高中,物理,栏目导航,高中,物理,第,5,节自由落体运动,第,6,节伽利略对自由落体运动的研究,第5节自由落体运动,(教师参考),一、教学目标,知识与技能,1.理解自由落体运动和物体做自由落体运动的条件,2.理解自由落体运动的加速度,知道它的大小和方向,3.掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律,并能够运用自由落体规律解决实际问题,4.了解自由落体运动研究的史实,了解逻辑推理的特点,理解任何猜想和假说都必须要有实验验证的重要性,(教师参考),过程与方法,1.,引导学生养成进行简单物理研究习惯,根据现象进行合理假设与猜想的探究方法,2.,引导学生学会分析数据,归纳总结自由落体的加速度,g,随纬度变化的规律,3.,数学极限思想的进一步运用,情感态度与价值观,1.,通过实验培养学生独立思考能力,激发学生的探索与创新意识,2.,培养学生的逻辑推理能力和实事求是的科学态度,从实际问题中分析规律,过程与方法,二、教学重点难点,教学重点,自由落体运动规律的理解,教学难点,自由落体运动规律的应用,三、重难点突破方略,探究影响落体运动快慢的因素的突破方略,【猜想与假设】,在现实生活中,不同物体的下落快慢在不少情况下是不同的.,设疑,1:,从苹果树上落下的苹果和飘下的树叶能一起同时下落吗,?,不能一起同时下落,.,二、教学重点难点,设疑,2:,质量大的物体一定比质量小的下落得快吗,?,你能否证明自己的观点,?,重的物体不一定下落得快,例如跳伞运动员要经过很长时间才能落地,而雨滴能很快落地,.,设疑,3:,物体下落过程的运动情况与哪些因素有关,?,与物体的质量和空气阻力有关,.,【,合作探究,】,展示,:,两张光盘,与光盘面大小相同的硬纸片四张,硬纸片质量相等,比光盘的质量小,.,并提问,要求学生发表不同观点,.,探究,1:,从同一高度同时释放两张硬纸片,它们下落快慢一定相同吗,?,请动手验证你的猜想,.,学生,1:,下落快慢不一定相同,;,动手验证,:,一张硬纸片的平面水平,另一张硬纸片的平面竖直,同时释放,竖直状态的硬纸片先落地,.,设疑2:质量大的物体一定比质量小的下落得快吗?你能否证明自己,学生,2:,下落快慢不一定相同,;,动手验证,:,一张硬纸片的平面水平,另一张硬纸片叠成一小团,同时释放,叠成一小团的硬纸片先落地,.,学生,3:,下落快慢可能相同,动手验证,:,两张硬纸片的平面都竖直,同时释放,同时落地,.,教师总结,:,相同物体下落的方式不一样,下落快慢不一定相同,.,探究,2:,从同一高度同时释放光盘与硬纸片,谁下落得快,?,请动手验证你的猜想,.,学生,1:,光盘下落得快,;,动手验证,:,光盘、硬纸片的平面都水平,同时释放,光盘先落地,.,学生,2:,硬纸片下落得快,;,动手验证,:,光盘的平面水平,硬纸片叠成一小团,同时释放,叠成一小团的硬纸片先落地,.,教师总结,:,不同物体下落方式不一样,下落快慢不一定相同,.,思考讨论,:,是质量大的下落得快吗,?,学生,:,不是,.,学生2:下落快慢不一定相同;动手验证:一张硬纸片的平面水平,教师讲授:,物体下落过程的快慢与物体质量(轻重)无关.,【演示实验】,“牛顿管”的实验:将羽毛和一分硬币放入厚玻璃管中,将厚玻璃管两端封闭,用抽气机将厚玻璃管内空气抽出,达到一定的真空度时,应先关闭管阀门,然后再停止泵的运转.,演示1:,将羽毛和一分硬币移到厚玻璃管的同一端,快速竖立厚玻璃管,让它们同时下落,观察羽毛和一分硬币下落快慢情况,提问:在真空中,谁先下落到厚玻璃管的另一端?