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2019-2020年高中物理 2.5 自由落體運(yùn)動(dòng)教案 新人教版必修1 (I) 教 學(xué) 目 標(biāo) 知識(shí)與技能 1．認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)，知道影響物體下落快慢的因素，理解自由落體運(yùn)動(dòng)是在理想條件下的運(yùn)動(dòng)，知道它是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)． 2．能用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或其他實(shí)驗(yàn)儀器得到相關(guān)的運(yùn)動(dòng)軌跡并能自主進(jìn)行分析． 3．知道什么是自由落體的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同． 4．掌握如何從勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律推出自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并能夠運(yùn)用自由落體規(guī)解決實(shí)際問題． 5．初步了解探索自然規(guī)律的科學(xué)方法．培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力． 過(guò)程與方法 由學(xué)生自主進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，采用實(shí)驗(yàn)室的基本實(shí)驗(yàn)儀器——打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，記錄下運(yùn)動(dòng)的信息，定量地測(cè)定重物自由下落的加速度，探究運(yùn)動(dòng)規(guī)律的同時(shí)讓學(xué)生進(jìn)一步體驗(yàn)科學(xué)探究方法． 1．培養(yǎng)學(xué)生利用物理語(yǔ)言歸納總結(jié)規(guī)律的能力． 2．引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成進(jìn)行簡(jiǎn)單物理研究習(xí)慣、根據(jù)現(xiàn)象進(jìn)行合理假設(shè)與猜想的探究方法． 3．引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)自由落體的加速度g隨緯度變化的規(guī)律。 4. 教師應(yīng)該在教學(xué)中盡量為學(xué)生提供制定探究計(jì)劃的機(jī)會(huì)．根據(jù)學(xué)生的實(shí)際能力去引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行觀察、思考、討論和交流． 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1．調(diào)動(dòng)學(xué)生積極參與討論的興趣，培養(yǎng)邏輯思維能力及表述能力。 2．滲透物理方法的教育，在研究物理規(guī)律的過(guò)程中抽象出一種物理模型——自由落體． 3．培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作精神和協(xié)作意識(shí)，敢于提出與別人不同的見解。 教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn) 教學(xué)重點(diǎn) 1．自由落體運(yùn)動(dòng)的概念及探究自由落體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程． 2．掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并能運(yùn)用其解決實(shí)際問題． 教學(xué)難點(diǎn) 1．理解并運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)的條件及規(guī)律解決實(shí)際問題． 2．照相機(jī)曝光時(shí)間的估算． 