2021学年5 自由落体运动导学案

这是一份2021学年5 自由落体运动导学案，共5页。学案主要包含了使用说明，合作探究，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
2．能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析．（重点）
3．知道什么是自由落体的加速度，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同
【使用说明】
1、依据大成目标认真自学教材，并独立完成基础案的学习、疑点标记；
2、灵活应用所学知识，规范书写，保质保量完成导学案；
2、建议1课时；
基础案（课前自主学习，课中展示点评）


1．自由落体运动
(1)定义：自由落体运动是物体只在__重力______作用下由_静止_______开始下落的运动．
(2)物体做自由落体运动的条件：__初速度为零______________；仅受__重力_______作用．
2．自由落体运动的加速度
在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都___相同_____，这个加速度叫自由落体的加速度，又叫____重力加速度____________，通常用g来表示，计算中g一般取_9.8 m/s2_____，近似计算时，g取__10 m/s2______．重力加速度的方向总是___竖直向下_____________的．
3．自由落体运动规律
(1)性质：自由落体运动是初速度为_零___，加速度为_g___的_____匀加速____直线运动．
(2)基本公式
速度公式：v＝gt
位移公式：h＝eq \f(1,2)gt2
速度和位移的关系：v2＝2gh
4．伽利略对自由落体运动的研究：
(1)伽利略的科学猜想与假说
落体运动应该是一种最简单的_匀变速直线____运动，速度应该是__均匀______变化的．
(2)伽利略的理想斜面实验
让小球从斜面上的不同位置由静止滚下，测出小球从不同起点滚动的_位移x _______和__所用时间t ______．
①斜面倾角一定时，小球做___匀加速直线________运动．
②改变小球的质量，只要倾角一定，小球加速度都是__不变______的．
③增大斜面倾角，小球加速度__增大______．
④将斜面倾角外推到θ＝90°时的情况——小球自由下落，认为小球仍会做__匀变速直线_____运动，从而得到了落体运动的规律.
升华案（课堂演示实验，小组探究展示）


思考问题：
1．重的物体一定下落得快吗? 请举例说明?

猜想：物体下落过程的运动情况与哪些因素有关，质量大的物体下落的速度比质量小的快吗?
(实验小探究)
取两枚相同的硬币和两张与硬币表面面积相同的纸片，把其中一张纸片揉成纸团，在下述几种情况下，都让它们从同一高度自由下落，观察下落快慢情况。
①从同一高度同时释放一枚硬币和一个与硬币面积相同的纸片，可以观察到谁下落得快？
②两张完全相同的纸片，将其中一张卷紧后从同一高度同时释放，可以观察到谁下落得快？
③一块面积较大的硬纸板和一张小纸团，（纸板比纸团重），从同一高度同时释放它们，可以观察到谁下落得快？
结论：物体下落过程的运动情况与物体 重量 无关．
影响落体运动快慢的因素是 空气阻力 的作用，没有空气阻力时，只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢 相同 ．
二、伽利略对自由落体运动的研究
1.伽利略巧妙的推理反驳了“重的物体比轻的物体下落得更快”的说法.
（1）大胆的猜想
下落物体的速度是随时间均匀增大的，即v∝t.即下落物体其运动性质是匀加速直线运动.
（2）数学推理
用实验观察和验证v∝t，需要测量不同时刻的瞬时速度，但瞬时速度v很难直接测量.由于位移是比较容易测量的物理量，因此，如果将匀变速直线运动的位移和时间的关系找到，就比较容易进行实验验证了.
从静止开始的匀加速直线运动，其位移与时间的平方成正比，即s∝t2.
（4）合理外推
伽利略将实验的结果作了合理的外推，把结论从有倾角的情况增大到90°的情况，这时小球将自由下落，成为自由落体.伽利略认为这时小球仍然会保持匀速直线运动的性质.这种从斜面运动到落体运动的外推，是很巧妙的.
（5）伽利略的研究思路及价值
思路：问题→猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论.
价值：伽利略对自由落体的研究，开创了研究自然规律的科学方法，这就是抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法.这种方法对于后来的科学研究，具有重大的启蒙作用，至今仍不失为重要的科学方法之一.
【合作探究】
[实验探究]
按照教材第43页的图2.5—1装置做实验，将一系有纸带的重物从一定的高度自由下落，利用打点计时器记录重物的下落过程．在对纸带进行数据处理，图象法求物体运动的加速
根据匀变速直线运动的一个推论：在一段时间t内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，有v1=(x1+x2)/2T， v2=(x2+x3)/2T……求出各计数点的瞬时速度后，由加速度的定义：a=Δv/Δt计算出该物体做匀变速直线运动的加速度。
所测重力加速度g=
对纸带进行数据处理可知：自由落体运动是 运动。
特别提示：若物体在下落过程中所受空气阻力远小于重力，则物体的下落也可看作自由落体运动．
针对训练1.下列关于重力加速度的说法中，不正确的是( A )
A．重力加速度g是标量，只有大小没有方向，通常计算中g取9.8 m/s2
B．在地面上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大
C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同
D．在地球上的同一地方，离地面高度越大重力加速度g越小
针对训练2一个物体从H高处自由落下，经过最后200 m所用的时间是4 s，求物体下落H所用的总时间T和高度H是多少？(g取10 m/s2，空气阻力不计)
答案：7 s 245 m
针对训练3为了求出塔的高度，从塔顶自由落下一石子，除了需要知道重力加速度以外，还需知道下面哪一项( AC )
A．石子落至地面所经历的时间
B．最初1 s内石子的位移
C．最后1 s内石子的位移
D．第1 s末的速度和第2 s末的速度
巩固案（课后自主完成）
A级1．自由落体运动的v-t图象应是图2-4-4中的( B )
B级
2．甲、乙两物体所受的重力之比为1 : 2，甲，乙两物体所在的位置高度之比为2 : 1，它们各自做自由落体运动，则（ A ）
A．落地时的速度之比是 B．落地时的速度之比是1 : 1
C．下落过程中的加速度之比是1 : 2 D．下落过程中加速度之比是1 : 2
3．一物体从H高处自由下落，经t s落地,则当下落t／3 时，离地高度为 （ C ）
A．H／３ B．H／９ Ｃ．３H／４ Ｄ．８H／９
C级
4．一石块从地面上方高H处自由落下，不计空气阻力，当它的速度大小等于着地时速度的一半时，石块下落的高度是 ( A )
A、 B、 C、 D、
5．一个石子从高处释放，做自由落体运动，已知它在第1 s内的位移大小是x，则它在第3 s内的位移大小是（ A ）
A．5 xB．7 xC．9 xD．3x
【课堂小结】
自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程．
能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析

位置
0
1
2
3
4
5
6
时间（s）
0
v(m/s)