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1、 自由落體運動規(guī)律 課題： 自由落體運動規(guī)律 教學(xué)目標： 1．知識與技能： （ 1）理解什么是自由落體運動，知道它是初速度為零的勻加速直線運動； （ 2）理解自由落體運動的方向，知道在地球的不同地方，重力加速度大小不同； （ 3）掌握自由落體運動的規(guī)律。 2．過程與方法 （ 1）通過對自由落體運動紙帶的研究，學(xué)會分析和處理紙帶上記錄的運動信息； （ 2）通過自由落體運動的相關(guān)物理變化規(guī)律的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)分析、推理能力。 3．情感態(tài)度與價值觀： （ 1）經(jīng)歷對自由落體運動的研究過程，體驗數(shù)學(xué)在研究物理問題中的重要

2、性； （ 2）經(jīng)歷對自由落體運動的探究過程，體會人類對客觀世界發(fā)現(xiàn)之旅的樂趣。教學(xué)知識點： 自由落體運動規(guī)律 教學(xué)重點： 1、用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)。 2、引導(dǎo)學(xué)生將圖象結(jié)論和公式推導(dǎo)結(jié)論聯(lián)系起來。 3、自由落體運動的規(guī)律及應(yīng)用。 教學(xué)難點 ： 1、圖象法處理實驗數(shù)據(jù)的方法，根據(jù)圖象分析物體運動的規(guī)律。 2、如何將圖象結(jié)論和公式結(jié)論聯(lián)系起來。 教學(xué)方法 ：推導(dǎo)法、講授法、圖像法 教學(xué)過程： 一、課程引入 2002 年 9 月，經(jīng)世界各國物理學(xué)家提名，評出歷史上最美麗的 10 個科學(xué)實驗。根據(jù)時 間順

3、序?qū)?10 個實驗進行排序如下： 第七：埃拉托色測量地球圓周長：首次確定地球的尺度； 第二：伽利略的自由落體實驗：證明輕重不同的物體同時落地； 第八：伽利略的速度實驗：證明 s t 2 的關(guān)系； 用心 愛心 專心 1 第四：牛頓的棱鏡分解太陽光：證明白光由各色光組成； 第六：卡文迪許扭稱實驗：測定萬有引力常量； 第五：托馬斯 . 楊的干涉實驗：證明光有波動性； 第十：米歇爾 . 傅科的鐘擺實驗：證明地球自轉(zhuǎn)； 第三：羅伯特 . 密立根的油滴實驗：測定電子電量； 第九：盧瑟福的發(fā)現(xiàn)核子實驗

4、：發(fā)現(xiàn)原子核式結(jié)構(gòu)； 第一：托馬斯 . 楊的雙縫演示應(yīng)用于電子干涉實驗：證明波粒二象性。 而伽利略就被選中了兩個實驗， 這是一件了不起的事情。 輕重不同的兩個鐵球從比薩塔掉下來同時著地， 這個上節(jié)課我們已經(jīng)學(xué)習(xí)； 那么，從比薩塔自由下落的物體在運動的過程中遵循什么樣的規(guī)律呢？ 【復(fù)習(xí) 】 回顧上節(jié)課的知識要點： 1、落體運動的快慢與物體的質(zhì)量無關(guān)。 2、自由落體運動的條件： （ 1）只在重力作用下； （ 2）初速度為零。 3、自由落體運動軌跡的記錄（大家可以看課本中圖 2-2-1 ）： 上節(jié)課我們記錄的自由落體運動的軌跡就是為這節(jié)課探

5、索 自由落體運動規(guī)律 做準備的。 自由落體運動紙帶上點的軌跡都在一條直線上，所以自由落體運動是直線運動。 【大膽猜想 】 由教材圖 2-2-1 所得到的紙帶可知， 物體做的自由落體運動時， 其運動速度在逐漸增大 （相等時間內(nèi)物體運動的位移在增加） ，進一步研究可以發(fā)現(xiàn)，相鄰相等時間內(nèi)的位移之差 s 大致相等（ 3.8mm或 3.9mm），又因為它只受到重力作用，于是可以猜想：自由落體運動是一種簡單的變速運動——勻變速直線運動。 【科學(xué)推理 】 方法一：面積法求位移： 通過自由落體運動的圖像來表示，如下圖： V(m*s -1 )

