关的计算.过程与方法1.培养学生识别、分析图象和用物理语言表达相关过程的能力.2.引导学生研究图象、寻找规律得出匀变速直线运动的概念.3.引导学生用数学公式表达物理规律并给出各符号的具体含义.情感态度与价值观1.培养学生用物理语言表达物理规律的意识，激发探索与创新欲望.2.培养学生透过现象看本质、用不同方法表达同一规律的科学意识.教学重点1.理解匀变速直线运动v－t图象的物理意义.2.掌握匀变速直线运动中速度与时间的关系公式及应用.教学难点1.匀变速直线运动v－t图象的理解及应用.2.匀变速直线运动的速度—时间公式的理解及计算.教具准备多媒体课件课时安排2课时教学过程［新课导入］［新课教学］一、匀变速直线运动【讨论与交流】师：请同学们思考速度—时间图象的物理意义.图2－2－2图2－2－3图2－2－4图2－2－5图2－2－6图2－2－7图2－2－8【讨论与探究】下面提供一组课堂讨论题，供参考选择.1.如图2－2－9中的速度—时间图象中各图线①②③表示的运动情况怎样？图象中图线的交点有什么意义？图2－2－9答案：①表示物体做初速为零的匀加速直线运动；②表示物体做匀速直线运动；③表示物体做匀减速直线运动；④交点的纵坐标表示在t2时刻物体具有相等的速度，但不相遇；2.如图2－2－10所示是质点运动的速度图象，试叙述它的运动情况.图2－2－10【交流与讨论】1.为什么v－t图象只能反映直线运动的规律？参考答案：因为速度是矢量,既有大小又有方向.物体做直线运动时,只可能有两个速度方向.规定了一个为正方向时，另一个便为负值,所以可用正、负号描述全部运动方向.当物体做一般曲线运动时，速度方向各不相同，不可能仅用正、负号表示所有的方向，所以不能画出v－t图象.所以只有直线运动的规律才能用v－t图象描述.任何v－t图象反映的也一定是直线运动规律.2.速度图象的两个应用（1）图2－2－14中给出了A、B、C三辆小车的v－t图象，不用计算，请你判断小车的加速度谁大谁小？然后再分别计算三辆小车的加速度，看看结果与判断是否一致.图2－2－14（2）利用速度图象说出物体的运动特征.分析图2－2－15中的（a）和（b）分别表示的是什么运动，初速度是否为零，是加速还是减速？图2－2－15二、速度与时间的关系式师：数学知识在物理中的应用很多，除了我们上面采用图象法来研究外，还有公式法也能表达质点运动的速度与时间的关系.从运动开始（取时刻t=0）到时刻t，时间的变化量就是t，所以Δt=t－0.请同学们写出速度的变化量.让一位学生到黑板上写，其他同学在练习本上做.学生的黑板板书：Δv=v－v0.因为a=不变，又Δt=t－0所以a=，于是解得：v=v0+at.教师及时评价学生的作答情况，并投影部分在练习本上做的典型情况.课件投影老师的规范作答.教师强调本节的重点，说明匀变速直线运动中速度与时间的关系式.【例题剖析】（出示例题1）汽车以40km/h的速度匀速行驶，现以0.6m/s2的加速度加速，10s后速度能达到多少？图2－2－20【课堂训练】一匀减速运动直至静止，则质点匀速运动时的速度是多大？减速运动时的加速度是多大？［课堂小结］本节重点学习了对匀变速直线运动的理解和对公式v=v0+at的掌握.对于匀变速直线运动的理解强调以下几点：1.任意相等的时间内速度的增量相同，这里包括大小方向，而不是速度相等.2.从速度—时间图象上来理解速度与时间的关系式：v=v0+at，t时刻的末速度v是在初速度v0的基础上，加上速度变化量Δv=at得到.3.对这个运动中，质点的加速度大小方向不变，但不能说a与Δv成正比、与Δt成反比，a决定于Δv和Δt的比值.4.a=而不是a=,a==即v=v0+at，要明确各状态的速度，不能混淆.5.公式中v、v0、a都是矢量，必须注意其方向.数学公式能简洁地描述自然规律，图象则能直观地描述自然规律.利用数学公式或图象，可以用已知量求出未知量.例如，利用匀变速直线运动的速度公式或v－t图象，可以求出速度、时间或加速度等.用数学公式或图象描述物理规律通常有一定的适用范围，只能在一定条件下合理外推，［布置作业］教材第39页“问题与练习”.［课外训练］1.如图2－2－22所示为一质点做直线运动的v－t图象，试分析质点的运动情况，并求出其加速度.图2－2－22（1）第1s内；（2）第1s末到第3s末；（3）第4s内.2.一枚火箭由地面竖直向上发射，其速度—时间图象如图2－2－23所示，由图象可知图2－2－23A.0～t1时间内火箭的加速度小于t1～t2时间内火箭的加速度B.在0～t2时间内火箭上升，t2～t3时间内火箭下落C.t2时刻火箭离地面最远D.t3时刻火箭回到地面3.火车沿平直铁轨匀加速前进，通过某一路标时的速度为10.8km/h，1min后变成了54km/h，又需经多少时间，火车的速度才能达到64.8km/h?板书设计2匀变速直线运动的速度与时间的关系活动与探究探究活动的问题：根据速度图象看跳伞者的运动.图2－2－26为跳伞者在下降过程中速度的变化示意图.根据示意图并结合所学的匀变速图2－2－26教学后记：本节课首先通过速度—时间图象中一条平行于时间轴的直线引入，根据速度—时间图象的意义可知这种图象表示的是速度不随时间变化的直线运动，即匀速直线运动；然后引导学生回顾上节课得到的小车的运动图象，是一条倾斜的直线；然后引导学生讨论，这样的v－t图象表示的是什么运动？根据学生在数学课中对一次函数（线性函数）的了解，结合加速度的定义式a=得出，无论Δt选在什么区间，对应的速度v的变化量Δv与时间t的变化量Δt之比都是一样的，即这是一种加速度不随时间（时间间隔）改变的匀变速直线运动.从而引出匀变速直线运动的概念，将上一章学到的匀变速运动的概念扩展到直线运动,同时给出匀加速直线运动和匀减速直线运动的概念.教材在给出了这种图象法研究匀变速直线运动的速度与时间关系后，又提出了公式法这一常用数学方法.在结合图象的基础上，顺理成章地引导学生导出匀变速直线运动的速度与时间的关系式.如果把物体速度为v0的时刻t0作为计时的开始时刻，即t0=0，把此后任一时刻t的速度记为v，则有a=，进而得出：v=v0+at，并且在解出这一公式前，还强调了加速度a是个恒量，这就是公式适用条件.这种处理方法比单纯从加速度的定义式导出更形象、直观.