高中物理教科版必修一17《对自由落体运动的研究》教案 小节测试文档资料.docx

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高中物理教科版必修一17《对自由落体运动的研究》教案小节测试文档资料

1.7对自由落体运动的研究

单靠“死”记还不行,还得“活”用,姑且称之为“先死后活”吧。

让学生把一周看到或听到的新鲜事记下来,摒弃那些假话套话空话,写出自己的真情实感,篇幅可长可短,并要求运用积累的成语、名言警句等,定期检查点评,选择优秀篇目在班里朗读或展出。

这样,即巩固了所学的材料,又锻炼了学生的写作能力,同时还培养了学生的观察能力、思维能力等等,达到“一石多鸟”的效果。

教学目标：

教师范读的是阅读教学中不可缺少的部分，我常采用范读，让幼儿学习、模仿。

如领读，我读一句，让幼儿读一句，边读边记；第二通读，我大声读，我大声读，幼儿小声读，边学边仿；第三赏读，我借用录好配朗读磁带，一边放录音，一边幼儿反复倾听，在反复倾听中体验、品味。

（1）理解自由落体运动的性质是初速度为零的匀加速直线运动。

一般说来，“教师”概念之形成经历了十分漫长的历史。

杨士勋（唐初学者，四门博士）《春秋谷梁传疏》曰：

“师者教人以不及，故谓师为师资也”。

这儿的“师资”，其实就是先秦而后历代对教师的别称之一。

《韩非子》也有云：

“今有不才之子……师长教之弗为变”其“师长”当然也指教师。

这儿的“师资”和“师长”可称为“教师”概念的雏形，但仍说不上是名副其实的“教师”，因为“教师”必须要有明确的传授知识的对象和本身明确的职责。

（2）知道什么是自由落体的加速度，知道在地球上的不同地方重力加速度大小不同。

语文课本中的文章都是精选的比较优秀的文章,还有不少名家名篇。

如果有选择循序渐进地让学生背诵一些优秀篇目、精彩段落,对提高学生的水平会大有裨益。

现在,不少语文教师在分析课文时,把文章解体的支离破碎,总在文章的技巧方面下功夫。

结果教师费劲,学生头疼。

分析完之后,学生收效甚微,没过几天便忘的一干二净。

造成这种事倍功半的尴尬局面的关键就是对文章读的不熟。

常言道“书读百遍,其义自见”,如果有目的、有计划地引导学生反复阅读课文,或细读、默读、跳读,或听读、范读、轮读、分角色朗读,学生便可以在读中自然领悟文章的思想内容和写作技巧,可以在读中自然加强语感,增强语言的感受力。

久而久之,这种思想内容、写作技巧和语感就会自然渗透到学生的语言意识之中,就会在写作中自觉不自觉地加以运用、创造和发展。

（3）掌握自由落体运动的规律，能运用自由落体运动规律解决有关的简单问题。

“师”之概念，大体是从先秦时期的“师长、师傅、先生”而来。

其中“师傅”更早则意指春秋时国君的老师。

《说文解字》中有注曰：

“师教人以道者之称也”。

“师”之含义，现在泛指从事教育工作或是传授知识技术也或是某方面有特长值得学习者。

“老师”的原意并非由“老”而形容“师”。

“老”在旧语义中也是一种尊称，隐喻年长且学识渊博者。

“老”“师”连用最初见于《史记》，有“荀卿最为老师”之说法。

慢慢“老师”之说也不再有年龄的限制，老少皆可适用。

只是司马迁笔下的“老师”当然不是今日意义上的“教师”，其只是“老”和“师”的复合构词，所表达的含义多指对知识渊博者的一种尊称，虽能从其身上学以“道”，但其不一定是知识的传播者。

