人教版高一物理必修一25《自由落体运动》教案实录Word下载.docx
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师:
这节课我们要学习自由落体运动。
那么首先就要明确什么是落体?
大家请看我手中这个粉笔头的运动(演示:
斜下抛粉笔头),它做的是落体运动吗?
生:
有些回答“是”,有些回答“不是”。
这个粉笔头的运动不是落体运动。
它应该叫抛体运动。
大家把课本翻到42页。
课本中举了两个例子:
挂在线上的重物,如果把线剪断,它就在重力的作用下,沿着竖直方向下落。
从手中释放的石块,在重力的作用下也沿着竖直方向下落。
可见,物体在重力的作用下沿着竖直方向下落才叫落体运动。
请大家再看我手中这个粉笔头的运动(演示:
在手中无初速地释放粉笔头),现在粉笔头做的是落体运动吗?
是。
(整齐地回答)
那是不是自由落体运动呢?
我们请一位同学来说说看。
我认为不是自由落体运动,因为它受到空气阻力的影响。
回答正确。
所谓“自由”,就是没有受到阻碍,但是现在粉笔头明显受到空气阻力对它的阻碍作用,所以不是自由落体运动。
[新课教学]
一、自由落体运动
在现实生活中,不同物体的落体运动,下落的快慢是否相同呢?
物体下落的快慢是否由重力决定的呢?
(实验探究)
猜想:
物体下落过程的运动情况与哪些因素有关?
(实验):
取两枚相同的硬币和两张与硬币表面面积相同的纸片,把其中一张纸片揉成纸团,在下述几种情况下,都让它们从同一高度自由下落,观察下落快慢情况。
①从同一高度同时释放一枚硬币和一个与硬币面积相同的纸片,可以看到硬币比纸片下落得快,说明质量大的下落得快.
②两张完全相同的纸片,将其中一张卷紧后从同一高度同时释放,观察到卷紧的纸团比纸片下落得快,说明质量相同时体积小的下落得快.
③将一枚硬币与已经粘贴了纸片的硬币从同一高度同时释放.观察到一样快,说明体积相同质量不同时下落一样快.
④一块面积较大的硬纸板、一个小软木塞,分别放到已调平的托盘天平的两个盘中,可以看出纸板比软木塞重,从同一高度同时释放它们,软木塞比纸板下落得快.说明在特定的条件下,质量小的下落得会比质量大的还快.
结论:
物体下落过程的运动情况与物体质量无关.
师:
通过刚才的几个实验,我们知道物体下落快慢受空气阻力的影响。
那么我们是否可以这样猜想:
如果没有空气阻力的影响,物体下落将会是一样快的。
(实验演示)
“牛顿管”的实验
将羽毛和金属片放入有空气的玻璃管中,让它们同时下落,观察到的现象是金属片下落得快,羽毛下落得慢.将羽毛和金属片放人抽去空气的玻璃管中,让它们同时下落,观察到的现象是金属片和羽毛下落的快慢相同.
做牛顿管对比实验要注意:
①抽气达到一定的真空度时,应先关闭钱毛管阀门,然后再停止泵的运转.
②先让学生观察羽毛、软木塞或金属片在已抽真空的牛顿管中同时下落,它们几乎同时落到管底.
③打开进气阀,让学生注意听到进气的声音,看羽毛被气流吹起的现象,再让学生观察羽毛、软木塞或金屑在有空气的牛顿管中同时下落,它们的下落快慢差别很大.
④实验时,勿使金属片压在羽毛上,以免不抽气时出现同时下落的现象.
影响落体运动快慢的因素是空气阻力的作用,没有空气阻力时,只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢相同.
在地球上我们是不能做这个实验的,因为有大气,要不然我们大家就不能呼吸了。
但是在无大气的月球上面,我们就可以做这个实验了。
1971年7月30日,阿波罗15号飞船登月,宇航员DavidR。
Scott特地做了使羽毛和榔头从同一高度同时释放的实验,无数观众从荧屏上看到,它们并排下落,同时落到月球表面。
证实了在真空中,轻重不同的物体下落快慢相同。
说到登月,大家知不知道谁是登月第一人啊?
