自由落体运动教案

★新课标要求

(一)知识与技能

1、理解自由落体运动和物体作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\t"/wl5/_blank"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

4、\t"/wl5/_blank"数学极限思想的进一步运用

(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\t"/wl5/_blank"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

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\t"/wl5/_blank"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。

★教学用具:

多媒体,\t"/wl5/_blank"牛顿管,金属片,纸片,天平,打点计时器,纸带,重物(两个质量不同),\t"/wl5/_blank"刻度尺

★\t"/wl5/_blank"教学过程

(一)引入新课

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

1、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、重的物体一定下落的快吗?2、你能否证明自己的观点?

\t"/wl5/_blank"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,使的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\t"/wl5/_blank"历史史实,学会一些基本的推理方法,初步养成置疑的习惯,激发学生的学习兴趣。

教师活动:用\t"/wl5/_blank"牛顿管演示物体在\t"/wl5/_blank"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\t"/wl5/_blank"物理语言,归纳总结规律的能力。

2、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。

\t"/wl5/_blank"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。

\t"/wl5/_blank"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:

推出:

3、自由落体规律的应用

教师活动:多媒体展示练习P(47)"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?实际上是由空气阻力的,因此实际高度比计算值大些还是小些?为什么?

\t"/wl5/_blank"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\t"/wl5/_blank"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\t"/wl5/_blank"运动是一种初速度为零的匀变速运动的理解。

4、学生探究

\t"/wl5/_blank"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\t"/wl5/_blank"物理的学习兴趣。

教师活动:教师引导学生阅读课本p47《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"。

\t"/wl5/_blank"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\t"/wl5/_blank"数学极限思想的进一步运用。

\t"/wl5/_blank"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,可以看作匀变速运动来处理。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。

(三)课堂总结、点评

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\t"/wl5/_blank"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)实例探究

☆自由落体运动基本概念的应用

本节的易错点是对于空间下落的物体是不是自由落体运动判断时易错。在判断时,如题目直接给出物体由静止开始自由下落或忽略\t"/wl5/_blank"空气阻力等提示语时,可将下落的物体看成自由落体运动。对于有空气阻力的问题,若空气阻力远远小于重力,可近似看作自由落体运动。若只是空气阻力很小,则不能认为物体就一定做自由落体运动,因为虽然空气阻力很小,但可能空气阻力与重力大小差不多,故不是自由落体运动。