教學(xué)方法 探究、講授、討論、練習(xí) 教學(xué)手段 教具準(zhǔn)備 多媒體課件、牛頓管、硬幣、天平、小紙片、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、刻度尺、鐵架臺(tái)、紙帶，重物(兩個(gè)質(zhì)量不同)等． 教 學(xué) 活 動(dòng) [新課導(dǎo)入] 師：兩個(gè)輕重不同的小球同時(shí)落地的聲音，是那樣地清脆美妙!它使人們清醒地認(rèn)識(shí)到，輕重不是下落快慢的原因；它動(dòng)搖了2000多年來(lái)統(tǒng)治著人們頭腦的舊觀念，開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理之先河，將近代物理學(xué)以至今代科學(xué)推上了歷史的舞臺(tái)．當(dāng)樹葉從樹上飄落下來(lái)，雨滴從屋檐上落下來(lái)的時(shí)候，你們想過(guò)這種運(yùn)動(dòng)嗎?物體下落的過(guò)程有沒有一定的規(guī)律可循呢? 今天我們將一起探究這種運(yùn)動(dòng)——“探究自由落體運(yùn)動(dòng)”． [新課教學(xué)] 一、自由落體運(yùn)動(dòng) 在現(xiàn)實(shí)生活中，不同物體的落體運(yùn)動(dòng)，下落快慢在不少情況下是不同的．從蘋果樹上落下的蘋果和飄下的樹葉能一起同時(shí)下落嗎? 提出問題： 1．重的物體一定下落得快嗎? 2．你能否證明自己的觀點(diǎn)? (實(shí)驗(yàn)探究) 猜想：物體下落過(guò)程的運(yùn)動(dòng)情況與哪些因素有關(guān)，質(zhì)量大的物體下落的速度比質(zhì)量小的快嗎? 結(jié)論：物體下落過(guò)程的運(yùn)動(dòng)情況與物體質(zhì)量無(wú)關(guān)． (實(shí)驗(yàn)演示) “牛頓管”的實(shí)驗(yàn) 將羽毛和金屬片放入有空氣的玻璃管中，讓它們同時(shí)下落，觀察到的現(xiàn)象是金屬片下落得快，羽毛下落得慢．將羽毛和金屬片放人抽去空氣的玻璃管中，讓它們同時(shí)下落，觀察到的現(xiàn)象是金屬片和羽毛下落的快慢相同． 做牛頓管對(duì)比實(shí)驗(yàn)要注意： ①抽氣達(dá)到一定的真空度時(shí)，應(yīng)先關(guān)閉錢毛管閥門，然后再停止泵的運(yùn)轉(zhuǎn)． ②先讓學(xué)生觀察羽毛、軟木塞或金屬片在已抽真空的牛頓管中同時(shí)下落，它們幾乎同時(shí)落到管底． ③打開進(jìn)氣閥，讓學(xué)生注意聽到進(jìn)氣的聲音，看羽毛被氣流吹起的現(xiàn)象，再讓學(xué)生觀察羽毛、軟木塞或金屑在有空氣的牛頓管中同時(shí)下落，它們的下落快慢差別很大． ④實(shí)驗(yàn)時(shí)，勿使金屬片壓在羽毛上，以免不抽氣時(shí)出現(xiàn)同時(shí)下落的現(xiàn)象． 結(jié)論：影響落體運(yùn)動(dòng)快慢的因素是空氣阻力的作用，沒有空氣阻力時(shí)，只在重力作用下輕重不同的物體下落快慢相同． [課堂訓(xùn)練] 圖2—4—l所示是課題研究小組進(jìn)行自由落體運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)時(shí)，用頻閃連續(xù)拍照的方法獲得的兩張照片A和B，任選其中的一張，回答下列幾個(gè)問題： 參考解答1： (1)圖A (2)質(zhì)量相等的紙片和紙團(tuán)同時(shí)釋放，紙片比紙團(tuán)下落得慢． (3)如圖2—4—2，質(zhì)量相等的紙片和紙團(tuán)，它們的重力相等．由于空氣的阻力對(duì)紙片的影、響較大，不能忽略，所以紙片下落加速度較小．如果把紙片揉成紙團(tuán)，空氣阻力對(duì)紙團(tuán)的影響較小，紙團(tuán)下落加速度較大，所以質(zhì)量相等的紙片和紙團(tuán)同時(shí)放手，紙片比紙團(tuán)下落得慢． 參考解答2： (1)圖B (2)體積相等的鉛球和木球同時(shí)釋放，幾乎是同時(shí)落地的． (3)如圖2—4—3，阻力對(duì)它們的影響很小，幾乎可以忽略，雖然G鉛大于G木，但是由于m鉛也大于m木，即鉛球的慣性比木球大，所以它們獲得了相同的加速度g．對(duì)于同種材料的大、小二球，情況也是如此，它們也有相同的加速度g，所以體積相等的鉛球和木球幾乎是同時(shí)落地的． 師：閱讀課本并回答：(1)什么叫自由落體運(yùn)動(dòng)?(2)自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)是怎樣的? 