高一物理必修1第二章教案

2.1 探究自由落体运动
1、落体运动的思考
（一）引入新课生活现象引入：树叶飘落，雨滴下落等这类物体落下的运动就是落体运动。

问：什么是自由落体运动呢，我们先来看一下什么叫落体运动。

树叶飘落，雨滴下落等这类物体落下的运动就是落体运动。

那么落体运动都有什么规律呢？
（二）落体运动的思考：
引入：介绍亚里多德以及其观点。

引出伽利略的观点，得出两种结论相互矛盾。

【亚里士多德：物体越重,下落越快。

伽利略：假设亚里士多德的观点是准确的（即重的物体下落快）。

得出两种结论是矛盾的】
（三）提出本节课要探究的问题：物体下落过程中的运动情况与什么相关？
（四）实验与探究
(1)比萨斜塔落体实验
(2)实 验：将一个物体装入信封后与同样的物理一起下落。

信封下落慢，证明亚里士多德的观点是错的。

由（1）和（2）得出结论：物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关。

那么物体下落过程中的运动情况与什么因素相关呢?也就是说物体下落的快慢与什么因素相关呢?
（五）观察与思考
牛顿管实验
问：我们刚刚看到的是纸片是飘落下去的，为什么？（有空气阻力）那假如把空气阻力消除掉又会是怎么样呢？
问：在几乎没有空气的情况下，轻重不同的两个物体同时落地，说明影响物体下落快慢的原因就是——空气阻力。

（板书：影响下落快慢：空气阻力）消除了空气阻力，物体就只受重力，而且是从静止开始下落，这样的运动就叫做自由落体运动。

它有哪两个条件？（板书：自由落体 条件：①只受重力作用②从静止开始下落（s m v /00=）
（六）实验验证
1971年美国宇航员斯科特在月球上让一把锤子和一根羽毛同时下落，观察到它们同时落到月球表面。

（七）得出概念
物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。

特 点：1、初速度为0；2、只受重力或空气阻力远小于重力时空气阻力能够忽略不计。

2、记录自由落体运动轨迹
问：我们要研究自由落体运动，就要知道物体下落的……（位移、速度、时间）
问：要记录物体运动的位移和时间，就要用……（打点计时器）
小结：探究自由落体运动
1、落体运动
2、影响物体下落快慢的因素：空气阻力
3、概念：只在重力作用下从静止开始下落的运动
4、条件：V0=0 ；只受重力或G f <<空时
5、记录自由落体运动轨迹【速度方向不变，有加速度、s 正比于时间的平方，相邻相等
时间间隔位移差为常数。

】
2.2 自由落体运动规律
1、复习与引入：
不同的物体下落快慢可能不相同，主要原因是因为空气阻力的影响，而做自由落体运动的物体不受空气阻力的影响，所以自由下落的物体下落情况相同。

【复习自由落体运动定义、条件、特征。

】
2、新课教学
提出探究自由落体运动规律的思路：猜测——验证——推导公式
依据纸带提出猜测：
引导学生猜测自由落体运动的运动性质：
（1）匀速直线运动——不可能（两点间的距离不等）
（2）匀变速直线运动——可能（直线运动，速度变化）
进一步假设，假如自由落体运动是一个匀变速直线运动，它的特征还有哪些？
【初速度为0、运动方向竖直向下】
引导学生如何证明此猜测：想要证明自由落体运动是匀变速直线运动，只需证明其速度均匀变化，即只需证明加速度ａ为固定值。

假设自由落体运动是匀变速直线运动，由初速度为零的匀变速直线运动速度公式at v t =知道，物体的速度是均匀增加的，即从静止开始，每隔1s ，其速度分别
为0,1a,2a.3a,4a,5a,6a,7a,8a.....，假如我们求出这个过程的平均速度，再由平均速度的公式t
s v =-，通过计算值跟实际的位移测量，便可理解这个过程的运动情况了。

如何求这段过程的平均速度，我们从数学的角度思考这个问
题。

借助数学方法，我们能够得到物体做自由落体运动时，在某一过程中的平均速度与该过程中的初速度和末速度的关系为2t o v v v +=-，结合t s v =-，能够得出其位移随时间变化的关系为22
1at s =，通过对纸带上位移与对应时间的测量，我们就能够计算出物体的加速度，进而验证自由落体运动是匀变速直线运动。

通过公式变形，得出t
s v t 2=。

【讨论与交流】
通过对纸带上不同打点的测量计算，求出下落的加速度是否一样？加速度有多大？并求出某打点的瞬时速度。

3、自由落体运动规律
自由落体运动是一种初速度为零的匀变速直线运动，其加速度是一个常量，ａ为常量有两层含义：
１）某一自由落体运动的加速度为固定值
２）不同物体自由下落的加速度也为固定值
所以我们用一个特殊的符号ｇ来代替这个固定的ａ值。