它们下落时谁快谁慢?,学生:,在真空中,它们几乎同时落到厚玻璃管的另一端,它们下落快慢相同.,教师讲授:物体下落过程的快慢与物体质量(轻重)无关.,演示,2:,打开进气阀,让学生注意听到进气的声音,看羽毛被气流吹起的现象,.,将羽毛和一分硬币移到厚玻璃管的同一端,快速竖立厚玻璃管,让它们同时下落,观察羽毛和一分硬币下落快慢的情况,提问,:,在空气中,谁先下落到厚玻璃管的另一端,?,它们下落时谁快谁慢,?,学生,:,在空气中,它们的下落快慢差别很大,一分硬币下落得快,羽毛下落得慢,.,思考讨论,:,羽毛和一分硬币在真空中、空气中下落有很大的差别,影响物体下落快慢的因素是什么,?,学生,:,空气阻力,.,教师讲授,:,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,.,演示2:打开进气阀,让学生注意听到进气的声音,看羽毛被气流吹,课堂探究,自主学习,达标测评,课堂探究自主学习达标测评,自主学习,课前预习,感悟新知,(,教师参考,),情境链接一,1969,年美国实现登月,这是人类首次登月成功,在这次登月活动中,宇航员在月球上证实了榔头与羽毛下落得一样快,月球的引力加速度为,1.67 m/s,2,可是在我们生活的地球上,让一把榔头和一根羽毛一起下落,根据日常生活的经验我们知道,榔头先落地羽毛后落地,这是什么原因造成的呢,?,设想地球上也处于真空状态,让我们重复上述实验,请猜想一下,会出现什么情况,同样在地球上让同一把榔头分别在赤道和北极的,10 m,高处下落,落地时间相同吗,?,原因是什么,?,信息,在月球上由于没有空气阻力,所以榔头和羽毛下落的加速度相同,它们同时落地,但是在地球上,由于有空气阻力,所以它们下落的加速度就不同了,自然也就不会同时落地.如果地球上也处于真空状态,它们下落的加速度相同,就会同时落地;在地球上赤道和北极处的重力加速度不同,所以同一把榔头在这两个不同地方同一高度下落时,所用的时间不同.,自主学习 课前预习感悟新知(,情境链接二,亚里士多德是古代一位伟大的学者,一位百科全书式的大学问家,不过他在物理学中却错误百出,“观察加直觉”研究方法是亚里士多德物理学的失败之所在.伽利略崇尚“实验加推理”,是第一位创造通过实验检验理论推导的科学研究方法的科学家,这种科学研究方法将物理学研究推向正确的轨道,从此开始了物理学的突飞猛进.,信息,知识就是力量,而学会认识世界的方法和具备进行科学研究的能力更加重要,.,情境链接二信息,教材梳理,一、自由落体运动,1.,定义,:,物体只在,作用下从,开始下落的运动,.,2.,运动性质,:,初速度为,0,的,运动,.,在同一地点,一切物体自由下落的加速度都,.,重力,静止,匀加速直线,相同,想一想,教材第,43,页的“演示”中,为什么物体在真空中下落的情况与在空气中下落的情况不同,?,答案,:,物体在真空中下落只受重力的作用,而在空气中下落还会受到空气阻力的影响,所以它们的下落情况不同,.,教材梳理一、自由落体运动重力静止匀加速直线相同想一想 教材,二、自由落体加速度,1.,定义,:,物体,的加速度,.,又叫,通常用,g,表示,.,自由下落,重力加速度,2.,方向,:,向下,.,3.,大小,:,在地球上其大小随地理纬度的增加而,在,最小,最大,一般计算中,常取,g=9.8 m/s,2,或,g=10 m/s,2,.,想一想,同一地点重力加速度与物体的质量、运动状态有关吗,?,答案,:,无关,.,竖直,增大,赤道上,两极处,二、自由落体加速度自由下落重力加速度2.方向:向,三、自由落体运动规律,匀变速直线运动的,及其,都适用于自由落体运动,但,v,0,=0,a=g.,基本公式,推论,想一想,所有初速度为零的匀变速直线运动的规律是否可以应用于自由落体运动,?,答案,:,可以,.,四、伽利略对自由落体运动的研究,1.,亚里士多德的观点,:,物体下落的快慢是由它们的,决定的,.,2.,伽利略的研究,(1),伽利略猜想,:,自由落体运动是一种最简单的变速运动,其速度应是,的,.,重量,均匀变化,三、自由落体运动规律基本公式推论想一想 所有初速度为零的匀,(2),数学推理,:,伽利略通过数学推理得出初速度为零的匀变速直线运动,应有,x,.,t,2,(3),实验结果,斜面倾角一定时,小球做,运动,.,改变小球的质量,只要倾角一定,小球加速度都相同,.,增大斜面倾角,小球加速度,.,(4),合情推理,:,将斜面倾角外推到,=90,小球自由下落,认为小球仍会做,运动,.,3.,伽利略的科学方法,核心是把,和逻辑推理,(,包括数学演算,),和谐地结合起来,.,匀加速直线,增大,匀加速直线,实验,(2)数学推理:伽利略通过数学推理得出初速度为零的匀变速直线,议一议,教材第,48,页图,2.6-3,的四个图中哪几个是实验现象,?,哪个图是经过合理外推得到的结论,?