2.5自由落体运动

 

教材分析 

自由落体运动是自然界广泛存在的物体自由下落的一种理想模型，是一种典型的匀变速直线运动，对自 由落体运动的深入分析有利于学生更加深刻的理解匀变速直线运动，也为后面的平抛运动的学习打好基础。这次新教材对这部分的内容分为二块。一块通过演示、实验，分析得出自由落体运动的规律，明确重力加速度的意义，使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识。另一块介绍落体运动的研究历史，主要是介绍伽利略对自由落体运动的研究过程和他的科学思维方法，使学生对自由落体运动的认识上升到更高的层次。本人根据以往的教学经验和学生的认识规律，对这部分教材做了调整。先介绍伽利略对自由落体 运动的研究过程和他的科学思维方法，得出什么叫自由落体。接着重点讨论自由落体运动的性质。最后是对自由落体的规律运用。本节课是在知道了什么是自由落体的基础上通过实验探究自由落体的运动性质。

教学目标

（一）知识与技能

（1）理解自由落体运动的性质和物体做自由落体运动的条件.

（2）理解自由落体运动的加速度，知道它的大小和方向.

（3）掌握并能够运用自由落体运动的规律.

（二）过程与方法

（1）加强感性认识，进一步上升到理性认识.

（2）类比得出自由落体运动的规律.

（三）情感、态度与价值观

（1）实践出真知，实验见规律性.

（2）去伪存真的科学态度、方法.

 

教学重点

1．自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程。

2．掌握自由落体运动规律，并能运用其解决实际问题。

 

教学难点

演示实验和探究实验的技巧及自由落体运动规律的得出.

教学过程

一、新课引入

教师在课前需要设计制作好“测反应时间尺”（在一约50cm长的尺有刻度的一面标上自由下落对应长度所用的时间）

       游戏

师：一般情况下，刻度尺是用来测量什么物理量的？

生：测量物体长度的！

师：大家看到我手里的这把尺子了没有？我这把尺子跟普通尺子是不一样，有特殊的功能，它可以测量出你的反应时间。不信？我请几位同学上来试试。

找几名同学上来做这个实验。可通过比比谁的反应时间短来调动学生的积极性。

师：相信大家一定非常想知道这把尺为什么能测出人的反应时间呢？是根据什么原理呢？我可以告诉大家，尺子测时间的原理就是利用尺子下落过程中的运动特点制成的。而我们今天要研究的就是尺子下落这样的运动。

师：像尺子下落这样的运动是一种常见的运动。挂在线上的重物，如果把线剪断，它就在重力的作用下，沿着竖直方向下落。从手中释放的石块，在重力的作用下也沿着竖直方向下落。

师：不同的物体下落快慢是否一样呢？物体下落的快慢由哪些量决定？请大家结合日常生活经验回答问题。新 课  标  第  一 网XK]

       生：不同物体下落快慢应该是不一样的，下落快慢应该是由质量决定，质量大的下落快，质量小的下落快慢。

       师：这位同学回答得对不对呢？大家看我来做几个实验。w  w w .x k b 1.c o m

演示实验

       1、将一张纸和一张金属片在同一高度同时释放，结果金属片先着地。

       教师不发表意见，继续做实验。分别将实验内容和实验结果板书在黑板上。

       2、将刚才的纸片紧紧捏成一团，再次与硬币同时释放，结果两者几乎同时落地。

       3、将两个完全一样的纸片，一个捏成团，一个平展，则纸团下落快。

       师：物体下落快慢是由质量决定吗？

       生：不是的！

       师：为什么这样说？

       生：第2个实验和第三实验都说明了这个问题，特别是第3个问题，质量一样却下落有快慢之分。

       师：那你现在觉得物体下落快慢由什么因素决定呢？

       生：我想应该是空气阻力。

       猜想

       师：如果影响物体下落快慢的因素是空气阻力，那么在没有空气阻力，物体的下落快慢应该是一样的，这种猜想是不是正确呢？我们来做一个实验验证一下。

验证

牛顿管实验：

       师：刚才的实验现象验证了我们的 猜想，在没 有空气阻力即物 体只受重力的情况下，所有物体由静止下落的快慢是一样的。

       师： 1971年美国阿波罗15号宇航员在月球表面将锤子和羽毛同时释放，它们同时落在月球表面，这是通过电视转播过的。

二、自由落体运动

       师：物体 若在没有空气阻力的情况下由静止下落，它的受力情况有什么特点？

       生：没有空气阻力，则物体只受重力。

       师：很好！物理学中把这种只受重力作用，由静止开始 下落的运动叫做自由落体运动。

自由落体运动：在只受重力的情况下，由静止开始下落的运动。

       师：我们日常生活中见到的落体运动是自由落体运动吗？比如开始测反应时间的尺子的下落运动是自由落体运动吗？

       生：肯定不是，因为在地球表面大气层内，没有空气的情况是不存在的。

       师：说得很好！在我们的日常生活 环境下，自由落体运动是不存在的，只是一种理想运动模型。但利用忽略次要因素，抓住主要因素的物理研究方法，我们可以把日常生活中一些空气阻力影响不大的 落体运动近似看作自由落体运动。什么样才叫做阻力影响不大，就是阻力跟重力相比可以忽略。

近似条件：一般情况下，密度较大实心物体的下落都可以近似看成自由落体运动。

三、自由落体运动的运动规律

       师：做自由落体运动的物体的运动规律是什么呢？速度随时间是如何变化的？位移随时间又是如何变化的，我们该如何来研究它的运动规律呢？

       生：利用打点计时器。先选择一个物体，这个物体必须密度大，实心，体积不要太大，这样的话就可以把这个物体由静止开始下落的运动近似看成自由落体运动。接着用打点计时器来研究物体的运动规律。

       师：请同学们自己设计并进行实验，将纸带的处理结果告诉我。

       学生设计、操作并处理实验结果

       总结分析运动规 律

       师：实验结论是什么？

       生：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

       师：如何得出这个结论？

       生：根据实验得到 的纸带，我猜想它是匀加速运动。于是我用匀变速直线运动的运动规律 来验证纸带，结果证明自由落体运动是匀变速直线运动。

       师：回答得非常正确！自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，这个结论我们要牢记。

师：那再计算一下自由落体的加速度大小是多少？方向如何？

       生：我所算得的结果在9.4左右，方向是竖直向下，因为物体是竖直向下匀加速的，所以加速度方向应该与速度方向相同，竖直向下。

       师：其他同学的结果呢？

       生：我的也差不多。

       关键点提问

       师：大家用的是质量不同的重锤做的实验，为什么求出来的加速度结果差不多呢？

       生：虽然重锤质量不同，但由于空气阻力影响较小，均可以近似成自由落体运动，而我们已经知道：所有物体做自由落体运动的运动情况是完全一样的。所以测出来的结果差不多是符合事实的。

 

课堂小结

通过学生探究实验和教师的演示实验，激发学生的学习兴趣。强调学生是学习的主人，突出学生的探究性学习。教学时可要求学生推导自由落体运动的公式，以培养学生自主性学习的能力，但不必过分要求学生深入地掌握和应用该知识。但是作为匀变速直线运动的特例应指导学生明白所有匀变速直线运动的公示和规律对自由落体都适用。