2019-2020年高一物理 第二章 直線運動 八、自由落體運動(第一課時) 人教大綱版第一冊.doc

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2019-2020年高一物理 第二章 直線運動 八、自由落體運動(第一課時) 人教大綱版第一冊 從容說課 本節(jié)研究一種典型的勻變速直線運動——自由落體運動.該節(jié)教材把它的運動作為υＯ＝０，a=g的勻加速直線運動的特例來處理，便于學生形成知識結構，避免死記公式，從而達到培養(yǎng)能力的目的. 本節(jié)的教學目標定位如下： １． 理解什么是自由落體運動，知道它是初速度為零的勻加速直線運動. ２． 識什么是自由落體加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度的大小不同. ３． 掌握自由落體運動的規(guī)律. 本節(jié)的教學重點定位如下：自由落體運動的特點和規(guī)律. 本節(jié)課的教學難點定位如下：對物體下落快慢和所受重力無關的理解. 本節(jié)課結合演示實驗，消除日常生活經(jīng)驗的影響，讓學生邊觀察、邊思考，體會物體下落的快慢跟哪些因素有關. 同時，課本出現(xiàn)的頻閃照片可以放大投影，也可以用ＣＡＩ課件模擬，引導學生理解頻閃照片的物理意義，并利用勻變速直線運動的規(guī)律定量地求出自由落體的加速度. 本節(jié)的教學程度設計如下： 實例分析，導入新課→演示實驗，探究什么是自由落體運動及其規(guī)律→通過研究頻閃照片，探究有關重力加速度的問題→課堂討論，強化對知識點的理解. 教學目標 一、知識目標 1.理解什么是自由落體運動，知道它是初速度為零的勻加速直線運動. 2.知道什么是自由落體的加速度，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. 3.掌握自由落體運動的特點和規(guī)律. 二、能力目標 培養(yǎng)學生的觀察能力和推理能力. 三、德育目標 滲透研究自然規(guī)律的科學方法. 教學重點 自由落體運動的特點和規(guī)律. 教學難點 物體下落快慢和所受重力無關. 教學方法 實驗觀察法+合理推理+實驗驗證+歸納總結. 教學用具 實物投影儀、投影片、CAI課件、牛頓管、抽氣機、羽毛、粉筆、硬幣、軟木塞、小玻璃球、鐵架臺、細繩、小球、剪刀（或打火機）. 課時安排 1課時 教學過程 ［投影本節(jié)課的學習目標］ 1.知道自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動 2.知道不同物體在同一地點自由下落時加速度相同，都是重力加速度g，方向豎直向下 3.知道自由落體運動的公式為h=gt2，vt=gt，vt2＝２gh，會應用這些公式解自由落體的有關問題. ［學習目標完成過程］ 一、導入新課 ［演示裝置］如圖，用細繩懸掛的小球處于靜止狀態(tài). ［教師提問］懸線燒斷（或剪斷）后小球的運動情況如何？ ［學生活動］思考與討論并猜想 v0=0，小球豎直落下 ［演示］將細繩燒斷，提醒同學們注意觀察. ［學生活動］觀察現(xiàn)象并得出結論 小球下落時做v0=0的豎直方向的直線運動. ［過渡引言］ 今天我們就來深入地認識這一運動 自由落體運動. 二、新課教學 自由落體運動 ［演示實驗一］鐵片和等面積的紙片下落.可觀察到什么現(xiàn)象？ ［學生活動］觀察現(xiàn)象并回答：鐵片下落的快. ［教師引導］為什么鐵片下落的快？ ［學生］等面積的鐵片和紙片相比，鐵片要重得多. ［教師］這說明什么？ ［學生］重的物體下落得快. ［過渡引言］重的物體下落得快是我們的一種生活經(jīng)驗，真的是這樣嗎？ ［演示實驗二］取二張相同的紙，剪去其中的一張的一部分然后揉成團，再讓它們同時下落.可觀察到什么現(xiàn)象？ ［學生活動］觀察現(xiàn)象并回答 輕的物體下落快. ［教師引導學生思考］ 為什么會有兩種不同的觀點呢？ ［演示實驗三］ 取二張相同的紙，把其中一張揉成團，再讓它們同時下落，可觀察到什么現(xiàn)象？ ［學生活動］觀察現(xiàn)象并回答： 紙團先落地. ［教師提問］等重的物體為什么下落快慢不同呢？ ［學生思考與討論］ 總結上面三個演示實驗得到的三個結論并進行分析. 物體下落的快慢與重力大小無關.物體下落快慢不同可能是空氣阻力的影響. ［演示實驗四］牛頓管實驗（可先用CAI課件模擬） 把羽毛、粉筆頭、紙片、硬幣等放到牛頓管中（管口處），把管口塞住后，把管迅速由水平位置轉到豎直位置，即：使管口向上，觀察所看到的現(xiàn)象. ［學生活動］觀察實驗現(xiàn)象并回答. 不同物體下落的快慢不同. ［演示實驗五］ 在上述實驗中，當管口塞住后，用抽氣機把牛頓管中的空氣抽空，然后再迅速把牛頓管倒立.觀察所看到的現(xiàn)象. ［學生活動］觀察實驗現(xiàn)象并回答. 不同物體幾乎同時落到管底. ［教師引導學生分析］ 在演示實驗五中，不同物體幾乎同時落體，是因為牛頓管內的空氣被抽氣機抽走，不同物體在下落時幾乎不受空氣阻力，因而下落的快慢幾乎相同. ［猜想］如果沒有空氣阻力，不同物體下落情況怎樣？ ［學生］物體下落快慢應完全相同. ［教師］實際生活中，沒有空氣阻力的情況是不存在的，在重力比空氣阻力大得多的情況下，就可以忽略掉阻力的影響. ［鞏固訓練］ 將甲、乙兩物體從同一高度由靜止釋放，已知m甲＞m乙，空氣阻力不能忽略，則 A.甲一定先落地 B.乙一定先落地 C.甲可能先落地 D.可能同時落地 ［參考答案］不能確定哪個物體受到空氣阻力影響大，故都有可能，還可能同時落地，故應選CD. ［學生活動］閱讀課文相關內容 ［出示思考題］ 1.什么叫自由落體運動？什么情況下物體的運動可看作自由落體運動？ 2.自由落體運動的特點什么？（提示 ：可根據(jù)定義和頻閃照片來判斷） ［學生回答］ 1.物體只有在重力作用下從靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動.實際生活中，如果空氣阻力可忽略不計時，物體從靜止開始下落就可以看作是自由落體運動. 2.由定義知：自由落體運動的初速度為0，即v0=0. 觀察頻閃照片：在相等的時間間隔里位移越來越大，表明小球的速度越來越大，即小球在做加速運動. 讀出相鄰兩小球間的距離，發(fā)現(xiàn)：相鄰的相等的時間間隔內的位移差Δs在誤差允許范圍內是一個恒量，故小球做勻變速直線運動. 綜上所述：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動. ［過渡引言］ 自由落體運動既然也是一種勻變速直線運動，那么怎樣求出自由落體的加速度呢？ ［出示思考題］ 1.證明：同一地點，自由落體運動的加速度相同. 2.試通過頻閃照片求出小球自由下落時的加速度.（頻閃照片的閃光頻率為20 Hz） ［學生活動］思考并解答 1.證明：設甲、乙兩物體從同一高度下落，若不考慮空氣阻力，則甲、乙都做自由落體運動.由位移公式：s甲=a甲t甲2 ① s乙=a乙t乙2 ② 2.兩物體下落高度相同.快慢相同，故 s甲=s乙 ③ t甲=t乙 ④ 聯(lián)立以上四式解得：a甲=a乙 即證：同一地點，自由落體運動的加速度相同. 