《2.4自由落体运动》教学设计、导学案、同步练习

《2.4自由落体运动》教学设计

【教学目标】

一、知识与技能

1．知道自由落体运动的条件以及运动性质。

2．掌握自由落体加速度的大小和方向。

3．能够运用匀变速直线运动规律分析、解决有关自由落体运动的问题。

二、过程与方法

1．小组通过实验探究、讨论交流，体验自由落体运动现象。

2．培养学生观察能力、分析能力、推理能力、处理实验数据的能力、归纳能力等。

三、情感态度与价值观

1．体会身边的自由落体运动，学以致用，激发学生的学习热情。

2．通过应用自由落体运动规律，解决实际问题，培养学生关注生活的态度。

【教学重难点】

教学重点：自由落体运动的特点和规律。

教学难点：

1．自由落体运动的性质

2．自由落体加速度

【教学过程】

一、导入新课

出示图片：常见物体的下落

物体下落的运动是司空见惯的，例如雨滴下落，雪花纷飞、树叶飘落等，但人类对它的认识却经历了差不多两千年的时间。

出示图片：亚里士多德

教师叙述亚里士多德的观点：二千多年前，古希腊哲学家亚里士多德认为物体下落的快慢跟它的轻重有关，重的物体下落得快。

他的这一论断符合人们的常识，以至于其后两千年的时间里，大家都奉为经典，你能举例推翻这一结论吗？

出示参考答案：取两张质量不同的纸，取质量小揉成纸团，再让它们同时下落。可观察到什么现象？

现象：质量小的纸团下落的快。

教师总结：可见亚里士多德的观点是错误的

影响落体运动快慢的因素可能是空气阻力的作用。

二、讲授新课

（一）自由落体运动

1．伽利略认为，根据亚里士多德的论断，会推出相互矛盾的结论。

出示图片：大小石头

（1）假定大石头的下落速度为8，块小石头的下落速度为4，当把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而变慢。

结论1：整个物体的下落速度应该小于8；

（2）把两块石头捆在一起后，整体重量增加，则速度增加。

结论2：整个物体下落的速度应该比8还要大。

教师总结：这种相互矛盾的结论，说明亚里士多德“重的物体下落得快”的看法是错误的。

那么，轻重不同的物体下落的情况到底怎样？下面我们一起来做个比较精细的实验，仔细研究一下。

2．演示实验：轻重不同的物体下落快慢的研究

出示图片：牛顿管

甲有空气乙真空

（1）实验器材：牛顿管（一个两端封闭的玻璃管，其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通）、真空泵、质量不相同的铁片和羽毛等。

（2）实验步骤：

①在有空气阻力时，把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中；

②把玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落的情况；

③启动真空泵，把牛顿管里的空气抽出一些，把玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落的情况；

④把牛顿管里的空气几乎全部抽出，重复步骤③，观察物体下落的情况。

（3）演示牛顿管的实验视频

教师总结：

（4）实验现象：如果牛顿管里有空气，金属片和羽毛下落的快慢不同；把牛顿管里的空气抽出一些，金属片和羽毛下落的快慢就变得接近；当把牛顿管里的空气几乎全部抽出时，金属片和羽毛下落的快慢就相同了。

（5）实验结论：在没有空气的空间里，物体下落的快慢相同

3．自由落体运动

（1）定义：物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动。

=0

（2）特点：只受重力、v

（3）当空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，从静止开始下落的物体可视为自由落体运动。

由上面的实验我们可以看到，自由落体运动是加速运动。那么，它的加速度在下落过程中是否变化呢？

例1：关于自由落体运动，下列说法正确的是（）

A．物体竖直向下的运动一定是自由落体运动

B．不同的物体做自由落体运动，它们的运动规律是不同的

C．物体只有在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动

D．自由落体运动的加速度与物体的质量无关

答案：CD

（二）实验：研究自由落体运动的规律

1．实验器材：铁架台、打点计时器、纸带、电源、夹子、导线、重物。

2．原理：纸带在重物的作用下自由下落，纸带受到的阻力较小，近似认为纸带做自由落体运动，根据打出的纸带点的情况，分析出重物的运动规律。

出示图片：打点计时器

3．实验步骤：

①把打点计时器竖直固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。

②让重物靠近打点计时器，用手捏住纸带上端，启动打点计时器，松手后重

物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点，最后要关闭电源。

③仿照前面对小车运动的研究，测量重物下落的加速度。

④改变重物的质量，重复上面的实验。

4．数据处理

（1）计数点瞬时速度的求法

例题：计数点2时的瞬时速度

参考答案：

用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度。

出示纸带：

教师出示计算结果和图像

试验结论：v-t图像为一条倾斜的直线，所以自由有落体运动是匀变速直线运动。

实验误差：

1．纸带与打点计时器的摩擦

2．空气阻力的影响

3．测量误差

知识拓展

由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：

如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，S

1、S

2

、S

3

……为相邻

两计数点之间的距离，若△S=S

2－S

1

=……=C（常数），即若两连续相等的时间间