人教版新课标高中物理必修1《自由落体运动》名师教案

自由落体运动
核心素养
通过《自由落体运动》的学习，培养学生观察能力和分析、处理实验数据的能力，体会实验在发现自然规律中的作用。并使学生领悟突出主要因素，忽略次要因素的哲学思想。通过实验探究，使学生形成实事求是的科学态度。
教学目标
1. 知道物体做自由落体运动的条件，知道自由落体运动是初速度为零的匀加速 直线运动。
2. 会探究自由落体运动规律和测定自由落体运动的加速度。
3. 知道自由落体运动加速度的大小、方向，并能理解影响重力加速度的因素。
4. 运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题。
教学重难点
教学重点：自由落体运动的性质和规律。
教学难点：设计实验并验证自由落体运动为匀变速直线运动。
知识储备区
课前登陆优教平台，发送预习任务。根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。
（优教提示：请登陆优教平台，发送本节预习任务）
一、自由落体运动
1．定义：自由落体运动是物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
2．运动性质：初速度为零的匀加速直线运动。
二、自由落体的加速度
1．定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，又叫做重力加速度，通常用g表示。
2．方向：总是竖直向下。
3．大小：在地球的不同地点，g的大小一般不相同．计算中g一般取9.8 m/s2，近似计算时，g取10 m/s2。
三、自由落体运动的规律
1．速度公式：v＝gt。
2．位移公式：h＝1/2gt2。
3．速度位移公式：v2＝2gh。
新课讲解
一、自由落体运动
[问题设计]
1．在空气中，将一张纸片和一石块从同一高度同时释放，哪个下落得快？若把这张纸片团紧成一团，再与石块从同一高度释放，情况会怎样？
答案：石块下落得快；纸团和石块几乎同时着地。
（优教提示：请打开素材“动画演示：反应时间”）
2．牛顿管实验：玻璃管中有羽毛、小软木片、小铁片，玻璃管中抽成了真空，将物体聚于一端，再将玻璃管倒立，让所有物体同时下落。看到什么现象？说明什么问题？
答案：下落快慢相同。在没有空气阻力影响的情况下，所有物体下落快慢是相同的，与质量无关。
（优教提示：请打开素材“动画演示：自由落体运动（牛顿管）”）
[要点提炼]
1．物体做自由落体运动的条件：(1)只受重力；(2)初速度v0＝0。
2．在实际中，物体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体运动，只有当空气阻力远小于重力时，物体由静止开始的下落才可看做自由落体运动。
3．自由落体运动的实质：自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动，它只是匀变速直线运动的特例。
二、自由落体加速度
[问题设计]
利用如图1所示的实验装置测定重力加速度。用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态，并使重物停在靠近打点计时器处；先接通电源，再松开纸带让重物自由下落，打点计时器在纸带上打下一系列的点。
如何根据打上点的纸带求出重物的重力加速度？
（优教提示：请打开素材“视频演示：用打点计时器研究自由落体运动”）
（优教提示：请打开素材“动画演示：重力加速度”）
答案：可用下列两种方法求出重力加速度。
(1)由vn＝xn＋xn＋1/2T
求出各点的瞬时速度，作出v－t图象，v－t图象是一条过原点的倾斜直线，斜率表示加速度。
(2)由Δx＝aT2计算加速度。
[要点提炼]
1．测量自由落体加速度的方法 (1)利用打点计时器； (2)利用频闪照相法。
频闪照相可以每隔相等的时间拍摄一次．利用频闪照相可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置(如图2为一小球做自由落体运动的频闪照片)；根据匀变速直线运动的推论Δh＝gT2可求自由落体加速度。
2．自由落体加速度的大小：在同一地点，重力加速度都相同；地球上纬度不同的地点重力加速度不同，其大小随纬度的增加而增大，赤道上最小，两极处最大。一般计算中，常取g＝9.8 m/s2或g＝10 m/s2。
3．自由落体加速度的方向总是竖直向下的。
三、自由落体运动的规律
[问题设计]
1．试写出物体自开始下落经过时间t时的速度v和下落高度h的表达式． 答案 由匀变速直线运动规律得v＝gt，h＝1/2gt2
2．匀变速直线运动的推论对于自由落体运动是否适用？
答案：都适用。
[要点提炼]
1．自由落体运动的基本规律
(1)速度公式：v＝gt；
(2)位移公式：h＝1/2gt2；
(3)速度位移公式：v2＝2gh。
2．匀变速直线运动的其他规律，如平均速度公式、位移差公式、初速度为零的比例式同样适用于自由落体运动。
注意：若分析自由落体运动过程中的一段，则该过程是初速度不为零的匀变速直线运动，相应的速度公式和位移公式分别为v＝v0＋gt、h＝v0t＋1/2gt2。
四、课堂训练：
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五、课后作业
完成P45练习2、3、4。