高中物理 1.1 质点 参考系和坐标系教案A 新人教版必修1(1).doc

1.1 质点 参考系和坐标系教案 a备课资源1天球坐标系为确定天球上某一点的位置，在天球上建立球面坐标系。有两个基本要素：基本平面。由天球上某一选定的大圆所确定。大圆称为基圈，基圈的两个几何极之一作为球面坐标系的极。主点，又称原点。由天球上某一选定的过坐标系极点的大圆与基圈的交点所确定。天球上一点在此天球坐标系中的位置由两个球面坐标标定：第一坐标或称经向坐标。作过该点和坐标系极点的大圆，称副圈，从主点到副圈与基圈交点的弧长为经向坐标。第二坐标或称纬向坐标。从基圈上起沿副圈到该点的大圆弧长为纬向坐标。天球上任何一点的位置都可以由这两个坐标唯一的确定。这样的球面坐标系是正交坐标系。对于不同的基圈和主点，以及经向坐标所采用的不同量度方式，可以引出不同的天球坐标系，常用的有地平坐标系、赤道坐标系、黄道坐标系和银道坐标系等。图1-1-12地心地固空间直角坐标系原点o与地球质心重合，z轴指向地球北极，x轴指向格林尼治平均子午面与赤道的交点，y轴垂直于xoz平面构成右手坐标系。3地心地固大地坐标系地球椭球的中心与地球质心重合，椭球面与大地水准面在全球范围内最佳符合，椭球短轴与地球自转轴重合（过地球质心并指向北极），大地纬度，大地经度，大地高。如图1-1-1所示。地球北极是地心地固坐标系的基准指向点，地球北极的变动将引起坐标轴方向的变化。教学目标一、 知识与技能 1了解建立质点模型的物理意义并能根据具体情况将物体简化为质点，知道质点是一种物理问题的科学抽象，并知道科学抽象是一种普遍的研究方法。2理解参考系的选取在物理中的作用，会根据实际情况选定参考系。3认识一维直线坐标系，掌握坐标系的简单应用。 二、过程与方法 1体会物理模型在探索自然规律中的重要作用，初步了解进行合理科学抽象、建立理想化模型的方法。2. 通过参考系的学习，知道从不同角度研究运动问题可能带来的不同结果。3. 用坐标系描述物体位置，并体会用坐标系描述物体位置的优越性。三、情感、态度与价值观 1认识运动是宇宙中的普遍现象，运动和静止的相对性，培养学生了解自然、探索自然的精神。2培养学生在认识问题时抓住主要因素，忽略次要因素的哲学思想。3培养学生在认识问题时具体分析的辩证唯物主义思想。教学重点1理解质点的概念及物体看作质点的条件。2从参考系中明确地抽象出了坐标系的概念。教学难点理解质点的概念。教学方法展示、讲解、讨论。教学准备多媒体等。教学过程一、导入新课教师活动：从生活实例引入（多媒体视频展示），并进行解说。如：雄鹰在高空飞翔雄鹰相对天空的位置改变汽车在马路上前进汽车对马路位置改变小船奔向远方小船对河岸位置改变 板书：一个物体对另一个物体相对位置变化运动称之为机械运动。过渡导入：怎样描述机械运动，即怎样描述物体上各点的位置及其随时间的变化呢？二、进行新课（一）物体和质点教师导出问题：研究物体的运动，第一步是要确定物体的位置。物体都具有大小和形状，在运动中物体的各点的位置变化一般说来是不同的，所以要详细描述物体的位置及其变化，并不是一件简单的事情。教师活动：一边进行多媒体视频展示，一边提出问题：1.在天空中扑打着翅膀翱翔的雄鹰，它的翅膀在向前运动时还在上下运动，怎样准确描述雄鹰的运动呢？2.足球在向前运动时还在滚动，怎样描述足球的运动呢？引导学生思考：造成这种困难的原因是什么？师生共同分析：是因为任何物体都有一定的大小形状。引导学生思考：我们在处理这些问题时，如果不考虑物体各部分的差异，把物体简化成为没有大小、形状的点，或者说用一个有质量的点来代替物体，就可以很容易地描述物体的运动了。教师讲解：为了使物体的位置有一个确切的概念，使物体的复杂运动转化成点的运动，我们引入了质点的概念。板书：（1）质点的定义：用来代替物体的有质量的点叫作质点。即忽略形状、大小、体积而具有质量的一个点，质点具有物体的全部质量。板书：（2）质点是人们为了使实际问题简化而引入的理想化模型。引入理想化模型，抓住主要矛盾，忽略次要矛盾，尽可能把复杂问题简单化，是物理学上经常用到的一种研究问题的方法科学抽象。物理学对实际问题的简化，必须从实际出发，忽略不考虑的只能是与当前考察问题无关的因素，或对当前考察问题影响很小的次要因素。板书：（3）关于质点简化的条件性。师生共同分析：一个物体能否抽象成质点，并不是取决于物体的形状和体积大小，这要看具体情况而定。板书：平动的物体一般可以看作质点。做平动的物体，由于物体上各点的运动情况相同，可以用一个点代表整个物体的运动，在这种情况下，物体的大小、形状就无关紧要了，可以把整个物体当质点。例如：平直公路上行驶的汽车，车身上各部分的运动情况相同，当我们把汽车作为一个整体来研究它的运动的时候，就可以把汽车当作质点。当然，假如我们需要研究汽车轮胎的运动，由于轮胎上各部分运动情况不相同，那就不能把它看作质点了。教师提问：一列火车从北京开到上海，研究火车的运行的时间，可将火车看成质点吗？为什么？学生回答：可以，因为北京到上海的路程比火车的长度大多了，研究火车运行的时间时，火车的车长对所研究的问题时间几乎没有影响。教师提问：火车过桥时，计算火车过桥的时间，可以将火车看成质点吗？