6、 Vt 位移 0 t(s) 用心 愛心 專心 2 s 1 vt t , 而 vt at ，所以 s 1 at 2 2 2 方法二：數(shù)學(xué)推導(dǎo)： 因為初速度 v0 0 ， vt v0 at = at ① ， v 1 vt s ② ，由 ①② 得， s 1 at 2 2s 2 t 2 另一重要的公式（ v0

7、 0 ）： vt t 【科學(xué)驗證 】 怎樣驗證上面的猜想呢？ 方法一： 通過以上初速度為零的勻加速直線運動的位移公式 s 1 at 2 可知，設(shè)自由落體運動的 加速度為 a，則 1 2 a k ，是一個常數(shù)，即可表示為： s kt 2 。如果我們求得自由落體運動 2

8、 的位移與時間的平方成正比， 那么就可以求得加速度的大小， 從而驗證自由落體運動是勻變 速直線運動。 通過研究紙帶上每一個位移和時間的測量，可以發(fā)現(xiàn)位移和時間的平方是成正比關(guān)系 的，所以自由落體運動的加速度是恒定的， 進而計算出物體的加速度， 從而驗證了自由落體運動是勻變速直線運動。 方法二： （ v0 0 ）： vt 2s t 教材圖 2-2-1 所得到的紙帶所示的 B、C、D、E、F 所有的位移以及所對應(yīng)的時間，就可 以由上式求

9、得經(jīng)過該點時的瞬間速度。 通過求得的各點的瞬時速度可知， 速度的增加量是均 勻的，由勻變速直線運動的概念可知，就可以證明自由落體運動是勻加速直線運動。 二、自由落體運動的加速度 自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。 在上一節(jié)的牛頓管的實驗中，我們知道： 在真空中， 只在重力的作用下， 各物體由靜止下落時快慢相同，這說明了它們的加速度是相同的。 重力加速度 g： a 2s 2 48 10 3 m / s2 9.6m / s2 5 t 2 100 10 4

10、 a4 2s 2 30.7 10 3 2 2 t 2 64 10 4 m / s 9.6m / s a 2s 2 17.3 10 3 9.6m / s2 m / s2 3 t 2 36 10 4 用心 愛心 專心 3 a 2s 2 7.7 10 3 m / s2 9.6m / s2 2 t 2 16 10 4

11、 a 2s 2 1.9 10 3 m / s2 9.5m / s2 1 t2 4 10 4 由紙帶數(shù)據(jù)計算加速度： 由 s 1 at 2 可得： a 2s 2 t 2 ( 教師先用一組數(shù)據(jù)計算，學(xué)生分組再用其它的數(shù)據(jù)計算 ) 可以求得加速度的大小是差不多一樣的，如果實驗的誤差較小，可測得 g=9.8 m / s2 。 我們用 g 來表示自由落

12、體運動的加速度， g 稱為重力加速度。 大?。?g=9.8 m / s2 ( 粗略計算時，我們?nèi)?g=10 m / s2 ) 方向： 豎直向下 【說明 】 地點 緯度 赤道 00 廣州 23006’ 武漢 30033’ 上海 31012’ 東京 35043’ 北京 39056’ 紐約 40040’ 莫斯科 55045’ 北極 900  2 重力加速度 g( m／ s ) 9.780

13、 9.788 9.794 9.794 9.798 9.801 9.803 9.816 9.832 用心 愛心 專心 4 通過觀察上圖，可知不同位置的加速度的大小情況： ①所有做自由落體運動的物體，它們的加速度都是 g； ②地球上同位置不同高度處的重力加速度是不同的，高度低處 g 大，高度高處 g ??； ③地球上不同位置的重力加速度一般是不同的，緯度低處 g 小，緯度高處 g 大。 三、自由落體運動的規(guī)律 自由落體運動

14、的實質(zhì)：初速度為零，加速度為 g 的勻加速直線運動。 所在可以推導(dǎo)出它的幾個公式： ⑴速度—時間公式： vt gt ⑵位移—時間公式： s 1 gt 2 2 （ g=9.8 m / s2 , 粗略計算時可取 g=10 m / s2 ） 四、實際應(yīng)用 ⑴給你一枚石子和一塊秒表，你能否測出一口井的井口到井里水面的深度？ 答：可以。利用自由落體運動位移時間公式來測量。 首先，讓石子從井口做自由落體運動， 用秒表記錄石子從井口到水面的時間。 再將時間代入公式進行計算可求得井的深度。 測量誤差分析：①秒表記錄的時間包括聲音