生：物體僅在重力作用下，從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)，叫自由落體運(yùn)動(dòng)．特點(diǎn)是：(1)初速度為零；(2)只受重力作用，沒有空氣阻力或空氣阻力可以忽略不計(jì)． 師：在地球表面附近從高處下落的物體，事實(shí)上都受到空氣阻力的作用，因此，嚴(yán)格地說(shuō)，實(shí)際生活中并不存在只受重力作用的自由落體運(yùn)動(dòng)．但若物體在下落過(guò)程中所受空氣阻力遠(yuǎn)小于重力，則物體的下落也可看作自由落體運(yùn)動(dòng)．例如，對(duì)于實(shí)心金屬球、石塊等，在它們運(yùn)動(dòng)速度不大的情況下，可以忽略空氣阻力的影響，把它們的自由下落看成自由落體運(yùn)動(dòng)，若它們從非常高的地方自由下落，當(dāng)它們的速度增大到一定程度，空氣阻力不能忽略，它們運(yùn)動(dòng)的全過(guò)程就不能看成自由落體運(yùn)動(dòng)．而對(duì)于另外一些物體如一團(tuán)棉花或紙片從空中靜止下落時(shí)，與重力相比，空氣阻力的影響太大不能忽略，它們的運(yùn)動(dòng)就不能看作自由落體運(yùn)動(dòng)處理． [閱讀] 師：請(qǐng)同學(xué)們閱讀下面的小資料，體會(huì)空氣阻力的影響． (課件投影)氣體和液體都具有流動(dòng)性，統(tǒng)稱為流體，物體在流體中運(yùn)動(dòng)時(shí)，要受到流體的阻力，阻力的方向與物體相對(duì)于流體運(yùn)動(dòng)的方向相反．汽車、火車、飛機(jī)等交通工具在空氣中運(yùn)動(dòng)，要受到空氣的阻力．快速騎自行車，我們就會(huì)感到空氣的阻力，輪船、潛艇在水面或水下航行，要受到水的阻力．魚在水中游動(dòng)、人在水中游泳，都要受到水的阻力．流體的阻力跟物體相對(duì)于流體的速度有關(guān)，速度越大，阻力越大．雨滴在空氣中下落，速度越來(lái)越大，所受空氣阻力也越來(lái)越大．當(dāng)阻力增大與雨滴所受重力相等時(shí)，二力平衡，雨滴開始勻速下落．流體的阻力跟物體的橫截面積有關(guān)，橫截面積越大，阻力越大．跳傘運(yùn)動(dòng)員在空氣中張開降落傘，憑借著降落傘較大的橫截面積取得較大的空氣阻力，可以比較緩慢地降落．航天飛機(jī)著陸后，在飛機(jī)后面張開一面類似降落傘的裝置，加大阻力，以便較快地停下來(lái)．流體的阻力還跟物體的形狀有關(guān)系，頭圓尾尖的物體所受的流體阻力較小，這種形狀通常叫做流線型．魚的形狀就是流線型的．為了減小阻力，小轎車、賽車、飛機(jī)、潛艇以及輪船的水下部分，外形都采用流線型設(shè)計(jì)． 一般來(lái)說(shuō)，空氣阻力比液體阻力、固體間的摩擦力要?。畾鈮|船靠船下噴出的氣體，懸浮在水面上航行，阻力減小，速度很大．磁懸浮列車靠電磁力使列車懸浮在軌道上行駛，速度可高達(dá)500 km／h． [實(shí)驗(yàn)探究] 按照教材第45頁(yè)的圖2．4—1裝置做實(shí)驗(yàn)，將一系有紙帶的重物從一定的高度自由下落，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄重物的下落過(guò)程． 說(shuō)明：落體運(yùn)動(dòng)物體的位置往往變化得比較快，憑目測(cè)難以觀察和記錄，用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器或頻閃照相就可以記錄下運(yùn)動(dòng)物體每隔相等時(shí)間所在的位置(運(yùn)動(dòng)信息)，這樣得到的紙帶(或照片)可以用來(lái)對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程進(jìn)行分析．教材中用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器較好地將重物下落過(guò)程記錄下來(lái)，這樣做既簡(jiǎn)便易行，又拓寬了對(duì)基本儀器的應(yīng)用，但實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度較難把握．