为什么？学生回答：不可以，因为桥的长度与火车的长度差不多，研究火车运行的时间时，火车的车长对所研究的问题时间影响很大。教师总结：很好，同一物体在不同情况下有时可看作质点，有时不可以看作质点，关键是物体的大小、体积对所研究问题是否可以忽略不计，或者不起主要作用。板书：有转动但转动为次要因素。例如：研究地球公转时，可把地球看作质点；研究地球自转时，不能把地球看作质点。板书：物体的形状、大小可忽略。再如：乒乓球旋转对球的运动有较大的影响，运动员在发球、击球时都要考虑，就不能把乒乓球简单看作质点。（二）参考系教师导出问题：请同学们设想一下，小明和一位同伴正坐在一列火车上向西行驶，铁路边的人看到火车中的乘客是什么情景，而同伴认为小明是怎样的？地面上的人观察跳伞运动员运动是怎样的下落情况，而飞机驾驶员看跳伞运动员是怎样下落的？地球在绕太阳转动，而我们却没感觉到这又是为什么？引入参考系并板书：参考系教师提问：小明和一位同伴正坐在这列火车上，铁路边的人看到火车中的乘客是什么情景，而同伴认为小明是怎样的？学生讨论后回答：铁路边的人看到火车中的乘客是向西运动的，同伴认为小明是静止的。教师提问：地面上的人观察跳伞运动员运动是怎样的下落情况，而飞机驾驶员看跳伞运动员是怎样下落的？学生回答：地面上的人观察跳伞运动员运动是斜向下的曲线，飞机驾驶员看跳伞运动员是一条向下的直线。教师总结：要研究一个物体的运动，必须选定一个参考标准，选取不同的参考标准得到的结论是不同的。板书：要描述一个物体的运动，就必须选择另外一个物体作为标准，这个被选来作为标准的另外的物体就叫做参考系。一个物体一旦被选为参考系，就认为它是静止的。在选定参考系后要假定自己站在参照物中去观察物体的运动。教师活动：（请同学们思考教材p10图1.1-4，并思考观察结果为什么不同。）教师引导学生得出：1.选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，观察的结果可能会有所不同。2.比较两个物体的运动时必须选择同一参考系，比较才有意义。3.在运动学中，参考系的选取是任意的，但在实际选择参考系时应以运动的描述尽可能简单为原则。在没有特别说明时，通常以地面为参考系。（三）坐标系教师导出问题：如果一个可以看作质点的物体沿直线运动，怎样定量描述物体的位置变化呢？教师讲解：为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系，如果物体在一维空间运动，即沿一条直线运动，只需建立直线坐标系，就能准确表达物体的位置；如果物体在二维空间运动，即在同一平面运动，就需要建立平面直角坐标系来描述物体的位置；当物体在三维空间运动时，则需要建立三维坐标系。其三要素是：原点、正方向和单位长度。图1-1-2例1.如图1-1-2所示，桌面离地面的高度是0.8m，坐标系原点定在桌面上，设竖直向下为坐标轴的正方向，a、b离地面的高度分别是1.3m、0.4m，问a、b的坐标应该是多少？答案：a（-0.5m） b（0.4m）例2如图1-1-3所示，一辆汽车从天安门沿长安街驶向西单、南菜园方向，思考汽车的位置随时间怎样变化？教师点拨：（物体在平面内运动，应采取平面直角坐标系描述物体的运动）1如何选择坐标轴和正方向？2如何选择坐标原点？3如何确定坐标轴上的刻度值？图1-1-3学生思考并回答：教师总结：对质点的直线运动，一般选质点的运动轨迹为坐标轴，质点运动的方向为坐标轴的正方向，选取质点经过坐标轴原点的时刻为时间的起点，画坐标系时，必须标上原点、正方向和单位长度。教师活动：安排学生阅读教材“科学漫步”栏目思考书中提出的问题，并巡回指导解释。教师总结：位置就是质点在某时刻所在的空间的一点。物体做机械运动时，其位置发生变化，为了定量地描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。坐标系是在参考系的基础上抽象出来的概念，是抽象化的参考系。板书：对坐标系要注意以下几点：1坐标系相对参考系是静止的。2坐标的三要素：原点、正方向、标度单位。3用坐标表示质点的位置。 4用坐标的变化描述质点的位置改变。三、课堂小结1知识回扣：质点、参考系、坐标系.2研究方法抓住实际物理现象的主要因素，忽略次要因素，排除非本质因素的干扰，突出反映事物的本质特征，从而使物理现象或过程得到简化，建立物理模型，这就是我们必须掌握的科学研究方法科学抽象。四、布置作业 教材p12问题与练习 2、3题。五、板书设计质点、参考系与坐标系机械运动：一个物体对另一个物体相对位置变化运动称之为机械运动。一、质点1定义：用来代替物体的有质量的点叫作质点，即忽略形状、大小、体积而具有质量的一个点。质点具有物体的全部质量。2质点是人们为了使实际问题简化而引入的理想化模型。3关于质点简化的条件性平动的物体一般可以看作质点。有转动但转动为次要因素。物体的形状、大小对所研究的问题可忽略。二、参考系1.定义：要描述一个物体的运动，就必须选择另外一个物体作为标准，这个被选来作为标准的另外的物体就叫做参考系。2.注意问题选择不同的参考系来观察同一个物体的运动，观察的结果可能会有所不同。