今天看来，“教师”的必要条件不光是拥有知识，更重于传播知识。

教学重难点：

1.了解伽利略对自由落体运动的研究方法，领会伽利略的科学思想．

2．知道自由落体运动概念，了解物体做自由落体运动的条件．

3．理解自由落体运动的加速度，知道它的大小和方向．（重点）

4．掌握自由落体运动规律，并能解决相关实际问题．（难点）

教学知识图示：

教学内容：

1、自由落体运动

1．定义：

物体只在作用下由开始下落的运动．

2．条件：

①物体的为零；②物体只受作用．

3．性质：

初速度为零的运动．

练习：

1．物体仅在重力作用下的运动就是自由落体运动．（）

2．从静止开始下落的运动就是自由落体运动．（）

3.枯萎的叶子，由树枝上自由下落的运动是不是自由落体运动？

讨论1：

在空气中，将一张纸片和一石块从同一高度同时释放，哪个下落得快？

若把这张纸片团紧成一团，再与石块从同一高度释放，情况会怎样？

讨论2：

牛顿管实验：

玻璃管中有羽毛、小软木片、小铁片……玻璃管中抽成了真空，将物体聚于一端，再将玻璃管倒立，让所有物体同时下落．看到什么现象？

说明什么问题？

1.自由落体运动是一种理想化的运动模型

在实际中物体下落时由于受空气阻力的作用，物体并不是做自由落体运动，当空气阻力比重力小得多，可以忽略时，物体的下落可以当做自由落体运动来处理．

　例题1小丽同学在探究自由落体运动规律时，从生活情景中选出处于不同状态的四种物体进行探究，你认为哪一个选项中的物体所做运动是自由落体运动（　　）

A．枫叶自由下落的运动

B．从桌边由静止开始滑落的钢笔的运动

C．被运动员推出去的铅球的运动

D．从水面自由落到水底的石子的运动

练习1　关于自由落体运动，下列说法错误的是（　　）

A．物体竖直向下的运动就是自由落体运动

B．自由落体运动是初速度为零、加速度竖直向下的匀加速直线运动

C．只在重力作用下从静止开始下落的运动就是自由落体运动

D．自由落体运动只有在没有空气的空间里才能发生，在有空气的空间里，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，物体从静止开始下落也可以看做是自由落体运动

练习2（多选）一个铁钉和一团棉花同时从同一高处下落，总是铁钉先落地，这是因为（　　）

A．铁钉比棉花团重

B．棉花团受到的空气阻力不能忽略

C．棉花团的加速度比重力加速度小

D．铁钉的重力加速度比棉花团的重力加速度大

2、伽利略对自由落体运动规律的探究

1．亚里士多德的观点：

物体下落快慢是由它们的重量决定的，越重的物体下落得越快．

2．发现问题：

伽利略通过“落体归谬”推翻了亚里士多德的“重的物体比轻的物体下落快”的说法．

3．提出假说：

他认为自然界总是习惯于运用最简单和最容易的手段．由此，提出了假说：

物体下落的过程是一个速度逐渐增大的过程，速度与时间成正比，即v∝t，又从假设出发寻出物体下落的距离与时间的平方成正比，即h∝t2.

4．间接验证：

伽利略让铜球在近似光滑的斜槽上滚下进行实验，验证了运动距离与时间的平方成正比，从而间接证实了他的假说．

5．合理外推：

将斜面倾角外推到90°，此时物体做自由落体运动，物体自由下落时的加速度用g表示，称为自由落体加速度或重力加速度，并从假设得出，自由落体运动是初速度为零、加速度恒定的匀加速直线运动．

