【連載】物理:人教版-高中-必修1-自由落體運動 教學設計 教案![]() 教學準備教學目標1.知道物體做自由落體運動的條件,知道自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動. 2.會探究自由落體運動規(guī)律和測定自由落體運動的加速度. 3.知道自由落體運 動加速度的大小、方向,并能理解影響重力加速度的因素. 4.運用自由落體運動的規(guī)律和特點解決有關問題. 教學重難點重點:1.物體做自由落體運動的條件,自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動. 2.探究自由落體運動規(guī)律和測定自由落體運動的加速度. 難點:1.自由落體運 動加速度的大小、方向,理解影響重力加速度的因素. 2.用自由落體運動的規(guī)律和特點解決有關問題. 教學過程[知識探究] 一、自由落體運動 [問題設計] 1.在空氣中,將一張紙片和一石塊從同一高度同時釋放,哪個下落得快?若把這張紙片團緊成一團,再與石塊從同一高度釋放,情況會怎樣? 答案 石塊下落得快;紙團和石塊幾乎同時著地. 2.牛頓管實驗:玻璃管中有羽毛、小軟木片、小鐵片……玻璃管中抽成了真空,將物體聚于一端,再將玻璃管倒立,讓所有物體同時下落.看到什么現(xiàn)象?說明什么問題? 答案 下落快慢相同.在沒有空氣阻力影響的情況下,所有物體下落快慢是相同的,與質量無關. [要點提煉] 1.定義:自由落體運動是物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動. 2.物體做自由落體運動的條件:(1)只受重力;(2)初速度v0=0. 在實際中,物體下落時由于受空氣阻力的作用,并不做自由落體運動,只有當空氣阻力遠小于重力時,物體由靜止開始的下落才可看做自由落體運動. 3.自由落體運動的實質:自由落體運動是初速度為零、加速度為g的勻加速直線運動,它只是勻變速直線運動的 特例. 二、自由落體加速度 [問題設計] 利用如圖1甲所示的實驗裝置測定重力加速度.用手捏住紙帶上端把紙帶拉成豎直狀態(tài),并使重物停在靠近打點計時器處.先接通電源,再松開紙帶讓重物自由下落,打點計時器在紙帶上打下一系列的點.
圖1 如何根據(jù)打上點的紙帶(如圖乙)求出重物的重力加速度? 答案:可用下列兩種方法求出重力加速度: (1)由vn=(xn+xn+1)/2T求出各點的瞬時速度,作出v-t圖象,v-t圖象是一條過原點的傾斜直線,斜率表示加速度. (2)由位移差公式Δx=aT2計算加速度. [要點提煉] 1.自由落體加速度 (1) 重力加速度又叫自由落體加速度,通常用g來表示. (2)重力加速度的方向:總是豎直向下的 (3)重力加速度的大小:在同一地點,一切物體的重力加速度都相同.在不同地理位置處的重力加速度一般不同,赤道上物體的重力加速度最小;南(北)極處重力加速度最大;物體所處地理位置的緯度越大,重力加速度越大.一般的計算中,可以取g=9.8m/s2或g=10 m/s2. 2.測量自由落體加速度的方法 (1)利用打點計時器 (2)利用頻閃照相 頻閃照相可以每隔相等的時間拍攝一次.利用頻閃照相可追蹤記錄做自由落體運動的物體在各個時刻的位置(如圖2為一小球做自由落體運動的頻閃照片).根據(jù)勻變速直線運動的推論Δh=gT2可求自由落體加速度.