比较两个物体的运动时必须选择同一参考系，比较才有意义。在运动学中，参考系的选取是任意的，但在实际选择参考系时应以运动的描述尽可能简单为原则。在没有特别说明时，通常以地面为参考系。3.对坐标系要注意以下几点坐标系相对参考系是静止的。坐标的三要素：原点、正方向、标度单位。用坐标表示质点的位置。用坐标的变化描述质点的位置改变。六、课堂作业1.两辆汽车在平直公路上行驶，甲车上一人看到乙车没有运动，而乙车上一人看到路旁电线杆向东移动，若以大地为参考系，上述观察说明（ ）。 a甲车静止，乙车向东运动b乙车静止，甲车向西运动c甲车向西运动，乙车向东运动 d两车以同样速度向西运动2.以下关于质点的说法中，正确的是（ ）。 a质量很小的物体就可以看作质点 b质量很大或体积很大的物体一定不能看作质点 c体积很小的物体就可以看作质点 d同一物体有时可看作质点，有时不能看作质点3.下列叙述中，正确的是（ ）。 a参考系必须是地面，否则会引起混淆 b研究某个物体的运动，选取不同的参考系描述的情况可能不同 c研究物体的运动，离不开参考系 d物体的运动是客观的，研究时不一定借助参考系4.研究下列情况中的运动物体，哪些可看作质点（ ）。 a绕地球飞行的航天飞机，研究飞机以地球为中心的飞行周期 b研究车轮上的一点如何运动时的车轮 c绕太阳公转的地球 d绕地轴自转的地球5.关于参考系的描述中正确的是（ ）。 a参考系必须是固定不动的物体 b参考系必须是正在做匀速直线运动的物体 c参考系必须是相对于地面静止的物体 d参考系必须是为了研究物体的运动而假定为不动的那个物体6.甲、乙两车在同一条平直公路上向东行驶，甲车的速度大于乙车的速度，这时（ ）。 a以甲车为参考系，乙车在向东行驶 b以地面为参考系，乙车在向西行驶 c以乙车为参考系，甲车在向东行驶 d以乙车为参考系，甲车在向西行驶参考答案：1.d 2.d 3.bc 4.ac 5.d 6.c教育格言从什么地方和什么时候开始自我教育呢？有一句古老的格言说：“战胜自己是最不容易的胜利”。2.5 自由落体运动教案 a备课资源研究自由落体运动的频闪照片教材p45图2.5-4是自由落体（小球）的频闪照相的照片，闪光频率为25 hz。照片表明了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。关于这幅照片，应要求学生理解以下几点：1.这不是许多小球，而是表明一个自由下落的小球在经过相等的时间间隔（）时的位置。2.读数时应使用闪光照片中的标尺而不是在照片上用毫米刻度尺来测量。3.从相等的时间间隔来看，小球下落的位移越来越大，表明小球的速度越来越大，即小球是做加速运动。4.照片上小球最初几个位置较密集时，可选择某一个间距较大的位置的作为位置1开始读数。小球的位置都取小球球心，读出相邻两位置间的距离s1、s2、s3，再算出相邻的相等时间内的距离之差：s1=s2-s1，s2=s3-s2，s3=s4-s3.学生通过定量计算：发现s基本相等。因此可证明自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。5.根据得，就可以计算出自由落体运动的加速度（即重力加速度g）的数值。教学目标一、知识与技能1认识自由落体运动，知道空气阻力是影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下、初速度为零的匀加速直线运动。2能用打点记时器或其他实验仪器得到自由落体运动的运动轨迹，并自主进行分析寻找运动规律。3知道什么是自由落体的加速度定义、方向；知道在地球上不同地方，重力加速度的大小区别。4知道如何从匀变直线运动的规律推出自由落体运动的规律，并能够运用自由落体规律解决实际问题。二、过程与方法1培养学生会根据现象进行合理假设与猜想的科学探究方法。2培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力。三、情感、态度与价值观1通过指导学生探究，调动学生积极参与讨论，培养学生学习物理的浓厚兴趣。2渗透物理方法的教育，在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型自由落体。3培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解。教学重点、难点教学重点重点是使学生掌握自由落体的速度和位移随时间变化的规律。自由落体的特征是初速度为零，只受重力作用（物体的加速度为自由落体加速度g）。教学难点通过演示实验的技巧及规律的得出，介绍伽利略的实验验证及巧妙的推理。教学准备多媒体、牛顿管、硬币、小纸片、打点记时器、刻度尺、铁架台、纸带、重物等。教学过程一、复习提问教师活动：提问学生匀变速直线运动的公式，并做出评价、进行展示。学生回答：展示匀变速直线运动的公式：1.匀变速直线运动的规律： 2.重要推论，。3.初速度为零的匀加速直线运动在1t、2t、3t位移之比x1：x2：x3=149在第1t内、第2t内、第3t内位移之比 x：x：x135二、导入新课教师活动：演示：把小石头和树叶举到相同高度，同时由静止开始释放，让学生观察石头和树叶的落体运动。