阿姆斯特朗。
是的,那是1969年阿波罗11号登月的时候。
现在我们中国还没有圆我们的登月之梦,但是神五神六神七的成功让我们看到了希望。
我相信通过同学们的刻苦学习,说不定在不久的将来,在座的某位同学能当上登上月球的中国第一人。
大家有没有这个信心啊?
有!
好!
现在我们先给自由落体运动下一个定义。
我们把物体仅在重力作用下,从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动.在地球表面附近从高处下落的物体,事实上都受到空气阻力的作用,因此,严格地说,实际生活中并不存在只受重力作用的自由落体运动.但若物体在下落过程中所受空气阻力远小于重力,则物体的下落也可看作自由落体运动.例如,对于实心金属球、石块等,在它们运动速度不大的情况下,可以忽略空气阻力的影响,把它们的自由下落看成自由落体运动,若它们从非常高的地方自由下落,当它们的速度增大到一定程度,空气阻力不能忽略,它们运动的全过程就不能看成自由落体运动.而对于另外一些物体如一团棉花或纸片从空中静止下落时,与重力相比,空气阻力的影响太大不能忽略,它们的运动就不能看作自由落体运动处理.
接下来,我们来探究自由落体运动的特点。
[实验探究]
按照教材第45页的图2.4—1装置做实验,将一系有纸带的重物从一定的高度自由下落,利用打点计时器记录重物的下落过程.
说明:
落体运动物体的位置往往变化得比较快,凭目测难以观察和记录,用打点计时器或频闪照相就可以记录下运动物体每隔相等时间所在的位置(运动信息),这样得到的纸带(或照片)可以用来对运动过程进行分析.教材中用打点计时器较好地将重物下落过程记录下来,这样做既简便易行,又拓宽了对基本仪器的应用,但实验的准确度较难把握.因此在实验中要注意:
①按教材图示和实验要求连接好线路,并用手托重物将纸带拉到最上端;
②打点计时器的安装要使两限位孔在同一竖直线上,以减少摩擦阻力;
③应选用质量和密度较大的重物,增大重力可使阻力的影响相对减小,增大密度可以减小体积,可使空气阻力减小;
④先接通电路再放开纸带;
⑤手捏纸带松手之前,不要晃动,保证打出的第一个点清晰.
⑥重复上述步骤多次,直到选取只有打出的第一点与第二点之间间隔约为2mm的纸带才是有效的;
(学生的疑问暂且不要解释)
⑦教师一定要提醒学生思考讨论,影响实验准确度的因素有哪些?
并给予具体引导,注意培养实事求是的科学态度;
完成实验后,分析纸带上记录的运动信息,请思考下列问题:
(1)自由落体运动的轨迹是怎样的?
(2)重物做自由落体运动的过程中,其速度有没有发生变化?
是怎样变化的?
(3)相邻、相等时间间隔的位移之差有怎样的关系?
(4)影响实验精确程度的因素有哪些?
参考:
分析纸带可获取信息:
(1)自由落体运动的轨迹是一条直线,速度方向不变;
(2)连续相同时间内的位移越来越大,说明速度越来越大,即速度大小改变,具有加速度;
(3)相邻、相等时间间隔的位移之差相等;
(4)影响实验精确度的因素主要是阻力.
用打点计时器研究自由落体运动,计算其加速度,换用不同质量的重物看纸带上点子间隔有什么不同,总结得出结论.
教师点评:
将两条纸带对比,只要两条纸带上的点子间隔相同就说明它们的加速度是相同的.
学生运用自己所学知识计算重力加速度,通过比较得出结论.
