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1、2022年高中物理《探究自由落體運動》教案7 粵教版必修1
教學目標:
1.知識與技能:
(1)了解人們研究自由落體運動的歷史事實和科學方法;
(2)正確認識自由落體運動,知道影響物體下落的因素,并明白自由落體運動是理想狀態(tài)下的運動;
(3)能用打點計時器得到落體運動的運動軌跡,并能通過分析紙帶上記錄的位移與時間等運動信息,獲取物體做自由落體運動的相關(guān)信息;
(4)培養(yǎng)學生的觀察能力、推理能力及科學研究的方法。
2.過程與方法
通過對落體運動的實驗探究,初步學習使用變量控制法。
3.情感態(tài)度與價值觀:
(1)調(diào)動學生積極參與討論的興趣,培養(yǎng)邏輯思維能力及表達能力;
(2)
2、滲透物理方法的教育,在研究物理規(guī)律的過程中抽象出一種物理模型——自由落體。
(3)通過實驗,培養(yǎng)學生的合作精神。
(4)通過史實,培養(yǎng)學生學會質(zhì)疑的科學素養(yǎng)。
教學知識點:認識自由落體運動
教學重點:認識自由落體運動及影響物體下落快慢的因素
教學難點:影響物體下落快慢的因素
教學方法:探究法、討論法、講授法
教學過程:
【故事引入】
我國古代出現(xiàn)過這種故事:傳說三國時期,周倉欲與關(guān)羽比力氣,關(guān)羽說你能把一根稻草丟過河去嗎?周倉多次試丟均無成功,然后反問關(guān)羽,關(guān)羽隨手將一捆稻草輕而易舉地丟過了河,周倉佩服得五體投地。這個故事能說明關(guān)羽臂力過人嗎?
通過這節(jié)課的學習,相信大家一
3、定可以用學到的物理知識來解決這個問題。
【介紹名人】
1、亞里士多德:(前384—前322年),古希臘斯吉塔拉人,是世界古代史上最偉大的哲學家、科學家和教育家之一。
亞里士多德是柏拉圖的學生,亞歷山大的老師。
格言:有人問:寫一首好詩,是靠天才呢?還是靠藝術(shù)?我的看法是:苦學而沒有豐富的天才,有天才而沒有訓練,都歸無用;兩者應該相互為用,相互結(jié)合。(這告訴我們,天才也是通過汗水成就的)
2、伽利略:伽利略·伽利雷(1564~1642)意大利天文學家、力學家、哲學家、物理學家、數(shù)學家,出生于意大利的比薩城。
伽利略發(fā)明了望遠鏡。
【課程導入】
老師為什么介紹以上兩位著名的科學家呢
4、?因為曾經(jīng)在“落體運動”這個問題上,兩位科學家提出了兩個不同的觀點。
下面,我們先來了解一下什么叫“落體運動”。從字面上理解,就是下落的物體所做的運動就叫做落體運動。那么,同學們可以列舉一些生活中物體做落體運動的形象嗎?(答:雨滴、落葉、空中下降的跳傘運動員等)
【演示實驗】
那么,現(xiàn)在老師手上有一張白紙,一塊石頭,明顯地,石頭的質(zhì)量比白紙的質(zhì)量大,當老師把它們舉到同一高度,同時放開手時,請大家觀察一下,哪個先著地。(演示)
【討論猜想】
大家看到了,是石頭先著地,為什么是石頭先著地呢?(學生短暫的討論)
有些同學說:因為石頭的質(zhì)量比較大,所以先著地。換句話說,就是物體的質(zhì)量越大,
5、下降就越快。是不是這樣?(學生回答:是)
古希臘偉大的科學家亞里士多德曾經(jīng)也認可這個觀點:重的物體比輕的物體下降得快。在其后的xx多年的時間里,人們一直信奉他的學說。
但是,意大利偉大的物理學家伽利略,運用簡單的科學推理,巧妙地提示了亞里士多德的理論內(nèi)部包含的矛盾。于是,他提出了與亞里士多德相反的觀點,他認為:物體下落的快慢與物體的質(zhì)量無關(guān)。到底誰對誰錯?