从图象中可以形象地看出at就是整个运动过程中速度的变化量Δv，再加上开始时的速度v0，就得到t时刻物体的速度v.教材的这种处理方法很好地重视了获取知识的过程，并让学生体验到一种从实验研究中获取数据，作出图象，分析图象寻找规律的科学思维方法和能力.在教材的最后，又通过两个典型的例题来加深对公式的理解.一个类型是匀加速直线运动，另一个类型是汽车的刹车，属于匀减速直线运动.例题1还指出描述汽车速度常用千米每小时这一单位的事实.例题2用卡通画展现物体情景的同时，还明确画出了速度方向、加速度方向与坐标轴的正方向间的示意图，让学生更能充分地理解公式中速度和加速度的矢量性.在教学实践中，要注意引导学生自己分析得出结论，特别是要充分利用图象这一形象直观的数学工具，让学生理解公式，帮助学生从图象上来领悟速度—时间的关系式.要充分发挥学生的主体参与意识，注意不要摆出几个图象，草率地告诉学生这是匀变速直线运动的速度—时间图象，然后给学生列出可从图中得出哪些信息，让学生直接从加速度的定义式经过数学变形直接导出速度—时间关系式.这样做不能体现新课标的精神，严重忽视了学生获取知识的过程，应该让学生经历逻辑推理的过程，让学生体验科学推理的方法.在例题的教学中，切忌重复以前的陈旧教法，一看例题简单，就放手让学生自己套套公式，算算结果.教学中我们应该让学生理解速度公式的物理意义，即a等于单位时间内速度的变化量，at是0～t时间内的速度变化量，加上基础速度值——初速度v0，就是t时刻的速度v.公式说明，t时刻的速度v与初速度v0、加速度a和时间t都有关系.在理解公式意义的基础上，让学生通过解题学会速度公式的应用，并在应用的过程中加深对公式的理解.3匀变速直线运动的位移与时间的关系三维目标知识与技能1.知道匀速直线运动的位移与时间的关系.2.了解位移公式的推导方法，掌握位移公式x=v0t+at2.3.理解匀变速直线运动的位移与时间的关系及其应用.4.理解v－t图象中图线与t轴所夹的面积表示物体在这段时间内运动的位移.5.能推导并掌握位移与速度的关系式v2－v02=2ax.6.会适当地选用公式对匀变速直线运动的问题进行简单的分析和计算.过程与方法１.通过近似推导位移公式的过程，体验微元法的特点和技巧，能把瞬时速度的求法与此比较.2.感悟一些数学方法的应用特点.情感态度与价值观1.经历微元法推导位移公式和公式法推导速度位移关系，培养自己动手的能力，增加物理情感.2.体验成功的快乐和方法的意义，增强科学能力的价值观.教学重点1.理解匀变速直线运动的位移与时间的关系x=v0t+at2及其应用.2.理解匀变速直线运动的位移与速度的关系v2－v02=2ax及其应用.教学难点1.v－t图象中图线与t轴所夹的面积表示物体在这段时间内运动的位移.2.微元法推导位移时间关系式.3.匀变速直线运动的位移与时间的关系x=v0t+at2及其灵活应用.教具准备坐标纸、铅笔、刻度尺、多媒体课件课时安排2课时教学过程［新课导入］［新课教学］一、匀速直线运动的位移学生动手定性画出一质点做匀速直线运动的速度—时间图象.如图2－3－1和2－3－2所示.图2－3－1 图2－3－2二、匀变速直线运动的位移【思考与讨论】学生阅读教材第40页思考与讨论栏目，老师组织学生讨论这一问题.（课件投影）在“探究小车的运动规律”的测量记录中，某同学得到了小车在0，1，2，3，4，5几个位置的瞬时速度.如下表：位置编号012345时间t/s00.10.20.30.40.5速度v/（m·s－1）0.380.630.881.111.381.62【课堂训练】一质点沿一直线运动，t=0时，位于坐标原点，图2－3－8为质点做直线运动的速度—时间图象.由图可知：图2－3－8（1）该质点的位移随时间变化的关系式是：x=_____________.（2）在时刻t=____________s时，质点距坐标原点最远.（3）从t=0到t=20s内质点的位移是___________；通过的路程是________________.参考答案：（1）－4t＋0.2t2（2）10（3）040m解析：由图象可知v0=－4m/s，斜率为0.4，则x=v0t+at2=－4t+0.2t2，物体10s前沿负方向运动，10s后返回，所以10s时距原点最远.20s时返回原点，位移为0，路程为40m.【例题剖析】（出示例题）一辆汽车以1m/s2的加速度行驶了12s，驶过了180m.汽车开始加速时的速度是多少？让学生审题，弄清题意后用自己的语言将题目所给的物理情景描述出来.【课堂训练】在平直公路上，一汽车的速度为15m/s，从某时刻开始刹车，在阻力作用下，汽车以2m/s2的加速度运动，问刹车后10s末车离开始刹车点多远？【讨论与交流】1.火车沿平直铁轨匀加速前进，通过某一路标时的速度为10.8km/h，1min后变成54km/h，再经一段时间，火车的速度达到64.8km/h.求所述过程中，火车的位移是多少？2.一辆汽车以10m/s2的加速度做匀减速直线运动，经过6s（汽车未停下）汽车行驶了102m.汽车开始减速时的速度是多少？3.从车站开出的汽车，做匀加速直线运动，走了12s时，发现还有乘客没上来，于是立即做匀减速运动至停车.汽车从开出到停止总共历时20s，行进了50m.求汽车的最大速度.［布置作业］教材第44页“问题与练习”.［课外训练］1.某医院需将一位病人从一楼用电梯送到顶楼，已知一楼与顶楼的高度差是50m.由于病情的原因，病人的加速度大小不允许超过0.50m/s2.假设电梯的加速度可以通过电脑调节，电梯的速度没有限制.（1）电梯做怎样的运动才能使病人从一楼到顶楼用的时间最短？（2）计算病人从一楼到顶楼所用的最短时间.2.一个滑雪运动员从85m长的山坡上匀加速滑下，初速度是1.8m/s，末速度是5.0m/s，问滑雪运动员通过这段斜坡需要多少时间？3.汽车以12m/s的速度匀速向十字街口行驶，司机看见红灯亮了，立刻以4m/s2的加速度减速刹车.开始时车距停车线还有17.5m，问刹车4s末，汽车是否越过了停车线？4.据《科技日报》报道，科学家正在研制一种可以发射小型人造卫星的超级大炮，它能够将一个体积约为2m3（底面面积约为0.8m2）、质量为400kg的人造卫星从大炮中以300m/s的速度发射出去，再加上辅助火箭的推进，将卫星最终送入轨道，发射部分有长5.