我们用g 来表示自由落体运动的加速度，g 成为重力加速度，g=9.8m/s2,粗略计算时，我们能够取g=10m/s2.方向总是竖直向下的。

地球上不同位置的重力加速度一般是不同的，维度越高，重力加速度的数值越大。

综上所述：自由落体运动是一种初速度为0，加速度为g 的匀加速直线运动 其速度公式和位移公式能够写成：22
1gt s gt
v t ==
4、．规律的应用：
（1）思考：生活当中，高空坠物已成为社会的一大公害，那么高空坠物究竟有多大的危害呢？
例1：一花盆从5楼的高度由静止开始坠下，忽略空气阻力的作用，问：果核坠落到地面时的速度为多大？（每层楼高3米，g 取9.8m/s ²）
通过计算得到该花盆落到地面的速度大约是17.15ｍ／ｓ，这个速度比以60ｋｍ／ｈ行驶的汽车速度还要大，将对人造成极大的伤害，甚至会威胁到人的生命。

（2）讨论与交流
雨滴下落的高度大约是1.5ｋｍ，比花盆高得多，假如它作自由落体运动，计算它落地时的速度？思考，为什么下落高度比花盆高得多的雨滴却不会对人造成伤害？
2．3从自由落体到匀变速直线运动
1、课堂引入：上节课我们通过打点计时器打下的自由落体运动的纸带，研究了自由落体运动的运动规律，回忆一下，自由落体运动是一种什么样的运动？【初速度为零，加速度为g 的匀变速直线运动，加速度为一个常量，方向竖直向下，他的速度公式和位移公式分别是gt v t = 22
1gt s = 2、实验探究：四百多年前，在没有计时工具和能够记录物体运动轨迹的仪器，所以，伽利略就设计了一个斜面实验，对自由落体运动也实行了一个比较精确的研究。

【介绍伽利略斜面实验】，经过多次实验，伽利略得出了从静止开始下滑的物体其位移正比于时间的平方。

下面，让我们一起来模拟伽利略的斜面实验，请同学们在试验的过程中记录相关的数据，完成数据记录表格。

3、实验分析总结：通过实验，我们发现，当我们把斜面改变不同的角度时，位移正比于时间的平方这个关系依然成立。

仅仅位移与时间平方的比值随斜面倾角的增大而增大。

当斜面倾角增大到90度时，为自由落体运动，此时位移与时间平方的比值为最大。

当倾角为0度时，这时候运动就变成了匀变速直线运动，从对自由落体运动研究得出的结论出发，我们能够得出匀变速直线运动的运动规律。

4、匀变速直线运动规律：匀变速直线运动的速度公式at v v o t +=，匀变速直线运动的位移公式22
1at t v s o += 5、一个有用的推论
从匀变速直线运动的速度公式和位移公式出发，消去时间，能够推出
1．公式：as v v t 2202=-
2、匀变速直线运动三公式的讨论 at v v t +=0 202
1at t v s += as v v t 2202=- 1）．三个方程中有两个是独立方程，其中任意两个公式能够推导出第三式。

2）．三式中共有五个物理量，已知任意三个可解出另外两个，称作“知三解二”。

3）．Vo 、a 在三式中都出现，而t 、Vt 、s 两次出现。

4）．已知的三个量中有Vo 、a 时，另外两个量能够各用一个公式解出，无需联立方程．
5）．已知的三个量中有Vo 、a 中的一个时，两个未知量中有一个能够用一个公式解出，另一个能够根据解出的量用一个公式解出。

6）．已知的三个量中没有Vo 、a 时，能够任选两个公式联立求解Vo 、a 。

7）．不能死套公式，要具体问题具体分析(如刹车问题)。

6、练习解答：【P28例题】
1．物体作匀加速直线运动，加速度为2m ／s2，就是说( )
A ．它的瞬时速度每秒增大2m ／s
B ．在任意ls 内物体的末速度一定是初速度的2倍
C ．在任意ls 内物体的末速度比初速度增大2m/s
D ．每秒钟物体的位移增大2m
2．物体沿一直线运动，在t 时间内通过的路程为S ，它在中间位置s ／2处的速度为vl ，在中间时刻t ／2时的速度为v2，则Vl 和v2的关系为( )
A ．当物体作匀加速直线运动时，v1>v2
B．当物体作匀减速直线运动时，v1>v2
C．当物体作匀速直线运动时，v1=v2
D．当物体作匀速直线运动时，v1<v2
3．一物体从静止开始做匀加速直线运动，加速度为O．5 m/s2，则此物体在
4s末的速度为___________m／s；4s初的速度为___________m／s。

