2019-2020年高一物理 第二章 直線運動 八、自由落體運動(第一課時) 人教大綱版第一冊.doc
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2019-2020年高一物理 第二章 直線運動 八、自由落體運動(第一課時) 人教大綱版第一冊 從容說課 本節(jié)研究一種典型的勻變速直線運動——自由落體運動.該節(jié)教材把它的運動作為υO=0,a=g的勻加速直線運動的特例來處理,便于學生形成知識結構,避免死記公式,從而達到培養(yǎng)能力的目的. 本節(jié)的教學目標定位如下: 1. 理解什么是自由落體運動,知道它是初速度為零的勻加速直線運動. 2. 識什么是自由落體加速度,知道它的方向,知道在地球上的不同地方,重力加速度的大小不同. 3. 掌握自由落體運動的規(guī)律. 本節(jié)的教學重點定位如下:自由落體運動的特點和規(guī)律. 本節(jié)課的教學難點定位如下:對物體下落快慢和所受重力無關的理解. 本節(jié)課結合演示實驗,消除日常生活經驗的影響,讓學生邊觀察、邊思考,體會物體下落的快慢跟哪些因素有關. 同時,課本出現(xiàn)的頻閃照片可以放大投影,也可以用CAI課件模擬,引導學生理解頻閃照片的物理意義,并利用勻變速直線運動的規(guī)律定量地求出自由落體的加速度. 本節(jié)的教學程度設計如下: 實例分析,導入新課→演示實驗,探究什么是自由落體運動及其規(guī)律→通過研究頻閃照片,探究有關重力加速度的問題→課堂討論,強化對知識點的理解. 教學目標 一、知識目標 1.理解什么是自由落體運動,知道它是初速度為零的勻加速直線運動. 2.知道什么是自由落體的加速度,知道它的方向,知道在地球上的不同地方,重力加速度大小不同. 3.掌握自由落體運動的特點和規(guī)律. 二、能力目標 培養(yǎng)學生的觀察能力和推理能力. 三、德育目標 滲透研究自然規(guī)律的科學方法. 教學重點 自由落體運動的特點和規(guī)律. 教學難點 物體下落快慢和所受重力無關. 教學方法 實驗觀察法+合理推理+實驗驗證+歸納總結. 教學用具 實物投影儀、投影片、CAI課件、牛頓管、抽氣機、羽毛、粉筆、硬幣、軟木塞、小玻璃球、鐵架臺、細繩、小球、剪刀(或打火機). 課時安排 1課時 教學過程 [投影本節(jié)課的學習目標] 1.知道自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動 2.知道不同物體在同一地點自由下落時加速度相同,都是重力加速度g,方向豎直向下 3.知道自由落體運動的公式為h=gt2,vt=gt,vt2=2gh,會應用這些公式解自由落體的有關問題. [學習目標完成過程] 一、導入新課 [演示裝置]如圖,用細繩懸掛的小球處于靜止狀態(tài). [教師提問]懸線燒斷(或剪斷)后小球的運動情況如何? [學生活動]思考與討論并猜想 v0=0,小球豎直落下 [演示]將細繩燒斷,提醒同學們注意觀察. [學生活動]觀察現(xiàn)象并得出結論 小球下落時做v0=0的豎直方向的直線運動. [過渡引言] 今天我們就來深入地認識這一運動 自由落體運動. 二、新課教學 自由落體運動 [演示實驗一]鐵片和等面積的紙片下落.可觀察到什么現(xiàn)象? [學生活動]觀察現(xiàn)象并回答:鐵片下落的快. [教師引導]為什么鐵片下落的快? [學生]等面積的鐵片和紙片相比,鐵片要重得多. [教師]這說明什么? [學生]重的物體下落得快. [過渡引言]重的物體下落得快是我們的一種生活經驗,真的是這樣嗎? [演示實驗二]取二張相同的紙,剪去其中的一張的一部分然后揉成團,再讓它們同時下落.可觀察到什么現(xiàn)象? [學生活動]觀察現(xiàn)象并回答 輕的物體下落快. [教師引導學生思考] 為什么會有兩種不同的觀點呢? [演示實驗三] 取二張相同的紙,把其中一張揉成團,再讓它們同時下落,可觀察到什么現(xiàn)象? [學生活動]觀察現(xiàn)象并回答: 紙團先落地. [教師提問]等重的物體為什么下落快慢不同呢? [學生思考與討論] 總結上面三個演示實驗得到的三個結論并進行分析. 物體下落的快慢與重力大小無關.物體下落快慢不同可能是空氣阻力的影響. [演示實驗四]牛頓管實驗(可先用CAI課件模擬) 把羽毛、粉筆頭、紙片、硬幣等放到牛頓管中(管口處),把管口塞住后,把管迅速由水平位置轉到豎直位置,即:使管口向上,觀察所看到的現(xiàn)象. [學生活動]觀察實驗現(xiàn)象并回答. 不同物體下落的快慢不同. [演示實驗五] 在上述實驗中,當管口塞住后,用抽氣機把牛頓管中的空氣抽空,然后再迅速把牛頓管倒立.觀察所看到的現(xiàn)象. [學生活動]觀察實驗現(xiàn)象并回答. 