粤教版 (2019)必修 第一册第二章 匀变速直线运动第四节 自由落体运动第1课时教学设计

这是一份粤教版 (2019)必修 第一册第二章 匀变速直线运动第四节 自由落体运动第1课时教学设计，共5页。教案主要包含了影响物体下落快慢的因素，自由落体运动，自由落体运动的规律等内容，欢迎下载使用。

1. 知道自由落体运动的概念，理解物体做自由落体运动的条件。
2. 理解自由落体运动加速度的特点，建立重力加速度的概念，知道重力加速度的大小、方向。
3. 掌握自由落体运动的规律，并能解决相关问题。
4. 了解伽利略对自由落体运动的研究方法，领会伽利略的科学思想。
教学重难点
教学重点
物体做自由落体运动的条件、自由落体运动的规律、重力加速度
教学难点
自由落体运动的规律、重力加速度
教学准备
多媒体课件、羽钱管、抽气机、羽毛、硬币
教学过程
引入新课
教师活动：展示用直尺测反应时间的图片和视频。
师生活动：同桌之间用直尺比较两人反应的快慢。
教师设问：通过直尺可以比较人的反应时间，直尺下落的高度越小，反应时间越短。通过这个活动，我们不仅比较反应时间，还可以计算出具体的反应时间。这是什么原因呢？我们这节课就来解决这个问题。
讲授新课
一、影响物体下落快慢的因素
教师活动：展示瀑布、秋叶下落的图片。
教师口述：在日常生活中，我们时常能看见落体运动，如瀑布、秋叶飘荡等。那么，不同物体下落的快慢与哪些因素有关？其下落规律是否相同？
教师活动：演示一张展开的纸与一根粉笔同时下落。
学生活动：观察老师的演示。
教师设问：请同学们根据教师刚才的演示思考影响物体下落快慢的因素。
学生活动：思考老师所提问题。
教师活动：讲解伽利略佯谬。
生活中经常见到物体下落的现象，并且重的物体比轻的物体下落得快是比较普遍的现象。如一块石子与一张纸下落，石子下落得快。公元前4世纪，古希腊伟大的思想家、哲学家亚里士多德根据对上述类似现象的观察，直接得出结论：重的物体比轻的物体下落得快。
亚里士多德的论断流传了2000年，到了16世纪，被意大利科学家伽利略巧妙地用一个佯谬否定了。
把一块大石头跟一块小石头捆在一起下落。按亚里士多德的说法，原来落得快的大石头要被落得慢的小石头拖着，下落速度就要变慢；原来落得慢的小石头被落得快的大石头拉着，下落速度就要变快。因此两块石头捆在一起下落的速度应介于大石头和小石头原来的速度之间。可是，两块石头捆在一起不是变得更重了吗？应该比单独一块大石头或单独一块小石头落得更快些啊！可见，亚里士多德的说法自相矛盾，不能成立。
二、自由落体运动
教师口述：影响物体下落快慢的因素可能是下落过程中受到空气的阻力。下面我们针对阻力因素来进行实验研究。
教师活动：羽钱管不抽真空，用羽钱管演示羽毛和硬币自由下落的过程，并让学生观察现象。
教师活动：将羽钱管抽真空，然后演示羽毛和硬币的下落过程，并让学生观察现象。
教师设问：分别描述羽钱管不抽真空和抽真空时羽毛和钱币的下落过程，并分析原因。
学生活动：学生之间讨论老师所提问题，然后举手回答。
教师活动：理答。
由实验可知，当玻璃管内有空气时，同时释放羽毛和硬币，因受空气阻力的影响，羽毛比硬币下落慢；当玻璃管内接近真空时，羽毛与硬币几乎以相同的速度下落，且几乎同时到达玻璃管的底端。可见，在忽略空气阻力的情况下，尽管羽毛与硬币的质量不同，但下落的快慢相同。
教师活动：讲解自由落体的概念。
在物理学中，将物体只在重力作用下从静止开始下落的运动称为自由落体运动。
教师活动：播放Apll 15 工程中，航天员大卫斯科特在月球上演示的自由落体实验。
自由落体运动只在真空中才能发生。在有空气的空间，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略，物体的下落可以近似看作自由落体运动。
教师口述：自由落体运动有什么规律呢？我们可通过打点计时器来研究。
教师活动：用打点计时器演示探究自由落体运动物体的速度变化规律(打数条纸带)。
师生活动：教师引导学生总结实验规律，学生举手回答。
三、自由落体运动的规律
教师活动：讲解自由落体加速度。
在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作重力加速度，通常用g表示。
教师活动：展示世界上不同城市的重力加速度。
设计思路：让学生知道地球上不同地点的重力加速度不一定相同即可，此处不必深究重力加速度的大小与纬度的关系。
教师活动：讲解重力加速度的大小。
一般说来，不同地点的重力加速度的大小是不同的。一般情况下取g = 9.8 m/s2即可。
教师口述：经过前面的分析，我们可以得出，自由落体运动是匀变速直线运动的特例。匀变速直线运动中，只要将自由落体运动的特点初速度v0=0、a=g代入就可得自由落体运动的规律。
教师设问：请大家将自由落体运动的特点代入匀变速直线运动的相关公式中，求出速度与时间的关系、位移与时间的关系、速度与位移的关系。
学生活动：计算老师所提问题。
自由落体运动中，速度与时间的关系
v=gt
自由落体运动中，位移与时间的关系

自由落体运动中，速度与位移的关系
v2=2gh
教师口述：历史上，关于自由落体运动规律的探索还留下了一些故事。回顾历史，对我们了解科学家的探究方法、学习他们的科学精神是非常有益的。
教师活动：讲解伽利略探究自由落体运动规律的过程。
教师活动：讲解伽利略开创的科学探究的一般过程。
典题剖析
例1 关于自由落体运动，下列说法正确的是( )
A．物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动
B．如果空气阻力比重力小得多，空气阻力可以忽略不计，这时由静止开始下落的运动是自由落体运动
C．一个棉花团由静止开始下落的运动是自由落体运动
D．雨滴经过窗子的这段运动可以看作是自由落体运动
答案：B
解析：自由落体运动是从静止开始、只在重力作用下的运动，A选项中没有明确物体只受重力作用，故错误；D选项中雨滴经过窗子的这段运动的初速度不为零，因而不是自由落体运动，D错；如果空气阻力可以忽略不计，从静止下落的物体的运动可以看成自由落体运动，B正确，C错误。
例2 某探险者在野外攀岩时，踩落一小石块，约5 s后听到石块直接落到崖底的声音。探险者离崖底的高度最接近的是( )
A．25 mB．50 m
C．110 mD．150 m
答案：C
解析：小石头落入崖底，其下落规律可以看作自由落体运动，即x＝eq \f(1,2)gt2，代入数据得x=eq \f(1,2)×9.8×52m=122.5 m，考虑声音传回来大约有0.3 s，即下落距离应略小于122.5 m，即选项C正确。
课堂小结