一位自助游的旅客从苏州去上海，他经过咨询获知可以有三种方法：第一种是乘普通客运汽车经机场路到达；第二种可乘快客经沪宁高速公路到达；第三种可乘火车到达.下面是三种车的时刻表及里程表，已知普通客运汽车的平均时速为60km/h，快车平均时速为100km/h，两车中途均不停站.火车在中途需停靠昆山站5min时间，设火车进站和出站都做匀变速运动，加速度大小都是2400km/h2，途中匀速行驶，速率为120km/h.若现在时刻是上午8点15分，这位旅客想早点赶到上海，请你帮忙计算一下他应该乘什么车？普客快客火车里程758072班次8：2010：3014：30…8：4511：0014：45…8：509：009：43…6.在一条平直的公路上，甲、乙两车同向行驶，乙车以10m/s的速度匀速行驶，甲车在乙车的后面做匀减速行驶，甲车的初速度为15m/s，加速度大小为0.5m/s2，试讨论，在甲车开始减速时，两车间的距离L满足什么条件可以使：（1）两车不相遇；（2）两车只相遇一次；（3）两车能两次相遇.板书设计3匀变速直线运动的位移与时间的关系匀速直线运动的位移x=vtv－t图象中图线与时间轴、时刻线围成的面积表示位移匀变速直线运动的位移x=v0t+at2v－t图象中图线与时间轴、时刻线围成的面积表示位移匀变速直线运动的位移与速度的关系v2－v02=2ax活动与探究探究活动的主题：绘制一天内温度随时间变化的图象步骤学生活动教师指导目的1作好测量前的准备工作，包括仪器的选择、记录的时间间隔的选择、作图的准备和可以参考的当天的天气预报提供实验中学生不具备的器材，指导学生作实验前的准备工作1.培养学生持之以恒的科学精神，提高认真观察测量的能力2.培养学生的处理复杂实验数据的能力，用图象的方法处理物理问题的能力以及对大自然的热爱3.培养学生互相信任、分工合作的意识2每隔一段相等的时间测量一次温度，时间间隔建议为30min或60min解答学生提出的具体问题，由于时间较长，学生可以分工合作3对实验数据进行处理，作温度—时间图象，总结一天温度变化的情况帮助学生完成实验数据的处理4写出实验报告，和历史上的今天的温度值进行比较，看温度的大致变化情况建议兴趣小组测出一个月的温度变化情况，画出本月内的温度时间图象教学后记本节课的主体过程是引导同学们用极限思想得出v－t图线下面四边形的面积代表匀变速直线运动的位移，导出位移公式x=v0t+at2.这种思想方法曾在上一章介绍瞬时速度和瞬时加速度的时候用到过，在这里又一次采用了这种极限的思想.高中物理引入极限思想的出发点在于让学生了解这种常用的科学思维方法，而不苛求学生会计算极限.这一点教师要好好把握.教材课文从最简单的匀速直线运动的位移与时间的关系入手，得出位移公式x=vt.然后从匀速直线运动的速度—时间图象说明v－t图线下面矩形的面积代表匀速直线运动的位移.接着利用实验探究中所得到的一条纸带上时间与速度的记录，让学生思考与讨论如何求出小车的位移？进一步利用教材思考与讨论栏目提供的每隔0.1s测得小车速度的数据，或学生自己在第一节实验中测得的数据，教师可让学生思考与讨论.要鼓励学生积极思考，充分表达自己的想法.学生会提出各种想法、问题，教师不要随便肯定或否定，可启发、引导学生具体、深入地分析，肯定学生正确的想法，弄清楚错误的原因.教师可明确指出：Δt越小，对位移的估算就越精确，这种想法看起来很烦琐，但能引导我们走上正确的道路，得到正确的结论.教材详细分析了Δt越小，位移估算的过程，可让学生阅读、议论.教师明确总结：v－t图线下四边形的面积等于匀加速直线运动的小车的位移.由此导出位移公式x=v0t+at2.教材在处理得出位移公式的过程方法上与以往有很大的不同.以往的做法是：通过匀变速直线运动的速度是均匀改变的，它在时间t内的平均速度，就等于时间t内的初速度v0和末速度v的平均值，即=，把它代入x=t中，得到x=t=t，其中v=v0+at，代入后得到x=v0t+at2.尽管这种方式也是一种处理方法，但是物理思想和科学思维方法等方面的教育价值不同.老师们要充分挖掘发挥教材改革的这一思想，不要回到原来的老教法、老路子上去.教材在得出位移公式后，紧接着以一典型的实例来训练这一公式的应用.注意在例题教学过程中要充分发挥学生的主体参与意识，让学生自己审题，用自己的语言讲清楚题目所描述的物理过程，用形象化的物理过程示意图来展示自己读题后所获取的信息，使题目所描述的物理情景在头脑中更加清晰、明确.切忌草草读题后乱套公式.例题后还告诉学生一种方法，就是解题过程中一般应先用字母代表物理量进行运算，得出用已知量表达未知量的关系式，然后再把数值代入公式中，求出未知量.这种做法能够清楚地看出未知量与已知量的关系，计算也比较简便.教材在处理匀变速直线运动的位移与速度的关系时，直接以实例的形式呈现.讲述子弹在枪筒内加速的过程，让学生在解决这个实际问题的过程中得出位移与时间的关系式.可以组织学生先进行讨论，再让学生画出子弹的运动过程示意图，引导学生导出v2=2ax，然后在此基础上，再让学生导出初速度不为零的位移与速度关系式v2－v02=2ax.使用匀变速直线运动的规律解决问题时，应注意让学生理解规律的适用范围，养成认真审题、理解题意进而求解的习惯.教学中教师要特别强调分析清楚物理过程，这样才能正确地应用公式，并对问题的结果进行必要的检验、讨论.并注意引导同学分析已知、未知，画运动过程示意图的习惯.4匀变速直线运动的位移与时间的关系知识与技能1．知道匀速直线运动的位移与时间的关系．2．了解位移公式的推导方法，掌握位移公式x＝vot+at2/2．3．理解匀变速直线运动的位移与时间的关系及其应用．4．理解v-t图象中图线与t轴所夹的面积表示物体在这段时间内运动的位移．5．能推导并掌握位移与速度的关系式v2-v02=2ax．6．会适当地选用公式对匀变速直线运动的问题进行简单的分析和计算．过程与方法1．通过近似推导位移公式的过程，体验微元法的特点和技巧，能把瞬时速度的求法与此比较．2．感悟一些数学方法的应用特点．情感态度与价值观1．经历微元法推导位移公式和公式法推导速度位移关系，培养自己动手的能力，增加物理情感．2．