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2019-2020年高中物理《自由落體運動規(guī)律》教案2 粵教版必修1 課題：自由落體運動規(guī)律 教學目標： 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)律的學習，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)學在研究物理問題中的重要性； （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。 教學知識點：自由落體運動規(guī)律 教學重點： 1、用圖象法處理實驗數(shù)據(jù)。 2、引導(dǎo)學生將圖象結(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。 教學方法：推導(dǎo)法、講授法、圖像法 教學過程： 一、課程引入 xx年9月，經(jīng)世界各國物理學家提名，評出歷史上最美麗的10個科學實驗。根據(jù)時間順序?qū)?0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：證明的關(guān)系； 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：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)學習；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】 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) Vt 位移 0 t(s) ,而，所以 方法二：數(shù)學推導(dǎo)： 因為初速度，=①，②，由①②得， 另一重要的公式（）： 【科學驗證】 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可知，設(shè)自由落體運動的加速度為a，則，是一個常數(shù)，即可表示為：。如果我們求得自由落體運動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： （）： 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： 由紙帶數(shù)據(jù)計算加速度： 由可得： (教師先用一組數(shù)據(jù)計算，學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。 我們用g來表示自由落體運動的加速度，g稱為重力加速度。 大?。篻=9.8(粗略計算時，我們?nèi)=10) 方向：豎直向下 【說明】 地點 緯度 重力加速度g(m／s2) 赤道 00 9.780 廣州 23006’ 9.788 武漢 30033’ 9.794 上海 31012’ 9.794 東京 35043’ 9.798 北京 39056’ 9.801 紐約 40040’ 9.803 莫斯科 55045’ 9.816 北極 900 9.832 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： ⑵位移—時間公式： （g=9.8,粗略計算時可取g=10） 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?。阂粋€放學的小學生，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、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） 解： 這個速度意味著什么呢？ 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 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)：自由落體運動是勻變速直線運動 3、驗證：（）：，速度變化是均勻的 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 大小：g=9.8，粗略的可取g=10 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、教學思想： 1、本節(jié)課是學生體會完整科學探究過程的良好機會，因此在這節(jié)課過程中，要盡量調(diào)動學生的積極性與主動性。我逐步引導(dǎo)學生，激發(fā)學生的好奇心，環(huán)環(huán)相扣，讓他們體驗科學探究的整個過程。 2、圖象法處理實驗數(shù)據(jù)是高中階段的學生應(yīng)掌握的基本方法，學生剛學習運動的圖象不久，這里就可以讓學生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行作圖的訓練。 3、學會如何分析圖象， 4、培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際，將所學知識和實際生活聯(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，用學生算出的數(shù)據(jù)說話，對學生進行社會公德教育，提高學生的道德素質(zhì)。