物理教案《自由落體運(yùn)動》

教案時間：2021-08-31 手機(jī)版

　　一、教學(xué)目標(biāo)

　　1、知識與技能

　　(1)認(rèn)識自由落體運(yùn)動，知道影響物體下落快慢的因素，理解自由落體運(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動。

　　(2)能用打點(diǎn)計(jì)時器或其他實(shí)驗(yàn)儀器得到相關(guān)的運(yùn)動軌跡并能自主進(jìn)行分析。

　　(3)知道什么是自由落體的加速度，知道它的方向，了解在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。

　　(4)掌握如何從勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律推出自由落體運(yùn)動規(guī)律，并能夠運(yùn)用自由落體規(guī)律解決實(shí)際問題。

　　(5)初步了解探索自然規(guī)律的科學(xué)方法，重點(diǎn)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰屯评砟芰Α?/p>

　　2、過程與方法

　　(1)會根據(jù)現(xiàn)象進(jìn)行合理假設(shè)與猜想的探究方法。

　　(2)會利用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析并能歸納總結(jié)出物理規(guī)律的方法。

　　3、情感態(tài)度與價值觀

　　(1)通過指導(dǎo)學(xué)生探究，調(diào)動學(xué)生積極參與討論，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的濃厚興趣。

　　(2)滲透物理方法的教育，在研究物理規(guī)律的過程中抽象出一種物理模型──自由落體。

　　(3)培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作精神和協(xié)作意識，敢于積極探索并能提出與別人不同的見解。

　　二、教學(xué)重難點(diǎn)

　　重點(diǎn)：1.自由落體運(yùn)動的概念及探究自由落體運(yùn)動的過程。

　　2.掌握自由落體運(yùn)動的規(guī)律，并能運(yùn)用其解決實(shí)際問題。

　　難點(diǎn)：理解并運(yùn)用自由落體運(yùn)動的條件及規(guī)律解決實(shí)際問題。

　　三、教學(xué)過程

　　1、新課導(dǎo)入

　　這一環(huán)節(jié)采用游戲?qū)耄處熢谡n前需要設(shè)計(jì)制作好“測反應(yīng)時間尺”(在一約50cm長的尺有刻度的一面標(biāo)上自由下落對應(yīng)長度所用的時間)。

　　師：一般情況下，刻度尺是用來測量什么物理量的?

　　生：測量物體長度的!

　　師：大家看到我手里的這把尺子了沒有?我這把尺子跟普通尺子是不一樣，有特殊的功能，它可以測量出你的反應(yīng)時間。不信?我請幾位同學(xué)上來試試。

　　找?guī)酌瑢W(xué)上來做這個實(shí)驗(yàn)。可通過比比誰的反應(yīng)時間短來調(diào)動學(xué)生的積極性。

　　師：相信大家一定非常想知道這把尺為什么能測出人的反應(yīng)時間呢?是根據(jù)什么原理呢?我可以告訴大家，尺子測時間的原理就是利用尺子下落過程中的運(yùn)動特點(diǎn)制成的。而我們今天要研究的就是尺子下落這樣的`運(yùn)動。

　　師：像尺子下落這樣的運(yùn)動是一種常見的運(yùn)動。掛在線上的重物，如果把線剪斷，它就在重力的作用下，沿著豎直方向下落。從手中釋放的石塊，在重力的作用下也沿著豎直方向下落。

　　師：不同的物體下落快慢是否一樣呢?物體下落的快慢由哪些量決定?請大家結(jié)合日常生活經(jīng)驗(yàn)回答問題。

　　生：不同物體下落快慢應(yīng)該是不一樣的，下落快慢應(yīng)該是由質(zhì)量決定，質(zhì)量大的下落快，質(zhì)量小的下落快慢。

　　師：這位同學(xué)回答得對不對呢?大家看我來做幾個實(shí)驗(yàn)。

　　演示實(shí)驗(yàn)

　　(1)將一張紙和一張金屬片在同一高度同時釋放，結(jié)果金屬片先著地。教師不發(fā)表意見，繼續(xù)做實(shí)驗(yàn)。分別將實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)結(jié)果板書在黑板上。

　　(2)將剛才的紙片緊緊捏成一團(tuán)，再次與硬幣同時釋放，結(jié)果兩者幾乎同時落地。

　　(3)將兩個完全一樣的紙片，一個捏成團(tuán)，一個平展，則紙團(tuán)下落快。

　　師：物體下落快慢是由質(zhì)量決定嗎?

　　生：不是的!

　　師：為什么這樣說?

　　生：第2個實(shí)驗(yàn)和第三實(shí)驗(yàn)都說明了這個問題，特別是第3個問題，質(zhì)量一樣卻下落有快慢之分。

　　師：那你現(xiàn)在覺得物體下落快慢由什么因素決定呢?

　　生：我想應(yīng)該是空氣阻力。

　　猜想

　　師：如果影響物體下落快慢的因素是空氣阻力，那么在沒有空氣阻力，物體的下落快慢應(yīng)該是一樣的，這種猜想是不是正確呢?我們來做一個實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一下。

　　驗(yàn)證—牛頓管實(shí)驗(yàn)

　　師：剛才的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象驗(yàn)證了我們的猜想，在沒有空氣阻力即物體只受重力的情況下，所有物體由靜止下落的快慢是一樣的。

　　師： 1971年美國阿波羅15號宇航員在月球表面將錘子和羽毛同時釋放，它們同時落在月球表面，這是通過電視轉(zhuǎn)播過的。

　　2、新授環(huán)節(jié)

　　(1)自由落體運(yùn)動

　　師：物體若在沒有空氣阻力的情況下由靜止下落，它的受力情況有什么特點(diǎn)?