2.由前面得Δs=恒量，又Δs=aT2 解得a= 只要知道頻閃照片的頻率，求出時間間隔T，代入上式即可求得a. ［學生活動］閱讀課本有關內容 ［出示思考題］ 1.什么叫重力加速度？ 2.重力加速度的方向如何？ 3.影響重力加速度大小的因素有哪些？ 4.通常的計算中，重力加速度通常取何值？ ［學生活動］解答思考題 1.自由落體加速度叫做重力加速度，通常用g來表示. 2.重力加速度的方向總是豎直向下的. 3.同一地點，重力加速度相同. 地球上不同地方，重力加速度不同. 從赤道到兩極，重力加速度逐漸增大. 4.通常計算中g取9.8 m/s2，更粗略的計算中，g還可取10 m/s2. ［拓展］ 重力加速度的大小還和高度有關.高度越高，重力加速度就越小. ［學生活動］ １． 討論自由落體運動的運動性質. 自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動. ２． 結合勻速直線運動的規(guī)律，你能推導出自由落體運動的規(guī)律嗎？ 勻變速直線運動的一般規(guī)律 自由落體運動 速度公式 υt=υO+at υt=gt 位移公式 S=υOt+at2 h=gt2 位移速度關系 υt2-υO2=2as υt2=2gh 平均速度公式 推論 △s=aT2 △s=gT2 ３．實驗探究 ①做課本Ｐ38的做一做：測定反應時間.要求每兩人一組. ① 投影： 在測定反應時間內，甲用一只手在木尺下部作握住木尺的準備，當看到乙同學放手時，他立即握住木尺.如果測出木尺下降的高度為11.５cm，請你計算甲同學的反應時間.（g取10m/s2） [學生在投影儀上實物展示] 解：根據(jù)自由落體運動的位移公式 s=gt2得： t=s=0.15s. ［鞏固訓練］ 為了測出井口到井里水面的深度，讓一個小石塊從井口落下，經(jīng)過2 s后聽到石塊落向水面的聲音，求井口到水面的大約深度.（不考慮聲音傳播所用的時間） ［參考答案］ h=gt2=9.822 m=19.6 m ［評析拓展］ 1.物理公式描述的是物體的運動規(guī)律，而不是簡單的“數(shù)”間的聯(lián)系. 2.依賴于某一物理過程，可以用測量時間的辦法來求得空間的尺寸.對這種測量變換的物理思想要有所了解. [課堂討論] １． 物體只在重力作用下的運動，一定是自由落體運動嗎？ ２． 自由落體運動為什么是勻變速直線運動？ ３． 自由落體運動有哪些規(guī)律？ ［學生活動］ ［教師點撥］ １．物體做自由落體運動有兩個條件：只受重力作用，并且初速變?yōu)榱?因此，物體只在重力作用下的運動不一定是自由落體運動. ２．因為自由落體運動的加速度恒為g，則自由落體運動是勻變速直線運動. ３．初速度為零的勻變速直線運動的規(guī)律，自由落體運動都具有. 三、小結 ［投影小結思考題］ １．物體只在 作用下從 開始下落的運動，叫做自由落體運動. 2．自由落體運動是 為零的 直線運動. ３．在 地點，一切物體在自由落體中的加速度都 ,這個加速度叫自由落體加速度，也叫做 ，常用符號 來表示. ４．重力加速度的方向總是 向下的，它的大小可以用 方法來確定. ５．在地球上不同的地方，重力加速度的大小是 的，通常的計算中，可以把g取作 m/s2,在粗略的計算中，還可以把g取作 m/s2. 四、作業(yè) 1.課本作業(yè) P38練習八（3、4） 2.做一做《測定反應時間》的小實驗. 3.閱讀課后“閱讀材料”. 4.思考題 系一重物的氣球，以4 m/s的速度勻速上升，當離地9 m時繩斷了，求重物的落地時間t.