不同物體幾乎同時落到管底. [教師引導學生分析] 在演示實驗五中,不同物體幾乎同時落體,是因為牛頓管內的空氣被抽氣機抽走,不同物體在下落時幾乎不受空氣阻力,因而下落的快慢幾乎相同. [猜想]如果沒有空氣阻力,不同物體下落情況怎樣? [學生]物體下落快慢應完全相同. [教師]實際生活中,沒有空氣阻力的情況是不存在的,在重力比空氣阻力大得多的情況下,就可以忽略掉阻力的影響. [鞏固訓練] 將甲、乙兩物體從同一高度由靜止釋放,已知m甲>m乙,空氣阻力不能忽略,則 A.甲一定先落地 B.乙一定先落地 C.甲可能先落地 D.可能同時落地 [參考答案]不能確定哪個物體受到空氣阻力影響大,故都有可能,還可能同時落地,故應選CD. [學生活動]閱讀課文相關內容 [出示思考題] 1.什么叫自由落體運動?什么情況下物體的運動可看作自由落體運動? 2.自由落體運動的特點什么?(提示 :可根據定義和頻閃照片來判斷) [學生回答] 1.物體只有在重力作用下從靜止開始下落的運動,叫做自由落體運動.實際生活中,如果空氣阻力可忽略不計時,物體從靜止開始下落就可以看作是自由落體運動. 2.由定義知:自由落體運動的初速度為0,即v0=0. 觀察頻閃照片:在相等的時間間隔里位移越來越大,表明小球的速度越來越大,即小球在做加速運動. 讀出相鄰兩小球間的距離,發(fā)現(xiàn):相鄰的相等的時間間隔內的位移差Δs在誤差允許范圍內是一個恒量,故小球做勻變速直線運動. 綜上所述:自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動. [過渡引言] 自由落體運動既然也是一種勻變速直線運動,那么怎樣求出自由落體的加速度呢? [出示思考題] 1.證明:同一地點,自由落體運動的加速度相同. 2.試通過頻閃照片求出小球自由下落時的加速度.(頻閃照片的閃光頻率為20 Hz) [學生活動]思考并解答 1.證明:設甲、乙兩物體從同一高度下落,若不考慮空氣阻力,則甲、乙都做自由落體運動.由位移公式:s甲=a甲t甲2 ① s乙=a乙t乙2 ② 2.兩物體下落高度相同.快慢相同,故 s甲=s乙 ③ t甲=t乙 ④ 聯(lián)立以上四式解得:a甲=a乙 即證:同一地點,自由落體運動的加速度相同. 2.由前面得Δs=恒量,又Δs=aT2 解得a= 只要知道頻閃照片的頻率,求出時間間隔T,代入上式即可求得a. [學生活動]閱讀課本有關內容 [出示思考題] 1.什么叫重力加速度? 2.重力加速度的方向如何? 3.影響重力加速度大小的因素有哪些? 4.通常的計算中,重力加速度通常取何值? [學生活動]解答思考題 1.自由落體加速度叫做重力加速度,通常用g來表示. 2.重力加速度的方向總是豎直向下的. 3.同一地點,重力加速度相同. 地球上不同地方,重力加速度不同. 從赤道到兩極,重力加速度逐漸增大. 4.通常計算中g取9.8 m/s2,更粗略的計算中,g還可取10 m/s2. [拓展] 重力加速度的大小還和高度有關.高度越高,重力加速度就越小. [學生活動] 1. 討論自由落體運動的運動性質. 自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動. 2. 結合勻速直線運動的規(guī)律,你能推導出自由落體運動的規(guī)律嗎? 勻變速直線運動的一般規(guī)律 自由落體運動 速度公式 υt=υO+at υt=gt 位移公式 S=υOt+at2 h=gt2 位移速度關系 υt2-υO2=2as υt2=2gh 平均速度公式 推論 △s=aT2 △s=gT2 3.實驗探究 ①做課本P38的做一做:測定反應時間.要求每兩人一組. ① 投影: 在測定反應時間內,甲用一只手在木尺下部作握住木尺的準備,當看到乙同學放手時,他立即握住木尺.如果測出木尺下降的高度為11.5cm,請你計算甲同學的反應時間.(g取10m/s2) [學生在投影儀上實物展示] 解:根據自由落體運動的位移公式 s=gt2得: t=s=0.15s. [鞏固訓練] 為了測出井口到井里水面的深度,讓一個小石塊從井口落下,經過2 s后聽到石塊落向水面的聲音,求井口到水面的大約深度.(不考慮聲音傳播所用的時間) [參考答案] h=gt2=9.822 m=19.6 m [評析拓展] 1.物理公式描述的是物體的運動規(guī)律,而不是簡單的“數(shù)”間的聯(lián)系. 2.依賴于某一物理過程,可以用測量時間的辦法來求得空間的尺寸.對這種測量變換的物理思想要有所了解. [課堂討論] 1. 物體只在重力作用下的運動,一定是自由落體運動嗎? 2. 自由落體運動為什么是勻變速直線運動? 3. 自由落體運動有哪些規(guī)律? [學生活動] [教師點撥] 1.物體做自由落體運動有兩個條件:只受重力作用,并且初速變?yōu)榱?