因此在實(shí)驗(yàn)中要注意： ①按教材圖示和實(shí)驗(yàn)要求連接好線路，并用手托重物將紙帶拉到最上端； ②打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的安裝要使兩限位孔在同一豎直線上，以減少摩擦阻力； ③應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物，增大重力可使阻力的影響相對(duì)減小，增大密度可以減小體積，可使空氣阻力減小； ④先接通電路再放開紙帶； ⑤手捏紙帶松手之前，不要晃動(dòng)，保證打出的第一個(gè)點(diǎn)清晰． ⑥重復(fù)上述步驟多次，直到選取只有打出的第一點(diǎn)與第二點(diǎn)之間間隔約為2 mm的紙帶才是有效的；(學(xué)生的疑問暫且不要解釋) (5)影響實(shí)驗(yàn)精確度的因素主要是阻力． 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究自由落體運(yùn)動(dòng)，計(jì)算其加速度，換用不同質(zhì)量的重物看紙帶上點(diǎn)子間隔有什么不同，總結(jié)得出結(jié)論． 教師點(diǎn)評(píng)：將兩條紙帶對(duì)比，只要兩條紙帶上的點(diǎn)子間隔相同就說(shuō)明它們的加速度是相同的． 學(xué)生運(yùn)用自己所學(xué)知識(shí)計(jì)算重力加速度，通過(guò)比較得出結(jié)論． 實(shí)驗(yàn)探究結(jié)果：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大約是9.8m／s2． (課堂訓(xùn)練) 意大利的城市比薩有座著名的塔，建于1173年，塔高55.4m，由于塔基問題，塔身發(fā)生傾斜，這正是理想的落體實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所．傳說(shuō)，經(jīng)典力學(xué)與實(shí)驗(yàn)物理學(xué)的先驅(qū)者伽利略為了證明他的論斷，曾于1590年的某天邀請(qǐng)了許多支持者和反對(duì)者到斜塔旁觀看他的實(shí)驗(yàn)．只見伽利略一步一步登上塔頂，一手拿著一只1磅重的小球，另一手拿著一只10磅重的大球，在提醒觀眾注意后一松手，兩只球同時(shí)開始筆直下落．伽利略令人信服地勝利了． 這段描述今天已無(wú)從落實(shí)是否真實(shí)地發(fā)生過(guò)，然而比薩博物館至今還展覽著據(jù)說(shuō)是當(dāng)年伽利略用來(lái)做實(shí)驗(yàn)的木球，比薩斜塔也由于這個(gè)傳說(shuō)而更加聞名于天下了． (1)請(qǐng)同學(xué)們補(bǔ)充上述實(shí)驗(yàn)的結(jié)果——兩個(gè)各重l磅與10磅的球落地的先后情況是怎樣的? (2)這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了什么結(jié)論? 參考結(jié)果：(1)同時(shí)落地 (2)物體下落過(guò)程的運(yùn)動(dòng)情況與物體質(zhì)量無(wú)關(guān) 二、自由落體加速度 通過(guò)算g值理解自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度是一個(gè)定值(在同一地點(diǎn))，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)分析數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)規(guī)律． 教師引導(dǎo)學(xué)生思考兩個(gè)問題： 1．自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度在各個(gè)地方相同嗎? 2．它的方向如何? 生：使用不同的物體進(jìn)行的反復(fù)實(shí)驗(yàn)表明，在同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的加速度都相同，方向總是豎直向下的， 師：這個(gè)加速度叫做自由落體加速度，也叫重力加速度．符號(hào)：g；方向：豎直向下(與重力方向一致)；大?。号c地點(diǎn)有關(guān)．一般計(jì)算中g(shù)＝9．8m／s2，粗略計(jì)算中可以取g＝10m／s2． 讓學(xué)生看教材第46頁(yè)列表，嘗試從表中尋找規(guī)律，這一規(guī)律是怎樣產(chǎn)生的? 學(xué)生猜想，但不宜過(guò)多解釋． 生：越往北重力加速度越大，說(shuō)明重力加速度與地理緯度有關(guān)，緯度越高，重力加速度越大． 師：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本公式及其推論都適用于自由落體運(yùn)動(dòng)，只要這些公式中的初速度v0＝0，a取g就可以了．