6．伽利略研究自然规律的科学方法——数学分析、逻辑推理、实验方法．

练习

1．亚里士多德的观点是：

重物、轻物下落得一样快．（）

2．伽利略通过实验证明了，只要斜面的倾角一定，小球自由滚下的加速度是相同的．（）

3．伽利略科学思想方法的核心是做实验．（）

例题2伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究自然规律的科学方法，这就是（　　）

A．对自然现象进行总结归纳的方法

B．用科学实验进行探究的方法

C．对自然现象进行总结归纳，并用实验进行验证的方法

D．抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法

练习3伽利略在对自由落体运动的研究过程中，开创了如图所示的一套科学研究方法，其中方框2和4中的方法分别是（　　）

→

→

→

→

→

A．实验检验，数学推理　　　B．数学推理，实验检验

C．提出假设，实验检验D．实验检验，合理外推

3、自由落体运动规律

1．自由落体运动实质上是初速v0＝0、加速度a＝g的运动．

2．基本规律

3．重力加速度

（1）定义：

在同一地点，物体做自由落体运动的加速度都，这个加速度叫自由落体加速度，也叫．

（2）方向：

．

（3）大小：

在地球上其大小随地理纬度的增加而增大，在赤道上最小，两极处最大，一般计算中，常取g＝9.8_m/s2或g＝10m/s2.

练习：

1．自由落体运动是竖直向下的匀加速直线运动．（）

2．重力加速度的方向竖直向下．（）

3．在地球上不同的地方，g的大小略有不同．（）　

4.一位观察者测出，悬崖跳水者碰到水面前在空中下落了3.0s，如果不考虑空气阻力，悬崖有多高？

实际上是有空气阻力的，因此实际高度比计算值大些还是小些？

为什么？

（取g＝10m/s2）

讨论1：

匀变速直线运动的基本规律对于自由落体运动是否适用？

讨论2：

月球表面没有空气，在月球表面附近自由下落的物体的运动规律是否与地球上的自由落体运动规律相似？

1．基本规律

（1）速度公式：

vt＝gt

（2）位移公式：

h＝

gt2，h＝

t

2．重要推论

（1）

＝v

＝

＝

.

（2）Δh＝gT2.

3．关于自由落体运动的几个比例关系式

（1）第1s末，第2s末，第3s末，…第ns末速度之比为v1∶v2∶v3∶…∶vn＝1∶2∶3∶…∶n.

（2）前1s内，前2s内，前3s内，…，前ns内的位移之比为h1∶h2∶h3∶…∶hn＝1∶4∶9∶…∶n2.

（3）连续相等时间内的位移之比为hⅠ∶hⅡ∶hⅢ∶…∶hN＝1∶3∶5∶…∶（2n－1）．

（4）连续相等位移上所用时间之比为t1∶t2∶t3∶…∶tn＝1∶（

－1）∶（

－

）∶…∶（

－

）．

例题3　从离地面500m的空中自由落下一个小球，g取10m/s2，求小球：

（1）经过多长时间落到地面；

（2）自开始下落计时，在第1s内的位移和最后1s内的位移为多少；

（3）下落时间为总时间的一半时的位移．

练习4　下列关于重力加速度g的说法中，不正确的是（　　）

A．重力加速度g是标量，只有大小没有方向，通常计算中取g＝9.8m/s2

B．在地面上不同的地方，重力加速度g的大小不同，但它们相差不是很大

C．在地球表面同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度g都相同

D．在地球表面的同一地方，离地面高度越大重力加速度g值越小

练习5　某同学为估测一教学楼的总高度，在楼顶将一直径为2cm的钢球由静止释放，测得通过安装在地面的光电门数字计时器的时间为0.001s，由此可知教学楼的总高度约为（不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2）（　　）

A．10m　　　　　　　B．20m

自由落体运动的处理技巧

1．自由落体运动是匀变速直线运动的特例，分析匀变速直线运动的各种方法对于自由落体运动仍然适用．

2．自由落体运动的中间一段过程的分析方法．

（1）自由落体运动法：

从物体开始下落开始研究，物体做自由落体运动，如求物体下落后第4s内的位移，可以用自由落体前4s的位移与前3s的位移之差求得．

（2）匀加速直线运动法：

如求物体下落后第4s内的位移，可以先根据v0＝gt1求出第4s的初速度，再利用h＝v0t2＋gt求出相应的位移．

C．30mD．40m

4、重力加速度的测量

讨论：

利用打点计时器测量重力加速度时，选用密度较大的重锤，这样做的目的是什么？

1．打点计时器法

（1）按如图所示连接好实验装置，让重锤做自由落体运动，与重锤相连的纸带上便会被打点计时器打出一系列点迹．

（2）对纸带上计数点间的距离h进行测量，利用hn－hn－1＝gT2求出重力加速度的大小．

2．频闪照相法

（1）频闪照相机可以间隔相等的时间拍摄一次，利用频闪照相机的这一特点可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置．