观察结果：石头先落地。教师提问：是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢？学生回答：是？不是。教师指导：我们可以通过实验研究这个问题，下面我们观察两张相同的纸掉落在桌面的情况： 1两张纸平摊，同一高度，同时静止释放。2把其中一张纸的纸捏成纸团，同一高度，同时静止释放。学生活动：学生自己动手体会。教师提问：我们通过观察这个现象说明了什么？学生回答：物体下落的快慢和它的轻重没有关系。教师提问：那么是什么原因造成轻重不同物体下落的快慢程度不同呢？学生回答：受空气阻力的作用。教师点评：很好，正是由于有空气阻力的影响，物体下落得才有快有慢。教师设问：同学们想想看，如果没有空气阻力的影响，也就是在一个没有空气的空间里，物体只受重力，从静止开始下落的情况是什么样子呢？教师活动：（演示牛顿管）并引导学生观察，向学生说明玻璃管中的空气已经用抽气机抽掉了，里边有一个金属片、羽毛、纸片、小木块等物体，让学生目睹牛顿管里的羽毛、金属片等物体下落的快慢情况。学生活动：观察实验，并回答观察到的现象。教师点评：很好，我们可以看到，在没有空气阻力的情况下，金属片和羽毛下落的快慢是相同的。在研究物体下落的运动时，我们要抓住问题的主要矛盾，忽略次要因素，透过现象看本质。因此，我们可先忽略掉空气阻力，研究物体不受空气阻力的运动。引入新课并板书课题：第五节 自由落体运动三、进行新课（一）自由落体运动教师讲解：1.自由落体运动定义：物体在只受重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。“自由”是指：物体只受重力、并且初速度为零。小结前面的实验：如果没有了空气阻力，不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运动情况是相同的。这种运动只在没有空气的空间里才能发生。不过，在存在空气的空间里，如果空气阻力的影响很小，物体的下落也可以近似看做自由落体运动。我们知道了什么是自由落体运动，下面我们继续深入的分析这种运动。2.自由落体运动的运动规律探究：教师活动：一边解说、一边进行演示实验，并提醒学生观察。将电火花计时器呈竖直方向固定在铁架台上，让纸带穿过计时器，纸带下方固定在重锤上，使重物在靠近计时器的下方，先把纸带上方固定，保持重物静止不动；然后接通电源，待打点稳定后再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列小点。然后关闭电源，取下纸带。教师活动：取下纸带，利用实物投影仪展示纸带，并提出问题： 纸带上的这些点记录了重物的运动情况，应如何根据这条纸带分析重物的运动规律？学生交流讨论、教师引导总结：可以求出不同时刻重物的速度，做出v-t图象，判断重物做什么运动，也可以测出连续相等的时间内，物体通过的位移之差是否为定值（在误差允许的范围内）。从而判断物体是否做匀变速直线运动。教师提问：从纸带上看物体是做匀速直线运动吗？学生回答：不是，物体在连续相等的时间内通过的位移逐渐增大，所以是加速直线运动。教师活动：把纸带从投影仪上取下并安排两位同学测量，标识好测量数据后再把它放在投影仪上展示。指导学生分两组用不同方法分析处理数据。学生活动：分析处理数据。教师活动：巡回指导学生处理数据，并询问从数据上看物体是做什么运动？学生回答：是匀加速直线运动。教师活动：展示两组学生处理过程及结论。（1）连续相等的时间t内，物体通过的位移之差为定值，满足，所以它是匀加速直线运动。（2）重物的v-t图象是过原点的一条直线，所以它是初速度为零的匀加速直线运动。教师评价并总结：很好，通过上述分析我们可以得出自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。教师活动：提问学生能求出自由落体运动的加速度吗？并安排学生根据纸带上的数据求出自由落体运动的加速度。学生活动：根据前面得到的公式、图象对自由落体运动的加速度进行计算。教师活动：展示不同学生的数据，并总结不同学生的结果：加速度大小大约为9.56m/s2。（二）自由落体加速度教师提问：我们测量的加速度为9.56m/s2，它比真实值偏大还是偏小？原因是什么？学生回答：偏小，因为存在空气阻力、纸带摩擦力等。教师讲解：1使用不同的物体进行的反复实验表明在同一地点，不同物体做自由落体运动时的加速度相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。物体自由下落时速度变化的快慢都一样。我们平时看到轻重不同、密度不同的物体下落时的快慢不同、加速度不同，那是因为它们受到的阻力不同的缘故。2不同的地理位置，重力加速度的大小不同，其大小随纬度的升高而增加，与离地面的高度也有关。在通常情况下，重力加速度取g=9.8m/s2，粗略计算时g取g=10m/s2。学生活动：看教材p44表格一些地点重力加速度。3重力加速度是矢量，它的方向总是竖直向下的。