人教版物理必修第一冊(cè)第二章第4節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)第2章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究第4節(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)目錄一、學(xué)習(xí)任務(wù)二、新知探究（一）梳理要點(diǎn)（二）啟發(fā)思考（三）深化提升三、課堂小結(jié)四、拓展第2章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究第4節(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)一、學(xué)習(xí)任務(wù)1．知道物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件，知道自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。2．會(huì)探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和測(cè)定自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度，知道重力加速度的大小和方向。3．會(huì)運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和特點(diǎn)解決有關(guān)問(wèn)題。4．了解伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)的科學(xué)方法和探究過(guò)程。二、新知探究知識(shí)點(diǎn)一：自由落體運(yùn)動(dòng)（一）梳理要點(diǎn)1．亞里士多德的觀點(diǎn)：物體下落的快慢跟它的輕重有關(guān)，重的物體下落得快。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(guò)邏輯推理，否定了他的論斷。(2)猜想：重的物體與輕的物體應(yīng)該下落得同樣快。3．自由落體運(yùn)動(dòng)(1)定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)。(2)條件初速度(3)實(shí)際運(yùn)動(dòng)：物體下落時(shí)由于受空氣阻力的作用，物體的下落不是自由落體運(yùn)動(dòng)；只有當(dāng)空氣阻力比較小，可以忽略時(shí)，物體的下落可以近似看作自由落體運(yùn)動(dòng)。（二）啟發(fā)思考觀察下列兩幅圖片，思考有關(guān)問(wèn)題：?jiǎn)栴}1(1)伽利略的“比薩斜塔實(shí)驗(yàn)”：讓重的鐵球和輕的鐵球同時(shí)下落，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了什么現(xiàn)象？提示：兩球幾乎同時(shí)落地。問(wèn)題2上述現(xiàn)象說(shuō)明什么？提示：空氣阻力對(duì)兩個(gè)鐵球的運(yùn)動(dòng)的影響可以忽略,兩球下落可以看成自由落體運(yùn)動(dòng)問(wèn)題3小球的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是什么？提示：初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。問(wèn)題4宇航員在月球上的實(shí)驗(yàn)：鐵球與羽毛同時(shí)由同一高度靜止釋放，同時(shí)落地。簡(jiǎn)單解釋為什么。提示：月球表面沒(méi)有空氣，鐵球與羽毛都做自由落體運(yùn)動(dòng)。（三）深化提升1．物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)條件(1)初速度為零。(2)除重力之外不受其他力的作用。2．自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想化模型(1)這種模型忽略了次要因素——空氣阻力，突出了主要因素——重力。實(shí)際上，物體下落時(shí)由于受空氣阻力的作用，并不做自由落體運(yùn)動(dòng)。(2)當(dāng)空氣阻力遠(yuǎn)小于重力時(shí)，物體由靜止開始的下落可看作自由落體運(yùn)動(dòng)。如在空氣中自由下落的石塊可看作自由落體運(yùn)動(dòng),空氣中羽毛的下落不能看作自由落體運(yùn)動(dòng)3．運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：初速度為零、加速度為重力加速度g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特例。知識(shí)點(diǎn)二：自由落體加速度（一）梳理要點(diǎn)1．定義：在同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的加速度都相同，這個(gè)加速度叫作自由落體加速度，也叫作重力加速度，通常用g表示。