自由落體運(yùn)動(dòng)遵從的規(guī)律:v=vo+at推出：v＝gt x＝vot+at2/2推出：x＝gt2/2． [討論與交流] 在現(xiàn)實(shí)中，雨滴大約在1．5km左右的高空形成并開始下落，計(jì)算一下，若該雨滴做自由落體運(yùn)動(dòng)，到達(dá)地面時(shí)的速度是多大?遇到過(guò)這樣快速的雨滴嗎?據(jù)資料顯示，落到地面的雨滴速度一般不超過(guò)8m／s．為什么它們的差別會(huì)這么大? 參考：意大利物理學(xué)家伽利略得出了物體在只受重力的情況下(即不受阻力)由靜止開始的運(yùn)動(dòng)，叫自由落體運(yùn)動(dòng)．那么一切物體的下落都一樣快，加速度都為g＝9．8 m／s2，在任意時(shí)刻物體的速度vt＝gt，在任意時(shí)刻物體下落的高度：h＝gt2/2．這樣，可以得出vt2＝2gh．現(xiàn)在說(shuō)說(shuō)雨滴的下落是否是自由落體吧．首先說(shuō)說(shuō)雨滴的形成：由于大量濕空氣的上升，隨著高度增加壓強(qiáng)逐漸減小，水蒸氣出現(xiàn)過(guò)飽和，使水蒸氣凝結(jié)而形成小水滴，大量小水滴聚集起來(lái)形成云．小水滴吸收水汽，形成大水滴，受重力開始下落，又與上升的熱水汽形成更大的水珠，這樣形成的水滴的下落是自由落體嗎?我們先假設(shè)水滴下落是自由落體，并且還假設(shè)云的高度為2 000m，那么這樣的水滴下落到地面的速度有多大?由vt2＝2gh易計(jì)算得到vt＝200m／s 試想水滴以這樣大的速度下落到頭上會(huì)發(fā)生什么，那是可想而知的．那么水滴下落到地面上的速度到底有多大?大約為8m／s的速度勻速下落．這樣的速度已經(jīng)很大了，如果雨滴的半徑比較大的話，人們必會(huì)感到痛．要真是自由落體的話，那還了得嗎? 那么水滴在下落時(shí)的速度為什么會(huì)這么小?原因是水滴在下落時(shí)要與它正下方的小水滴(上升的水汽)相碰并吸收，由于小水滴的阻礙作用，減慢了它下落的速度，水滴下落的速度越大，這種阻礙作用越強(qiáng)，當(dāng)水滴的重力與阻礙的力相等時(shí)，雨滴就會(huì)勻速下落．當(dāng)雨滴的半徑大到某一程度時(shí)，受到氣流的影響而會(huì)分裂，較大的部分繼續(xù)下落，而較小的又會(huì)隨上升的氣流上升，又起到阻礙大水滴下落的作用，所以我們看到的雨滴不會(huì)太大，就是這個(gè)道理，而且雨滴速度也不大，落到地面的雨滴速度一般不超過(guò)8m／s． ………………………………………………… 該方法的不足： (1)測(cè)量方法粗略，誤差較大； (2)石塊下落的初速度不為零，不是真正的自由落體運(yùn)動(dòng)； (3)石塊下落有空氣阻力，會(huì)造成一定的誤差； (4)未考慮聲音傳播需要的時(shí)間． 2．用滴水法可以測(cè)定重力加速度的值．方法是：在自來(lái)水龍頭下面固定一塊擋板A，使水一滴一滴斷續(xù)地滴落到擋板上，仔細(xì)調(diào)節(jié)水龍頭，使得耳朵剛好聽到前一水滴滴在擋板上的聲音的同時(shí)，下一水滴剛好開始下落．首先量出水龍頭口離擋板的高度A，再用秒表計(jì)時(shí)，計(jì)時(shí)方法是：當(dāng)聽到某一水滴滴在擋板上的聲音的同時(shí)，開啟秒表開始計(jì)時(shí)，并數(shù)“1”，以后每聽到一聲水滴聲，依次數(shù)“2、3、4……”，一直數(shù)到“n”時(shí)，按下秒表按鈕停止計(jì)時(shí)，讀出秒表的示數(shù)為l (1)寫出用上述測(cè)量計(jì)算重力加速度g的表達(dá)式． (2)為了減小誤差，改變h的數(shù)據(jù)，測(cè)出多組數(shù)據(jù)． [課堂訓(xùn)練] 一位同學(xué)進(jìn)行“用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量自由落體的加速度”實(shí)驗(yàn)． (1)現(xiàn)有下列器材可供選擇：鐵架臺(tái)、電火花計(jì)時(shí)器及碳粉紙、電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及復(fù)寫紙、紙帶若干、220V交流電源、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、電鍵．其中不必要的器材是： ；缺少的器材是 。 (2)這位同學(xué)從打出的幾條紙帶中，挑出較為理想的一條紙帶．