人教版高中物理必修一2.5自由落体运动 教案

2.5自由落体运动（教案）
〖教材分析〗
本节课是安排在匀变速直线运动后半部分，相当于是匀变速直线运动的应用与拓展。同时加强了物理与生活的联系。为后面学习曲线运动，平抛运动打下基础，所以起到一个承上启下的过渡作用。
〖学情分析〗
1、高一学生正值从初三到高中的过渡阶段，在学习方法上仍以初中记忆和模仿的学习方式为主，未能根据高中学习的特点进行调整。
2、在身心特点方面，高一学生正值身体发展的旺盛时期，思维活跃乐于探究。
〖教学目标〗
知识与技能：1、理解自由落体运动的概念，知道重力加速度的大小、方向。
2、掌握自由落体运动的特点和规律。
过程与方法：1、通过对实验现象的观察，提高学生对事物变化的分析和概括能力。
2、经历科学探究的过程，体会科学探究的思维方法。
情感态度与价值观：1、领略自由落体运动的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心和求知欲。
2、能够认识物理规律由一般性到特殊性的变化，了解科学的规律性。
〖教学重难点〗
教学重点：1、自由落体运动的性质。
2、自由落体运动的规律及其应用。
教学难点：对自由落体运动理想化模型的认识。
〖教法与学法〗
教法：讲授法、实验法、谈论法
学法：观察体验法、实验探究法、小组讨论法
〖教学准备〗
牛顿管、金属片、石头、纸片、打点计时器、纸带、重物、刻度尺、多媒体课件。
〖教学过程〗
一、新课引入
物体下落是一种常见的运动，例如苹果的“掉”落，树叶的“飘”落。利用多媒体课件动图展示这两个运动。
问题1：这两个物体的下落过程有没有一定的规律可循呢？
我们还发现，苹果比树叶重，下落得就快，树叶轻，下落得慢。那么是不是重的物体下落快，轻的物体就下落慢？
这节课我们就来学习自由落体运动，学完大家就知道了。
二、新课教学
（一）自由落体运动
看大屏幕，铁架台上悬挂着一个静止的小铁球，小球受到什么力作用，重力和绳子的拉力。当烧断悬线后小球，就沿竖直方向下落，并且是在什么力作用下？重力，空气阻力很小可以忽略不计。因此我们可以看到烧断绳子后，小球在重力的作用下，沿着竖直方向下落。同样从手中释放的石块，在重力的作用下也沿着竖直方向下落。
问题2：不同物体，下落的快慢是否相同呢？
历史上出现了两种不同的观点。实验铁球和纸片同时放手，观察，谁先落地。铁球。可以看到铁球快速下落，纸张缓慢下落。并且铁球比纸张重，由大量的生活经验。
亚里士多德：认为物体下落的快慢跟它的轻重有关，重的物体下落得快。
分析：纸张下落慢是因为有大的空气阻力，把纸揉成一团，继续实验，看到几乎同时下落，为此伽利略在比萨斜塔，做实验。实验：站在高层建筑物上，让轻重不同的两个物体从同一高度同时落下，你认为哪个物体下落得快？实验现象是几乎同时落体，所以伽利略认为亚里士多德是错的。
伽利略：若无空气阻力，轻重不同的物体下落得一样快。
问题3：事实是怎么样的呢？
牛顿：演示
——牛顿管实验
拿一个长约1.5m的玻璃筒，一端封闭，另一端有开关，把形状和质量都不相同的几个物体，如金属片、小羽毛、小软木塞、小玻璃球等，放到玻璃简里。把玻璃简倒主过来，观察这些物体下落的情况。
把玻璃简里的空气抽出去，再把玻璃筒倒立过来，再次观察物体下落的情况。一起下落了。
播放动图：牛顿管实验，和宇航员实验。我们看到铁球快速下落，其次是木塞，最后是羽毛轻轻飘落；它们同时下落。
分析：对他们进行受力分析，空气中下落的物体除了受重力外，还会有空气阻力。而真空中只有重力的作用。所以除去空气阻力后，得到结论：轻的物体和重的物体下落得同样快。
在现实生活中人们之所以看到物体下落的快慢不同，是因为空气阻力的影响。如果没有空气阻力，所有物体下落的快慢都一样。
归纳总结1、定义：物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动叫自由落体运动。
2、特点：
①从静止开始下落，即初速度v0为零。
②只受重力。
在有空气的空间，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略，物体的下落可以近似看作自由落体运动。
思考：自由落体运动是一种什么性质的运动呢？
直观判断：看到轨迹是直线，运动得越来越快。所以认为它是加速直线运动。
思考：那它是不是匀加速直线运动呢？
实验：研究自由落体运动的规律
如图，固定打点计时器，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。用手捏住纸带上端，启动打点计时器，松手后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点。仿照前面对小车运动的研究，测量重物下落的加速度。