15、從水面?zhèn)鞑サ蕉涞穆曇簦? ②人有一定的反應(yīng)時間。 ⑵高空墜物 5 月 31 日，在南山區(qū)發(fā)生了一件慘劇：一個放學(xué)的小學(xué)生，跟同伴走在路上，突然被 樓上墜落的一塊玻璃砸到腦袋， 當(dāng)場死亡。 那一天剛好是一年一度的端午節(jié)， 家家戶戶團圓 的好佳節(jié)，第二天還是小朋友最喜歡過的節(jié)日 --- 六一兒童節(jié)，然后，花朵一樣的年齡，他卻這樣凄涼地離開了人世。 高空墜物， 在深圳時常都有發(fā)生。深圳的房子都是高層， 連最差勁的農(nóng)民房也有七、八 層。而那些人，因為懶，因為沒有公德心，因為疏忽等等原因，經(jīng)常都隨手把一些垃圾往樓下扔，輕點的扔些果皮、紙斤，重點的扔酒瓶、

16、塑料罐，全然不顧在樓下走動的人的安全。而這些東西，輕則傷到人，重則搞到人死亡，而南山的那個小學(xué)生事件就是一件慘劇。 從樓上掉下的物品究竟能給人造成什么傷害呢？ 例：從六樓無初速掉下一個果核，每層樓高為 3m，求果核下落到地面時的速度大約是 多少？（ g=10 m / s2 ） 用心 愛心 專心 5 解： s 1 gt 2 2 t 2s 2 15s 1.73s g 10 vt gt 10 1.73m / s 17.3m / s 這個速度意味著什么呢？

17、 汽車一般行使的速度約為 60km/h，也就是 16.67m/s 。果核從六樓掉下來的速度比汽車一般行使的速度還要大。 （對學(xué)生進行社會公德教育） ⑶反應(yīng)時間的測定 1. 思考一下，測定反應(yīng)時間的原理是什么？ 2. 請同學(xué)們兩人一組親自動手做一次，測定自己的反應(yīng)時間。五、板書設(shè)計 自由落體運動的規(guī)律 一、復(fù)習(xí) 二、用圖象法探究自由落體運動規(guī)律 1、 s-t 圖象。結(jié)論：不是勻速直線運動。 2、 s-t2 圖象。結(jié)論： S∝ t2 ，即 S=kt2 三、落體運動規(guī)律的驗證 1、猜想：是勻變速直線運動嗎？ 2、假設(shè)：自由落

18、體運動是勻變速直線運動 3、驗證：（ v0 0 ）： vt 2s ，速度變化是均勻的 t 4、結(jié)論：自由落體運動是初速度為零的勻變速直線運動。 四、重力加速度 大?。?g=9.8 m / s2 ，粗略的可取 g=10 m / s2 方向：豎直向下 五、應(yīng)用：井深測量、高空墜物以及反應(yīng)時間測量 六、教學(xué)思想： 1、本節(jié)課是學(xué)生體會完整科學(xué)探究過程的良好機會，因此在這節(jié)課過程中，要盡量調(diào) 動學(xué)生的積極性與主動性。我逐步引導(dǎo)學(xué)生， 激發(fā)學(xué)生的好奇心， 環(huán)環(huán)相扣，讓他們體驗科學(xué)探究的整個過程。 2、圖象

19、法處理實驗數(shù)據(jù)是高中階段的學(xué)生應(yīng)掌握的基本方法，學(xué)生剛學(xué)習(xí)運動的圖象不久，這里就可以讓學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行作圖的訓(xùn)練。 用心 愛心 專心 6 3、學(xué)會如何分析圖象， 4、培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實際， 將所學(xué)知識和實際生活聯(lián)系起來， 因此我設(shè)計了井深測量、高空墜物以及反應(yīng)時間測量等規(guī)律應(yīng)用例子。 5、在高空墜物的例子中，用學(xué)生算出的數(shù)據(jù)說話，對學(xué)生進行社會公德教育，提高學(xué)生的道德素質(zhì)。 用心 愛心 專心 7