（2）根据匀变速运动的推论Δh＝gT2可求出重力加速度g＝

.也可以根据

，求出物体在某两个时刻的速度，由g＝

，也可求出重力加速度g.

3．滴水法

如图所示，让水滴自水龙头滴下，在水龙头正下方放一个盘，调节水龙头，让水一滴一滴地滴下，并调节到使第一滴水碰到盘的瞬间，第二滴水正好从水龙头口开始下落，并且能依次持续下去．用刻度尺测出水龙头口距盘面的高度h，再测出每滴水下落的时间T，其方法是：

当听到某一滴水滴落在盘上的同时，开启秒表开始计时，之后每落下一滴水依次数1、2、3…，当数到n时按下秒表停止计时，读出秒表时间t，则每一滴水滴下落的时间为T＝

，由h＝

gT2得g＝

＝

.

由于h＝

gT2，则h∝T2，因此先画出hT2图像，利用图线的斜率来求重力加速度更准确．

例题4图中甲、乙两图都是使用电磁打点计时器测量重力加速度g的装置示意图，已知该打点计时器的打点频率为50Hz.

甲　　　　　　　　乙　　　　　　　　丙

（1）甲、乙两图相比较，哪个图所示的装置更合理？

（2）丙图是采用较合理的装置并按正确的实验步骤进行实验打出的一条纸带，其中打出的第一个点标为1，后面依次打下的一系列点迹分别标为2、3、4、5…经测量，第15至第17点间的距离为11.70cm，第1至第16点间距离为43.88cm，则打下第16个点时，重物下落的速度大小为________m/s，测出的重力加速度值为g＝________m/s2.（要求保留三位有效数字）

练习6　如图所示是用照相机对一小球做自由落体运动频闪拍摄的照片，符合实际的是（　　）

A　　　　　B　　　　　C　　　　　D

练习7　（多选）在一次利用滴水法测重力加速度的实验中：

让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里，调整水龙头，让前一滴水滴到盘子而听到声音时，后一滴恰好离开水龙头．从第1次听到水击盘声时开始数“1”并开始计时，数到“n”时听到水击盘声的总时间为T，用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差为h，即可算出重力加速度．则（　　）

A．每一滴水从水龙头落到盘子的时间为

B．每一滴水从水龙头落到盘子的时间为

C．重力加速度的计算式为

D．重力加速度的计算式为

利用纸带求重力加速度的三种方法

1．逐差法：

依据相等时间间隔内的位移差为定值，即Δx＝gT2，则g＝.

2．平均值法：

依据位移公式x＝gt2，得g＝，并多次测量x、t，求多个g值，再取平均值．

3．图像法：

用vn＝，求各打点时刻的瞬时速度，画出vt图像，由图像斜率求g值．

学业分层测评（七）

1．月球上没有空气，若宇航员在月球上将羽毛和石块从同一高度处同时由静止释放，则（　　）

A．羽毛先落地　　　　B．石块先落地

C．它们同时落地D．它们不可能同时落地

2．从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间，两位同学合作，用刻度尺可测得人的反应时间：

如图甲所示，A握住尺的上端，B在尺的下部做握尺的准备（但不与尺接触），当看到A放开手时，B立即握住尺，若B做握尺准备时，手指位置如图乙所示，而握住尺时的位置如图丙所示，由此测得B同学的反应时间约为（　　）