改变重物的质量，重复上面的实验。
得到纸带后，利用匀变速直线运动的规律：测量△s=at2即看任意相邻的两相等时间内所通过的位移差是否为一个常量。
结论：自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。
通过纸带计算加速度的值，其中T=0.1s，求得a=9.8m/s2
这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度。
（二）自由落体加速度
对不同物体进行的实验结果表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同。
归纳总结①定义：物体在自由落体运动中的加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度。
②符号：通常用g表示。
③方向：竖直向下。
这就是自由落体运动的规律，它是初速度为0
的匀变速直线运动，加速度是重力加速度g，方向竖直向下。重力加速度是个非常重要的物理量。咱们得认真测量它。
如果你在教室里，把这个实验做十遍，得到的g值基本不变，那如果你召唤世界各地的小伙伴们都来重复这个实验，你发现大家得到的数各不相同。这是咋回事呢？别着急咱们把各地的重力加速和当地的维度值列出来观察一下。北极最大为9.832m/s2，赤道最小为9.780m/s2。
你从表中发现了什么规律吗？你能尝试解释这个规律吗？尝试解释就是作出猜想。
纬度越高g的值就越大，即①重力加速度随纬度的增加而增大。②地球是一个两极稍扁赤道略鼓的不规则球体，所以极地半径比赤道半径小。
问题4:世界各地的g值都不相同计算时怎么办呢？
取个平均值就好了。重力加速度大小：通常一般g
=9.8m/s2，如果是初略粗略计算g=10m/s2。
这个数值你可得牢牢记住。
自由落体运动：是初速度为0
加速度是g的匀变速直线运动。那我们以前学习过的匀变直的公式仍然能用，只是要稍微变形一下。
速度时间公式：,位移时间公式：,速度位移公式，用v0=0，a=g，x=h代入上述式子，就可以得到自由落体运动的公式
归纳：，，。
小结：也就是说自由下落的物体初速度是0，经过时间t之后，速度就变成了gt，下落的距离就是，而末速度和位移的关系，满足这个式子，不过要提醒你一下公式力的速度，位移，加速度都是矢量。所以解题时要规定正方向，通常取竖直向下是正方向，这样位移，速度，加速度都是正的拉。
再看看这个公式，把它变形一下，不难发现下落的时间由高度决定的。也就是说只要知道下落高度就很容易求出下落时间，利用这个规律咱可以解决一些很有意思的问题。
做一做：战士、驾驶员、运动员都需要反应灵敏，当发现某种情况时能采取相应的行动，人从发现情况，到采取相应的行动所经过的时间叫反应时间。通常人的反应时间是0.2—0.5s.如何测量自己的反应时间呢？
可以借助自由落体运动来测量。测试时需要一把刻度尺，和一个帮忙的同学，比如小胖子，他抓住刻度尺的顶端，你把手放在尺子的下端0刻度线的位置，做好握住直尺的准备，注意这时你的手绝对不能碰到尺子，不然就是作弊。现在集中注意力，他一松手你就立即抓住直尺。记下你握住的刻度线，这就是直尺下降的高度h，借助公式就可以算出你的反应时间了，把公式变形，把h代入算一算你的反应时间约为0.23s。赶紧动手试一试吧！
作业：课后问题与练习：必做第4题，选做第5题
〖板书设计〗
2.4自由落体运动
一、自由落体运动
1、定义：物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动叫自由落体运动。
2、特点：
①从静止开始下落，即初速度v0为零。②只受重力。
3、性质：初速度为0的匀加速直线运动
二、自由落体加速度
①定义：物体在自由落体运动中的加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度。
②符号：g
③方向：竖直向下。
④大小：一般g
=9.8m/s2，粗略计算g=10m/s2。
⑤运动规律：速度公式：，位移公式，速度位移公式
〖教学反思〗
理想化模型的建立是物理学中的一个常用的方法：本教案利用课本具体事例，抓住本质忽略次要因素帮助学生建立理想化模型——自由落体运动。充分发挥学生的主体作用：通过实验探索、设问点拨，创设问题情境，引导学生积极参与，激发学习兴趣，活跃课堂气氛，调动学生的学习积极性，使学生始终保持积极探索的学习心态。