圖2 三、自由落體運動的規(guī)律 [問題設計] 1.試寫出物體自開始下落經(jīng)過時間t時的速度v和下落高度h的表達式. 答案 由勻變速直線運動規(guī)律得v=gt,h=1/2gt2 2.勻變速直線運動的推論對于自由落體運動是否適用? 答案 都適用. [要點提煉] 1.自由落體運動的基本規(guī)律 (1)速度公式:v=gt. (2)位移公式:h=1/2gt2. (3)速度位移公式:v2=2gh. 2.勻變速直線運動的其他規(guī)律,如平均速度公式、位移差公式、初速度為零的比例式同樣適用于自由落體運動. 注意 若分析自由落體運動過程中的一段,則該過程是初速度不為零的勻變速直線運動,相應的速度公式和位移公式分別為v=v0+gt、h=v0t+1/2gt2. 四、伽利略對自由落體運動的研究 [問題設計] 伽利略研究自由落體運動時采用了什么科學方法? 答案 采用了研究自然規(guī)律的常用方法:抽象思維、數(shù)學推理和科學實驗相結合. [要點提煉] 1.亞里士多德的觀點:物體下落的快慢是由它們的重量決定的. 2.伽利略的研究 (1)歸謬:伽利略從亞里士多德的論斷出發(fā),通過邏輯推理,否定了他的論斷. (2)猜想:自由落體運動是一種最簡單的變速運動,它的速度應該是均勻變化的. (3)數(shù)學推理:伽利略通過數(shù)學推理得出對于初速度為0的勻變速直線運動應有x∝t2. (4)伽利略采用了間接驗證的方法,讓小球從斜面上的不同位置滾下,測出小球從不同起點滾動的位移x和所用時間t. 結果表明:小球沿斜面滾下的運動的確是勻加速直線運動,只要斜 面的傾角一定,小球的加速度都是相同的.增大斜面的傾角,小球的加速度隨斜面傾角的增大而變大. (5)合理外推:伽利略將斜面傾角外推到90°時的情況,小球的運動就成為自由下落,伽利略認為小球仍會做勻變速直線運動. [典例精析] 一、對自由落體運動及自由落體加速度的理解 例1 關于自由落體運動和自由落體加速度,下列說法正確的是( ) A.重力加速度g是標量,只有大小,沒有方向,通常g取9.8m/s2 B.在地面上的不同地方,g的大小不同,但相差不是很大 C.地球上的同一地點,一切物體做自由落體運動的加速度都相同 D.自由落體運動的初速度為零 解析 重力加速度g是矢量,方向豎直向下,在一般計算中g取9.8m/s2,A錯誤;在地面上的不同地點重力加速度一般不同,但相差不大,B正確; 在地球表面同一地點,重力加速度相同,C正確;初速度為零是自由落體運動的一個條件,D正確. 答案 BCD 二、自由落體加速度的測量 例2 某同學用如圖3甲所示裝置測量自由落體加速度g,得到如圖乙所示的一段紙帶,他每兩個點取一個計數(shù)點(已知交流電頻率為50Hz),測得AB=7.65cm,BC=9.17cm.則打B點時重物的瞬時速度為________m/s,測得的自由落體加速度g=________ m/s2,它比真實值偏________(選填“大”或“小”).(結果均保留兩位有效數(shù)字)
圖3 解析 vB=hAC/tAC≈2.1m/s,由hBC-h(huán)AB=gt2可得g=9.5 m/s2,比真實值偏?。?/p> 答案 2.1 9.5 小 三、自由落體運動的規(guī)律 例3 從離地面500m的空中自由落下一個小球,取g=10m/s2,求小球: (1)落到地面所用的時間; (2)自開始下落計時,在第1s內的位移、最后1 s內的位移. 解析 由x=500m和自由落體加速度,根據(jù)位移公式可直接算出落地所用時間,根據(jù)運動時間,可算出第1s內的位移.最后1s內的位移是下落總位移和前(n-1) s下落位移之差. (1)由x=1/2gt2,得落地所用時間: t=2xg=2×50010s=10s (2)第1s內的位移: x1=1/2gt12=12×10×12m=5m 因為從開始運動起前9s內的位移為 x9=1/2gt92=12×10×92m=405m 所以最后1s內的位移為Δx=x-x9=500m-405m=95m. 答案 (1)10s (2)5m 95m 針對訓練 一觀察者發(fā)現(xiàn),每隔一定時間就有一個水滴自8m高處的屋檐落下,而且當看到第五滴水剛要離開屋檐時,第一滴水正好落到地面,那么這時第二滴水離地面的高度是(g取10m/s2)( ) A.2mB.2.5m C.2.9mD.3.5m 答案 D 解析 由勻變速直線運動規(guī)律的推論知相鄰水滴位移比為1∶3∶5∶7,所以第二滴到地面的距離應為總高度的71+3+5+7=716,所以其離地距離為716×8m=3.5m. [課堂要點小結]
