高中物理《自由落体运动规律》教案2粤教版必修

自由落体运动规律课题： 自由落体运动规律教学目标：1知识与技能：（ 1）理解什么是自由落体运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动；（ 2）理解自由落体运动的方向，知道在地球的不同地方，重力加速度大小不同；（ 3）掌握自由落体运动的规律。2过程与方法（ 1）通过对自由落体运动纸带的研究，学会分析和处理纸带上记录的运动信息；（ 2）通过自由落体运动的相关物理变化规律的学习，培养分析、推理能力。3情感态度与价值观：（ 1）经历对自由落体运动的研究过程，体验数学在研究物理问题中的重要性；（ 2）经历对自由落体运动的探究过程，体会人类对客观世界发现之旅的乐趣。教学知识点： 自由落体运动规律教学重点：1、用图象法处理实验数据。2、引导学生将图象结论和公式推导结论联系起来。3、自由落体运动的规律及应用。教学难点 ：1、图象法处理实验数据的方法，根据图象分析物体运动的规律。2、如何将图象结论和公式结论联系起来。教学方法 ：推导法、讲授法、图像法教学过程：一、课程引入2002 年 9 月，经世界各国物理学家提名，评出历史上最美丽的10 个科学实验。根据时间顺序对10 个实验进行排序如下：第七：埃拉托色测量地球圆周长：首次确定地球的尺度；第二：伽利略的自由落体实验：证明轻重不同的物体同时落地；第八：伽利略的速度实验：证明st 2 的关系；用心爱心专心1第四：牛顿的棱镜分解太阳光：证明白光由各色光组成；第六：卡文迪许扭称实验：测定万有引力常量；第五：托马斯. 杨的干涉实验：证明光有波动性；第十：米歇尔. 傅科的钟摆实验：证明地球自转；第三：罗伯特. 密立根的油滴实验：测定电子电量；第九：卢瑟福的发现核子实验：发现原子核式结构；第一：托马斯. 杨的双缝演示应用于电子干涉实验：证明波粒二象性。而伽利略就被选中了两个实验， 这是一件了不起的事情。 轻重不同的两个铁球从比萨塔掉下来同时着地， 这个上节课我们已经学习； 那么，从比萨塔自由下落的物体在运动的过程中遵循什么样的规律呢？【复习 】回顾上节课的知识要点：1、落体运动的快慢与物体的质量无关。2、自由落体运动的条件：（ 1）只在重力作用下； （ 2）初速度为零。3、自由落体运动轨迹的记录（大家可以看课本中图2-2-1 ）：上节课我们记录的自由落体运动的轨迹就是为这节课探索自由落体运动规律做准备的。自由落体运动纸带上点的轨迹都在一条直线上，所以自由落体运动是直线运动。【大胆猜想 】由教材图 2-2-1所得到的纸带可知，物体做的自由落体运动时，其运动速度在逐渐增大（相等时间内物体运动的位移在增加），进一步研究可以发现，相邻相等时间内的位移之差s 大致相等（ 3.8mm或 3.9mm），又因为它只受到重力作用，于是可以猜想：自由落体运动是一种简单的变速运动匀变速直线运动。【科学推理 】方法一：面积法求位移：通过自由落体运动的图像来表示，如下图：V(m*s -1 )Vt位移0t(s)用心爱心专心2s1vt t , 而 vtat ，所以 s1at 222方法二：数学推导：因为初速度 v0 0 ， vtv0at = at ， v1 vts ，由 得， s1 at 22s2t2另一重要的公式（v00 ）： vtt【科学验证 】怎样验证上面的猜想呢？方法一：通过以上初速度为零的匀加速直线运动的位移公式s1 at 2 可知，设自由落体运动的加速度为 a，则 12a k ，是一个常数，即可表示为：s kt 2 。如果我们求得自由落体运动2的位移与时间的平方成正比，那么就可以求得加速度的大小，从而验证自由落体运动是匀变速直线运动。通过研究纸带上每一个位移和时间的测量，可以发现位移和时间的平方是成正比关系的，所以自由落体运动的加速度是恒定的， 进而计算出物体的加速度， 从而验证了自由落体运动是匀变速直线运动。方法二：（ v00 ）： vt2st教材图 2-2-1所得到的纸带所示的B、C、D、E、F 所有的位移以及所对应的时间，就可以由上式求得经过该点时的瞬间速度。通过求得的各点的瞬时速度可知，速度的增加量是均匀的，由匀变速直线运动的概念可知，就可以证明自由落体运动是匀加速直线运动。二、自由落体运动的加速度自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。在上一节的牛顿管的实验中，我们知道： 在真空中， 只在重力的作用下， 各物体由静止下落时快慢相同，这说明了它们的加速度是相同的。