人教版高中物理必修一教案自由落体运动

高中物理课堂教学教案年月日

结论：影响落体运动快慢的因素是空气阻力的作用，没有空气阻力时，只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢相同．

[课堂训练]

图2—4—l所示是课题研究小组进行自由落体运动实验时，用频闪连续拍照的方法获得的两张照片A和B，任选其中的一张，回答下列几个问题：

(1)我选图；

(2)我从图中观察到的现象是：．

(3)请对你所观察到的现象进行解释．

参考解答1：

(1)图A

(2)质量相等的纸片和纸团同时释放，纸片比纸团下落得慢．

(3)如图2—4—2，质量相等的纸片和纸团，它们的重力相等．由于空气的阻力对纸片的影、响较大，不能忽略，所以纸片下落加速度较小．如果把纸片揉成纸团，空气阻力对纸团的影响较小，纸团下落加速度较大，所以质量相等的纸片和纸团同时放手，纸片比纸团下落得慢．

参考解答2：

(1)图B

(2)体积相等的铅球和木球同时释放，几乎是同时落地的．

(3)如图2—4—3，阻力对它们的影响很小，几乎可以忽略，虽然G铅大于G木，但是由于m铅也大于m木，即铅球的惯性比木球大，所以它们获得了相同的加速度g．对于同种材料的大、小二球，情况也是如此，它们也有相同的加速度g，所以体积相等的铅球和木球几乎是同时落地的．

师：阅读课本并回答：(1)什么叫自由落体运动?(2)自由落体运动的特点是怎样的? 生：物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫自由落体运动．特点是：(1)初速度为零；(2)只受重力作用，没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计．师：在地球表面附近从高处下落的物体，事实上都受到空气阻力的作用，因此，严格地说，实际生活中并不存在只受重力作用的自由落体运动．但若物体在下落过程中所受空气阻力远小于重力，则物体的下落也可看作自由落体运动．例如，对于实心

让学生看教材第46页列表，尝试从表中寻找规律，这一规律是怎样产生的?

学生猜想，但不宜过多解释．

生：越往北重力加速度越大，说明重力加速度与地理纬度有关，纬度越高，重力加速度越大．

师：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动，只要这些公式中的初速度v0＝0，a取g就可以了．自由落体运动遵从的规律:v=v o+at推出：v＝gt

x＝v o t+at2/2推出：x＝gt2/2．

[讨论与交流]

在现实中，雨滴大约在1．5km左右的高空形成并开始下落，计算一下，若该雨滴做自由落体运动，到达地面时的速度是多大?遇到过这样快速的雨滴吗?据资料显示，落到地面的雨滴速度一般不超过8m／s．为什么它们的差别会这么大?

参考：意大利物理学家伽利略得出了物体在只受重力的情况下(即不受阻力)由静止开始的运动，叫自由落体运动．那么一切物体的下落都一样快，加速度都为g＝9．8 m／s2，在任意时刻物体的速度v t＝gt，在任意时刻物体下落的高度：h＝gt2/2．这样，可以得出v t2＝2gh．现在说说雨滴的下落是否是自由落体吧．首先说说雨滴的形成：由于大量湿空气的上升，随着高度增加压强逐渐减小，水蒸气出现过饱和，使水蒸气凝结而形成小水滴，大量小水滴聚集起来形成云．小水滴吸收水汽，形成大水滴，受重力开始下落，又与上升的热水汽形成更大的水珠，这样形成的水滴的下落是自由落体吗?我们先假设水滴下落是自由落体，并且还假设云的高度为2 000m，那么这样的水滴下落到地面的速度有多大?由vt2＝2gh易计算得到vt＝200m／s

试想水滴以这样大的速度下落到头上会发生什么，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?大约为8m／s的速度匀速下落．这样的速度已经很大了，如果雨滴的半径比较大的话，人们必会感到痛．要真是自由落体的话，那还了得吗?

那么水滴在下落时的速度为什么会这么小?原因是水滴在下落时要与它正下方的小水滴(上升的水汽)相碰并吸收，由于小水滴的阻碍作用，减慢了它下落的速度，水滴下落的速度越大，这种阻碍作用越强，当水滴的重力与阻碍的力相等时，雨滴就会匀速下落．当雨滴的半径大到某一程度时，受到气流的影响而会分裂，较大的部分继续下落，而较小的又会随上升的气流上升，又起到阻碍大水滴下落的作用，所以我们看到的雨滴不会太大，就是这个道理，而且雨滴速度也不大，落到地面的雨滴速度一般不超过8m／s．

[实验与探究]

下面提供一组探究课题，仅供参考．

1．根据漫画讨论如图2—4—4所示：他们采用了什么方法测量洞的深度?请你对该方法进行评估(指出有何优点与不足)．

参考解答：他们采用的是自由落体运动规律，通过测量石头下落的时间求位移的方法

测量洞深．

由于x＝1/2gt2，g=10m／s2，t＝2s，所以x＝20m

该方法的优点：

(1)所使用的仪器设备简单；

(2)测量方法方便；

(3)g的取值熟悉；

(4)运算简便

…………………………………………………

该方法的不足：

(1)测量方法粗略，误差较大；

(2)石块下落的初速度不为零，不是真正的自由落体运动；

(3)石块下落有空气阻力，会造成一定的误差；

(4)未考虑声音传播需要的时间．

2．用滴水法可以测定重力加速度的值．方法是：在自来水龙头下面固定一块挡板A，使水一滴一滴断续地滴落到挡板上，仔细调节水龙头，使得耳朵刚好听到前一水滴滴在挡板上的声音的同时，下一水滴刚好开始下落．首先量出水龙头口离挡板的高度A，再用秒表计时，计时方法是：当听到某一水滴滴在挡板上的声音的同时，开启秒表开始计时，并数“1”，以后每听到一声水滴声，依次数“2、3、4……”，一直数到“n”时，按下秒表按钮停止计时，读出秒表的示数为l

(1)写出用上述测量计算重力加速度g的表达式．

(2)为了减小误差，改变h的数据，测出多组数据．

[课堂训练]

一位同学进行“用打点计时器测量自由落体的加速度”实验．

(1)现有下列器材可供选择：铁架台、电火花计时器及碳粉纸、电磁打点计时器