（三）自由落体运动的规律教师指导：由于自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动的基本规律及其推论都适用于自由落体运动，只要把v0取零，并且用g来代替加速度a就行了。安排学生自主推导自由落体运动的公式。学生活动：推导自由落体运动的公式：由得，得，。例题1：长为l的细杆ab，从静止开始竖直落下，求它全部通过距下端h处的p点所用时间是多少？解析：由于细杆上各点运动状态完全相同，可以将整个杆转化为一个点，例如只研究a点的运动。b下落h时，杆开始过p点，a点下落h+l时，杆完全过p点。从a点开始下落至杆全部通过p点所用时间为：t1 =。a点下落h所用时间：t2 =。所以杆通过p点所用的时间为：t=t1-t 2 =。教师点拨：通过草图分清各阶段运动，然后用自由落体运动公式求解。即时演练：1做一做：测定反应时间。（详见教材p45）（估算时g 取10m/s2）2某人要测一座高塔的高度，从这座塔顶上静止释放一个小石块，测得石块从释放到落地时间是3.0s，问塔有多高？g取10m/s2。四、课堂小结1自由落体运动是一种非常重要的运动形式，在现实生活中有许多落体运动可以看成是自由落体运动，研究自由落体运动有着普遍的意义。2为了研究自由落体运动，我们运用了物理学中的理想化方法，从最简单、最基本的情况入手，抓住影响运动的主要因素，去掉次要的非本质因素的干扰，建立了理想化的物理模型自由落体运动，并且研究了自由落体的运动规律，理想化是研究物理问题常用的方法之一，在后面的学习中我们还要用到。3自由落体运动是一种简单的基本的运动形式，抛体运动可以看成是另一个运动形式与自由落体运动的合成，也就是说自由落体是研究其他抛体运动的基础，一定要抓住其产生的条件和运动规律。五、布置作业教材p45问题与练习3、4题六、板书设计第五节 自由落体运动一、自由落体运动1.物体在只受重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。2.不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运动情况是相同的。3.自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。二、重力加速度1.使用不同的物体进行的反复实验表明在同一地点，不同物体做自由落体运动时的加速度相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。2.不同的地理位置，重力加速度的大小不同，其大小随纬度的升高而增加，与离地面的高度也有关。在通常情况下，重力加速度取g=9.8m/s2，粗略计算时g取g=10m/s2。3.重力加速度是矢量，它的方向总是竖直向下的，与重力方向相同。三、自由落体运动的公式，。七、课堂作业1在忽略空气阻力的情况下，让一轻一重两石块从同一高度处同时自由下落，则（ ）。a在落地前的任一时刻，两石块具有相同的速度、位移和加速度b重的石块下落得快，轻的石块下落得慢c两石块在下落过程中的平均速度相等d它们在第1 s、第2 s、第3 s内下落的高度之比为1352甲、乙两球从同一高度处相隔1 s先后自由下落，则在下落过程中（ ）。a两球速度差始终不变 b两球速度差越来越大c两球距离始终不变 d两球距离越来越大3物体从某一高度自由落下，到达地面时的速度与在一半高度时的速度之比是（ ）。a2 b1 c21 d414从同一高度处，先后释放两个重物，甲释放一段时间后，再释放乙，则以乙为参考系，甲的运动形式是（ ）。a自由落体运动 b匀加速直线运动ag d匀速直线运动5a物体的质量是b体质量的5倍，a从h高处、b从2h高处同时自由落下，在落地之前，以下说法正确的是（ ）。a下落1 s末，它们的速度相同b各自下落1 m时，它们的速度相同ca的加速度大于b的加速度d下落过程中同一时刻，a的速度大于b的速度6从距离地面80 m的高空自由下落一个小球，若取g=10m/s2，求小球落地前最后1 s内的位移。参考答案：1.acd 2.ad 3.b 4.d 5.ab6解析：根据hgt2，小球自由下落的总时间为ts4 s；前3 s内的位移为最后1 s内的位移为h4hh380 m45 m35 m。答案：35 m教育格言天赋仅给予一些种子，而不是既成的知识和德行。这些种子需要发展，而发展是必须借助于教育和教养才能达到的。教案 b教学目标一、知识与技能1.理解自由落体运动和物体做自由落体运动的条件。2.理解自由落体运动的加速度，知道它的大小和方向。3.掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律，并能够运用自由落体规律解决实际问题。二、过程与方法1.培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力。2.引导学生养成进行简单物理研究习惯、根据现象进行合理假设与猜想的探究方法。3.引导学生学会分析数据，归纳总结自由落体的加速度g随纬度变化的规律。三、情感、态度与价值观1.通过实验培养学生独立思考能力，激发学生的探索与创新意识。