2．方向：總是豎直向下。3．大?。涸诘厍蛏喜煌牡胤剑琯的大小是不同的。一般的計(jì)算中，g取9.8m/s2近似計(jì)算時(shí)，g取10m/s2。（二）啟發(fā)思考跳傘運(yùn)動(dòng)是指跳傘員乘飛機(jī)、氣球等航空器或其他器械升至高空后跳下，或者從陡峭的山頂、高地上跳下，并借助空氣動(dòng)力和降落傘在張開降落傘之前和開傘后完成各種規(guī)定動(dòng)作。跳傘過(guò)程主要包括離機(jī)、自由墜落、開傘、降落和著陸。問(wèn)題1兩質(zhì)量不同的跳傘運(yùn)動(dòng)員，做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度一樣嗎？提示：一樣。問(wèn)題2重力加速度的方向如何確定？提示：總是豎直向下。問(wèn)題3在地球上的不同位置，自由落體加速度一定相同嗎？提示：不相同。（三）深化提升1．自由落體加速度——重力加速度產(chǎn)生原因由于地球上的物體受到地球的吸引而產(chǎn)生大小與物體質(zhì)量無(wú)關(guān)，與所處于地球上的位置及距地面的高度有關(guān)，在一般的計(jì)算中，可以取g＝9.8m/s2或g＝10m/s2與緯度關(guān)系在地球表面上，重力加速度隨緯度的增加而增大，在赤道處重力加速度最小，在兩極處重力加速度最大，但差別很小與高度關(guān)系在地面上的同一地點(diǎn)，隨高度的增加，重力加速度減小，在一般的高度內(nèi)，可認(rèn)為重力加速度的大小不變方向豎直向下，由于地球是一個(gè)球體，所以各處的重力加速度的方向是不同的2．兩點(diǎn)提醒(1)重力加速度的方向既不能說(shuō)是“垂直向下”，也不能說(shuō)是“指向地心”，只有在赤道或兩極時(shí)重力加速度的方向才指向地心。(2)物體在其他星球上也可以做自由落體運(yùn)動(dòng)，但不同天體表面的重力加速度不同。知識(shí)點(diǎn)三：自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用（一）梳理要點(diǎn)1．自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。2．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)。3．自由落體運(yùn)動(dòng)的速度、位移與時(shí)間的關(guān)系式：v＝gt，x＝12gt2（二）啟發(fā)思考一位同學(xué)用兩個(gè)手指捏住直尺的頂端，你用一只手在直尺下方做握住直尺的準(zhǔn)備，但手不能碰到直尺，記下這時(shí)手指在直尺上的位置。當(dāng)看到那位同學(xué)放開直尺時(shí)，你立即捏住直尺。測(cè)出直尺降落的高度，就可以算出你做出反應(yīng)所用的時(shí)間，如圖所示。問(wèn)題1直尺的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)是什么？提示：直尺做自由落體運(yùn)動(dòng)。問(wèn)題2測(cè)反應(yīng)時(shí)間的原理是什么？提示：讀出被捏住時(shí)直尺下落高度為h，直尺做自由落體運(yùn)動(dòng)，由h＝12gt2，得下落時(shí)間(反應(yīng)時(shí)間)為t＝2h問(wèn)題3自由落體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間由哪些因素決定？提示：由下落高度與當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葲Q定。（三）深化提升1．勻變速直線運(yùn)動(dòng)與自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律比較勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一般規(guī)律自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律速度公式v＝v0＋atv＝gt平均速度公式v＝vv＝v位移公式x＝v0t＋12atx＝12gt位移與速度的關(guān)系v2v2＝2gh推論Δx＝aT2Δx＝gT22．關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)比例關(guān)系式(1)第1T末、第2T末、第3T末……第nT末速度之比v1∶v2∶v3∶…∶vn＝1∶2∶3∶…∶n。(2)前1T內(nèi)、前2T內(nèi)、前3T內(nèi)……前nT內(nèi)的位移之比h1∶h2∶h3∶…∶hn＝1∶4∶9∶…∶n2。(3)第1T內(nèi)、第2T內(nèi)、第3T內(nèi)……第nT內(nèi)的位移之比hⅠ∶hⅡ∶hⅢ∶…∶hN＝1∶3∶5∶…∶(2n－1)。(4)通過(guò)第1個(gè)h、第2個(gè)h、第3個(gè)h……第n個(gè)h所用時(shí)間之比t1∶t2∶t3∶…∶tn＝1∶(2－1)∶(3-2)∶…∶(3.