人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动教案

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一、知识与技能
1.通过历史回顾，初步了解近代实验科学产生的背景。
2.认识实验对物理学发展的推动作用。
3.能够合理设计实验，并将实验数据用图线法处理。
二、过程与方法
1.了解伽利略的实验研究过程，认识伽利略有关实验的科学思想和方法。
2.分组进行科学探究活动，完成实验操作。
3.培养学生进行数学推理和图象处理数据的能力。
三、情感、态度与价值观
1.从科学研究过程中体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养敢于坚持真理，勇于创新的科学精神和实事求是的科学态度，逐步帮助学生树立起辩证唯物主义的认识论。
2.激发了学生学习伽利略敢于向权威挑战，善于观察思考，知难而进的优秀品质。
3.培养学生耐心细致的意志品质，创新思想和互相协作的精神。
教学重点、难点
让学生了解抽象思维、数学推导和科学实验相结合的科学方法。
教学准备
1．实验器材：小石子若干、形状相同的纸片若干、羽毛、小金属片若干、牛顿管、抽气机。
2．多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
教学过程
一、导入新课
拿出一本书、一张展开的纸，从同一高度自由释放。
提问：1.它们谁先着地？（请学生列举生活中物体下落快慢比较的例子）2.到底怎样的物体落得快？3.对这个问题历史上不同时期有不同的认识。
二、进行新课
（一）对自由落体的两种观点
让学生阅读教材P46内容。
提问1：伽利略推翻亚里士多德的观点，采用的是什么推理方法？你以前是否用到该法？
请你们设计实验来推翻亚里士多德的观点的。
学生分组讨论得出：反证法是一种常用的推理方法。
方案不一定同，学生的实验方案可能有：将纸片团成纸团、小石子同时释放；将纸片团成纸团、纸片同时释放；小石子、纸片呈竖直同时释放等等，并说明实验现象，得出结论：重的物体不一定下落得快。
提问2：什么原因造成不同物体下落有快有慢？
讨论得出：空气阻力。
提问3：在没有空气阻力的情况下，轻重不同物体的下落快慢会怎样呢？
演示牛顿管中的物体下落：将抽过气的牛顿管内的金属片与轻鸡毛从静止一起下落，观察结果，两者几乎同时落到牛顿管的下端（强调：管内空气已被抽得很稀薄，空气阻力的影响非常小）；将牛顿管内放入空气再做实验，情况截然不同了，金属片比鸡毛落得快。
得出结论：在没有空气阻力的情况下，物体下落的快慢与重力的大小无关。
（二）伽利略的猜想和假说
伽利略在否定了亚里士多德的观点后，并没有就此止步，他要进一步研究自由落体运动的规律。
请同学阅读教材P46—47第三部分。
提出问题：
1.伽利略研究落体运动首先应解决什么问题？
2.用什么量来描述物体“运动性质”？
3.伽利略作了怎样的猜想？
小组讨论后回答：
1.描述运动所需的概念。
2.描述物体运动快慢的物理量有瞬时速度、平均速度；描述速度变化快慢的物理量是加速度。
3.v∝x（最后否定了）及v∝t
（三）伽利略猜想的实验验证
1.伽利略遇到的困难和解决方案
猜想还毕竟是猜想，是否正确，是否具有指导意义，还需要验证。请同学阅读教材P49—50第四部分。
问题：伽利略遇到了什么困难？如何解决的？
学生仔细阅读后讨论得出：
困难之一：无法测量瞬时速度。
解决方案：借助于数学推理得出从静止开始做匀加速直线运动的物体，通过的位移与时间的平方成正比。
困难之二：没有准确的计时工具，无法测定象自由落体这样较短的时间。
解决方案：设计了著名的“冲淡重力”的斜面实验。
2.合理的外推
多媒体展示：伽利略研究物体沿不同角度的斜面运动的情况。
他进行了上百次的定量研究，发现从斜面上滚下的小球都做匀加速运动。由此他推想，当斜面倾角增大到90°，小球做自由落体运动时，仍然会做匀加速运动。
3.伽利略的科学方法
伽利略对运动的研究，不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的方法。请同学们总结本节内容，归纳这种科学方法。
同学讨论归纳：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→实验进行检验
→对假设进行修正和推广→……
（四）堂内检测
1.自由落体运动
（1）定义： 。
（2）实质： 。
2.纸张比石头下落得慢是由于 的影响。
3.两千多年前的_______认为越重的物体下落得越快。
4.伽利略给出了科学研究过程的基本要素，这些要素包含对现象的一般观察、 、 、 、假说进行修正和推广等，伽利略科学思想方法的核心是把 和 和谐地结合起来。
5.A物体重量是B物体重量的两倍，A从H，B从2H高度同时开始自由下落（不计空气阻力，下落时间大于1s（ ）。
A.落地前同一时刻B比A的速度大
B.1s末A、B速度相等
C.两物体落地时速度相同
D.下落1m所需的时间相同
6.球A和球B先后由同一位置自由下落，B比A迟0.5s下落，取g=10m/s2，当A、B均在下落时，以下判断正确的是（ ）。
A.A相对B做v=5m/s向下的自由落体运动
B.B相对A做v=5m/s向上的匀速直线运动
C.B相对A做v=5m/s向下的匀速直线运动
D.A相对B做v=5m/s向下的匀速直线运动
7.从竖直上升的气球上掉下的石块与同一高度自由下落的铁球相比，相等的量是（ ）。
A.落地的时间 B.落地时的速度
C.加速度 D.落地过程中的位移
8.物体做竖直上抛运动后又落回到原出发点的过程中，下列说法正确的是（ ）。
A.上升过程中，加速度方向向上，速度方向向上
B.下落过程中，加速度方向向下，速度方向向下
C.在最高点，加速度大小为零，速度大小为零
D.到最高点后，加速度方向不变，速度方向改变
9.如图2-6-2所示是小球自由落下的频闪照片图，两次闪光的时间间隔是1/30s，如果测得x5=6.60cm，x6=7.68cm，x7=8.75cm.请你用x7和x5计算重力加速度的值。（保留三位有效数字）
图2-6-2
10.一个做竖直上抛运动的物体，当它经过抛出点上方0.4m处时，速度是3m/s，当它经过抛出点下方0.4m时，速度应为多少？（g取10m/s2，不计空气阻力）
参考答案：
1.（1）物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。（2）初速度为0的匀加速直线运动。
2. 空气阻力
3. 亚里士多德
4.（略）
5.BD 6.BD 7.BCD 8.BD
9. 9.68m/s2 10. 5m/s
三、课堂小结
知识就是力量，而能力与方法比知识更有力量。我们每个人都应该可以象伽利略那样去思索，重要的是学会认识世界的方法和具备进行科学研究的能力。如若我们能从亚里士多德和伽利略以及其他各位伟大学者的失败与成功中寻求启发和借鉴，我们也将会拥有一颗杰出的闪烁出智慧之光的大脑，去面对已知的与未知的物理世界。
四、布置作业
1.如何证明v∝x的猜想是错误的？
2.写一篇短文，谈谈自己的认识、体会和受到启发而想到的问题。