第二章 探究匀变速直线运动规律

第二章 探究匀变速直线运动规律

第一节 探究自由落体运动

三维目标：

知识与技能

1、 认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动。

2、 能用打点计时器得到相关的运动信息

3、 知道自由落体的加速度，知道它的方向，在地球不同地方有不同的重力加速度。

过程与方法

1、 让学生初步体会抽象思维、提出假说、科学实验是进行科学研究的重要思路和方法。

2、 会从原理、器材、信息收集技术、信息处理方法、操作程序等方面构思探究计划。

3、 教师要根据学生的实际能力去引导学生观察、思考、讨论与交流。

情感态度与价值观

1、 调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表述能力。

2、 渗透物理方法的教育，在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型----自由落体。

3、 渗透研究自然规律的科学方法。

教学重点：自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程．

教学难点：探究自由落体运动的过程。

教学过程：

一、导入新课

1、复习：什么是匀变速直线运动，其速度公式、位移公式分别是什么？

2、导入：同学们，我们通常有这样的生活经验：重的物体比轻的物体落得快，物体下落的速度到底与物体的质量有没有关系呢？我们这节课就来研究这个问题。

二、新课教学

（一）用投影片出示本节课的学生目标

1、知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

2、知道不同的物体在同一地点自由下落时加速度相同。都是重力加速度g，方向竖直向下。

3、知道自由落体运动的公式为221gth，vt=gt，vt2=2gh，会应用这些公式解自由落体的有关问题。

（二）学生目标问题过程

演示实验：让一个纸袋与小钢球同时自由下落，可看到什么现象？

学生：钢球落得快。

老师：对，这就是我们的生活经验，这也是公元前希腊的哲学家亚里斯多德的观点。这个观点使人们在错误的结论下走的2000多年。同学们听说过伽利略的两个铁球同时落地的故事吗？伽利略做过大量的由静止下落的实验，并且还用归谬法、数学图利都证明了亚里斯多德的观点是错误的。同学下去看课后阅读材料，伽利略为了证明亚里斯多德观点的错误，他就拿了一个质量是另一个质量10倍的铁球站在比萨斜塔上，使两铁球同时下落，结果两铁球几乎同时落地。且再看实验：把刚才的纸袋揉成团，和小钢球由静止同时下落，同学再观察：

学生：几乎同时落地。

师：同一个纸袋，为什么形状不一样，其下落时间就不一样呢？

学生：这是因为空气的阻力的影响。把纸袋揉成团，所受空气的阻力要比纸袋所受空气的阻力小得多，所以与小钢球几乎同时落地。

老师：如果真的把质量、形状不同的物体放在真空中，从同一高度自由下落，和伽利略的结论一样吗？

演示：把事先抽成真空（空气相当稀薄）的牛顿管拿出来，让牛顿管中的硬币、鸡毛、纸片、粉笔头从静止一起下落。

学生：同时落下。

演示：把小钢球装进纸袋，与另一个小钢球同时下落。

现象：同时落地。

老师：这就是自由落体运动。同学们根据这些过程、结论，给其下一个定义。

学生回答：

在真空中物体只受重力，或者在空气中，物体所受空气阻力很小，和物体重力相比可忽略的条件下，物体从静止竖直下落。

1、自由落体运动

板书：自由落体运动：物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动。

2、自由落体运动的加速度

距我们三百多年前的伽利略经过大量的实验、严密的数学推理、得出：自由落是初速度为零的匀加速直线运动。

后来人们采用先进的实验手段测得：一切物体的自由落体的加速度都相同，这个加速度叫重力加速度，用g表示

同学们请阅读材料P31页内容，能得到什么知识？

总结：地球上不同的纬度、g值不同。其方向为竖直向下。通常的计算，g值取9.8m/s2，粗略计算：g=10m/s2

三、学生利用打点计时器探究自由落体运动，学习使用打点计时器。

四、小结

这节课主要知道自由落体运动的条件；知道自由落体运动就是初速度为零的匀变速直线运动，推出了运动规律的三个公式，要求学生与以前学过的知识联系起来，灵活地运用。

第二节 自由落体运动规律性

三维目标：

知识与技能

1、理解什么是自由落体运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动。

2、知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，知道在地球的不同地方，重力加速度大小不同。

3、掌握自由落体运动的规律。

过程与方法

1、通过对自由落体运动纸带的研究，学会分析和处理纸带上记录的运动信息。

2、通过自由落体运动的相关物理变化规律的学习，培养分析、推理能力。

情感态度与价值观

1、经历对自由落体运动的探究过程，体验数学在研究物理问题中的重要性。

2、经历对自由落体运动的探究过程，体会人类对客观世界发现之旅的乐趣。

教学重点：自由落体运动的规律的获得。

教学难点：自由落体运动的规律的应用。

教学过程：

一、自由落体运动：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。

自由落体运动只有在没有空气的空间里才能发生，在有空气的空间里，如果空气阻力的作用可以忽略不计时，物体的下落也可以看做自由落体运动。f<

（探索自由落体运动的性质）

从实验中知道，自由落体运动是一种变速直线运动，这种运动是什么性质的运动呢？是一般的变速直线运动，还是匀变速直线运动呢？

（实验直接验证）

利用重物自由下落时打点计时器打下的纸带（课本30页），测出有关的数据，结合课本中习题（或学生实验）中的结论ΔS＝SⅡ－SⅠ＝SⅢ－SⅡ＝…＝aT2，定量判断出自由落体运动是匀加速直线运动。