体验成功的快乐和方法的意义，增强科学能力的价值观．教学重点、难点：教学重点1．理解匀变速直线运动的位移与时间的关系x＝vot+at2/2及其应用．2．理解匀变速直线运动的位移与速度的关系v2-v02=2ax及其应用．教学难点1．v-t图象中图线与t轴所夹的面积表示物体在这段时间内运动的位移．2．微元法推导位移时间关系式．3．匀变速直线运动的位移与时间的关系x＝vot+at2/2及其灵活应用．教学方法：探究、讲授、讨论、练习教学手段：教具准备坐标纸、铅笔、刻度尺、多媒体课件课时安排：新授课（2课时）教学过程：[新课导入]师：匀变速直线运动跟我们生活的关系密切，研究匀变速直线运动很有意义．对于运动问题，人们不仅关注物体运动的速度随时间变化的规律，而且还希望知道物体运动的位移随时间变化的规律．我们用我国古代数学家刘徽的思想方法来探究匀变速直线运动的位移与时间的关系．[新课教学]一、匀速直线运动的位移师：我们先从最简单的匀速直线运动的位移与时间的关系人手，讨论位移与时间的关系．我们取初始时刻质点所在的位置为坐标原点．则有t时刻原点的位置坐标工与质点在o～t一段时间间隔内的位移相同．得出位移公式x＝vt．请大家根据速度一时间图象的意义，画出匀速直线运动的速度一时间图象．学生动手定性画出一质点做匀速直线运动的速度一时间图象．如图2—3—1和2—3—2所示．师：请同学们结合自己所画的图象，求图线与初、末时刻线和时间轴围成的矩形面积．生：正好是vt．师：当速度值为正值和为负值时，它们的位移有什么不同?生：当速度值为正值时，x＝vt>O，图线与时间轴所围成的矩形在时间轴的上方．当速度值为负值时，x＝vt<O，图线与时间轴所围成的矩形在时间轴的下方．师：位移x>o表示位移方向与规定的正方向相同，位移x<O表示位移方向与规定的正方向相反．师：对于匀变速直线运动，它的位移与它的v—t图象，是不是也有类似的关系呢?二、匀变速直线运动的位移[思考与讨论]学生阅读教材第40页思考与讨论栏目，老师组织学生讨论这一问题．(课件投影)在“探究小车的运动规律”的测量记录中，某同学得到了小车在0，1，2，3，4，5几个位置的瞬时速度．如下表：位置编号012345时间t／s00．10．20．30．40．5速度v／(m·s—1)0．380．630．881．111．381．62师：能否根据表中的数据，用最简便的方法估算实验中小车从位置0到位置5的位移?学生讨论后回答．生：在估算的前提下，我们可以用某一时刻的瞬时速度代表它附近的一小段时间内的平均速度，当所取的时间间隔越小时，这一瞬时的速度越能更准确地描述那一段时间内的平均运动快慢．用这种方法得到的各段的平均速度乘以相应的时间间隔，得到该区段的位移x＝vt，将这些位移加起来，就得到总位移．师：当我们在上面的讨论中不是取0．1s时，而是取得更小些．比如0．06s，同样用这个方法计算，误差会更小些，若取0．04s，0．02s……误差会怎样?生：误差会更小．所取时间间隔越短，平均速度越能更精确地描述那一瞬时的速度，误差也就越小．[交流与讨论](课件投影)请同学们阅读下面的关于刘徽的“割圆术”．分割和逼近的方法在物理学研究中有着广泛的应用．早在公元263年，魏晋时的数学家刘徽首创了“割圆术”——圆内正多边形的边数越多，其周长和面积就越接近圆的周长和面积．他著有《九章算术》，在书中有很多创见，尤其是用割圆术来计算圆周率的想法，含有极限观念，是他的一个大创造．他用这种方法计算了圆内接正192边形的周长，得到了圆周率的近似值π=157／50(＝3．14)；后来又计算了圆内接正3072边形的周长，又得到了圆周率的近似值π=3927／1250(＝3．1416)，用正多边形逐渐增加边数的方法来计算圆周率，早在古希腊的数学家阿基米德首先采用，但是阿基米德是同时采用内接和外切两种计算，而刘徽只用内接，因而较阿基米德的方法简便得多．学生讨论刘徽的“割圆术”和他的圆周率，体会里面的“微分”思想方法．生：刘徽采用了无限分割逐渐逼近的思想．圆内一正多边形边数越多，周长和面积就越接近圆的周长和面积．让学生动手用剪刀剪圆，体会分割和积累的思想．具体操作是：用剪刀剪一大口，剪口是一条直线；如用剪刀不断地剪许多小口，这许多小口的积累可以变成一条曲线．师：下面我们采用这种思想方法研究匀加速直线运动的速度一时间图象．(课件展示)一物体做匀变速直线运动的速度一时间图象，如图2—3—4中甲所示．师：请同学们思考这个物体的速度一时间图象，用自己的语言来描述该物体的运动情况．生：该物体做初速度为v0的匀加速直线运动．师：我们模仿刘徽的“割圆术”做法，来“分割”图象中图线与初、末时刻线和时间轴图线所围成的面积．请大家讨论．将学生分组后各个进行“分割”操作．A组生1：我们先把物体的运动分成5个小段，例如t/5算一个小段，在v—t图象中，每小段起始时刻物体的瞬时速度由相应的纵坐标表示(如图乙)．A组生2：我们以每小段起始时刻的速度乘以时间t/5近似地当作各小段中物体的位移，各位移可以用一个又窄又高的小矩形的面积代表．5个小矩形的面积之和近似地代表物体在整个过程中的位移．B组生：我们是把物体的运动分成了10个小段．师：请大家对比不同组所做的分割，当它们分成的小段数目越长条矩形与倾斜直线间所夹的小三角形面积越小．这说明什么?生：就像刘徽的“割圆术”，我们分割的小矩形数目越多，小矩形的面积总和越接近于倾斜直线下所围成的梯形的面积．师：当然，我们上面的做法是粗糙的．为了精确一些，可以把运动过程划分为更多的小段，如图丙，用所有这些小段的位移之和，近似代表物体在整个过程中的位移．从v—t图象上看，就是用更多的但更窄的小矩形的面积之和代表物体的位移．可以想象，如果把整个运动过程划分得非常非常细，很多很多小矩形的面积之和，就能准确地代表物体的位移了．这时，“很多很多”小矩形顶端的“锯齿形”就看不出来了，这些小矩形合在一起组成了一个梯形OABC，梯形OABC的面积就代表做匀变速直线运动物体在0(此时速度是v0)到t(此时速度是v)这段时间内的位移．教师引导学生分析求解梯形的面积，指导学生怎样求梯形的面积．生：在图丁中，v—t图象中直线下面的梯形OABC的面积是S=(OC+AB)XOA/2把面积及各条线段换成所代表的物理量，上式变成x＝(Vo+V)t/2把前面已经学过的速度公式v＝v0+at代人，得到x＝vot+at2/2这就是表示匀变速直线运动的位移与时间关系的公式。