“,冲淡”重力的作用更明显的是哪个图的实验,?,答案:,甲、乙、丙图是实验现象,丁图是经过合理外推得到的结论,运用甲图的实验,可“冲淡”重力的作用,使实验现象更明显.,议一议 教材第48页图2.6-3的四个图中哪几个是实验现象,1.,一个铁钉和一团棉花同时从同一高度下落,两者同时落地,.(,),2.,不同质量的物体从同一点释放后做自由落体运动,其运动快慢不同,.(,),3.,做自由落体运动的物体,下落的高度与时间成正比,.(,),4.,重力加速度的大小总等于,9.8 m/s,2,.(,),5.,伽利略通过实验证明,:,只要斜面的倾角一定,任何小球从斜面上不同高度滚下的加速度是相同的,.(,),思考判断,答案,:,1.,2.,3.,4.,5.,1.一个铁钉和一团棉花同时从同一高度下落,两者同时落地.(,要点一,课堂探究,核心导学,要点探究,【,问题导学,】,自由落体运动规律及应用,物体从静止开始下落经过时间,t,时的速度,v,和下落高度,h,的表达式是怎样的,?,答案,:,由匀变速直线运动规律得,v=gt,h=gt,2,.,要点一课堂探究 核心导学要点,【,要点归纳,】,匀变速直线运动的常用基本公式及其推论在自由落体运动中表达式,.,(1),速度公式,:v=gt.,(3),速度和位移的关系式,:v,2,=2gh.,(6),连续相等时间,T,内下落的高度之差,:h=gT,2,.,(7),初速度为,0,的匀加速直线运动的几个比例式对自由落体运动都适用,.,【要点归纳】(3)速度和位移的关系式:v2=2gh.(6),【例1】,(2019上饶高一检测),从离地面80 m的空中自由落下一个小球,g取10 m/s,2,求小球:,(1)落到地面经过的时间;,(2)自开始下落计时,在第1 s内的位移、最后1 s内的位移.,核心点拨,由x=80 m和自由落体加速度,根据位移公式可直接算出落地时间,根据运动时间,可算出第1 s内的位移.最后1 s内的位移是下落总位移和前(n-1)s下落位移之差.,【例1】(2019上饶高一检测)从离地面80 m的空中自,法二,:,比例法,.,连续相等时间内位移之比为,135,则,h,1,h,4,=17,得最后,1 s,的位移,h,4,=7h,1,=75 m=35 m.,法三,:v-t,图像法,.,如图为其运动的,v-t,图像,第,1 s,内的位移,h,1,由阴影部分的面积求出,.,法二:比例法.,答案:,(1)4 s(2)5 m35 m,答案:(1)4 s(2)5 m35 m,规律方法,自由落体运动的处理技巧,(1),自由落体运动是匀变速直线运动的特例,分析匀变速直线运动的各种方法对于自由落体运动仍然适用,.,(2),自由落体运动的中间一段过程的分析方法,.,自由落体运动法,:,从物体下落时开始研究,如求物体下落后第,4 s,内的位移,可以用自由落体前,4 s,的位移与前,3 s,的位移的差求得,.,灵活选用匀变速直线运动的基本公式及其推论,可使问题的分析、计算收到事半功倍的效果,.,规律方法 自由落体运动的处理技巧(1)自由落体运动是匀变速直,(,教师备用,),例,1-1:,(2019,潍坊高一期中,),.,一个物体从空中,A,点做自由落体运动,经过,B,点时速度为,物体落到地面,C,点时速度为,v.,已知,B,点离地面的高度,h=15 m,g,取,10 m/s,2,求,:,(1),物体落到地面,C,点时的速度,v,的大小,;,(教师备用),(2),物