高中物理教科版 (2019)必修 第一册5 自由落体运动教案

这是一份高中物理教科版 (2019)必修 第一册5 自由落体运动教案，共7页。教案主要包含了教学目标，教学重难点，教学过程等内容，欢迎下载使用。

【教学目标】
一、知识与技能
1．知道自由落体运动的条件以及运动性质。
2．掌握自由落体加速度的大小和方向。
3．能够运用匀变速直线运动规律分析、解决有关自由落体运动的问题。
二、过程与方法
1．小组通过实验探究、讨论交流，体验自由落体运动现象。
2．培养学生观察能力、分析能力、推理能力、处理实验数据的能力、归纳能力等。
三、情感态度与价值观
1．体会身边的自由落体运动，学以致用，激发学生的学习热情。
2．通过应用自由落体运动规律，解决实际问题，培养学生关注生活的态度。
【教学重难点】
教学重点：
自由落体运动的特点和规律。
教学难点：
1．自由落体运动的性质
2．自由落体加速度
【教学过程】
一、导入新课
出示图片：常见物体的下落
物体下落的运动是司空见惯的，例如雨滴下落，雪花纷飞、树叶飘落等，但人类对它的认识却经历了差不多两千年的时间。
出示图片：亚里士多德
教师叙述亚里士多德的观点：二千多年前，古希腊哲学家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。
他的这一论断符合人们的常识，以至于其后两千年的时间里，大家都奉为经典，你能举例推翻这一结论吗？
出示参考答案：取两张质量不同的纸，取质量小揉成纸团，再让它们同时下落。可观察到什么现象？
现象：质量小的纸团下落的快。
教师总结：可见亚里士多德的观点是错误的
影响落体运动快慢的因素可能是空气阻力的作用。
二、讲授新课
（一）自由落体运动
1．伽利略认为，根据亚里士多德的论断，会推出相互矛盾的结论。
出示图片：大小石头
（1）假定大石头的下落速度为8，块小石头的下落速度为4，当把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而变慢。
结论1：整个物体的下落速度应该小于8；
（2）把两块石头捆在一起后，整体重量增加，则速度增加。
结论2：整个物体下落的速度应该比8还要大。
教师总结：这种相互矛盾的结论，说明亚里士多德“重的物体下落得快”的看法是错误的。
那么，轻重不同的物体下落的情况到底怎样？下面我们一起来做个比较精细的实验，仔细研究一下。
2．演示实验：轻重不同的物体下落快慢的研究
出示图片：牛顿管
甲有空气乙真空
（1）实验器材：牛顿管（一个两端封闭的玻璃管，其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通）、真空泵、质量不相同的铁片和羽毛等。
（2）实验步骤：
①在有空气阻力时，把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中；
②把玻璃管竖直放置，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；
③启动真空泵，把牛顿管里的空气抽出一些，把玻璃管竖直放置，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；
④把牛顿管里的空气几乎全部抽出，重复步骤③，观察物体下落的情况。
（3）演示牛顿管的实验视频
教师总结：
（4）实验现象：如果牛顿管里有空气，金属片和羽毛下落的快慢不同；把牛顿管里的空气抽出一些，金属片和羽毛下落的快慢就变得接近；当把牛顿管里的空气几乎全部抽出时，金属片和羽毛下落的快慢就相同了。
（5）实验结论：在没有空气的空间里，物体下落的快慢相同
3．自由落体运动
（1）定义：只在重力作用下，物体由静止开始下落的运动。
（2）特点：只受重力、
（3）当空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，从静止开始下落的物体可视为自由落体运动。
由上面的实验我们可以看到，自由落体运动是加速运动。那么，它的加速度在下落过程中是否变化呢？
例1：关于自由落体运动，下列说法正确的是（ ）
A．物体竖直向下的运动一定是自由落体运动
B．不同的物体做自由落体运动，它们的运动规律是不同的
C．物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动
D．自由落体运动的加速度与物体的质量无关
答案：CD
（二）实验：研究自由落体运动的规律
1．实验器材：铁架台、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。
2．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。