师：这个位移公式虽然是在匀加速直线运动的情景下导出的，但也同样适用于匀减速直线运动。师：在公式x＝vot+at2/2中，我们讨论一下并说明各物理量的意义，以及应该注意的问题。生：公式中有起始时刻的初速度vo，有t时刻末的俊置x(t时间间隔内的位移)，有匀变速运动的加速度a，有时间间隔t师：注意这里哪些是矢量，讨论一下应该注意哪些问题．生：公式中有三个矢量，除时间t外，都是矢量．师：物体做直线运动时，矢量的方向性可以在选定正方向后，用正、负来体现．方向与规定的正方向相同时，矢量取正值，方向与规定的负方向相反时，矢量取负值．一般我们都选物体的运动方向或是初速度的方向为正．师：在匀减速直线运动中，如刹车问题中，尤其要注意加速度的方向与运动相反．教师课件投影图2—3—5．师：我们在本节课的开始发现匀速直线运动的速度一时间图象中图线与坐标轴所围成的面积能反映位移。下面我们也看一下匀变速直线运动的速度一时间图象是否也能反映这个问题.师：我给大家在图上形象地标出了初速度、速度的变化量，请大家从图象上用画斜线部分的面积表示位移来进一步加深对公式的理解．请大家讨论后对此加以说明．学生讨论．生：at(是o～t时间内的速度变化量△v，就是图上画右斜线部分的三角形的高，而该三角形的底恰好是时间间隔t，所以该三角形的面积正好等于1/2·at·t=at2/2。该三角形下画左斜线部分的矩形的宽正好是初速度vo，而长就是时间间隔t，所以该矩形的面积等于v0t．于是这个三角形和矩形的“面积”之和，就等于这段时间间隔t内的位移(或t时刻的位置)．即x＝vot+at2/2．师：类似的，请大家自己画出一个初速度为vo的匀减速直线运动的速度图象，从中体会：图象与时间轴所围成的梯形“面积”可看作长方形“面积”v0t与三角形“面积”1/2·at·t=at2/2之差．[讨论与交流]1．火车沿平直铁轨匀加速前进，通过某一路标时的速度为l0.8km／h，1min后变成54km／h，再经一段时间，火车的速度达到64.8km／h．求所述过程中，火车的位移是多少?2．一辆汽车以1m／s2的加速度做匀减速直线运动，经过6s(汽车未停下)汽车行驶了102m．汽车开始减速时的速度是多少?3．从车站开出的汽车，做匀加速直线运动，走了12s时，发现还有乘客没上来，于是立即做匀减速运动至停车．汽车从开出到停止总共历时20s，行进了50m．求汽车的最大速度．二、匀变速直线运动的位移与速度的关系[讨论与交流]展示问题：射击时，火药在枪简内燃烧．燃气膨胀，推动弹头加速运动．我们把子弹在枪筒中的运动看作匀加速直线运动，假设子弹的加速度是a=5Xl05m／s2，枪筒长；x=0.64m，请计算射出枪口时的速度．让学生讨论后回答解题思路．[例题剖析]1.(出示例题)一艘快艇以2m／s2的加速度在海面上做匀加速直线运动，快艇的初速度是6m／s．求这艘快艇在8s末的速度和8s内经过的位移．2、一辆载满乘客的客机由于某种原因紧急着陆，着陆时的加速度大小为6m/s2，着陆前的速度为60m/s，问飞机着陆后12s内滑行的距离为多大？(300m)3、一辆沿平直公路行驶的汽车，经过路口时，其速度为36km/h，经过路口后以2m/s2的加速度加速行驶，求：（1）加速3s后的速度和距路口的位移（2）从开始加速到达该路所限制的最高时速72km/h时，距路口的位移。课堂小结一、匀速直线运动的位移1、匀速直线运动，物体的位移对应着v-t图像中的一块矩形的面积。2、公式：x＝vt二、匀变速直线运动的位移与时间的关系1、匀变速直线运动，物体的位移对应着v-t图像中图线与时间轴之间包围的梯形面积。2、公式x＝vot+at2/23、推论v2－v02=2as4、平均速度公式v平＝（v0＋v）/2作业：教材44页1-4板书设计:§2.4匀速直线运动的位移与时间的关系一、匀速直线运动的位移1、匀速直线运动，物体的位移对应着v-t图像中的一块矩形的面积。2、公式：x＝vt二、匀变速直线运动的位移与时间的关系1、匀变速直线运动，物体的位移对应着v-t图像中图线与时间轴之间包围的梯形面积。2、公式x＝vot+at2/23、推论v2－v02=2as4、平均速度公式v平＝（v0＋v）/2教学后记：5自由落体运动三维目标知识与技能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在理想条件下的运动，知道它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行分析.3.知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，知道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，并能够运用自由落体规律解决实际问题.5.初步了解探索自然规律的科学方法.培养学生的观察、概括能力.过程与方法由学生自主进行实验探究，采用实验室的基本实验仪器——打点计时器，记录下运动的信息，定量地测定重物自由下落的加速度，探究运动规律的同时让学生进一步体验科学探究方法.1.培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力.2.引导学生养成进行简单物理研究习惯、根据现象进行合理假设与猜想的探究方法.3.引导学生学会分析数据，归纳总结自由落体的加速度g随纬度变化的规律.4.教师应该在教学中尽量为学生提供制定探究计划的机会.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.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，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.培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解.教学重点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.