把開始打的第一個(gè)點(diǎn)標(biāo)為A，隨后連續(xù)的幾個(gè)點(diǎn)依次標(biāo)記為點(diǎn)B、C、D、E和F，測(cè)量出各點(diǎn)間的距離，如圖2—4—6所示． 請(qǐng)你在這位同學(xué)工作的基礎(chǔ)上，思考求紙帶加速度的方法，寫出你所依據(jù)的公式： (3)根據(jù)你的計(jì)算公式，設(shè)計(jì)表格記錄需要的數(shù)據(jù)，計(jì)算紙帶下落的加速度．(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (4)估計(jì)你的計(jì)算結(jié)果的誤差有多大?試分析誤差的來(lái)源及其減小誤差的方法． 參考解答：(1)要根據(jù)各校具體使用的儀器作答，例如： 其中不必要的器材是：電火花打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及碳粉紙、220 V交流電源、低壓直流電源、天平、秒表；缺少的器材是：低壓交流電源、毫米刻度尺、重錘． (2)依據(jù)的公式：a＝△x/T2． (3)數(shù)據(jù)處理方法不限，要體現(xiàn)取平均值消除誤差的思想，表格記錄的數(shù)據(jù)要與所使用的公式匹配． 平均 X／m (EF) 0.0173 (DE) 0.0134 (CD) 0.0096 (BC) 0.0058 (AB) 0.0019 ／ △X／m ／ 0.0039 0.0038 0.0038 0.0039 0.00385 a／(ms—2) ／ ／ ／ ／ ／ 9．63 (4)實(shí)驗(yàn)結(jié)果紙帶的加速度9．63 m／s2與重力加速度的標(biāo)準(zhǔn)值9．8m／s2有偏差，誤差大小為△a＝｜19.8—9.63｜ m／s2＝0．17m／s2．誤差的來(lái)源主要是空氣的阻力和紙帶的摩擦，可以用增大重錘重力的方法，減少摩擦的影響． [做一做] 1．閱讀教材第46頁(yè)“測(cè)定反應(yīng)時(shí)間”，回答下列問題： 問題1：若測(cè)出某同學(xué)捏住直尺時(shí)，直尺下落的高度為10cm，那么這位同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間是多少? 參考：根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律h＝gt2/2 可得反應(yīng)時(shí)間t＝0．14s． 問題2：在上課時(shí)，教師用這種方法測(cè)量同學(xué)們的反應(yīng)時(shí)間，但同學(xué)剛把尺子捏住，教師馬上就說(shuō)出該同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間，也沒見他怎樣計(jì)算，你知道老師是怎樣做的嗎? 參考：教師事先算好時(shí)間并寫在直尺上，這樣就可以直接給出學(xué)生的反應(yīng)時(shí)間． 2．教師引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材第47頁(yè)“做一做”讓學(xué)生提出自己解決問題的思路，不必準(zhǔn)確解答，同時(shí)強(qiáng)調(diào)“估算”． 學(xué)生獨(dú)立思考，并提出解決辦法，比較各種不同方法，并討論其合理性及可行性． 師：由于照相機(jī)的曝光時(shí)間極短，一般為1／30 s或1／60s，曝光量相差10％對(duì)照片不會(huì)有明顯影響，所以相機(jī)快門的速度都有比較大的誤差，“傻瓜”相機(jī)更是這樣．故在這樣短的時(shí)間內(nèi)，這種誤差允許的范圍內(nèi)，物體運(yùn)動(dòng)的速度可以認(rèn)為是不變的，可以看作勻速運(yùn)動(dòng)來(lái)處理．建議學(xué)生利用課下時(shí)間解出其準(zhǔn)確值，比較兩種情況下的時(shí)間差異． [小結(jié)] 這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)概念和規(guī)律的認(rèn)識(shí)及理解．自由落體運(yùn)動(dòng)是物體從靜止開始的只受重力作用的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為g，學(xué)好本節(jié)可更好地認(rèn)識(shí)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和特點(diǎn)，是對(duì)上節(jié)內(nèi)容的有益補(bǔ)充．