出示图片：打点计时器
3．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。
4．数据处理
（1）计数点瞬时速度的求法：
例题：计数点2时的瞬时速度
参考答案：
用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度。
出示纸带：
教师出示计算结果和图像
试验结论：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。
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
知识拓展
由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：
如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，、、……为相邻两计数点之间的距离，若，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。
（三）自由落体运动的规律
1．自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。
你能根据匀变速直线运动的基本公式，总结自由落体运动的规律吗？
自由落体运动规律
2．伽利略对自由落体运动的研究
认真阅读课本，了解伽利略对自由落体运动的研究过程
出示图片：伽利略在做铜球沿斜面运动的实验
斜面的倾角增大到90°，这时小球的运动就是自由落体运动，这时小球仍然会保持匀加速运动的性质，而且所有物体下落时的加速度都是一样的！
（四）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。
1．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，也叫重力加速度。
2．符号：通常用g表示。
3．方向：竖直向下。
你从表中发现了什么规律吗？
做一做：用手机测自由落体加速度
阅读课文用手机自己测一测自由落体加速度。
出示图片：手机截屏的自由落体运动
用手托着手机，打开加速度传感器，手掌迅速向下运动，让手机脱离手掌而自由下落，然后接住手机，观察手机屏幕上加速度传感器的图像。
三、课堂练习
1．重力加速度的大小与纬度有关，一般来说，纬度越高，g值越大大（填大或小），重力加速度的方向总是竖直向_______（填“下”或“上”）。
答案：下
2．一个物体从房檐自由落下，通过一个高为的窗户用了，g取，则房檐距窗户下沿的高度为_________。
答案：
3．（2019春•宜昌期末）三峡大瀑布位于湖北省宜昌市晓峰旅游景区中、该景区中瀑布中的水从顶端落至地面的过程用时约，若将此运动视为自由落体运动，重力加速度，则该瀑布的高度约为（ ）
A．
B．
C．
D．
答案：B
4．2019春•沙雅县校级期末）让两颗质量不同的石子，从同一高度同时开始下落（忽略空气阻力），下列说法正确的是（ ）
A．质量大的石头下落的快
B．质量小的石头下落的快
C．两颗石子下落的快慢相同
D．两颗石子在下落的过程中具有不同的加速度
答案：C
5．（2019春•南通月考）下列哪一个物体的运动可视为自由落体运动（ ）
A．树叶的自由下落过程
B．运动员推出的铅球的运动
C．从桌面轻轻滑落的钢笔的运动
D．石子从水面自由落到水底的运动
答案C
四、拓展提高
1．一名宇航员在某星球上完成自由落体运动实验，让一个质量为的小球从一定的高度自由下落，测得在第内的位移是。
答案：
2．房檐滴水，每隔相等的时间积成一滴水下落，当第一滴水下落到地面时，第五滴水刚好形成，观察到第四、第五滴水之间的距离恰好为，不计空气阻力，则此房檐离地面的高度为（ ）
A．
B．
C．
D．
答案：D
3．从某一高度相隔先后释放两个相同的小球甲和乙，不计空气阻力，它们在空中任一时刻（ ）
A．甲乙两球距离始终保持不变，甲乙两球速度之差保持不变
B．甲乙两球距离越来越大，甲乙两球速度之差也越来越大
C．甲乙两球距离越来越大，甲乙两球速度之差保持不变
D．甲乙两球距离越来越小，甲乙两球速度之差也越来越小
答案：C匀变速直线运动
自由落体运动规律
地点
纬度
重力加速度
赤道海平面
0°
9.780
马尼拉
14°35′
9.784
广州
23°06′
9.788
武汉
30°33′
9.794
上海
31°12′
9.794
东京
35°43′
9.798
北京
39°56′
9.801
纽约
40°40′
9.803
莫斯科
55°45′
9.816
北极
90°
9.832