　　生：沒有空氣阻力，則物體只受重力。

　　師：很好!物理學(xué)中把這種只受重力作用，由靜止開始下落的運(yùn)動叫做自由落體運(yùn)動。

　　自由落體運(yùn)動：在只受重力的情況下，由靜止開始下落的運(yùn)動。

　　師：我們?nèi)粘Ｉ钪幸姷降穆潴w運(yùn)動是自由落體運(yùn)動嗎?比如開始測反應(yīng)時間的尺子的下落運(yùn)動是自由落體運(yùn)動嗎?

　　生：肯定不是，因?yàn)樵诘厍虮砻娲髿鈱觾?nèi)，沒有空氣的情況是不存在的。

　　師：說得很好!在我們的日常生活環(huán)境下，自由落體運(yùn)動是不存在的，只是一種理想運(yùn)動模型。但利用忽略次要因素，抓住主要因素的物理研究方法，我們可以把日常生活中一些空氣阻力影響不大的落體運(yùn)動近似看作自由落體運(yùn)動。什么樣才叫做阻力影響不大，就是阻力跟重力相比可以忽略。

　　近似條件：一般情況下，密度較大實(shí)心物體的下落都可以近似看成自由落體運(yùn)動。

　　(2)自由落體運(yùn)動的運(yùn)動規(guī)律

　　師：做自由落體運(yùn)動的物體的運(yùn)動規(guī)律是什么呢?速度隨時間是如何變化的?位移隨時間又是如何變化的，我們該如何來研究它的運(yùn)動規(guī)律呢?

　　生：利用打點(diǎn)計(jì)時器。先選擇一個物體，這個物體必須密度大，實(shí)心，體積不要太大，這樣的話就可以把這個物體由靜止開始下落的運(yùn)動近似看成自由落體運(yùn)動。接著用打點(diǎn)計(jì)時器來研究物體的運(yùn)動規(guī)律。

　　師：請同學(xué)們自己設(shè)計(jì)并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，將紙帶的處理結(jié)果告訴我。

　　學(xué)生設(shè)計(jì)、操作并處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　總結(jié)分析運(yùn)動規(guī)律

　　師：實(shí)驗(yàn)結(jié)論是什么?

　　生：自由落體運(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動。

　　師：如何得出這個結(jié)論?

　　生：根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶，我猜想它是勻加速運(yùn)動。于是我用勻變速直線運(yùn)動的運(yùn)動規(guī)律

　　來驗(yàn)證紙帶，結(jié)果證明自由落體運(yùn)動是勻變速直線運(yùn)動。

　　師：回答得非常正確!自由落體運(yùn)動是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，這個結(jié)論我們要牢記。

　　師：那再計(jì)算一下自由落體的加速度大小是多少?方向如何?

　　生：我所算得的結(jié)果在9.4左右，方向是豎直向下，因?yàn)槲矬w是豎直向下勻加速的，所以加速度方向應(yīng)該與速度方向相同，豎直向下。

　　師：其他同學(xué)的結(jié)果呢?

　　生：我的也差不多。

　　關(guān)鍵點(diǎn)提問

　　師：大家用的是質(zhì)量不同的重錘做的實(shí)驗(yàn)，為什么求出來的加速度結(jié)果差不多呢?

　　生：雖然重錘質(zhì)量不同，但由于空氣阻力影響較小，均可以近似成自由落體運(yùn)動，而我們已經(jīng)知道：所有物體做自由落體運(yùn)動的運(yùn)動情況是完全一樣的。所以測出來的結(jié)果差不多是符合事實(shí)的。

　　總結(jié)歸納重力加速度

　　師：同學(xué)們剛才測量計(jì)算出來的自由落體加速度又叫做重力加速度，用g表示。精確的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在地球上不同的地方，g的大小是不同的：1、緯度越高，g越來越大;2、同一緯度，高度越大，g越小。一般的計(jì)算中可以取9.8m/s2或10m/s2，如果沒有特殊說明，都按9.8m/s2計(jì)算。

　　3、鞏固練習(xí)

　　例1、下列說法正確的是(BD)

　　A. 物體從靜止開始下落的運(yùn)動叫做自由落體運(yùn)動

　　B. 物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動叫做自由落體運(yùn)動

　　C. 從靜止開始下落的鋼球受到空氣阻力作用，不能看成自由落體運(yùn)動。

　　D. 從靜止開始下落的鋼球受到空氣阻力作用，因?yàn)樽枇εc重力相比可以忽略，所以能看成自由落體運(yùn)動。

　　例2、下列說法不正確的是(A)

　　A. g是標(biāo)量，有大小無方向。

　　B. 地面不同地方g不同，但相差不大。

　　C. 在同一地點(diǎn)，一切物體的自由落體加速度一樣。

　　D. 在地面同一地方，高度越高，g越小。

　　例3、AB兩物體質(zhì)量之比是1：2，體積之比是4：1，同時從同一高度自由落下，求下落的時間之比，下落過程中加速度之比。