二、自由落体运动的性质：

是一种初速度等于零的匀加速直线运动。

从同学中收集得到的a的结果，取七八个值进行平均值计算，得到自由落体运动的加速度为g，大小大约为9.8m/s2。

1、 自由落体加速度：

(1)在同一地点，不同物体作自由落体运动时的加速度相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。

(2)赤道小，两极大。高山小，平地大。通常情况下g 取9.8m/s2 。

(3)重力加速度是矢量，它的方向总是竖直向下的，与重力方向相同。

（归纳自由落体运动的规律）

由于自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动的基本规律及其推论都适用于自由落体运动，只要把V0取零，并且用h来代替高度s，g来代替加速度a就行了。

三、自由落体运动的规律： (1)规律： Vt＝gt ， h＝gt2/2 ， Vt2＝2gh

(2)巩固练习

例1、（投影片）一物体做自由落体运动，第一秒末、第二秒末、

第三秒末速度之比为： ，第一秒内、第二秒内、

第三秒内下落高度之比为： ，前一秒、前两秒、

前三秒下落高度之比为 。

由以前的推论及自由落体运动的性质可直接得到答案,分别是

1:2:3， 1:3:5， 1:4:9

例2、（投影片）一物体从19.6m的高处自由下落到达地面时的速度是多少?

自由下落着地所用的时间是多少?

分析：（略）

方法一：Vt2=2gh →Vt=19.6m/s

h=21 gt2 →t=2s

方法二：Vt2=2gh →Vt=19.6m/s

Vt=gt →t=2s

例3、（投影片）一物体从楼顶下落到地面前最后一秒内下落的高度为楼高的167，求楼高？

分析：（略）

h1=169h ①

h=21 gt2=21×9.8 t2=4.9 t2 ②

h1=21 g(t-1)2=4.9(t-1)2 ③

三式联立,可得：

t=4s ， h=78.4m

四、课后小结：通过这节课的学习要熟练应用自由落体运动的规律解决问题。

VO=0

Vt=? h=19.6m

t=?

h2=167h

t2=1s h1

t1

h=？

t=？ 自由落体运动规律性（习题课）

三维目标:

知识与技能

熟练掌握自由落体运动的基本规律，能够运用所学知识分析、解决物理问题。

过程与方法

1、通过对自由落体运动纸带的研究，学会分析和处理纸带上记录的运动信息。

2、通过自由落体运动的相关物理变化规律的学习，培养分析、推理能力。

情感态度与价值观

1、经历对自由落体运动的探究过程，体验数学在研究物理问题中的重要性。

2、经历对自由落体运动的探究过程，体会人类对客观世界发现之旅的乐趣。

教学重点：掌握并灵活运用自由落体运动规律解决实际问题。

教学难点：掌握并灵活运用自由落体运动规律解决实际问题。

教学方法：复习提问，讲练结合

教学过程：

一、从复习提问引入：1、什么是自由落体运动？有何特点？谈谈你的理解。

答：(1)物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。

(2)做自由落体运动的物体，在同一地点从同一高度下落的快慢是相同的。

2、自由落体运动的性质是什么？ 答：是一种初速度等于零的匀加速直线运动。

3、什么是自由落体加速度？有什么特点？

答：(1)在同一地点，不同物体作自由落体运动时的加速度相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。

(2)不同的地理位置，重力加速度的大小不同，通常情况下g 取9.8m/s2 ，粗略计算时g 取10m/s2 。（初中学过的常数g =9.8N/㎏，实质上是这里的重力加速度）

(3)重力加速度是矢量，它的方向总是竖直向下的，与重力方向相同。

4、自由落体运动的规律如何？

学生回答：

(1)规律：速度变化规律 Vt＝gt ， 位移变化规律 S＝gt2/2

(2)推论：Vt2＝2gs ， 222/tgvvvtt

(3)特点：V1 ∶V2∶V3…＝1∶2∶3…

S1∶S2∶S3 … ＝12∶22∶32…

SⅠ∶SⅡ∶SⅢ… ＝1∶3∶5…

ΔS＝SⅡ－SⅠ＝SⅢ－SⅡ＝…＝gT2

二、例题选讲：

【例题1】一个做自由落体运动的物体落至地面前最后一秒钟内通过的路程是全程的一半，求它落到地面所需的时间。

解法一：设物体运动的总路程为S，落到地面所需的时间为t，则由自由落体运动的规