2022年高中物理《探究自由落體運動》教案7 粵教版必修1

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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(xué)目標(biāo): 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(xué)方法; (2)正確認(rèn)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(xué)生的觀察能力、推理能力及科學(xué)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(xué)習(xí)使用變量控制法。 3.情感態(tài)度與價值觀: (1)調(diào)動學(xué)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(xué)生的合作精神。 (4)通過史實,培養(yǎng)學(xué)生學(xué)會質(zhì)疑的科學(xué)素養(yǎng)。 教學(xué)知識點:認(rèn)識自由落體運動 教學(xué)重點:認(rèn)識自由落體運動及影響物體下落快慢的因素 教學(xué)難點:影響物體下落快慢的因素 教學(xué)方法:探究法、討論法、講授法 教學(xué)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(xué)習(xí),相信大家一

3、定可以用學(xué)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(xué)家、科學(xué)家和教育家之一。 亞里士多德是柏拉圖的學(xué)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(xué)而沒有豐富的天才,有天才而沒有訓(xùn)練,都歸無用;兩者應(yīng)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(xué)家、力學(xué)家、哲學(xué)家、物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家,出生于意大利的比薩城。 伽利略發(fā)明了望遠鏡。 【課程導(dǎo)入】 老師為什么介紹以上兩位著名的科學(xué)家呢

4、?因為曾經(jīng)在“落體運動”這個問題上,兩位科學(xué)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(xué)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(dāng)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(xué)生短暫的討論) 有些同學(xué)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(xué)生回答:是) 古希臘偉大的科學(xué)家亞里士多德曾經(jīng)也認(rèn)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(xué)說。 但是,意大利偉大的物理學(xué)家伽利略,運用簡單的科學(xué)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(rèn)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(shè)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(xué)推導(dǎo),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(dǎo)驗證】 板書加講授:假設(shè)有兩個不同質(zhì)量的小球,設(shè)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(shè)有兩個不同質(zhì)量的小球,設(shè)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(shè),推導(dǎo)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(dǎo)

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(xué)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(xué)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(xué)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(shè)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(xí)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(xué)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。

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