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2019-2020年高中物理《探究自由落體運動》教案5 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）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？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，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)，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)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。