方法一:
位移差公式
计数点
各点与0点之间的位移s/m
相邻计数点间的距离s/m
位移差△x/m
加速度a
1
s01=
s1=
2
s02=
s2=
s2-s1=
3
s03=
s3=
s3-s2=
4
s04=
s4=
s4-s3=
5
s05=
s5=
s5-s4=
6
s06=
s6=
s6-s5=
方法二:
计算瞬时速度,画出v-t图
位置
t
v
A
0.02
B
0.06
C
0.1
D
0.14
E
0.18
F
0.22
我们作出来的图像为什么没有经过原定呢?
因为在纸带上我们舍弃了前面密集的点。
实验探究结果表明:
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,加速度大小大约是9.8m/s2.
二、自由落体加速度
通过计算g值理解自由落体运动的加速度是一个定值(在同一地点),引导学生学会分析数据,归纳总结规律.
教师引导学生思考两个问题:
1.自由落体运动的加速度在各个地方相同吗?
2.它的方向如何?
使用不同的物体进行的反复实验表明,在同一地点,一切物体自由下落的加速度都相同,方向总是竖直向下的。
这个加速度叫做自由落体加速度,也叫重力加速度.符号:
g;
方向:
竖直向下(与重力方向一致);
大小:
与地点有关.一般计算中g=9.8m/s2,粗略计算中可以取g=10m/s2.
让学生看教材第46页列表,尝试从表中寻找规律,这一规律是怎样产生的?
学生猜想,但不宜过多解释.
越往北重力加速度越大,说明重力加速度与地理纬度有关,纬度越高,重力加速度越大.
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的基本公式及其推论都适用于自由落体运动,只要这些公式中的初速度v0=0,a取g就可以了.大家可以自己推导吗?
自由落体运动遵从的规律:
v=vo+at推出:
v=gt
x=vot+at2/2推出:
x=gt2/2.
[做一做]
阅读教材第46页“测定反应时间”,回答下列问题:
问题1:
若测出某同学捏住直尺时,直尺下落的高度为10cm,那么这位同学的反应时间是多少?
参考:
根据自由落体运动规律h=gt2/2
可得反应时间t=0.14s.
问题2:
在上课时,教师用这种方法测量同学们的反应时间,但同学刚把尺子捏住,教师马上就说出该同学的反应时间,也没见他怎样计算,你知道老师是怎样做的吗?
教师事先算好时间并写在直尺上,这样就可以直接给出学生的反应时间.
[小结]
这节课我们学习了什么是自由落体运动以及自由落体运动的特点和规律.下面,我用一首小诗对这节课进行一个小结,请大家一起来朗读这首诗:
物体空中自由下,
轻重并无快慢差;
你我一个加速度,
共同享受九点八。
[布置作业]
《第二教材》P33-37
[板书设计]
自由落体运动
1、观察
2、猜想
3、探究实验
4、结论
[听课评价]
本节课有几个亮点:
1、多媒体教学,有powerpoint,flash,Excel等
2、从美国人在月球真空状态下做自由落体运动的实验提到中国人虽未圆登月之梦,但是神州飞船让我们看到了希望,借此鼓励同学们努力学习,为祖国航天事业作出贡献。
3、用Excel处理纸带数据是一亮点。
4、结尾用一首诗作为总结是另一亮点。
[教后反思]
1、可以用“反应尺”做引入引起学生思考,但要注意控制好时间,时间不可过长而喧宾夺主,本课重点应该在打点计时器这个实验。
后面再呼应前面的时间尺,前后呼应。
2、要点出自由落体运动是一种理想化的运动。
3、要体现学生的主体地位,在猜想的时候提问几个学生来猜想,在探究实验的时候也不要老师自己做,可让一个学生自愿来做,其他同学指着他做的过程中存在哪些问题,老师做点评,如先开电源,后释放纸带,然后老师再迅速做一遍给大家看。
处理纸带的时候也让一位学生量,一位学生报数,一位学生填入电脑中的电子表格。
4、演示牛顿管时一定要竖直,而且最好多个地方做一下,前后左右都做一做,要不然抽气用了两三分钟而只有前面几个同学看到,没有说服力。
而且最好演示三次,第一次抽前,第二次抽后,第三次把开关打开,让大家听到空气进去的声音,再演示一次有空气的。
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