因此,物體只在重力作用下的運動不一定是自由落體運動. 2.因為自由落體運動的加速度恒為g,則自由落體運動是勻變速直線運動. 3.初速度為零的勻變速直線運動的規(guī)律,自由落體運動都具有. 三、小結 [投影小結思考題] 1.物體只在 作用下從 開始下落的運動,叫做自由落體運動. 2.自由落體運動是 為零的 直線運動. 3.在 地點,一切物體在自由落體中的加速度都 ,這個加速度叫自由落體加速度,也叫做 ,常用符號 來表示. 4.重力加速度的方向總是 向下的,它的大小可以用 方法來確定. 5.在地球上不同的地方,重力加速度的大小是 的,通常的計算中,可以把g取作 m/s2,在粗略的計算中,還可以把g取作 m/s2. 四、作業(yè) 1.課本作業(yè) P38練習八(3、4) 2.做一做《測定反應時間》的小實驗. 3.閱讀課后“閱讀材料”. 4.思考題 系一重物的氣球,以4 m/s的速度勻速上升,當離地9 m時繩斷了,求重物的落地時間t.(g=10 m/s2) [參考答案] 解析:繩斷后,由于慣性,重物仍具有向上的速度,所以它先減速上升,上升到最高點時速度為零,然后再做自由落體運動. 上升階段:a=-g v0=4 m/s vt=0 由vt=v0+at得: t1==0.4 s 由s=v0t+at2得: s1=v0t1-gt12=0.8 m 下降階段:重物做自由落體h=s1+s2=9.8 m 由h=gt2得t2==1.4 s 故重物落地的時間: t=t1+t2=1.4 s+0.4 s=1.8 s 五、板書設計 六、本節(jié)優(yōu)化訓練設計 1.關于自由落體的加速度g,下列說法中正確的是( ?。? A.重的物體的g值大 B.g值在任何地方一樣大 C.g值在赤道處大于南北兩極處 D.同一地點輕重物體的g值一樣大 2.關于自由落體運動,下列說法中正確的是( ) A.自由落體運動就是物體沿豎直方向下落的運動 B.自由落體運動是物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動 C.自由落體運動只有在沒有空氣的空間里才能發(fā)生 D.在有空氣阻力時,只要空氣阻力不變,物體仍可做自由落體運動 3.小球從高h處落下,則小球下落到距地面處的速度跟下落一半時間的速度之比(?。〢.1∶1 B.∶1 C.1∶ D.1∶2 4.從某處釋放一粒石子,經過2 s后再從同一地點釋放另一粒石子,則在它們落地之前,兩粒石子間的距離將( ?。? A.保持不變 B.不斷增大 C.不斷減小 D.有時增大,有時減小 5.物體由屋頂自由下落,經過最后2 m所用的時間是0.15 s,則屋頂高度約為( ?。? A.10 m B.12 m C.14 m D.15 m 6.自由下落的物體經過A、B兩點的速度分別是5 m/s和10 m/s,取g=10 m/s2,則A、B兩點的高度差是______ m,通過這段路程所用的時間是______. 7.一物體從高處A點自由落下,經B點到C點,已知B點的速度是經C點速度的3/4,B、C間距離是7 m,則AC間距離是_______ .(g=10 m/s2) 8.兩個物體用長9.8 m的細繩連接在一起,從同一高度以1 s的時間差先后自由下落,當繩子拉緊時,后下落物體的下落時間是______.(g=9.8 m/s2) 9.從離地面高500 m的高空自由下落一個小球,取g=10 m/s2,求: (1)經過多少時間落到地面; (2)落下一半位移的時間. (3)從開始下落時刻起,在第1 s內的位移和最后1 s內的位移. 10.一礦井深為125 m,在井口每隔一定時間自由下落一個小球.當?shù)?1個小球剛從井口下落時,第1個小球恰好到達井底.則相鄰兩小球開始下落的時間間隔為多少秒?這時第3個小球和第5個小球相距多遠? [參考答案] 1.D 2.BC 3.C(提示:v中=) 4.B(提示:Δh=g(t+2)2-gt2=2g(t+1)) 5.A(提示:Δt= 6.3.75 m,0.5 s 7.16 m(提示:sAC=,sBC= 8.0.5 s(提示:Δl=g(t+1)2-gt2) 9.解析:(1)由h=gt2得 落地時間t= s=10 s (2)由h=gt′2得t′= s=7.07 s (3)第1 s內的位移s1=gt12=1012 m=5 m 前9 s內的位移s9=gt92=1092 m=405 m. 最后1 s內的位移s=h-s9=(500-405) m=95 m. 10.解析:(1)由h=g(10Δt)2得 Δt= s=0.5 s (2)h3=g(8Δt)2 h5=g(6Δt)2 所以Δh=h3-h5=g.28Δt2=35 m- 配套講稿:
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