在空间下落的物体不一定都是自由落体\t"/wl5/_blank"运动。如:物体以2m/s的初速度竖直下落就不是自由落体运动。由于v0≠0,不符合定义,但此运动可看为匀变速直线运动来处理。本节易忽略之处即在于做题时易忽略自由落体运动的第一个特点。v0=0,从而将上述运动当作为自由落体解决,得出错误的结论。《自由落体运动》教学设计浙江省宁波中学史再【学习任务分析】本节内容是对前几节运动学的知识和研究方法的应用和提升。通过演示实验和学生合作实验，分析得出自由落体运动的性质，明确重力加速度的意义，不仅使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识和规律在实际问题中的应用，而且使学生在独立获取物理知识、探究物理规律、解决物理问题等方面获得具体的成果，体验科学研究的方法，让学生得到成功的体验，享受成功的愉悦，激发学习的热情和责任感。本节教学的重点在于引导学生思考研究自由落体运动的实验原理和方法，特别是利用打点计时器记录运动轨迹和时间的方法及实验数据处理、结论得出、误差分析等实验方法。本节教学的难点在于实验探究的思路、方法。【学习者分析】学生前面已认识描述运动的基本物理量──位移、路程、速度、加速度，掌握匀变速直线运动的规律，并且通过对以上问题的研究，已体会到物理学研究问题的一些方法，如运用理想模型和数学方法（图象、公式），以及测加速度、处理实验数据等方法。【教学目标】1．通过观察演示实验概括出自由落体运动的条件，渗透物理方法，从而培养学生的观察、概括、科学抽象能力。2．通过学生的合作实验研究自由落体运动的规律，领会科学探究方法（提出问题、猜想假设、设计实验方案、分析实验数据、总结交流结论成果），理解自由落体运动的实质是加速度为g的匀加速直线运动。3．归纳出自由落体加速度的大小和方向，会判别不同地点重力加速度的大小。4．运用理想化方法，通过比较重力与空气阻力的大小，将实际问题转化为自由落体问题。5．会运用匀变速直线运动的规律解决自由落体的问题，激发学生探究科学的热情，增强学生将物理知识应用于生活和生产的意识。【教学过程设计】让学生利用已有的知识和方法，经历科学探究的过程，培养科学探究能力，体现物理学是以实验为基础这一特点，具体设计思路流程如右图。虚线框内为探究过程。【教学过程】一、通过演示实验，引出要探究的问题1．概括落体运动是竖直向下的直线运动(1)悬挂在铁架台上的小球，它受到几个力的作用？（重力、悬线拉力）演示1：用火将悬线烧断，引导学生观察小球的运动。（学生观察到：小球在重力作用下，沿竖直方向作直线运动。）(2)落体运动是最常见的一种运动演示2：石块、粉笔头从手中落下(3)结论：任何物体只在重力作用下自由下落，都是沿着竖直方向作直线运动。（过渡：这节课，我们就来学习一种特殊的下落运动。）（板书：自由落体运动。）2．物体下落快慢的因素分析(1)提出问题：究竟是重的物体下落快还是轻的物体下落快呢？演示3：等大铁片和纸片同时、等高、无初速下落。（学生观察到：重的铁片先落地。）(2)得出“物体越重下落越快”的结论。观点是否正确呢？你能否设计实验证明你的观点？（激发学生思考）(3)让学生上讲台演示其设计的实验，并说明其观点。学生演示：较重的铁纸片和轻小纸团同时、等高、无初速下落，或等大的铁片和纸片叠在一起无初速下落。（学生观察到：轻小纸团比较重的铁片下落快，或铁片和纸片一样快。）(4)引导学生得出正确结论①根据前面的实验和分析，同学们猜想一下，物体下落的快慢跟重力的大小有什么关系呢？（生：没有关系。）②那怎么解释前面的实验现象呢？（生：空气阻力影响了物体下落的快慢。）③同学们猜想一下，如果完全没有空气阻力的影响，轻、重物体谁下落得快呢？演示4：科普知识：1971年美国宇航员斯科特在月球上让一把锤子和一根羽毛同时下落，观察到它们同时落到月球表面。演示5：钱羽管实验（学生观察到：在抽去空气的钱羽管内，轻重不同的铁片、羽毛同时落下。）结论：在没有空气阻力时，物体下落的快慢跟物体重力无关。我们把这样的运动称为自由落体运动。（板书：定义：物体只在重力作用下，由静止开始的下落运动叫自由落体运动。）(5)在日常生活中，我们平时见到的落体运动由于大气层的存在，自由落体运动是一种理想运动，但掌握了这种理想运动的规律，也就为研究实际运动打下了基础。当空气阻力不太大，与重力相比较可以忽略时，实际的落体运动可以近似地当作自由落体运动。（让学生体会自由落体运动有着普遍的意义和现代科技的发展与人类科学探究进程的关系。）