(g=10 m/s2) [參考答案] 解析：繩斷后，由于慣性，重物仍具有向上的速度，所以它先減速上升，上升到最高點時速度為零，然后再做自由落體運動. 上升階段：a=-g v0=4 m/s vt=0 由vt=v0+at得： t1==0.4 s 由s=v0t+at2得: s1=v0t1-gt12=0.8 m 下降階段：重物做自由落體h=s1+s2=9.8 m 由h=gt2得t2==1.4 s 故重物落地的時間： t=t1+t2=1.4 s+0.4 s=1.8 s 五、板書設計 六、本節(jié)優(yōu)化訓練設計 1.關于自由落體的加速度g，下列說法中正確的是（　?。? A.重的物體的g值大 B.g值在任何地方一樣大 C.g值在赤道處大于南北兩極處 D.同一地點輕重物體的g值一樣大 2.關于自由落體運動，下列說法中正確的是（　　?。? A.自由落體運動就是物體沿豎直方向下落的運動 B.自由落體運動是物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動 C.自由落體運動只有在沒有空氣的空間里才能發(fā)生 D.在有空氣阻力時，只要空氣阻力不變，物體仍可做自由落體運動 3.小球從高h處落下，則小球下落到距地面處的速度跟下落一半時間的速度之比（?。〢.1∶1 B.∶1 C.1∶ D.1∶2 4.從某處釋放一粒石子，經(jīng)過2 s后再從同一地點釋放另一粒石子，則在它們落地之前，兩粒石子間的距離將（　　?。? A.保持不變 B.不斷增大 C.不斷減小 D.有時增大，有時減小 5.物體由屋頂自由下落，經(jīng)過最后2 m所用的時間是0.15 s，則屋頂高度約為（　　　） A.10 m B.12 m C.14 m D.15 m 6.自由下落的物體經(jīng)過A、B兩點的速度分別是5 m/s和10 m/s，取g=10 m/s2，則A、B兩點的高度差是______ m，通過這段路程所用的時間是______. 7.一物體從高處A點自由落下，經(jīng)B點到C點，已知B點的速度是經(jīng)C點速度的3/4，B、C間距離是7 m,則AC間距離是_______ .（g=10 m/s2) 8.兩個物體用長9.8 m的細繩連接在一起，從同一高度以1 s的時間差先后自由下落，當繩子拉緊時，后下落物體的下落時間是______.（g=9.8 m/s2) 9.從離地面高500 m的高空自由下落一個小球，取g=10 m/s2,求： （1）經(jīng)過多少時間落到地面； （2）落下一半位移的時間. （3）從開始下落時刻起，在第1 s內的位移和最后1 s內的位移. 10.一礦井深為125 m，在井口每隔一定時間自由下落一個小球.當?shù)?1個小球剛從井口下落時，第1個小球恰好到達井底.則相鄰兩小球開始下落的時間間隔為多少秒？這時第3個小球和第5個小球相距多遠？ ［參考答案］ 1.D 2.BC 3.C（提示：v中=） 4.B(提示：Δh=g(t+2)2-gt2=2g(t+1)) 5.A(提示:Δt= 6.3.75 m,0.5 s 7.16 m(提示：sAC=,sBC= 8.0.5 s(提示:Δl=g(t+1)2-gt2) 9.解析：(1)由h=gt2得 落地時間t= s=10 s （2）由h=gt′2得t′= s=7.07 s (3)第1 s內的位移s1=gt12=1012 m=5 m 前9 s內的位移s9=gt92=1092 m=405 m. 最后1 s內的位移s=h-s9=(500-405) m=95 m. 10.解析：(1)由h=g(10Δt)2得 Δt= s=0.5 s （2）h3=g(8Δt)2 h5=g(6Δt)2 所以Δh=h3-h5=g.28Δt2=35 m