高中人教版 (2019)4 自由落体运动教案

这是一份高中人教版 (2019)4 自由落体运动教案，共3页。教案主要包含了演示实验，教师引导，学生讨论，幻灯片演示，教师补充，教师引导提问等内容，欢迎下载使用。

一．课程标准
1.知道物体做自由落体运动的条件；
2.用过实验探究自由落体运动加速度的特点，了解重力加速度的大小、方向；
3.掌握自由落体的规律，并能解决相关实际问题；
4.了解伽利略对自由落体运动的是过程，领会伽利略的思想和方法。
二．核心素养
1.通过对实验的观察，探究，分析，提高学生的科学思维和科学探究精神。
2.经历伽利略对自由落体运动的探究过程，感受伽利略崇尚科学，勇于探索，追求真理的人格魅力，培养学生的科学思维方法和提高学生的科学态度与责任。
教学重难点
教学重点：
1.自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程；
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.对自由落体运动实验加速度的探究以及对实验数据的自主分析；
2.理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题.
教学过程
导入新课
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？
在教室内拿两张同样的纸，将其中一张揉成团。让纸团和另一张纸从同样的高度同时落下，你认为哪一个下落得快？
结合实验及生活中的经验，讨论：什么因素影响物体下落的快慢？
讲授新知：自由落体运动
【演示实验】（1）让钢球和乒乓球从同一高度同时下落，观察谁先落地。
（2）在教室内拿两张同样的纸，将其中一张揉成团。让纸团和另一张纸从同样的高度同时落下，观察哪一个下落得快。
【教师引导】让学生用手边的物体做实验体会物体下落的快慢，并思考、讨论影响物体下落快慢的因素。
【学生讨论】小组分析，得出初步结论：物体下落的快慢与物体的轻重有关，重的物体比轻的物体下落得快；物体下落的快慢与物体的形状有关，流线型物体下落得快；如果不计空气阻力，轻重不同、形状不同的各种物体下落得一样快。
【教师引导】物体下落的快慢与物体的轻重有关，重的物体轻的物体下落得快。这一结论与我们的生活经验一致，希腊哲学家亚里士多德就是这么认为的，这一观点一直流传了两千多年。伽利略认为根据亚里士多德“重的物体下落得快”的论断，会推出相互矛盾的结论。
【幻灯片演示】一个两端封闭的玻璃管（也称牛顿管），其中一端有一开关，玻璃管可以与外界相通。把质量不同的铁片和羽毛放到玻璃管中，玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落的情况，然后用抽气机把玻璃管中的空气抽出去，关上开关，再次观察物体的下落情况。
【教师补充】之所以生活中看到轻重不同、形状不同的物体下落得不一样快，是因为受到空气阻力的影响，如果没有空气阻力，所有物体下落的快慢都一样。
【教师引导】物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫作自由落体运动。
在我们的生活中，物体下落都是在有空气的空间中，其运动受到空气阻力的影响，是否就都不能看成自由落体运动了呢？
【学生讨论】小组分析，学生回答：自由落体运动只在真空中才能发生。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成自由落体运动。
【小结】自由落体运动：
1、定义：物体只在重力作用下由静止开始下落的运动。
2、条件：①只受重力；②初速度为0。
3、运动性质：初速度为0的匀加速直线运动。
实验：探究自由落体运动的规律
【教师引导】下面我们通过实验研究自由落体运动的规律：
实验器材：铁架台、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。
实验原理：纸带在重物的作用下自由下落，纸带受到的阻力较小，近似认为纸带做自由落体运动，根据打出的纸带点的情况，分析出重物的运动规律。
实验步骤：
①把打点计时器竖直固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。
②让重物靠近打点计时器，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，最后要关闭电源。
③仿照前面对小车运动的研究，测量重物下落的加速度。
④改变重物的质量，重复上面的实验。
数据处理：计数点瞬时速度的求法：
用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度。
实验结论：v-t图像为一条倾斜的直线，所以自由有落体运动是匀变速直线运动。
0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，S1、S2、S3……为相邻两计数点之间的距离，若△S= S2－S1=……=C（常数），即若两连续相等的时间间隔的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。（△S =aT2）
实验误差：
1.纸带与打点计时器的摩擦
2.空气阻力的影响
3.测量误差
（3）自由落体运动的规律
【教师引导】同学们能根据我们对自由落体运动的实验研究的出哪些运动规律？
【教师引导】既然自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。我们是不是可以根据匀变速直线运动的规律推导出自由落体的运动规律？
匀变速直线运动 自由落体运动规律
【教师引导提问】物体在自由落体运动中的加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度。
竖直向下，通常用g表示。能求出自由落体运动的加速度吗?
（1）我们通常用g来表示自由落体加速度，也叫重力加速度，数值近似为9.8，重力加速度的方向总是竖直向下的。在实验中，如果要获得更精确的数据，还可以用频闪照相来测量。
（2）地球上不同的地方，g取值不同。从赤道到两极，g逐渐增大。同一地点g值相同。
（3）既然自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动，那么其运动规律与一般规律类似：
不同的物体在同一地点，从相同高度同时自由下落的物体，同时到达地面，根据，则它们的加速度是相同的。
科学漫步：伽利略对自由落体运动的研究
（1）绵延两千年的错误
(课件展示)亚里士多智的观点：物体越重，下落越快．
（2）猜想与假说
自由落体是一种最简单的变速运动，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．
（3）实验验证
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，即号；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，x∝t2的关系仍然成立，此时x/t2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．
（4）伽利略的科学方法
观察一提出猜想一运用逻辑推理一实验对推理验证一对猜想进行修证(补充)一推广应用．
板书设计
２.4 自由落体运动
一、 自由落体运动
物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。
二、 自由落体加速度
定义：物体在自由落体运动中的加速度叫做自由落体加速度，也叫做重力加速度。
符号：g 方向：竖直向下
大小：一般 g =9.8m/s2,粗略计算 g=10m/s2，同一地点g值不变，g值随纬度的增加而增大。
三、 自由落体运动规律（匀加速直线运动）