2.培养学生的逻辑推理能力。3.培养学生实事求是的科学态度，从实际问题中分析规律。4.培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解。教学重点、难点教学重点1.理解自由落体运动及其遵从的条件。2.掌握自由落体运动的规律，并能运用其解决实际问题。教学难点1.理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题。2.照相机曝光时间的估算。教学方法1.以物理史实，导入目标实践体验，分析讨论总结归纳，得出结论。2.通过实例分析，强化训练，使学生学会自由落体运动的规律分析并能解决问题。教学过程一、导入新课前面我们学习了匀变速直线运动的规律，这节课我们再来学习匀变速直线运动的一个特例自由落体运动。二、进行新课（一）自由落体运动教师活动：演示纸片与金属片的下落过程，提出问题：1.重的物体一定下落得快吗？2.你能否证明自己的观点？学生活动：学生观察并思考，提出自己的猜想，并动手设计自己的可行方案。点评：通过实例加以分析，结合物理史实，激发学生学习兴趣，引导学生积极探索。教师活动：引导学生思考问题，让学生讨论。金属片与纸片不同时落地，为什么？学生活动：学生思考得出结论，由于空气阻力的影响，使物体下落的快慢不同。学生展示自己的设计方案，实践自己的猜想。点评：掌握一定的历史史实，学会一些基本的推理方法，初步养成质疑的习惯，激发学生的学习兴趣。教师活动：用牛顿管演示物体在空气中和真空的下落情况。引导学生得出自由落体运动的条件。教师总结，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。学生活动：学生回答对自由落体运动的认识，并给出一个定性的说法。（学生的总结可能不够准确，注意引导）点评：培养学生利用物理语言，归纳总结规律的能力。（二）自由落体加速度教师活动：多媒体演示，用打点计时器研究自由落体运动，计算其加速度，换用不同质量的重物看纸带上点子间隔有什么不同，总结得出结论。教师点评：将两条纸带对比，只要两条纸带上的点子间隔相同就说明它们的加速度是相同的。学生活动：学生运用自己所学知识计算重力加速度，通过比较得出结论。教师总结：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。教师引导学生思考两个问题：1.自由落体运动的加速度在各个地方相同吗？2.它的方向如何？符号：g方向：竖直向下。（与重力方向一致）大小：与地点有关。一般计算中g=9.8m/s2，粗略计算中可以取g=10m/s2。学生活动：学生看书中列表，尝试从表中寻找规律，这一规律是怎样产生的？学生猜想，但不宜过多解释。点评：通过算g值理解自由落体运动的加速度是一个定值（在同一地点）。引导学生学会分析数据，归纳总结规律。教师点评：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动，只要这些公式中的初速度，a取g就可以了。自由落体运动遵从的规律： （三）课堂操练教师活动：多媒体展示教材p45问题与练习第2题：一位观察者测出，悬崖跳水者碰到水面前在空中下落了3.0s，如果不考虑空气阻力，悬崖有多高？实际上是有空气阻力的，因此实际高度比计算值大些还是小些？为什么？学生活动：学习独立作答。学生解答完毕后相互讨论和检查结果。教师点评：如果不考虑空气阻力，可算结果达到45m，实际上由于空气阻力，3s内不会下落这样的距离，提醒学生注意理想化可能带来的误差。点评：通过练习培养学生运用所学规律解决问题的能力。进一步加深对自由落体运动是一种初速度为零的匀变速运动的理解。（四）学生探究教师活动：教师提出问题：1.如果给你一把尺子能否运用本节所学知识测定一下你的反应时间？2.你的理论依据是什么？建议学生课下测出自己的反应时间，将自己的尺子改造成“反应时间尺”并将其运用到生活实际中，将其作为一个研究课题。学生活动：学生思考提出方案，并解释原理，确定自己的研究课题。点评：初步培养学生合作交流的愿望，能主动与人合作，激发学生对物理的学习兴趣。教师活动：教师引导学生阅读教材p45做一做，让学生提出自己解决问题的思路，不必准确解答，同时强调“估算”。学生活动：学生独立思考，并提出解决办法，比较各种不同方法，并讨论其合理性及可行性。通过课下解题并对该问题获得理性的认识。点评：利用实例激发学生对科学的求知欲，培养学生的数学极限思想的进一步运用。教师点评：由于照相机的曝光时间极短，一般为1/30s或1/60s，曝光量相差10对照片不会有明显影响，所以相机快门的速度都有比较大的误差，“傻瓜”相机更是这样。故在这样短的时间内，这种误差允许的范围内，物体运动的速度可以认为是不变的，可以看做匀变速运动来处理。建议学生利用课下时间解出其准确值，比较两种情况下的时间差异。（五）实例探究例1 甲物体的重力比乙物体的重力大5倍，甲从h高处自由落下，乙从2h高处同时自由落下。以下几种说法中正确的是（ ）。