高中物理人教版 (新课标)必修15 自由落体运动教案

这是一份高中物理人教版 (新课标)必修15 自由落体运动教案，共4页。

教学目标
1、知识目标：学习自由落体运动、理解自由落体加速度，掌握自由落体运动的规律。
2、能力目标：培养学生在实验探索中进行研究性学习，体验学生间的交流合作。
3、情感目标：让学生受到见义勇为的思想教育和集体观念教育。
教学重点
理解不同物体做自由落体运动的加速度都相同。
教学难点
从实验中得出自由落体运动的特点及其运动性质。
教学方式
讲解、演示、师生互动、对比归纳。
教学仪器
金属片，纸片；牛顿管，抽气机；重物，直尺。
教学过程
[引入课题]
最美妈妈吴菊萍的故事 ： 2011年7月2日下午1点半左右，杭州滨江区的闻涛社区的一处住宅小区内，两岁女孩突然从10楼高空坠落，眼看一出悲剧即将上演。刹那间，刚好路过的吴菊萍毫不犹豫冲过去，徒手抱接了一下女孩，自己的左臂瞬间被巨大的冲击力撞成粉碎性骨折。但是，由于她奋不顾身的这一接，女孩稚嫩的生命得救了。 同样有着两岁儿子的吴菊萍之后被人们称为最美妈妈！
多么惊险的一幕，吴菊萍这种舍己救人的精神确实值得大家学习，如果2岁小女孩是从半米高的位置落到大人手中，小女孩会毫发无损，而从10层楼高的位置落下来后，为什么造成如此严重的后果？吴菊萍从观察到动手接住小女孩，允许她反应的时间到底有多少？她又冒着多大的危险去接小女孩的呢？
生活中有许多这种落体现象。为了研究问题的方便，我们今天只研究最简单、最理想的落体运动——自由落体运动。
[新课教学]
提问：大家看见过落体运动吗？
树叶的下落；
雨滴、雪花的下落；
蹦极时，人的下落；
工地上，从高处落下的砖头和瓦片；等等。
提问：你们仔细观察过落体运动吗？
演示实验：小石头和羽毛的下落。
实验现象：小石头下落的比羽毛快。
早在公元前4世纪，希腊哲学家亚里士多德通过观察大量物体下落的现象，归纳出：物体越重，下落得越快。
提问：是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢？
同学们可以通过实验研究这个问题，桌上有金属片和纸片，利用它们设计小实验，做一做。对你看到的现象进行说明。
请一位同学到前边来，介绍他设计的实验方案，动手做一做，其他同学注意观察思考。
提问：你们看到了什么？这个现象又说明了什么？
可见，重的物体不一定下落得快。显然也不是轻的物体下落得快。物体下落的快慢不是由它们的轻重决定的。
16世纪末的伽利略，做了一个很有名的实验——斜塔实验（两个铁球同时落地），也就说明了这一点，另外他还有有一个很巧妙的推理：假设“重的物体下落得快”是正确的，那么大石头要比小石头下落得快了。把两块石头用绳拴在一起下落，大的就会被小的拖着减慢，整体比大的单独下落要慢。可是，两块石头加起来比那块大的还重，由此我们得出的结论是：重的物体下落得反而慢。而前提是上面的假设。可见，假设是错误的。
提问：可是，在现实生活中我们观察到：物体确实下落得有快有慢。这是受什么因素的影响呢？
在刚才的实验里，纸片变成纸团，从受力分析的角度得出，空气阻力的影响小了，受空气阻力的影响。
提问：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，物体下落的图景是什么样子呢？
演示实验：牛顿管实验
在没有空气的空间里，演示金属片与羽毛的下落。
在有少部分空气的空间里，演示金属片与羽毛的下落。
在有大量空气的空间里，演示金属片与羽毛的下落。
实验现象：
（1）筒内没有空气时，金属片和羽毛下落的快慢相同。他们的运动情况是相同的。
（2）筒内有空气后，金属片和羽毛下落的快慢就不同了。
筒内没有空气时，物体只受重力，这种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。
一、定义
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
要注意理解“自由”这两个字：只受重力、初速度为零。
这种运动只在没有空气的空间里才能发生。不过，在有空气的空间里，如果空气阻力的影响很小，物体的下落也可以近似看作自由落体运动。
