高中物理人教版 (新課標)必修15 自由落體運動教案

這是一份高中物理人教版 (新課標)必修15 自由落體運動教案，共4頁。
教學(xué)目標
1、知識目標：學(xué)習(xí)自由落體運動、理解自由落體加速度，掌握自由落體運動的規(guī)律。
2、能力目標：培養(yǎng)學(xué)生在實驗探索中進行研究性學(xué)習(xí)，體驗學(xué)生間的交流合作。
3、情感目標：讓學(xué)生受到見義勇為的思想教育和集體觀念教育。
教學(xué)重點
理解不同物體做自由落體運動的加速度都相同。
教學(xué)難點
從實驗中得出自由落體運動的特點及其運動性質(zhì)。
教學(xué)方式
講解、演示、師生互動、對比歸納。
教學(xué)儀器
金屬片，紙片；牛頓管，抽氣機；重物，直尺。
教學(xué)過程
[引入課題]
最美媽媽吳菊萍的故事 ： 2011年7月2日下午1點半左右，杭州濱江區(qū)的聞濤社區(qū)的一處住宅小區(qū)內(nèi)，兩歲女孩突然從10樓高空墜落，眼看一出悲劇即將上演。剎那間，剛好路過的吳菊萍毫不猶豫沖過去，徒手抱接了一下女孩，自己的左臂瞬間被巨大的沖擊力撞成粉碎性骨折。但是，由于她奮不顧身的這一接，女孩稚嫩的生命得救了。 同樣有著兩歲兒子的吳菊萍之后被人們稱為最美媽媽！
多么驚險的一幕，吳菊萍這種舍己救人的精神確實值得大家學(xué)習(xí)，如果2歲小女孩是從半米高的位置落到大人手中，小女孩會毫發(fā)無損，而從10層樓高的位置落下來后，為什么造成如此嚴重的后果？吳菊萍從觀察到動手接住小女孩，允許她反應(yīng)的時間到底有多少？她又冒著多大的危險去接小女孩的呢？
生活中有許多這種落體現(xiàn)象。為了研究問題的方便，我們今天只研究最簡單、最理想的落體運動——自由落體運動。
[新課教學(xué)]
提問：大家看見過落體運動嗎？
樹葉的下落；
雨滴、雪花的下落；
蹦極時，人的下落；
工地上，從高處落下的磚頭和瓦片；等等。
提問：你們仔細觀察過落體運動嗎？
演示實驗：小石頭和羽毛的下落。
實驗現(xiàn)象：小石頭下落的比羽毛快。
早在公元前4世紀，希臘哲學(xué)家亞里士多德通過觀察大量物體下落的現(xiàn)象，歸納出：物體越重，下落得越快。
提問：是不是重的物體一定比輕的物體下落得快呢？
同學(xué)們可以通過實驗研究這個問題，桌上有金屬片和紙片，利用它們設(shè)計小實驗，做一做。對你看到的現(xiàn)象進行說明。
請一位同學(xué)到前邊來，介紹他設(shè)計的實驗方案，動手做一做，其他同學(xué)注意觀察思考。
提問：你們看到了什么？這個現(xiàn)象又說明了什么？
可見，重的物體不一定下落得快。顯然也不是輕的物體下落得快。物體下落的快慢不是由它們的輕重決定的。
16世紀末的伽利略，做了一個很有名的實驗——斜塔實驗（兩個鐵球同時落地），也就說明了這一點，另外他還有有一個很巧妙的推理：假設(shè)“重的物體下落得快”是正確的，那么大石頭要比小石頭下落得快了。把兩塊石頭用繩拴在一起下落，大的就會被小的拖著減慢，整體比大的單獨下落要慢。可是，兩塊石頭加起來比那塊大的還重，由此我們得出的結(jié)論是：重的物體下落得反而慢。而前提是上面的假設(shè)?？梢?，假設(shè)是錯誤的。
提問：可是，在現(xiàn)實生活中我們觀察到：物體確實下落得有快有慢。這是受什么因素的影響呢？
在剛才的實驗里，紙片變成紙團，從受力分析的角度得出，空氣阻力的影響小了，受空氣阻力的影響。
提問：如果沒有空氣阻力的影響，也就是在一個沒有空氣的空間里，物體下落的圖景是什么樣子呢？
演示實驗：牛頓管實驗
在沒有空氣的空間里，演示金屬片與羽毛的下落。
在有少部分空氣的空間里，演示金屬片與羽毛的下落。
在有大量空氣的空間里，演示金屬片與羽毛的下落。
實驗現(xiàn)象：
（1）筒內(nèi)沒有空氣時，金屬片和羽毛下落的快慢相同。他們的運動情況是相同的。
（2）筒內(nèi)有空氣后，金屬片和羽毛下落的快慢就不同了。
筒內(nèi)沒有空氣時，物體只受重力，這種物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動。
一、定義
物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動，叫自由落體運動
要注意理解“自由”這兩個字：只受重力、初速度為零。
這種運動只在沒有空氣的空間里才能發(fā)生。不過，在有空氣的空間里，如果空氣阻力的影響很小，物體的下落也可以近似看作自由落體運動。
實際物體的下落運動，受空氣阻力 ，如果空氣阻力的影響是次要因素，忽略次要因素，忽略空氣得阻力，抓住主要因素，認為物體只受重力作用,由靜止下落，這樣物體的下落也可以近似看作自由落體運動。這種忽略次要因素，抓住主要因素的處理方法是物理學(xué)上常用的處理方法，稱之為理想化方法。
提問：在剛才的演示實驗中：小石塊的下落可不可以看成是自由落體運動呢？羽毛的下落可不可以看成是自由落體運動呢？