a两物体下落过程中，同一时刻甲的速率比乙大b下落l s末，它们的速度相等c各自下落l m它们的速度相等d下落过程中甲的加速度比乙大解：物体在下落过程中，因是自由下落，只受重力影响，加速度都为g，与质量无关，d选项错误。又由，知a选项错，b选项正确。又由公式v2=2gh可知c选项正确，故答案应选b、c。点拨：本题中最易出现的错误是误认为质量大的物体加速度大，而质量小的物体加速度小，以致于错选为a、d两个答案。其主要原因是没有弄清楚“自由下落”即为物体做自由落体运动。例2 从离地面500 m的空中自由落下一个小球，取g=10m/s2，求小球：（1）经过多长时间落到地面？（2）自开始下落计时，在第1 s内的位移、最后l s内的位移。（3）下落时间为总时间的一半时的位移。分析：由h=500m和自由落体加速度，根据位移公式可直接算出落地时间，根据运动时间，可算出第1 s内位移和落下一半时间的位移。最后1 s内的位移是下落总位移和前（n - l）s下落位移之差。解：（1）由，得落地时间（2）第l s内的位移：因为从开始运动起前9 s内的位移为所以最后1 s内的位移为。（3）落下一半时间即t=5s，其位移为。三、课堂小结这节课我们学习了对自由落体运动概念和规律的认识及理解。自由落体运动是物体从静止开始的只受重力作用的匀加速直线运动，加速度为g，学好本节可更好地认识匀变速直线运动的规律和特点，是对上节内容的有益补充。要突破此重点内容，一定要把握住一点，即自由落体运动只是匀变速直线运动的一个特例v0=0，a=g。我们在以前章节中所掌握的所有匀变速直线运动的规律及推论，在自由落体运动中均可使用。在使用时要注意自由落体运动的特点，判断是自由落体运动之后方可代入计算。四、布置作业教材p45问题与练习3、4、5题。2.6 伽利略对自由落体运动的研究教案 a备课资源古希腊权威思想家亚里士多德（公元前384322年）曾经断言：物体从高空落下的快慢同物体的重量成正比，重者下落快，轻者下落慢。比如说，10磅重的物体落下时要比1磅重的物体落下快10倍。1800多年来，人们都把这个错误论断当作真理而信守不移。直到16世纪，伽利略（公元15641642年）才发现了这一理论在逻辑上的矛盾。伽利略说，假如一块大石头以某种速度下降，那么，按照亚里士多德的论断，一块小些的石头就会以相应慢些的速度下降。要是我们把这两块石头捆在一起，那这块重量等于两块石头重量之和的新石头，将以何种速度下降呢？如果仍按亚里士多德的论断，势必得出截然相反的两个结论。一方面，新石头的下降速度应小于第一块大石头的下降速度，因为加上了一块以较慢速度下降的石头，会使第一块大石头下降的速度减缓；另一方面，新石头的下降速度又应大于第一块大石头的下降速度，因为把两块石头捆在一起，它的重量大于第一块大石头。这两个互相矛盾的结论不能同时成立，可见亚里士多德的论断是不合逻辑的。伽利略进而假定，物体下降速度与它的重量无关。如果两个物体受到的空气阻力相同，或将空气阻力略去不计，那么，两个重量不同的物体将以同样的速度下落，同时到达地面。为了证明这一观点，1589年的一天，比萨大学青年数学讲师，年方25岁的伽利略，同他的辩论对手及许多人一道来到比萨斜塔。伽利略登上塔顶，将一个重100磅和一个重1磅的铁球同时抛下。在众目睽睽之下，两个铁球出人意料地差不多是平行地一齐落到地上。面对这个无情的实验，在场观看的人个个目瞪口呆，不知所措。这个被科学界誉为“比萨斜塔实验”的美谈佳话，用事实证明，轻重不同的物体，从同一高度坠落，加速度一样，它们将同时着地，从而推翻了亚里士多德的错误论断。这就是被伽利略所证明的，现在已为人们所认识的自由落体定律。“比萨斜塔实验”作为自然科学实例，为实践是检验真理的唯一标准提供了一个生动的例证。教学目标一、知识与技能1.了解伽利略对自由落体运动的研究思路和方法。2.理解任何猜想和假说都需要有实验验证。二、过程与方法1.通过史实了解伽利略研究自由落体规律的过程，体会其推理方法的奥妙。2.了解猜想的必要性，感受探究规律的几个必要过程和科学方法的重要性，了解体会一些科学的方法。三、情感、态度与价值观1.通过了解史实培养学生的意志品格和科学的方法观，避免在学习和科学研究中的盲目和急功近利思想。2.激发学生学习伽利略敢于向权威挑战，善于观察思考，知难而进的优秀品质。3.培养学生耐心细致的意志品质，创新思想和互相协作的精神。教学重点、难点：教学重点1.伽利略对落体问题的逻辑推理。2.伽利略的验证性实验的设计。教学难点伽利略的理想外推。教学过程：一、导入新课我们已经学习了自由落体运动，知道了物体下落的快慢与物体的质量无关。这一正确认识却经历了曲折而又漫长的历史过程。这节课我们沿着科学家的足迹，看看伽利略是怎样研究自由落体运动的。板书：第六节 伽利略对自由落体运动的研究二、进行新课（一）绵延两千年的错误教师活动：引导学生阅读教材第一段，提出问题：1.亚里士多德怎样得到自由落体运动结论，他的观点是什么？学生回答：亚里士多德通过观察，在日常生活中，重的物体下落快，轻的物体下落慢。得出结论：物体下落的快慢是由它们的重量决定的。教师课件展示：亚里士多德认为物体下落的快慢由它们的重量决定的。2.亚里士多德为什么会有这种错误的认识呢？学生活动：思考问题，交流体会。