教学难点1.理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题.2.照相机曝光时间的估算.教具准备多媒体课件、牛顿管、硬币、天平、小纸片、打点计时器、刻度尺、铁架台、纸带、重物（两个质量不同）等.课时安排2课时教学过程［新课导入］［新课教学］一、自由落体运动在现实生活中，不同物体的落体运动，下落快慢在不少情况下是不同的.从苹果树上落下的苹果和飘下的树叶能一起同时下落吗？提出问题：1.重的物体一定下落得快吗？2.你能否证明自己的观点？【实验探究】猜想：物体下落过程的运动情况与哪些因素有关，质量大的物体下落的速度比质量小的快吗？（实验）：取两枚相同的硬币和两张与硬币表面面积相同的纸片，把其中一张纸片揉成纸团，在下述几种情况下，都让它们从同一高度自由下落，观察下落快慢情况.①从同一高度同时释放一枚硬币和一个与硬币面积相同的纸片，可以看到硬币比纸片下落得快，说明质量大的下落得快.②两张完全相同的纸片，将其中一张卷紧后从同一高度同时释放，观察到卷紧的纸团比纸片下落得快，说明质量相同时体积小的下落得快.③将一枚硬币与已经粘贴了纸片的硬币从同一高度同时释放，观察到一样快，说明体积相同质量不同时下落一样快.④一块面积较大的硬纸板、一个小软木塞，分别放到已调平的托盘天平的两个盘中，可以看出纸板比软木塞重，从同一高度同时释放它们，软木塞比纸板下落得快，说明在特定的条件下，质量小的下落得会比质量大的还快.结论：物体下落过程的运动情况与物体质量无关.【实验演示】“牛顿管”的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得快，羽毛下落得慢.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.结论：影响落体运动快慢的因素是空气阻力的作用，没有空气阻力时，只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢相同.【课堂训练】图2－4－1所示是课题研究小组进行自由落体运动实验时，用频闪连续拍照的方法获得的两张照片A和B，任选其中的一张，回答下列几个问题：图2－4－1（1）我选图_______________；（2）我从图中观察到的现象是:________________________________________________.（3）请对你所观察到的现象进行解释.【阅读】师：请同学们阅读下面的小资料，体会空气阻力的影响.（课件投影）气体和液体都具有流动性，统称为流体，物体在流体中运动时，要受到流体的阻力，阻力的方向与物体相对于流体运动的方向相反.汽车、火车、飞机等交通工具在空气中运动，要受到空气的阻力.快速骑自行车，我们就会感到空气的阻力，轮船、潜艇在水面或水下航行，要受到水的阻力.鱼在水中游动、人在水中游泳，都要受到水的阻力.流体的阻力跟物体相对于流体的速度有关，速度越大，阻力越大.雨滴在空气中下落，速度越来越大，所受空气阻力也越来越大.当阻力增大与雨滴所受重力相等时，二力平衡，雨滴开始匀速下落.流体的阻力跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大.跳伞运动员在空气中张开降落伞，凭借着降落伞较大的横截面积取得较大的空气阻力，可以比较缓慢地降落.航天飞机着陆后，在飞机后面张开一面类似降落伞的装置，加大阻力，以便较快地停下来.流体的阻力还跟物体的形状有关系，头圆尾尖的物体所受的流体阻力较小，这种形状通常叫做流线型.鱼的形状就是流线型的.为了减小阻力，小轿车、赛车、飞机、潜艇以及轮船的水下部分，外形都采用流线型设计.一般来说，空气阻力比液体阻力、固体间的摩擦力要小.气垫船靠船下喷出的气体，悬浮在水面上航行，阻力减小，速度很大.磁悬浮列车靠电磁力使列车悬浮在轨道上行驶，速度可高达500km/h.【实验探究】按照教材第45页的图2.4－1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；（学生的疑问暂且不要解释）⑦教师一定要提醒学生思考讨论，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，为下节课研究运动规律作准备.师：完成实验后，分析纸带上记录的运动信息，请思考下列问题：（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∝t2，有的同学得出x∝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？参考：分析纸带可获取信息：（1）自由落体运动的轨迹是一条直线，速度方向不变；（2）连续相同时间内的位移越来越大，说明速度越来越大，即速度大小改变，具有加速度；（3）位移x与时间t的平方成正比；（4）相邻、相等时间间隔的位移之差相等；（5）影响实验精确度的因素主要是阻力.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，加速度大约是9.8m/s2.【课堂训练】意大利的城市比萨有座著名的塔，建于1173年，塔高55.4m，由于塔基问题，塔身发生倾斜，这正是理想的落体实验场所.传说，经典力学与实验物理学的先驱者伽利略为了证明他的论断，曾于1590年的某天邀请了许多支持者和反对者到斜塔旁观看他的实验.只见伽利略一步一步登上塔顶，一手拿着一只1磅重的小球，另一手拿着一只10磅重的大球，在提醒观众注意后一松手，两只球同时开始笔直下落.伽利略令人信服地胜利了.这段描述今天已无从落实是否真实地发生过，然而比萨博物馆至今还展览着据说是当年伽利略用来做实验的木球，比萨斜塔也由于这个传说而更加闻名于天下了.（1）请同学们补充上述实验的结果——两个各重1磅与10磅的球落地的先后情况是怎样的？（2）这个实验证明了什么结论？参考结果：（1）同时落地（2）物体下落过程的运动情况与物体质量无关二、自由落体加速度通过算g值理解自由落体运动的加速度是一个定值（在同一地点），引导学生学会分析数据，归纳总结规律.