4．摩托车从静止开始，以al=1．6m/s2的加速度沿直线匀加速行驶了tl=4s
后，又以a2=1．2 m／s2的加速度沿直线匀加速行驶t2=3s，然后做匀速直
线运动，摩托车做匀速直线运动的速度大小是____________。

5．如图是某质点做直线运动的速度图像。

由图可知物
体运动的初速度________m/s，加速度为
__________m/s2。

能够推算经过 ________s，物体的速度
是60m/s，此时质点的位移为_______。

6 如何用图像法推导出匀变速直线运动的位移公式？
2．4匀变速直线运动与汽车行驶安全
1、复习旧知识：1.匀变速直线运动速度与时间关系？
2.匀变速直线运动位移与时间关系？
3.匀变速直线运动速度与位移关系？
2、引入新课：当滚滚车轮行驶在生命的边缘，我们该如何面对？汽车这个文明产物
给人类的生活带来了方便、舒适和惬意。

但惨烈车祸也一直如影随形。

超速，超
载，酒后驾驶，疲劳驾驶，无证驾驶五大交通杀手，你是否还要继续？
3、判断汽车是否安全：例题1：
在高速公路上行驶的速度为108km/h,若驾驶员发现前方80m处发生了交通事故，
马上紧急刹车，汽车以恒定的加速度经过4s才停下来。

问该汽车是否会有安全
问题？
提示：
1.通过计算比较哪个物理量来判断汽车是否会有安全问题？
2.计算位移有哪些公式？我们在这里应该选用哪个公式？
答：1.通过比较汽车刹车位移和80m的大小判断汽车是否安全。

假如刹车位移大于80m，则有安全问题，反之则没有安全问题。

2.这里使用或
解：设汽车运动方向为正方向，则 108km/h=30m/s
根据得：60m<80m，故：汽车没有安全问题
4、反应时间：
影响汽车安全与否的因素除了速度还有反应时间，视力，视野等等。

例题2：
汽车在高速公路上行驶的速度为108km/h,若驾驶员发现前方80m处发生了交
通事故，若驾驶员的反应时间为0.5s，之后汽车以恒定的加速度经过4s才停
下来。

问该汽车是否会有安全问题？
提示：
1.反应时间内驾驶员有没有作出反应？
2.在反应时间内汽车做什么运动？
3.停车距离与反应距离和刹车距离的关系是什么？
答：分析：反应时间内驾驶员没有做出反应，汽车做匀速直线运动。

如图：停车距离=停车距离+刹车距离
解：设汽车运动方向为正方向，则：108km/h=30m/s
反应时间内：
根据得：S=S1+S2=75m
75m<80m，故：汽车没有安全问题
5、酒后驾驶：播放视频：酒后驾驶，害人害己。

例题3：
汽车在高速公路上行驶的速度为108km/h,若驾驶员发现前方80m处发生了交通事故，若驾驶员当时酒后驾驶，反应时间延长为1.5s，之后汽车以恒定的加速度经过4s才停下来。

问该汽车是否会有安全问题？
答：酒后驾驶，驾驶员的反应时间变长，停车距离变长，发生交通事故的可能增大。

解：设汽车运动方向为正方向，则：108km/h=30m/s
反应时间内：
根据得：S=S1+S2=105m
105m<80m，故：汽车没有安全问题。

6、限速问题：播放视频：篮球女孩。

车祸猛于虎，超速等交通杀手制造了一幕幕人间悲剧。

交通安全时刻铭记于心。

例题4：
高速公路给人们出行带来了方便，但是因为在高速公路上行驶的车辆速度大，雾天往往出现十几辆车追尾相撞的车祸，因此交通部门规定在大雾天关闭高速公路。

汽车在广深高速正常行驶的速度为120km/h，汽车紧急刹车产生的最大加速度为6m/s。

如果某天有薄雾，能见度为40m，为行驶安全汽车行驶速度应作何限制？（设司机反应时间为 0.6s）
提示：
1.120km/h是汽车的初速度吗？
2.根据题意，汽车必须在多少米内停下来？
3.反应时间对停车有何影响？.
答：120km/h并不是汽车的初速度，而本题要求的限速值才是汽车的初速度，汽车必须要在40m内停下来。

反应时间内汽车在做匀速直线运动。

解：设汽车运动方向为正，限速值为V0，则：
根据有：
反应时间内：
又由题可知:
联立以上方程得：V0=18.6m/s=67km/h。