演示6：体积相同的小木球和小铁球同时、同高、无初速落下。（学生观察到：两球几乎同时落地。）结论：（板书：自由落体运动的条件：a·从静止开始下落，初速为零；b．只受重力，或其他力可忽略不计。）（说明：让学生思考、讨论，明确空气阻力使下落物体的运动表现得很复杂，科学研究的第一步是先忽略空气阻力，研究物体不受空气阻力的运动。在这样的学习中，学生不仅可以提高观察与推理的能力，而且会逐渐形成观察与思考的习惯。）（过渡：人们根据简单的观察所得到的直觉观念和结论往往不一定都是可靠的，应当用科学实验对它们进行检验。）二、探索研究过程1．提出问题(1)那么自由落体运动是什么性质的运动呢？（生：（部分）是匀变速直线运动。）如是，怎样通过实验验证？(2)它的加速度与哪些因素有关？与落体质量有关吗？(3)你的说法有根据吗？你研究过吗？（反问）2．猜想假设(l)落体运动既然是自然界最常见、最普遍的一种运动，那么其中必然蕴藏着最简单的规律。(2)方法教育：大物理学家们对猜想假设的理解。一旦科学插上幻想的翅膀，它就能赢得胜利。──法拉第（英国）没有大胆的猜测就作不出伟大的发现。──牛顿（英国）(3)让学生大胆猜想自由落体运动是一种最简单的一种变速运动──初速度为零的匀加速直线运动。(4)怎样研究物体运动的规律？对于初速度为零的匀加速直线运动，加速度为常量，物体运动的位移s、时间t、速度v之间存在如下关系：3．设计实验方案（教师引导，学生通过学生分组合作讨论，提出设计方案。）方案一：用打点计时器记录的纸带研究物体的自由落体运动设计原理：设计要求：(1)如何提高本实验的准确度？(2)完成实验后，对纸带进行分析，如何判断其是匀变速运动？(3)如何利用实验来说明不同物体的自由落体运动规律相同？设计思路：用打点计时器研究物体的运动时，为提高实验的准确度，应从减少阻力、正确安装器材及操作步骤合理等入手。打点计时器最大的特点就是每打两点的时间间隔相等，它直接记录下的实际是物体在连续相等时间间隔内的位移，通过研究这些位移，看连续相等时间间隔内的位移差△s是否相等，从而得知物体的运动性质。设计结果：(1)由自由落体运动的定义知，要提高实验的准确度，应该从尽量减少阻力入手。具体办法是：整个装置应竖直（如图所示），纸带应平行于打点计时器的限位孔，先打点后放手等。(2)从相邻两点间的距离可看出，物体越往下落，相同时间间隔内下落的距离越大，即速度越来越大。(3)各组利用各自的纸带选择清晰的，并量出相邻各点间的距离。分组实验：按设计要求操作实验，进行分组实验时，同组实验者要求相互合作。各组实验时所用的重物质量、形状各不相同。（说明：学生可能会根据匀变速运动的特点会提出多种方案，以下方案的设计老师要给予肯定，有条件的可以根据实际条件进行教师课堂演示，没条件的可以用光电门替代，作为学生课外研究性课题。）方案二：利用找出落体物体的速度与时间的关系测速度随时间变化的关系方案三：利用找出落体物体的位移与时间的关系测位移随时间变化的关系设计原理：v-t图s-t图设计思路：利用仪器测出v、s、t各量设计结果：通过描点作图，得出图象对应的规律。（说明：教师对以上几种方案进行评价，特别对于方案一要着重分析引导，有利于养成良好的实验习惯。对于方案二、三教师先给予肯定，利用大屏幕投影进行演示。给学生介绍随现代科技的发展，有一种仪器(如图)利用LoggerPro软件自动识别连接在Lab-Pro上的运动传感器，能直接读出自由下落物体的速度和位移，不仅会大大缩短实验时间，而且能解决处理数据时遇到的如何计算速度这一难题。）4．分析实验数据方案一：利用量出的SAB、SBC、SCD算出△s，看是否在实验误差范围内相等。若是相等，利用△s=aT2计算出a=？并根据纸带判断出A的方向。方案二：利用LoggerPro软件做出v-t图象。如图。方案三：利用LoggerPro软件做出s-t图象。如图。5．总结交流结论成果方案一：利用各组实验数据分析，进行交流，判断得出结论是否相同？算出的口是否相等？进行交流后，发现不同物体所做的试验结论都相差不大，都在9．5m/s2左右，在实验误差范围内可以认为相同。方案二、三：利用loggerPro软件对图象进行拟合后，得出的A接近9．8m/s2。结论：轻重物体下落快慢相同，都做初速度为零的匀变速直线运动，A接近9．8m/s2。方案一偏差较大且值都偏小的原因是阻力影响较大（纸带与限位孔、空气阻力等）。板书：(1)运动性质：初速度为零的匀变速直线运动。·不同重量的物体加速度相同；这个加速度称为重力加速