要突破此重點(diǎn)內(nèi)容，一定要把握住一點(diǎn)，即自由落體運(yùn)動(dòng)只是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一個(gè)特例vo＝o，a＝g．我們?cè)谝郧罢鹿?jié)中所掌握的所有勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及推論，在自由落體運(yùn)動(dòng)中均可使用．在使用時(shí)要注意自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，判斷是自由落體運(yùn)動(dòng)之后方可代人計(jì)算． 自由落體運(yùn)動(dòng)是一種非常重要的運(yùn)動(dòng)形式，在現(xiàn)實(shí)生活中有許多落體運(yùn)動(dòng)可以看成是自由落體運(yùn)動(dòng)，研究自由落體運(yùn)動(dòng)有著普遍的意義． 為了研究自由落體運(yùn)動(dòng)，我們運(yùn)用了物理學(xué)中的理想化方法，從最簡(jiǎn)單、最基本的情況人手，抓住影響運(yùn)動(dòng)的主要因素，去掉次要的非本質(zhì)因素的干擾，建立了理想化的物理模型——自由落體運(yùn)動(dòng)，并且研究了自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，理想化是研究物理問題常用的方法之一，在后面的學(xué)習(xí)中我們還要用到． [課外訓(xùn)練] 1．大氣層是我們地球生命賴以生存的屏障，每天都有很多小隕石落人地球大氣層中，但當(dāng)它們進(jìn)入大氣層后，由于空氣的摩擦生熱，絕大部分小隕石還沒有到達(dá)地面便已經(jīng)被燒毀．現(xiàn)在人類向天空發(fā)射的飛行器、衛(wèi)星等當(dāng)超過(guò)一定使用年限后，也讓它們進(jìn)入大氣層燒毀，那么小隕石等進(jìn)人大氣層后的運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)嗎? 2．甲、乙兩物體的質(zhì)量之比為1：4，不考慮空氣的阻力作用，它們?cè)谕桓叨忍幫瑫r(shí)下落，則下面說(shuō)法正確的是………………………………………………( ) A. 甲比乙先著地 B．乙比甲先著地 C．甲和乙同時(shí)落地 D．甲比乙的加速度大 3．如果從高樓相隔l s先后釋放兩個(gè)相同材料制成的小球，假設(shè)小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，則它們?cè)诳罩懈鱾€(gè)時(shí)刻………………………………………( ) A. 兩球的距離始終保持不變 B．兩球的距離越來(lái)越小 C．兩球的距離先越來(lái)越小，后越來(lái)越大 D．兩球的距離越來(lái)越大 4．我們?cè)陔娪盎螂娨曋薪?jīng)常可看到這樣的驚險(xiǎn)場(chǎng)面：一輛汽車從山頂直跌入山谷，為了拍攝重力為15 000 N的汽車從山崖上墜落的情景，電影導(dǎo)演通常用一輛模型汽車代替實(shí)際汽車．設(shè)模型汽車與實(shí)際汽車的大小比例為1/25，那么山崖也必須用1/25的比例來(lái)代替真實(shí)的山崖．設(shè)電影每1min放映的膠片張數(shù)是一定的．為了能把模型汽車墜落的情景放映的恰似拍攝實(shí)景一樣，以達(dá)到以假亂真的視覺效果，問：在實(shí)際拍攝的過(guò)程中，電影攝影機(jī)第1 s拍攝的膠片數(shù)應(yīng)是實(shí)景拍攝的幾倍? 參考解答 1．解答：因?yàn)樽杂陕潴w運(yùn)動(dòng)的條件之一是只受重力作用，而小隕石進(jìn)入大氣層后的運(yùn)動(dòng)速度很大，受空氣阻力很大，故不能看作自由落體運(yùn)動(dòng) 2．答案：C 解析：物體自由下落過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)情況與物體的質(zhì)量無(wú)關(guān)，加速度相同，故甲、乙兩物體同時(shí)開始下落，也同時(shí)著地，故C正確． 3.答案：D 解析：因物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，兩物體具有相同的加速度，先釋放的小球的速度總是比后釋放的小球的速度大，故兩球的距離越來(lái)越大． 4．答案：5倍 解析：可將汽車墜落山崖的運(yùn)動(dòng)看作自由落體運(yùn)動(dòng)．即模型汽車墜落和實(shí)際汽車墜落的加速度相同，根據(jù)h=gt2/2 由h模＝h/25 解得t模＝t實(shí)/5．