下面,我們就來推理驗證一下。
假設亞里士多德的這個觀點是正確的,通過我們的抽象思維,運用數(shù)學推導,驗證一下“重的物體比輕的物體下降得快”這個觀點是否正確。
【推導驗證】
板書加講授:假設有兩個不同質(zhì)量的小球,設重的小球下落速率為
6、8m/s,輕的小球下落速率為4m/s,如果將兩個小球綁在一起,整體的質(zhì)量一定比原來重的小球的質(zhì)量大,那么按照“重的物體比輕的物體下降得快”的觀點,綁在一起的兩個小球先到地面。(如多媒體演示)這是我們順著思維來推理出來的,下面我們逆過來思考并推理一下。
假設有兩個不同質(zhì)量的小球,設重的小球下落速率為8m/s,輕的小球下落速率為4m/s,如果將兩個小球綁在一起,但是,輕的小球會被重的小球拖著,那么整個系統(tǒng)的速率就少于8m/s。(如多媒體演示)
在這里,我們就從重的物體比輕的物體下落得快的假設,推導出了重物下落得更慢的互相矛盾的結(jié)論。
所以說,亞里士多德的觀點是不正確的。
上面只是理論的推導
7、,下面我們就通過實驗來驗證一下,物體運動的快慢與物體的質(zhì)量有沒有關(guān)系。
【實驗探究】
老師這有兩張一樣的相對小的白紙1、2,還有一張大而厚的紙3。
第一步:老師把白紙1和紙3舉在同一高度,同時讓他們下降,讓學生觀察哪個先著地。
第二步:把白紙1弄成紙團,并將紙團與紙3舉在同一高度,同時讓他們下降,讓學生觀察哪個先著地。
第三步:并弄成紙團的白紙1與白紙2舉在同一高度,同時讓他們下降,讓學生觀察哪個先著地。
可以得到以下的結(jié)論:
第一步:重物下降得快;
第二步:輕物下降得快;
第三步:同重物體也有快慢;
結(jié)論:物體下落過程的運動情況與物體質(zhì)量無關(guān),伽利略的觀點是正確的。
可
8、能,大家覺得還跟物體的形狀、體積有關(guān),那么,大家可以像以上老師的實驗一樣,設計實驗驗證一下,是不是有關(guān)。其實物體下落快慢與這些是無關(guān)的。
大家再仔細分析一下,亞里士多德的觀點究竟錯在哪里?
(生:他沒有考慮空氣阻力的影響)
既然受到空氣的影響而使得物體下落有快有慢,那么,我們把空氣抽空,就變成了什么?(生:真空)如果沒有了空氣阻力后,看情況是怎樣的?
【實驗驗證】
將羽毛和金屬片放入玻璃管中,將玻璃管中的空氣抽去,讓它們同時下落,觀察到的現(xiàn)象是金屬片與羽毛下落快慢相同;現(xiàn)將閥門打開,放進一定量的空氣,讓它們同時下落,觀察到的現(xiàn)象是金屬片下落得快,羽毛下落得慢。
結(jié)論:影響到落體運動
9、快慢的因素是空氣阻力作用。如果沒有空氣阻力,只在重力作用下輕重不同的物體下落快慢相同。
1971年美國宇航員斯科特在月球上讓一把錘子和一根羽毛同時下落,觀察到它們同時落到月球表面。(多媒體演示)
【得出概念】
物體僅在重力作用下,從靜止開始下落的運動,叫做自由落體運動。
特點:1、初速度為0;2、只受重力的作用,沒有空氣阻力或空氣阻力可以忽略不計。
【練習鞏固】
一個物體在真空中,從A處無初速度釋放,受到重力的作用下,分別經(jīng)過B和C兩點,A到B和B到C,這兩個過程,物體都是做自由落體運動嗎?
答:B到C不是,因為這個過程初速度不為0。
探究自由落體運動的規(guī)律
探究物體運動的規(guī)
10、律,最直接、最簡單的方法就是研究物體運動的軌跡開始。要探究自由落體運動的規(guī)律,這就需要記錄自由落體運動的軌跡。記錄的方法有很多,在這里,我們就用之前所學過的打點計時器法,來記錄自由落體運動的軌跡。
【實驗探究】
利用打點計時器打出自由落體運動的運動軌跡并進行探究:
將一系有紙帶的重物從一定的高度自由下落,利用打點計時器記錄重物的下落過程。
注意事項:
1、打點計時器的安裝要使兩限位孔在同一豎直線上,以減少摩擦阻力;
2、選用質(zhì)量和密度較大的重物,以減小空氣阻力的影響;
3、要先接通打點計時器的電源再釋放紙帶;
4、手捏紙帶松手之前,不要晃動,保證打出的第一個點清晰;
5、多打幾條紙帶,選取所打點跡清晰,呈一條直線紙帶去研究。
分析紙帶可獲取信息:
(1)自由落體運動的軌跡是一條直線,速度方向不變。
(2)連續(xù)相同時間內(nèi)的位移越來越大,說明速度越來越大,即速度大小改變,具有加速度。
(3)位移s與時間的平方t2成正比。
(4)相鄰、相等時間間隔的位移差相等。