規(guī)律方法應(yīng)用自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)注意兩點(diǎn)(1)自由落體運(yùn)動(dòng)是一種特殊的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，故勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本公式、推論對(duì)于自由落體運(yùn)動(dòng)都是適用的，但加速度為重力加速度g。(2)應(yīng)用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律時(shí)，應(yīng)先確定研究對(duì)象，選定研究過(guò)程，明確物體的運(yùn)動(dòng)情況，結(jié)合自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行求解。知識(shí)點(diǎn)四：自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)探究（一）梳理要點(diǎn)1．實(shí)驗(yàn)儀器——打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(1)按如圖所示連接好實(shí)驗(yàn)裝置，讓重錘做自由落體運(yùn)動(dòng)，與重錘相連的紙帶上便會(huì)被打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一系列點(diǎn)跡。(2)對(duì)紙帶上計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離h進(jìn)行測(cè)量，利用hn－h(huán)n－1＝gT2求出重力加速度的大小2．實(shí)驗(yàn)步驟(1)把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器豎直固定在鐵架臺(tái)上，連接好電源。(2)把紙帶穿過(guò)兩個(gè)限位孔，下端通過(guò)鐵夾將重物和紙帶連接起來(lái)，讓重物靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。(3)用手捏住紙帶上端，把紙帶拉成豎直狀態(tài)，先接通電源，再松開紙帶讓重物自由下落，打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上打下一系列的點(diǎn)。(4)重復(fù)幾次，選取一條點(diǎn)跡清晰的紙帶分析。（二）深化提升1．?dāng)?shù)據(jù)處理方法(1)逐差法雖然用a＝ΔxT2可以根據(jù)紙帶求加速度，但只利用逐差法求加速度，若為偶數(shù)段，假設(shè)為6段，則a1＝x4-x13T2，a2＝x5-x23T2，a3＝x6-x33T2，然后取平均值，即a(2)vt圖像法根據(jù)紙帶，求出各時(shí)刻的瞬時(shí)速度，作出vt圖像，求出該vt圖像的斜率k，則k＝a。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是可以舍掉一些偶然誤差較大的測(cè)量值，有效地減少偶然誤差2．注意事項(xiàng)(1)應(yīng)選用質(zhì)量和密度較大的重物。增大重物的重力可使阻力的影響相對(duì)減小。(2)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器應(yīng)豎直放置，以減小阻力。(3)重物應(yīng)從靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器處釋放，要先接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，再釋放紙帶。三、課堂小結(jié)回歸本節(jié)知識(shí)，自我完成以下問(wèn)題：1．輕重不同的物體從同一高度自由落下，哪個(gè)物體下落得快？什么因素影響物體下落的快慢？提示：(1)輕重不同的物體下落得一樣快，與物體質(zhì)量無(wú)關(guān)。(2)空氣阻力。2．自由落體運(yùn)動(dòng)是怎樣的運(yùn)動(dòng)？提示：初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。3．怎樣表達(dá)自由落體運(yùn)動(dòng)的速度、下落的高度與下落的時(shí)間關(guān)系？提示：v＝gt，x＝12gt2四、拓展研究自由落體運(yùn)動(dòng)、測(cè)定自由落體加速度的其他常用方法1．頻閃照相法(1)頻閃照相機(jī)可以間隔相等的時(shí)間拍攝一次，利用頻閃照相機(jī)的這一特點(diǎn)可追蹤記錄做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體在各個(gè)時(shí)刻的位置(如圖所示)。(2)根據(jù)勻變速運(yùn)動(dòng)的推論Δh＝gT2可求出重力加速度g＝ΔhTvt2＝v＝xt，求出物體在某兩個(gè)時(shí)刻2．滴水法(1)如圖所示，讓水滴從水龍頭滴下，在水龍頭正下方放一個(gè)盤，調(diào)節(jié)