6. 匀变速直线运动位移与时间的关系课堂实录【2】

高一物理上册必修1《自由落体运动》教案

湘西州民中物理备课组

殷哲栋

教学目标

一、知识与技能

1.知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动.

2.能用打点计时器得到相关的运动轨迹，并能自主分析纸带上记录的位移与时间等运动信息.

3.了解伽利略对自由落体运动的研究思路和方法.

二、过程与方法

1.通过对落体运动的实验探究，初步学习使用变量控制法.

2.经历伽利略对自由落体运动的研究方法，感悟科学探究的方法.

三、情感态度与价值观

1.渗透物理方法的教育，在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型——自由落体.

2.培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风.

教学重难点

一、教学重点

1.自由落体加速度的大小和方向

2.自由落体运动的规律，并运用规律解决实际问题

二、教学难点

1.自由落体运动的条件及规律

2.应用自由落体运动的规律解决实际问题

教学过程

一、自由落体运动

1.基本知识

(1)定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动.

(2)做自由落体运动的条件：

①只受重力作用. ②初速度等于零.

(3)运动性质：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.

2.思考判断

(1)物体竖直向下的运动就是自由落体运动.(×)

(2)物体仅在重力作用下的运动就是自由落体运动.(×)

(3)物体由静止释放，当空气阻力很小，可忽略不计时可以看做自由落体运动.(√)

探究交流

(1)一张纸片下落和该纸片揉成团下落快慢不同是什么原因造成的?

(2)为什么在抽成真空的牛顿管中金属片和羽毛下落的快慢相同?

【提示】

(1)纸片受到的空气阻力较大，而纸团受到的空气阻力较小，造成二者下落快慢不同.

(2)由于抽成真空的牛顿管对金属片和羽毛均没有空气阻力，它们只在重力作用下做自由落体运动.

二、自由落体加速度及运动规律

1.基本知识

(1)定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示.

(2)方向：竖直向下.

(3)大小：在地球上不同的地方，g的大小是不同的，一般计算中，g取9.8_m/s2或g=10_m/s2.

(4)运动规律

①自由落体运动实质上是初速度v0=0，加速度a=g的匀加速直线运动.

②基本公式位移速度关系式：v2=2gh.(gt2.)

2.思考判断

(1)自由落体运动加速度的大小与物体质量有关.(×)

(2)重力加速度的方向竖直向下.(√)

(3)在地球上不同的地方，g的大小略有不同.(√)

三、伽利略对自由落体运动的研究

1.基本知识

(1)问题发现

①亚里士多德观点：重物下落得快，轻物下落得慢.

矛盾：把重物和轻物捆在一起下落，会得出两种矛盾的结论.

②伽利略观点：重物与轻物下落得一样快.

(2)猜想与假说

伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的加速运动，并指出这种运动的速度应该是均匀变化的假说.

(3)理想斜面实验

①如果速度随时间的变化是均匀的，初速度为零的匀变速直线运动的位移x与运动所用的时间t的平方成正比，即x∝t2.

②让小球从斜面上的不同位置由静止滚下，测出小球从不同起点滚动的位移x和所用的时间t.

③斜面倾角一定时，判断x∝t2是否成立.

④改变小球的质量，判断x∝t2是否成立.

⑤将斜面倾角外推到θ=90°时的情况——小球自由下落，认为小球仍会做匀加速运动，从而得到了落体运动的规律.

(4)伽利略研究自然规律的科学方法：把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来.他给出了科学研究过程的基本要素：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→通过实验对推论进行检验→对假说进行修正和推广.

2.思考判断

(1)亚里士多德的观点是：重物、轻物下落得一样快.(×)

(2)伽利略通过实验证明了，只要斜面的倾角一定，小球自由滚下的加速度是相同的.(√)

(3)伽利略科学思想方法的核心是做实验.(×)

探究交流

在研究自由落体运动时，伽利略进行了猜想，亚里士多德进行了猜测，两种研究方法有何不同?

【提示】

伽利略的科学猜想是根据所观察、发现的事实，把客观事实与原有的知识结合起来，科学猜想不能直接当做结论使用，只有经过实验验证，才能作为结论使用.

四、自由落体运动及自由落体加速度

【问题导思】

1.物体在重力作用下的下落都是自由落体运动吗?

2.实际中，物体下落的运动是自由落体运动吗?

3.同一物体在不同地点做自由落体运动时，其加速度是否相同?

1.物体做自由落体运动的条件

(1)初速度为零;(2)除重力之外不受其他力的作用.

2.自由落体运动是一种理想化模型，这种模型忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素——重力.在实际中，物体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体运动，只有当空气阻力远小于重力时，物体由静止的下落才可看做自由落体运动，如在空气中自由下落的石块可看做自由落体运动，空气中羽毛的下落不能看做自由落体运动.

3.自由落体加速度的大小

(1)产生原因：由于处在地球上的物体受到重力作用而产生的，因此也称为重力加速度.

(2)大小：与所处地球上的位置及距地面的高度有关.

①在地球表面会随纬度的增加而增大，在赤道处最小，在两极最大，但差别很小.

②在地面上的同一地点，随高度的增加而减小，但在一定的高度范围内，可认为重力加速度的大小不变.通常情况下取g=9.8 m/s2或g=10 m/s2.

1.自由落体运动是匀变速直线运动的特例.

2.物体不仅在地球上做自由落体运动，在其他星球上也可以做自由落体运动，只不过同一物体在不同星球上所受重力不同，重力加速度不同.

3.g的方向，不是垂直向下，也不一定指向地心.

应用举例：下列关于自由落体运动的说法正确的是(

)

A.物体从静止开始下落的运动叫自由落体运动

B.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动

C.从静止开始下落的小钢球，因受空气阻力作用，不能看成自由落体运动

D.从静止开始下落的小钢球，所受空气阻力对其运动的影响很小，可以忽略，可以看成自由落体运动

五、自由落体运动的规律及应用

【问题导思】

1.自由落体运动是特殊的匀变速直线运动吗?

2.匀变速直线运动的基本规律对于自由落体运动是否适用?

3.匀变速直线运动的推论对于自由落体运动是否适用?

1.基本规律

3.关于自由落体运动的几个比例关系式

板书设计（略）

课后小结（略）