第四章+运动和力的关系+课题研究课件 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

课题研究年级：高一年级学科：高中物理（人教版）猜想设计分析概括问题证据解释(数据分析和结论)自主构思深入分析完整研究系统表达01课堂学习03研究报告02课题研究研究样例：球形物体空气阻力大小与速率关系的研究问题的提出实验设计实验过程和数据实验处理和结论人们散步时不觉得空气有阻力，但跑步时明显感觉迎面有风阻挡。自行车行驶时80%的阻力来自空气阻力，时速38公里和时速35公里所需力量差异高达30%。人站在高速行驶的敞篷车上时，会感觉到迎面阻挡的风力很大。01散步跑步03自行车行驶02高速敞篷车经验说明：空气阻力的大小跟物体在空气中运动的速率有关。研究样例：球形物体空气阻力大小与速率关系的研究问题的提出实验设计实验过程和数据实验处理和结论鸟在飞行中受到的阻力是很小的。几乎所有鸟的身体都有类似的形状。成语“树大招风”提示我们。同样大的风，作用在大树上时，由于大树枝叶粗而多，受力面积大，它受到的力就大。01鸟流线型身体02成语“树大招风”经验说明：空气阻力的大小跟横截面积等其他条件有关。研究样例：球形物体空气阻力大小与速率关系的研究问题的提出实验设计实验过程和数据实验处理和结论实验数据表明：1.对比甲乙两图可知空气阻力随横截面积的增大而增大；2.乙图中手机下落过程中，空气阻力随速率的增大而增大。乙

甲

图1手机下落过程中加速度随时间变化AB研究样例：球形物体空气阻力大小与速率关系的研究实验设计实验过程和数据实验处理和结论问题的提出（阅读教科书的内容）思考与讨论空气阻力与本课题以气球为研究对象，保持同一气球体积不变，探究球形物体空气阻力的大小跟速率的定量关系。

问题1．研究球形物体所受空气阻力大小与速率关系时，保持其他条件相同，采用了什么方法？半径的01控制变量法02图像法

问题2．如何根据球形物体所受空气阻力的数据和速率的数据研究二者的关系？

本课题以气球为研究对象，保持同一气球体积不变，探究球形物体空气阻力的大小跟速率的定量关系。研究样例：球形物体空气阻力大小与速率关系的研究实验设计实验过程和数据实验处理和结论问题的提出出处：北航“陆士嘉空气动力学学生实践创新基地”在我校风洞实验室成立——北京三十五中风洞实验室简介图2北京三十五中风洞实验室研究样例：球形物体空气阻力大小与速率关系的研究实验设计实验过程和数据实验处理和结论问题的提出（阅读教科书的内容）思考与讨论空气阻力与03平衡法

问题3．悬挂重物的气球在什么状态下容易获取空气阻力数据？为什么？图3实验装置示意图

问题4．如何判断气球在匀速运动？如何求气球匀速直线运动时的速率？04手机拍摄法研究样例：球形物体空气阻力大小与速率关系的研究实验设计实验过程和数据实验处理和结论问题的提出方法一：手机录像功能1.录制气球悬挂不同质量重物下落的视频；2.打开Tracker软件，导入视频，截取气球下落片段；3.以重锤线方向为x轴正方向，刻度尺确定比例尺；4.某一帧中捕捉黑色小球位置，自动搜索不同帧小球的位置；5.复制下落位置和时间数据，在Excel中拟合直线求出收尾速度。研究样例：球形物体空气阻力大小与速率关系的研究实验设计实验过程和数据实验处理和结论问题的提出气球和重物所受的总质量m/g序号12345671.3时刻/s13.3713.4013.4313.4713.5013.5313.57位置/m0.860.870.890.910.930.950.962.4时刻/s31.7331.7731.8031.8331.8731.900.90位置/m0.570.610.650.680.720.760.803.5时刻/s49.9750.0050.0350.0750.1050.1350.17位置/m0.620.670.730.770.830.880.944.6时刻/s65.5365.5765.6065.6365.6765.7065.73位置/m0.430.490.550.620.690.750.825.7时刻/s81.3381.3781.4081.4381.4781.50位置/m0.540.620.690.760.850.93研究样例：球形物体空气阻力大小与速率关系的研究实验设计实验过程和数据实验处理和结论问题的提出研究样例：球形物体空气阻力大小与速率关系的研究实验设计实验过程和数据实验处理和结论问题的提出次数12345气球和重物所受的总重力G/N0.012740.023520.03430.045080.05586气球和重物的收尾速率v/m0.53181.10291.56761.96662.2870图4空气阻力和速率关系图研究样例：球形物体空气阻力大小与速率关系的研究实验设计实验过程和数据实验处理和结论问题的提出

图3实验装置示意图研究样例：球形物体空气阻力大小与速率关系的研究实验设计实验过程和数据实验处理和结论问题的提出图5手机连续拍摄照片，每张照片间隔0.1s研究样例：球形物体空气阻力大小与速率关系的研究实验设计实验过程和数据实验处理和结论问题的提出次数1234567气球和重物所受的总重力G/(10-2N)4.55.56.57.58.59.510.5相邻两帧照片重物下落位移l/(10-2m)13.616.319.823.826.628.832.8图6空气阻力和速率关系图思考问题橡皮筋拉力与橡皮筋伸长量成正比吗？橡皮筋拉力F与橡皮筋伸长量x的F