2.4 自由落体运动 教案

2.4自由落体运动〖教材分析〗自由落体运动是匀变速直线运动的一个具体的实例，又是一个特殊的实例。自由落体运动是一种理想的物理模型，在实际生活由于空气阻力的存在，使得一些重的物体下落得非常快。所以我们要让学生知道，在空气阻力较小的情况下也是可以看做自由落体运动的，这样我们这节课的实验就很重要。通过概括自由落体运动的特点和前面学习的运动公式推导出自由落体运动的运动学公式，培养学生的独立思考和推导能力，进而认识到运动的本质。课后有伽利略的研究思路和研究方法以及他人生轨迹，这都将会是学生们重要的精神粮食。〖教学目标与核心素养〗物理观念：认识自由落体运动的特点和规律；会运用自由落体运动的特点和规律解答相关问题。科学思维：通过分析，归纳出自由落体运动的速度，位移公式，培养分析、推理、综合的能力。科学探究：通过观察演示实验，概括出自由落体运动的特点；通过实验探究自由落体运动加速度的大小。科学态度与责任：培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神。〖教学重点与难点〗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。难点：1、理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题。2、自由落体运动逐差法求加速度。〖教学方法〗演示法、探究法、讲解法、多媒体教学等。〖教学准备〗牛顿管、金属片、石头、纸片、打点计时器、纸带、重物、刻度尺、多媒体课件。〖教学过程〗 一、新课引入站在高层建筑物上，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？(课件展示比萨斜塔动图）比较难以看得出来。在教室内拿两张同样大小的纸，将其中一张揉成一个团。让纸团和另一张纸在同样的高度落下，看看哪一个下落得快？很明显是揉成团的比较快。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？影响落体运动快慢的因素可能是空气阻力的作用。物体下落的运动是司空见惯的，但人类对它的认识却经历了差不多两千年的时间。最早研究这个问题的，大概要算古希腊学者亚里士多德了由实验可以看到石头下落得非常快，重的物体下落快的现象，在生活中还有很多例子，所以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。我们知道它没有考虑到空气阻力的作用，所以得出这样的结论。教学设计说明：从生活的例子引入本节课的学习内容，借助名人故事，创设问题情境，激发探究动机，引导学生发现问题。二、新课教学（一）自由落体运动伽利略认为，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。例如，假定一块大石头的下落速度为8，一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，整个物体的下落速度应该小于8；但是，把两块石头捆在一起后，整个物体比大石头要重，因此整个物体下落的速度应该比8还要大。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。问题1：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。实验：轻重不同的物体下落快慢的研究甲，一个两端封闭的玻璃管(也称牛顿管)，其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通。把质量不相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。乙，把玻璃管里的空气抽出去，再次观察物体下落的情况。通过多媒体课件动图展示：两种情况下的动图。结论：轻的物体和重的物体下落得同样快。在现实生活中人们之所以看到物体下落的快慢不同，是因为空气阻力的影响。如果没有空气阻力，所有物体下落的快慢都一样。通过多媒体课件动图展示：生活中有阻力的自由下落的现象。 教学设计说明：雨点下落，通过对生活中常见现象的思考、讨论、交流，深入一点体会物理模型与现实生活之间的差距，从而体验物理与生活的密切联系。归纳总结：1、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。2、特点：①从静止开始下落，即初速度v0为零。②只受重力。在有空气的空间，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作自由落体运动。这就使得自由落体运动在现实生活中具有实际意义，因为没有阻力的情况是一种理想状态，我们现实中无法实现。所以说自由落体运动是一种理想的物理模型。问题2：自由下落的物体加速度在下落过程中是否变化呢？下面我们通过一个实验来研究自由落体的运动规律。实验：研究自由落体运动的规律，通过多媒体课件动图展示：自由落体运动的的实验装置。如图，固定打点计时器，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。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。仿照前面对小车运动的研究，测量重物下落的加速度。改变重物的质量，重复上面的实验。教学设计说明：实验课另外安排，这里只要实验结论。（二）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。我们就把这个都相同的量，就做自由落体加速度。①定义：物体在自由落体运动中的加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度。 ②符号：通常用g表示。③方向：竖直向下。因为地球的吸引都是往下的。④大小：一般g=9.8m/s2，粗略计算g=10m/s2。虽然是如此，但是我们通过精确的实验发现，在地球表面不同的地方，g的大小一般是不同的。如图所示，可以看到各地的加速度的值是不同的。但是也有一定的规律。你从表中发现了什么规律吗？你能尝试解释这个规律吗？尝试解释就是作出猜想。①重力加速度随纬度的增加而增大。②地球是一个两极稍扁赤道略鼓的不规则球体，所以极地半径比赤道半径小。这样半径越小的吸引力越大，所以这个加速度就比较大。教学设计说明：地球的不规则性使得重力加速度不一样，即使你站在高山上也是不一样的，推广到月球上。做一做：用手机测自由落体加速度（阅读）了解当前的科技。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。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。从静止开始就表明自由落体运动的初速度是零，加速度的值恒为g=9.8m/s2，那么自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以，匀变速直线运动公式也适用于自由落体运动。把初速度v0=0和加速度a=g以及位移x用高度h来代替，把它们分别代入 速度公式和位移公式以及速度位移公式得：速度公式：位移公式速度位移公式这就是自由落体的运动规律。教学设计说明：通过公式的推导，更加坚定的认识到自由落体运动是匀变速直线运动的一种特殊形式。科学漫步：伽利略对自由落体运动的研究（阅读）我们主要了解伽利略的研究思路和研究方法，伽利略的逻辑和实验自然使人钦佩，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科学方法。这些方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学演算）和谐地结合起来，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法。STSE：从伽利略的一生看科学与社会（阅读）了解伟大科学的一生，学习其为科学做贡献的精神。〖板书设计〗2.4自由落体运动一、自由落体运动1、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。2、特点：①从静止开始下落，即初速度v0为零。②只受重力。二、自由落体加速度①定义：物体在自由落体运动中的加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度。②符号：通常用g表示。③方向：竖直向下。④大小：一般g=9.8m/s2，粗略计算g=10m/s2。 ⑤运动规律：速度公式：，位移公式，速度位移公式〖教学反思〗1、本节课我们通过实验探究认识了自由落体运动这一理想化的物理模型，通过打点计时器间接求出了重力就速度，知道它的本质是初速度为0的匀加速直线运动，遵循匀加速直线运动的一切规律。在课程设置和新课讲解时一定要注重实验探究，这样才能增加学生感性认识，破除重的物体下落快的思想。2、物理来源于生活而又高于生活，但是我们的生活中没有理想化的东西，就像质点一样是不存在的，这就要求我们透过现象看到本质，抓住事物的主要特点，归纳总结出概念和规律，然后回归生活，把知识应用于生活。所以课堂上还是要学生多举例子说明问题。