到此為止，我們對自由落體運動有了正確的認識：不同物體從同一高度做自由落體運動，它們的運動情況是相同的。
可是，在歷史上，從公元前4世紀的亞里士多德到16世紀末的伽利略，在漫長的時間里人們是在不斷地認識落體運動 的。
亞里士多德是古希臘的圣人，恩格斯稱他是最博學(xué)的人。他的著作很多，對西方的哲學(xué)和自然科學(xué)的發(fā)展都有很大的影響。限于當(dāng)時科技發(fā)展的水平，他在物理方面的論述，今天看來很多是不恰當(dāng)?shù)?。但是，在兩千年前他能夠通過觀察、歸納，形成自己的一套理論體系，已經(jīng)很不簡單了。我們應(yīng)該正確評價他在科學(xué)發(fā)展史上的地位。
接下來，我們繼續(xù)研究自由落體運動。
提問：自由落體運動是什么性質(zhì)的運動呢？
演示實驗：小球的下落
實驗現(xiàn)象：
（1）從靜止開始運動
（2）運動得越來越快
（3）軌跡是直線
我們不難得出：自由落體運動是初速度為零的加速直線運動。
提問：是初速度為零的勻 加速直線運動嗎？
這個問題需要我們深入研究。在課堂上我們先來看一個摸擬實驗
——用頻閃照片分析自由落體運動
介紹頻閃照相的原理。
頻閃照相是每隔相等的時間暴光一次，每暴光一次就把這一時刻物體所在的位置記錄下來，從而可以知道物體在相等的時間間隔內(nèi)物體的位移。
出示一張頻閃照相的數(shù)據(jù)，讓同學(xué)們分組進行處理，讓每組的中心發(fā)言人總結(jié)出實驗結(jié)論。
小結(jié)：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。
二、性質(zhì)
是初速度為零的勻加速直線運動。
提問：請同學(xué)們算一算，自由落體運動的加速度是多少？
提出重力加速度的定義。
三、自由落體加速度
（1）定義：在同一地點，一切物體在自由落體運動中的加速度都相同，這個加速度叫做自由落體加速度，也叫重力加速度，常用g表示。
（2）方向：豎直向下
下面列出了地球上不同緯度的地方重力加速度的值。
小結(jié)：國際上取北緯45°海平面上的重力加速度值作為標準值：即g=9.8m/s2。
（3）大?。篻=9.8 m/s2， 粗略的計算中，g=10 m/s2。
自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，因此勻加速直線運動的規(guī)律，自由落體運動也適用，大家還記得勻加速直線運動的規(guī)律嗎？
速度規(guī)律 Vt=V。+ a t
位移規(guī)律 S=V。t+at2 /2
速度位移規(guī)律 Vt2 - v2。=2aS
自由落體運動是初速度為零，加速度為g的勻加速直線運動。因此：
四、規(guī)律
速度規(guī)律 Vt=gt
位移規(guī)律 h=gt2 /2
位移規(guī)律 Vt2=2gh
練習(xí)1：這是新余九中的教學(xué)樓，共有六層，如果從六樓釋放一個小球，請你估算：從開始運動起，它在1s內(nèi)、2s內(nèi)、3s內(nèi)下落的位移分別是多少？
接下來輕松一下，做一個小游戲。
這個小實驗?zāi)軝z驗人反應(yīng)的靈敏程度。日常生活中，有時需要反應(yīng)靈敏，對戰(zhàn)士、司機、飛行員、運動員等尤其如此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某種情況時，能及時采取相應(yīng)行動，戰(zhàn)勝對手，或避免危險。人從發(fā)現(xiàn)情況到采取相應(yīng)行動經(jīng)過的時間叫反應(yīng)時間。
提問：你能根據(jù)我們今天學(xué)習(xí)的知識，設(shè)計一個小實驗，測出你的反應(yīng)時間嗎？
讀一讀（課本第38頁）這段材料。
提問：這個實驗的原理、器材、怎么操作、怎么讀數(shù)、怎么計算出反應(yīng)時間。
提出：可以跟蹤檢測自己的反應(yīng)時間；檢測不同人群的反應(yīng)時間（性別、年齡、職業(yè)等）。研究采集到的數(shù)據(jù)，總結(jié)出反應(yīng)時間跟哪些因素有關(guān)？等等。
這就是一個研究性學(xué)習(xí)小課題，同學(xué)們可以在課外繼續(xù)研究。
練習(xí) 2：
小結(jié)：略
今天我們學(xué)習(xí)的課本第二章第八節(jié)的內(nèi)容，請同學(xué)們課后認真閱讀課本上這一節(jié)的內(nèi)容，并完成練習(xí)八的（1）至（4）。
地 點
緯 度
重力加速(m·s-2)
特 點
赤道
0°
9.780

廣州
23°06′
9.788

武漢
30°33′
9.794

上海
31°12′
9.794

東京
35°43′
9.798

北京
39°56′
9.801

紐約
40°40′
9.803

莫斯科
55°45′
9.816

北極
90°
9.832