[自我檢測] 1.(伽利略對自由落體運動的研究)關于伽利略對自由落體運動的研究,下列說法中正確的是( ) A.運用“歸謬法”否定了亞里士多德的“重的物體下落快、輕的物體下落慢”的論斷 B.提出“自由落體”是一種最簡單的直線運動——勻速直線運動 C.通過斜面上物體的勻加速運動 外推出:斜面傾角為90°時,物體做自由落體運動,且加速度的大小跟物體的質量無關 D.總體的思維過程是:對現(xiàn)象觀察研究→提出假說→邏輯推理→實驗檢驗→對假說進行修正和推廣 答案 ACD 解析 根據(jù)伽利略對自由落體運動的研究過程可得選項A、C、D正確;伽利略提出“自由落體”是一種最簡單的變速直線運動——勻變速直線運動,選項B錯誤. 2.(自由落體運動和自由落體加速度)關于自由落體運動,下列說法正確的是( ) A .自由落體運動是一種勻速直線運動 B.在同一地點,輕重不同的物體的g值一樣大 C.物體的質量越大,下落時加速度就越大 D.當?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2,則物體在該處自由下落的過程中,每秒速度都增加9.8 m/s 答案 BD 解析 自由落體運動是一種初速度為零的勻加速直線運動,故A錯誤.加速度的大小與物體的重量無關,同一地點加速度相同,B正確.自由落體運動是忽略空氣阻力的運動,無論質量是大是小,下落時加速度都是g,故C錯誤.加速度等于單位時間內速度的變化量,當?shù)刂亓铀俣葹?.8m/s2,則物體在該處自由下落的過程中,每秒速度都增加9.8 m/s2,故D正確. 3.(自由落體運動的規(guī)律)一物體從H高處自由下落,經(jīng)時間t落地,則當它下落t2時,離地的高度為( ) A.H2 B.H4 C.3H/4 D.3H/2 答案 C 解析 解法一 根據(jù)h=1/2gt2,下落高度與時間的平方成正比,所以下落t2時,下落高度為H4,離地高度為3H/4. 解法二 把下落的時間平均分成兩段,則這兩段內的位移之比是1∶3,所以當物體下落t2時,離地高度h=31+3H=34H. 4.(自由落體加速度的測量)登上月球的宇航員利用頻閃儀(頻率為每秒20次)給自由下落的小球拍照,所拍的閃光照片如圖4所示(圖上所標數(shù)據(jù)為小球到達各位置時總的下落高度),則月球表面的重力加速度為________m/s2(保留兩位有效數(shù)字). 圖4 答案 1.6 解析 由O到F,每兩個相鄰位置間的距離依次記為x1、x2、x3、x4、x5、x6,根據(jù)逐差法有,小球的加速度為a=?x6+x5+x4?-?x3+x2+x1?9T2,其中T=0.05s,x6+x5+x4=7.20cm-1.80cm=5.40cm,x1+x2+x3=1.80cm,代入數(shù)據(jù)得a=1.6m/s2. 聲明:以上內容來自網(wǎng)絡,若有侵權,請聯(lián)系我們,立即刪除!所有的觀點由網(wǎng)友個人想法,不代表本公司也持此立場,感謝大家支持!重慶YMU教育_執(zhí)業(yè)醫(yī)師護士藥師資格考試考前輔導 YMU教育(www.kawsbarofficials.com),全國熱線電話:023-89119533;提供繼續(xù)醫(yī)學教育學分、中小學課后輔導、美年大健康·慈銘體檢大牌定制健康體檢等服務;
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