教师引导学生思考两个问题：1.自由落体运动的加速度在各个地方相同吗？2.它的方向如何？自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动，只要这些公式中的初速度v0=0，a取g就可以了.自由落体运动遵从的规律：v=v0+at推出：v=gtx=v0t+at2推出：x=gt2.【讨论与交流】在现实中，雨滴大约在1.5km左右的高空形成并开始下落，计算一下，若该雨滴做自由落体运动，到达地面时的速度是多大？遇到过这样快速的雨滴吗？据资料显示，落到地面的雨滴速度一般不超过8m/s.为什么它们的差别会这么大？【实验与探究】下面提供一组探究课题，仅供参考.1.根据漫画讨论如图2－4－4所示：他们采用了什么方法测量洞的深度？请你对该方法进行评估（指出有何优点与不足）.漫画：洞有多深？图2－4－42.用滴水法可以测定重力加速度的值.方法是：在自来水龙头下面固定一块挡板A，使水一滴一滴断续地滴落到挡板上，仔细调节水龙头，使得耳朵刚好听到前一水滴滴在挡板上的声音的同时，下一水滴刚好开始下落.首先量出水龙头口离挡板的高度h，再用秒表计时，计时方法是：当听到某一水滴滴在挡板上的声音的同时，开启秒表开始计时，并数“1”，以后每听到一声水滴声，依次数“2、3、4……”，一直数到“n”时，按下秒表按钮停止计时，读出秒表的示数为t（1）写出用上述测量计算重力加速度g的表达式.（2）为了减小误差，改变h的数据，测出多组数据.次数高度h/cm空中运动时间t/s120.100.20225.200.23332.430.26438.450.28544.000.30650.120.32记录在表格中（表中t是水滴从水龙头口到A板所用的时间，即水滴在空中运动的时间），请在图2－4－5中所示的坐标纸上作出适当的图象，并利用图象求出重力加速度g的值.（要求两位有效数字）图2－4－5【课堂训练】一位同学进行“用打点计时器测量自由落体的加速度”实验.（1）现有下列器材可供选择：铁架台、电火花计时器及碳粉纸、电磁打点计时器及复写纸、纸带若干、220V交流电源、低压直流电源、天平、秒表、导线、电键.其中不必要的器材是：____________________________；缺少的器材是________________________.（2）这位同学从打出的几条纸带中，挑出较为理想的一条纸带.把开始打的第一个点标为A，随后连续的几个点依次标记为点B、C、D、E和F，测量出各点间的距离，如图2－4－6所示.图2－4－6请你在这位同学工作的基础上，思考求纸带加速度的方法，写出你所依据的公式：______________________________________________________________（3）根据你的计算公式，设计表格记录需要的数据，计算纸带下落的加速度.（结果保留两位有效数字）（4）估计你的计算结果的误差有多大？试分析误差的来源及其减小误差的方法.参考解答：（1）要根据各校具体使用的仪器作答，例如：其中不必要的器材是：电火花打点计时器及碳粉纸、220V交流电源、低压直流电源、天平、秒表；缺少的器材是：低压交流电源、毫米刻度尺、重锤.（2）依据的公式：.（3）数据处理方法不限，要体现取平均值消除误差的思想，表格记录的数据要与所使用的公式匹配.（4）实验结果纸带的加速度9.63m/s2与重力加速度的标准值9.8m/s2有偏差，误差大小为Δa=|9.8－9.63|m/s2=0.17m/s2.误差的来源主要是空气的阻力和纸带的摩擦，可以用增大重锤重力的方法，减少摩擦的影响.【做一做】1.阅读教材第46页“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？参考：根据自由落体运动规律h=gt2可得反应时间t==0.14s.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？参考：教师事先算好时间并写在直尺上，这样就可以直接给出学生的反应时间.2.教师引导学生阅读教材第47页“做一做”让学生提出自己解决问题的思路，不必准确解答，同时强调“估算”.学生独立思考，并提出解决办法，比较各种不同方法，并讨论其合理性及可行性.师：由于照相机的曝光时间极短，一般为1/30s或1/60s，曝光量相差10%对照片不会有明显影响，所以相机快门的速度都有比较大的误差，“傻瓜”相机更是这样.故在这样短的时间内，这种误差允许的范围内，物体运动的速度可以认为是不变的，可以看作匀速运动来处理.建议学生利用课下时间解出其准确值，比较两种情况下的时间差异.［课堂小结］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，一定要把握住一点，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运动的规律及推论，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，在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的运动规律，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.［布置作业］教材第47页“问题与练习”.［课外训练］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层中，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？板书设计4自由落体运动自由落体运动的概念物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫自由落体运动.自由落体运动的规律是初速度为0的匀加速直线运动.自由落体加速度一切物体自由下落的加速度都相同，叫做自由落体加速度.教学后记：自由落体运动是自然界中广泛存在的自由下落运动的理想化模型，是一种典型的匀变速直线运动.本节课通过实验探究的方式得到自由落体运动的概念和规律.运用抽象思维提出问题，通过简单易行的实验进行探究，寻找论据.