师生讨论共同得出结论：没有注意探索事物的本质，思考不求甚解。（二）伽利略对自由落体运动的研究1. 逻辑的力量教师活动：引导学生阅读教材第三、四段，提出问题：伽利略是怎样论证亚里士多德观点是错误的？学生活动：带着问题阅读教材，阐述自己的观点。教师课件投影展示伽利略论证亚里士多德的观点错误的方法：根据亚里士多德的论断，一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大。假定大石头的下落速度为8，小石头的下落速度为4，当我们把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而减慢，结果整个系统的下落速度应该小于8；但两块石头捆在一起，总的重力比大石头还要重，因此整个系统下落的速度要比8还大。这样，就从“重物比轻物落得快”的前提推断出了互相矛盾的结论，这使亚里士多德的理论陷入了困境。为了摆脱这种困境，伽利略认为只有一种可能性：重物与轻物应该下落得同样快。2. 猜想与假说教师活动：引导学生阅读教材“猜想与假说”部分，提出问题：伽利略在研究落体运动过程中遇到了哪些困难？面对这些困难，伽利略是怎样做的？他作出了大胆的科学猜想，猜想的内容是什么？学生活动：带着问题阅读教材，阐述自己的观点。课件投影：伽利略的猜想：伽利略认为，自由落体是一种最简单的变速运动。他设想，最简单的变速运动的速度应该是均匀变化的。但是，速度的变化怎样才算均匀的呢？他考虑了两种可能：一种是速度的变化对时间来说是均匀的，即经过相等的时间，速度的变化相等；另一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即经过相等的位移，速度的变化相等。伽利略假设第一种方式最简单，并把这种运动叫做匀变速运动。教师点评：科学的猜想，或者叫假说，这是对事物认识的基础，是建立概念描述规律的前提。3. 实验验证教师活动：（陈述）实验验证是检验理论正确与否的唯一标准。任何结论和猜想都必须经过实验验证，否则不成理论。猜想或假说只有通过验证才会成为理论。所谓实验验证就是任何人在理论条件下去操作都能到得实验结果，它具有任意性，但不是无条件的，实验是在一定条件下的验证，而与实际有区别的。引导学生阅读教材“实验验证”部分，提出问题：伽利略在实验过程中遇到了怎样的困难，他又是怎样克服的？学生活动：带着问题阅读教材，阐述自己的观点。指导学生阅读：（课件投影）伽利略斜面实验的情况：伽利略在两种新科学的对话中说：“用一块木料制成长约12库比特、宽半库比特、厚三指的板条，在它的上面划一条比一指略宽的槽，将这个槽做得很直，打磨得很光滑，在槽上裱一层羊皮纸（也要尽可能光滑）。取一个坚硬、光滑并且很圆的铜球，放在槽中滚动，将这个木槽的一端抬高一到二库比特，使槽倾斜。就像我要讲的那样把球放在槽顶沿槽滚下，记录下降的时间。实验要重复几次，以便使测得的时间准确到两次测定的结果相差不超过一次脉搏的十分之一，进行这样的操作，肯定了我们的观察是可靠的以后，将球滚下的距离改为槽长的四分之一，测定滚下的时间，我们发现它准确地等于前者的一半。下一步，我们用另一些距离进行试验，把全长用的时间与全长的二分之一、三分之二、四分之三，或者其他任何分数所用的时间相比较，像这样的实验，我们重复了整整一百次，结果总是经过的距离与时间的平方成比例，并且在各种不同坡度下进行实验，结果也都如此”4.合理外推教师活动：引导学生阅读教材“实验验证”部分，提出问题：为什么说，伽利略把他的结论外推到90需要很大勇气？教师课件展示：伽利略的外推：伽利略根据斜面结果出发，认为：在初速度为零的匀加速直线运动中，经过的距离正比于时间的平方，即，k为恒量，恒量的数值随着斜面倾角增大而增大，当斜面倾角增大到90，即斜面与地面垂直时，小球将自由下落，成为自由落体，xt2的关系仍然成立，此时的比值为最大，这时小球仍然会保持匀变速直线运动的性质，自由落体运动是一种特殊的匀变速直线运动。（三）科学的方法教师讲解：物理学的研究很注重方法，科学探究方法包括以下几点：对现象一般观察提出猜想运用逻辑推理实验对推理验证对猜想进行修证（补充）推广应用。伽利略的科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学推理）和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学认识的发展。学生活动：阅读教材sts从伽利略的一生看科学与社会短文，对自己进行科学人生观教育。（四）实例探究（备课参考）竖直上抛运动的实例分析例题：某人在高层楼房的阳台外侧以20 m/s的速度竖直向上抛出一个石块，石块运动到离抛出点15m处时，所经历的时间为多少？（不计空气阻力，取g =10m/s2）分析：石块运动到离抛出点15m处时，石块的位置是在抛出点上方还是在抛出点下方？如果是在抛出点上方的话，是处于上升阶段还是处于下降阶段？从题意来看，石块抛出后能够上升的最大高度为m15m。这样石块运动到离抛出点15 m处的位置必定有两个，如图2-6-1所示，因而所经历的时间必为三个。分段法：石块上升到最高点所用的时间为