為了使模型汽車的墜落效果逼真，拍攝模型下落的膠片張數(shù)應(yīng)與拍攝實(shí)際汽車下落的膠片張數(shù)相同，故拍攝模型時(shí)每1s拍攝的膠片張數(shù)是實(shí)景拍攝每1s拍攝膠片張數(shù)的5倍． (三)重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習(xí)與目標(biāo)完成過(guò)程 我們今天講勻變速運(yùn)動(dòng)的一個(gè)實(shí)例——自由落體運(yùn)動(dòng)． 同學(xué)們對(duì)“自由落體運(yùn)動(dòng)”這個(gè)名詞并不陌生，但對(duì)它的運(yùn)動(dòng)規(guī)律并不一定清楚，它是一種很常見的運(yùn)動(dòng) [演示]將金屬片由高處釋放． [指出]金屬片的運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng)． [提問1)除金屬片下落外，還有哪些運(yùn)動(dòng)是自由落體運(yùn)動(dòng)?這些運(yùn)動(dòng)有什么共同特點(diǎn)?物體往下落的原因是什么? 1．自由落體運(yùn)動(dòng)的研究 (1)物體自由下落快慢的決定因素 [提問2]重力大小不同的物體，下落快慢是否相同? [演示1]先在同一高度同時(shí)釋放金屬片和紙片，金屬片先落地，再把上述紙片揉成一小團(tuán)，仍在同一高度同時(shí)釋放，發(fā)現(xiàn)兩者幾乎同時(shí)落地． [演示2]牛頓管中的物體下落，將事先抽過(guò)氣的牛頓管內(nèi)的金屬片與輕雞毛從靜止一起下落，觀察結(jié)果．兩者幾乎同時(shí)落到牛頓管的下端；將牛頓管內(nèi)放人空氣再做實(shí)驗(yàn)，情況截然不同了，金屬片比雞毛落得快． [指出]亞里士多德的觀點(diǎn)——重的物體下落快，輕的物體下落慢及伽利略的分析和研究． [結(jié)論]在沒有空氣阻力的情況下，物體下落的快慢與重力的大小無(wú)關(guān)． (2)自由落體運(yùn)動(dòng)的定義 物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)，叫做自由落體運(yùn)動(dòng)． [說(shuō)明]在重力比空氣阻力大得多的情況下，物體從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)可近似看成為自由落體運(yùn)動(dòng)。 (3)自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn) 伽利略為了研究落體運(yùn)動(dòng)，利用當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件做了在斜面上從靜止開始下滑的直線運(yùn)動(dòng)(目的是為了“沖淡重力”)，證明了在阻力很小的情況下小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，用邏輯推理外推到斜面傾角增大到90的情況，小球?qū)⒆杂上侣洌蔀樽杂陕潴w，他認(rèn)為這時(shí)小球仍然會(huì)保持勻變速直線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，這種推理多么巧妙啊! 這個(gè)結(jié)論的正確與否需用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，現(xiàn)在我們來(lái)驗(yàn)證． 演示3]介紹自由落體儀，然后測(cè)量數(shù)據(jù) [結(jié)論]①啟由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)． ②在同一地點(diǎn)，一切物體在自由落體運(yùn)動(dòng)中的加速度都相同． (4)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 由于自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。因此，它的規(guī)律可用下面三個(gè)公式表示(設(shè)加速度為g，位移為h)根據(jù)閃光照片可求出，也可用其他方法求出． (2)重力加速度的方向 重力加速度的方向總是豎直向下． (3)重力加速度的變化 同一地方的重力加速度是恒定的，不同地方的重力加速度一般是不相同的，但重力加速度隨地理位置的變化改變不大，一般認(rèn)為是不變的．