A．2.0sB．0.3s

C．0.10sD．0.4s

3．一个物体从某一高度做自由落体运动，已知它最后1s内的位移为15m（g取10m/s2），则它开始下落时距地面的高度为（　　）

A．31.25mB．11.25m

C．20mD．25m

4．伽利略在研究自由落体运动时，设计了如图所示的斜面实验．下列哪些方法是他在这个实验中采用过的（　　）

A．用秒表计时

B．用打点计时器打出纸带进行数据分析

C．改变斜面倾角，比较各种倾角得到的

的比值的大小

D．将斜面实验的结果合理“外推”，说明自由落体运动是特殊的匀变速直线运动

5．关于自由落体运动，下列说法正确的是（　　）

A．速度变化得越来越快

B．在开始连续的三个1s内通过的位移之比是1∶4∶9

C．第1s末、第2s末、第3s末的速度大小之比是1∶2∶3

D．物体的质量越大，加速度越大

6．一定质量的小球自t＝0时刻从水平地面上方某处自由下落，小球与地面碰撞后反向弹回，不计空气阻力，也不计小球与地面碰撞的时间，小球距地面的高度h与运动时间t关系如图所示，g取10m/s2.则下列说法正确的是（　　）

A．小球第一次与地面碰撞前的最大速度为15m/s

B．小球第一次与地面碰撞后的最大速度为10m/s

C．在2～4s内小球走过的路程为10m

D．小球将在t＝6s时与地面发生第四次碰撞

7．为了测出楼房的高度，让一石块从楼顶自由落下（不计空气阻力），测出下列哪个物理量不能算出楼房的高度（　　）

A．石块下落到地面的总时间

B．石块经过楼上一个1.8m高的窗户所用的时间

C．石块落地前最后一秒的位移

D．石块通过最后一米位移的时间

8．屋檐上每隔相同的时间间隔滴下一滴水，当第5滴正欲滴下时，第1滴已刚好到达地面，而第3滴与第2滴分别位于高为1m的窗户的上、下沿，如图所示，问：

（1）此屋檐离地面多高？

（2）滴水的时间间隔是多少？

（g取10m/s2）

9．一竖直的墙壁上AE被分成四个相等的部分，一物体由A点从静止释放做自由落体运动，如图所示，下列结论正确的是（　　）

A．物体到达各点的速率vB∶vC∶vD∶vE＝1∶2∶3∶4

B．物体通过每一部分时，其速度增量vB－vA＝vC－vB＝vD－vC＝vE－vD

C．物体从A到E的平均速度

＝vB

D．物体从A到E的平均速度

＝vC

10．（多选）如图所示，小球从竖直砖墙某位置静止释放，用频闪照相机在同一底片上多次曝光，得到了图中1、2、3、4、5…所示小球运动过程中每次曝光的位置，连续两次曝光的时间间隔均为T，每块砖的厚度为d.根据图中的信息，下列判断正确的是（　　）

A．位置“1”是小球释放的初始位置

B．小球做匀加速直线运动

C．小球下落的加速度为

D．小球在位置“3”的速度为

11．现给定以下器材：

A.闪光照相机　B．停表　C．打点计时器　D．交流电源4～6V　E．导线若干　F．纸带　G．复写纸　H．铁架台　I．游标卡尺　J．重物　K．刻度尺　L．直径为1cm的钢球　M．1m长细线　N．照相底片．设计一个测当地重力加速度g的实验方案.

（1）从给定器材中选（填器材前面的字母）________作为实验器材．

（2）需要测量的物理量是____________________．

（3）用你测量出的物理量写出重力加速度g的表达式．

12．如图所示，悬挂的直杆AB长为a，在B端以下h处有一长为b的无底圆柱筒CD，若将悬线剪断，问：

（1）直杆下端B穿过圆柱筒的时间是多少？

（2）整个直杆AB穿过圆柱筒的时间是多少？