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自由落体运动(教学设计)

来源:华佗小知识
 第教学目标

(一)知识与技能

5节 自由落体运动 (第一课时)

1、了解什么是自由落体运动; 2、自由落体产生的条件; 3、认识自由落体运动的特点;

4、掌握自由落体运动的规律;速度随时间的变化规律,位移随时间变化的规律(定量)。 (二)过程与方法

1、通过观察演示实验概括出自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动,从而培养学生的观察、概括能力,通过相关物理量变化规律的学习,培养分析、推理能力。 2、渗透物理方法的教育,运用理想化方法,突出主要因素,忽略次要因素,抽象出物理模型——自由落体,研究物体下落在理想条件下的运动。 (三)情感态度与价值观

实事求实,学以致用,科学应用。 教学重点

物体自由下落的快慢和所受重力无关及自由落体运动的特点和规律。 教学难点

分组实验的技巧及规律的得出,自由落体运动的加速度。 学生情况

学生在前面已学习了匀变速直线运动的规律,掌握了打点计时器的使用、纸带数据处理和测量瞬时速度方法。本节将在以上基础上分析得出自由落体运动的性质、特点和规律,让学生感受生活中的物理。 教学过程

我们今天研究一种常见的运动,物体下落的运动。 一、自由落体运动的定义 物体下落快慢的研究:

演示1:剪断悬挂小球的细线,观察小球的运动。

演示2:硬币与硬币大小相同的纸片从同一高度静止释放,观察两者落地情况。 演示3:将纸片捏成团后,重复演示2实验,再观察两者落地情况。 思考1:是什么原因造成了演示2和演示3的实验结果的差异?

假设纸片和金属片处在真空中同时从同一高度下落,会不会同时着地呢? 演示4:牛顿管实验。

(1)打开阀门,比较铁片与羽毛自由下落快慢 (2)比较抽过气的牛顿管内铁片与羽毛自由下落快慢

(3)将牛顿管放入空气再做实验。牛顿管进空气时最好将羽毛置于进气口附近,可看到进入管内的气流将鸡毛吹到另一端,让学生清楚地看到牛顿管确实在进气。

我们研究事物一般都从最简单、最基本的情况入手,抓住影响运动的主要因素,去掉次要的非本质因素的干扰,建立了理想化的物理模型。今天我们只研究落体运动中的一种特殊情况——自由落体运动。

自由落体运动: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。 显然物体做自由落体运动的条件是:

1、只受重力而不受其他任何力,包括空气阻力。 2、从静止开始下落

思考2:为什么演示3下落一样快?

(空气的阻力相比物体所受重力小很多时,可忽略不计)在实际问题中有空气时,物体的密度不太小,速度不太大(H不太高),可以近似看成是自由落体运动。 二、自由落体运动的研究

请大家猜想,自由落体运动是一种什么特性的运动呢? 分组实验:利用打点计时器、纸带、重锤、夹子、铁架台等,探究自由落体运动性质和特点。 实验结论:

1、自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 2、重物下落的加速度为a=9.8m/s 三、自由落体加速度

①定义:在同一地点,做自由落体运动的物体均具有相同的加速度,这个加速度叫自由落体加速度,也叫重力加速度,通常用g表示。

理论证明:在同一地点,从同一高度同时自由下落的同物体,下落快慢相同,同时到达地面。又因为自由落体运动是匀变速直线运动,根据V=t图像可得到结论:做自由落体运动的不同物体具有相同的加速度。

在地球上不同的地方,重力加速度是不同的,由教材第44页表格可知,纬度愈高,数值愈大。

一般情况下:g=9.8m/s2 初中g=9.8N/kg(常量) 粗略计算g=10m/s2 ②方向:竖直向下 四、自由落体运动的规律

vt=gt

h=(1/2)gt g取9.8m/s

vt=2gh 注意式中的h是指下落的高度

五、自由落体运动的应用

应用1:要想测量井口到井里水面的深度,以便能知道井里水的容量,该如何办呢? 让一石块从井口自由落下,在落下的同时开始计时,测出从井口一井底水面的运动过程所花费的时间,再根据x=gt即可算出。 (例如:课后问题与练习3) 应用2:测反应时间

你如果想测量你的同桌的反应时间,你握住尺子的上端,同桌的手放在尺的下端零刻度处待命,当同桌看到你的手松开时,迅速握住尺子,他的手握在20cm处,同桌的反应时间为多长?若招飞时对飞行员的反应时间要求达到 0.16s,同桌能当飞行员吗?(g取10m/s) 1、先进行测量,激发学生的兴趣; 2、让学生思考测量尺的制作方法

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巩固练习:关于自由落体运动下列说法正确的是( ) A.不同的物体做自由落体运动,它们的运动规律是不同的 B.自由落体运动的加速度与物体的质量大小无关

C.物体在空气中从静止开始下落的运动一定是自由落体运动

D.自由落体运动是初速度为0、加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动

拓展训练:请同学们估算从三楼阳台上下落的花盆,经过多长时间到达地面,到达地面的速度有多大?(每层楼高约2.8m,阳台高约0.9m,无架空层)

(如果时间允许,可组织学生讨论住在高楼同学因注意什么,进入工地为什么必须戴上安全帽等许多实际问题。)

作业:课后问题与练习2、3、4、5

教学反思:

自由落体运动是匀变速直线运动的一个重要实例,通过对自由落体运动规律的研究,可以加深对匀变速直线运动规律的理解。本节课在科学探究过程中,要求学生能够熟练使用打点计时器研究自由落体运动性质和加速度,在课前仍需要求学生对此进行复习,如何利用纸带数据求解加速度。

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