重力加速度g：a2s24810 3m / s29.6m / s25t210010 4a42s230.710322t26410 4m / s9.6m / sa2s217.310 39.6m / s2m / s23t23610 4用心爱心专心3a2s27.7 10 3m / s29.6m / s22t 21610 4a2s21.910 3m / s29.5m / s21t24 10 4由纸带数据计算加速度：由 s1 at 2 可得： a2s2t 2( 教师先用一组数据计算，学生分组再用其它的数据计算)可以求得加速度的大小是差不多一样的，如果实验的误差较小，可测得g=9.8 m / s2 。我们用 g 来表示自由落体运动的加速度，g 称为重力加速度。大小： g=9.8 m / s2 ( 粗略计算时，我们取g=10 m / s2 )方向： 竖直向下【说明 】地点纬度赤道00广州23006武汉30033上海31012东京35043北京39056纽约40040莫斯科55045北极9002重力加速度 g( m s )9.7809.7889.7949.7949.7989.8019.8039.8169.832用心爱心专心4通过观察上图，可知不同位置的加速度的大小情况：所有做自由落体运动的物体，它们的加速度都是g；地球上同位置不同高度处的重力加速度是不同的，高度低处g 大，高度高处g 小；地球上不同位置的重力加速度一般是不同的，纬度低处g 小，纬度高处g 大。三、自由落体运动的规律自由落体运动的实质：初速度为零，加速度为g 的匀加速直线运动。所在可以推导出它的几个公式：速度时间公式：vtgt位移时间公式：s1 gt 22（ g=9.8 m / s2 , 粗略计算时可取g=10 m / s2 ）四、实际应用给你一枚石子和一块秒表，你能否测出一口井的井口到井里水面的深度？答：可以。利用自由落体运动位移时间公式来测量。首先，让石子从井口做自由落体运动， 用秒表记录石子从井口到水面的时间。 再将时间代入公式进行计算可求得井的深度。测量误差分析：秒表记录的时间包括声音从水面传播到耳朵的声音；人有一定的反应时间。高空坠物5 月 31 日，在南山区发生了一件惨剧：一个放学的小学生，跟同伴走在路上，突然被楼上坠落的一块玻璃砸到脑袋，当场死亡。 那一天刚好是一年一度的端午节，家家户户团圆的好佳节，第二天还是小朋友最喜欢过的节日 - 六一儿童节，然后，花朵一样的年龄，他却这样凄凉地离开了人世。高空坠物， 在深圳时常都有发生。深圳的房子都是高层，连最差劲的农民房也有七、八层。而那些人，因为懒，因为没有公德心，因为疏忽等等原因，经常都随手把一些垃圾往楼下扔，轻点的扔些果皮、纸斤，重点的扔酒瓶、塑料罐，全然不顾在楼下走动的人的安全。而这些东西，轻则伤到人，重则搞到人死亡，而南山的那个小学生事件就是一件惨剧。从楼上掉下的物品究竟能给人造成什么伤害呢？例：从六楼无初速掉下一个果核，每层楼高为3m，求果核下落到地面时的速度大约是多少？（ g=10 m / s2 ）用心爱心专心5解： s1gt 22t2s2 15s 1.73sg10vtgt10 1.73m / s 17.3m / s这个速度意味着什么呢？汽车一般行使的速度约为 60km/h，也就是 16.67m/s 。果核从六楼掉下来的速度比汽车一般行使的速度还要大。 （对学生进行社会公德教育）反应时间的测定1. 思考一下，测定反应时间的原理是什么？2. 请同学们两人一组亲自动手做一次，测定自己的反应时间。五、板书设计自由落体运动的规律一、复习二、用图象法探究自由落体运动规律1、 s-t图象。结论：不是匀速直线运动。2、 s-t2图象。结论： S t2 ，即 S=kt2三、落体运动规律的验证1、猜想：是匀变速直线运动吗？2、假设：自由落体运动是匀变速直线运动3、验证：（ v00 ）： vt2s，速度变化是均匀的t4、结论：自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动。四、重力加速度大小： g=9.8 m / s2 ，粗略的可取g=10 m / s2方向：竖直向下五、应用：井深测量、高空坠物以及反应时间测量六、教学思想：1、本节课是学生体会完整科学探究过程的良好机会，因此在这节课过程中，要尽量调动学生的积极性与主动性。我逐步引导学生， 激发学生的好奇心， 环环相扣，让他们体验科学探究的整个过程。2、图象法处理实验数据是高中阶段的学生应掌握的基本方法，学生刚学习运动的图象不久，这里就可以让学生根据实验数据进行作图的训练。用心爱心专心63、学会如何分析图象，4、培养学生理论联系实际， 将所学知识和实际生活联系起来， 因此我设计了井深测量、高空坠物以及反应时间测量等规律应用例子。5、在高空坠物的例子中，用学生算出的数据说话，对学生进行社会公德教育，提高学生的道德素质。用心爱心专心7