经历交流实验结果和学生的分析、讨论，让学生确定物体下落快慢与物体的质量无关的关系.通过对“牛顿管”实验的观察和思考，进一步验证设想.使学生学会如何通过生活中的表面现象去探索掩盖中的规律的方法.自由落体运动有其广泛性和特殊性，对自由落体运动进行深入具体的研究有利于学生更深刻地理解匀变速运动的规律.在教学中，要尽可能理论联系实际进行实验探究式教学.教学中可以引导学生从日常生活经验出发，逐步提出问题，不断引发矛盾，让学生自己得出结论.自由落体运动有明确的定义：物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动.教师要讲清楚物体做自由落体运动的条件对学生理解这一定义有很大的帮助.准确地理解自由落体运动的定义有利于学生形成严谨的科学态度.还要通过对落体运动的实验探究，测定重物自由下落的加速度.做好几个探究实验是本节课的关键.6伽利略对自由落体运动的研究三维目标知识与技能1.了解落体运动研究的史实，了解逻辑推理的特色.2.理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性.过程与方法1.让学生初步体会抽象思维、提出假说、科学实验是进行科学研究的重要思路和方法.2.通过史实了解伽利略研究自由落体规律的过程，体会其推理方法的奥妙，同时了解猜想的必要性，感受探究规律的几个必要过程和科学方法的重要性，了解体会一些科学的方法.情感态度与价值观1.渗透研究自然规律的科学方法.2.通过了解史实能培养同学们的意志和科学的方法观，避免盲目和急功近利思想，提高自己的认识观.3.经历伽利略对自由落体运动的研究过程，体验数学在研究物理问题中的重要性.体会人类对客观世界发现之旅的乐趣.教学重点了解探索过程，明确探索的步骤，同时了解实验及科学的思维方法在探究中的重要作用，从中提炼自己的学习方法.教学难点“观念—思考—推理—猜想—验证”是本节的重点思路，也是培养良好思维习惯的重要参考.教具准备录像资料、多媒体课件课时安排1课时教学过程［新课导入］［新课教学］一、绵延两千年的错误（课件展示）亚里士多德的观点：物体越重，下落越快.公元前，人们对物体下落的研究很少，凭着观察认为重的物体比轻的物体下落得快.当时，著名的思想家亚里士多德（Aristotle，前384～前322）经过了观察和总结认为“物体下落的速度与重力成正比”.这一观点正好应和了人们潜意识里的想法；同时，它又是伟大的亚里士多德提出的论断，人们深信不疑.从那以后，人们判断物体下落的快慢，甚至给孩子们上课时一直坚持这一观点，这一观点一直延续了2000多年，从没有人对它提出异议.【交流与讨论】提出问题：为什么会有错误的认识呢？学生思考问题，交流体会.生：错误认识的根源在于不注意探索事物的本质，思考不求甚解.二、逻辑的力量学生阅读：根据亚里士多德的论断，一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大.假定大石头的下落速度为8，小石头的下落速度为4，当我们把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而减慢，结果整个系统的下落速度应该小于8；但两块石头捆在一起，总的重力比大石头还要重，因此整个系统下落的速度要比8还大.这样，就从“重物比轻物落得快”的前提推断出了互相矛盾的结论，这使亚里士多德的理论陷入了困境.为了摆脱这种困境，伽利略认为只有一种可能性：重物与轻物应该下落得同样快.（传说伽利略在比萨斜塔上做过落体实验，但后来又被严谨的考证否定了.尽管如此，来自世界各地的人们都要前往参观，他们把这座古塔看作伽利略的纪念碑）问题：伽利略是怎样论证亚里士多德观点是错误的？猜想：既然物体下落过程中的运动情况与物体质量无关，那么为什么在现实生活中，不同物体的落体运动，下落快慢不同呢？我们能否猜想是由于空气阻力的作用造成的呢？如果没有空气阻力将会怎样呢？学生讨论后回答.【做一做】请你用一枝铅笔和较厚的一本书如图2－5－1所示，体验伽利略佯谬.图2－5－1三、猜想与假说伽利略认为，自由落体是一种最简单的变速运动.他设想，最简单的变速运动的速度应该是均匀变化的.但是，速度的变化怎样才算均匀呢?他考虑了两种可能：一种是速度的变化对时间来说是均匀的，即经过相等的时间，速度的变化相等；另一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即经过相等的位移，速度的变化相等.伽利略假设第一种方式最简单，并把这种运动叫做匀变速运动.四、实验验证师：实验验证是检验理论正确与否的唯一标准.任何结论和猜想都必须经过实验验证，否则不成理论.猜想或假说只有通过验证才会成为理论.所谓实验验证就是任何人，在理论条件下去操作都能到得实验结果，它具有任意性，但不是无条件的，实验是在一定条件下的验证，而与实际有区别.【阅读】（课件投影）伽利略斜面实验的情况伽利略在《两种新科学的对话》中说：“用一块木料制成长约12库比特、宽半库比特、厚三指的板条，在它的上面划一条比一指略宽的槽，将这个槽做得很直，打磨得很光滑，在槽上裱一层羊皮纸（也要尽可能光滑）.取一个坚硬、光滑并且很圆的铜球，放在槽中滚动.将这个木槽的一端抬高一到二库比特，使槽倾斜.就像我要讲的那样把球放在槽顶沿槽滚下，记录下降的时间.实验要重复几次，以便使测得的时间准确到两次测定的结果相差不超过一次脉搏的十分之一，进行这样的操作，肯定了我们的观察是可靠的以后，将球滚下的距离改为槽长的四分之一，测定滚下的时间，我们发现它准确地等于前者的一半.下一步，我们用另一些距离进行试验，把全长用的时间与全长的二分之一、三分之二、四分之三，或者其他任何分数所用的时间相比较，像这样的实验，我们重复了整整一百次，结果总是经过的距离与时间的平方成比例，并且在各种不同坡度下进行实验，结果也都如此……”【讨论与交流】感受伽利略的探究过程，体会其科学方法师：物体做自由落体运动的速度很快，在当时的实验条件下，是很难测量其位移和相应的时间，有什么方法可以使物体的速度可以慢一点又能研究匀变速直线运动的？生：让小球在倾斜的轨道上滚下，倾角不要太大.师：当时伽利略就是用这个方法.他设计