实际物体的下落运动，受空气阻力 ，如果空气阻力的影响是次要因素，忽略次要因素，忽略空气得阻力，抓住主要因素，认为物体只受重力作用,由静止下落，这样物体的下落也可以近似看作自由落体运动。这种忽略次要因素，抓住主要因素的处理方法是物理学上常用的处理方法，称之为理想化方法。
提问：在刚才的演示实验中：小石块的下落可不可以看成是自由落体运动呢？羽毛的下落可不可以看成是自由落体运动呢？
到此为止，我们对自由落体运动有了正确的认识：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。
可是，在历史上，从公元前4世纪的亚里士多德到16世纪末的伽利略，在漫长的时间里人们是在不断地认识落体运动 的。
亚里士多德是古希腊的圣人，恩格斯称他是最博学的人。他的著作很多，对西方的哲学和自然科学的发展都有很大的影响。限于当时科技发展的水平，他在物理方面的论述，今天看来很多是不恰当的。但是，在两千年前他能够通过观察、归纳，形成自己的一套理论体系，已经很不简单了。我们应该正确评价他在科学发展史上的地位。
接下来，我们继续研究自由落体运动。
提问：自由落体运动是什么性质的运动呢？
演示实验：小球的下落
实验现象：
（1）从静止开始运动
（2）运动得越来越快
（3）轨迹是直线
我们不难得出：自由落体运动是初速度为零的加速直线运动。
提问：是初速度为零的匀 加速直线运动吗？
这个问题需要我们深入研究。在课堂上我们先来看一个摸拟实验
——用频闪照片分析自由落体运动
介绍频闪照相的原理。
频闪照相是每隔相等的时间暴光一次，每暴光一次就把这一时刻物体所在的位置记录下来，从而可以知道物体在相等的时间间隔内物体的位移。
出示一张频闪照相的数据，让同学们分组进行处理，让每组的中心发言人总结出实验结论。
小结：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
二、性质
是初速度为零的匀加速直线运动。
提问：请同学们算一算，自由落体运动的加速度是多少？
提出重力加速度的定义。
三、自由落体加速度
（1）定义：在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度，常用g表示。
（2）方向：竖直向下
下面列出了地球上不同纬度的地方重力加速度的值。
小结：国际上取北纬45°海平面上的重力加速度值作为标准值：即g=9.8m/s2。
（3）大小：g=9.8 m/s2， 粗略的计算中，g=10 m/s2。
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，因此匀加速直线运动的规律，自由落体运动也适用，大家还记得匀加速直线运动的规律吗？
速度规律 Vt=V。+ a t
位移规律 S=V。t+at2 /2
速度位移规律 Vt2 - v2。=2aS
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。因此：
四、规律
速度规律 Vt=gt
位移规律 h=gt2 /2
位移规律 Vt2=2gh
练习1：这是新余九中的教学楼，共有六层，如果从六楼释放一个小球，请你估算：从开始运动起，它在1s内、2s内、3s内下落的位移分别是多少？
接下来轻松一下，做一个小游戏。
这个小实验能检验人反应的灵敏程度。日常生活中，有时需要反应灵敏，对战士、司机、飞行员、运动员等尤其如此，当发现某种情况时，能及时采取相应行动，战胜对手，或避免危险。人从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间。
提问：你能根据我们今天学习的知识，设计一个小实验，测出你的反应时间吗？
读一读（课本第38页）这段材料。
提问：这个实验的原理、器材、怎么操作、怎么读数、怎么计算出反应时间。
提出：可以跟踪检测自己的反应时间；检测不同人群的反应时间（性别、年龄、职业等）。研究采集到的数据，总结出反应时间跟哪些因素有关？等等。
这就是一个研究性学习小课题，同学们可以在课外继续研究。
练习 2：
小结：略
今天我们学习的课本第二章第八节的内容，请同学们课后认真阅读课本上这一节的内容，并完成练习八的（1）至（4）。
地 点
纬 度
重力加速(m·s-2)
特 点
赤道
0°
9.780

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