高中物理 第二章 探究匀变速直线运动规律 第一节 探究自由落体运动教材分析素材 粤教版必修1（通用） 5页

探究自由落体运动教材 ‎ 自由落体运动 教材分析 ‎【学习任务分析】‎ 本节内容是对前几节运动学的知识和研究方法的应用和提升。通过演示实验和学生合作实验，分析得出自由落体运动的性质，明确重力加速度的意义，不仅使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识和规律在实际问题中的应用，而且使学生在独立获取物理知识、探究物理规律、解决物理问题等方面获得具体的成果，体验科学研究的方法，让学生得到成功的体验，享受成功的愉悦，激发学习的热情和责任感。‎ 本节教学的重点在于引导学生思考研究自由落体运动的实验原理和方法，特别是利用打点计时器记录运动轨迹和时间的方法及实验数据处理、结论得出、误差分析等实验方法。‎ 本节教学的难点在于实验探究的思路、方法。‎ ‎【学习者分析】‎ 学生前面已认识描述运动的基本物理量──位移、路程、速度、加速度，掌握匀变速直线运动的规律，并且通过对以上问题的研究，已体会到物理学研究问题的一些方法，如运用理想模型和数学方法（图象、公式），以及测加速度、处理实验数据等方法。‎ ‎【教学目标】‎ ‎1．通过观察演示实验概括出自由落体运动的条件，渗透物理方法，从而培养学生的观察、概括、科学抽象能力。‎ ‎2．通过学生的合作实验研究自由落体运动的规律，领会科学探究方法（提出问题、猜想假设、设计实验方案、分析实验数据、总结交流结论成果），理解自由落体运动的实质是加速度为g的匀加速直线运动。‎ ‎3．归纳出自由落体加速度的大小和方向，会判别不同地点重力加速度的大小。‎ ‎4．运用理想化方法，通过比较重力与空气阻力的大小，将实际问题转化为自由落体问题。‎ ‎5．会运用匀变速直线运动的规律解决自由落体的问题，激发学生探究科学的热情，增强学生将物理知识应用于生活和生产的意识。‎ ‎【教学过程设计】‎ 让学生利用已有的知识和方法，经历科学探究的过程，培养科学探究能力，体现物理学是以实验为基础这一特点，具体设计思路流程如右图。虚线框内为探究过程。‎ 应用 ‎1．闪光照片 现代科学发展为我们研究自由落体运动的性质提供了更为科学的手段，请同学们看彩图，彩图是自由落体的小球的闪光照片按比例的缩小图。（简介闪光照相）照片上相邻的球是相隔1/30秒的时间拍摄的，请大家用刻度尺测相邻的每两个球之间的距离S，在计算出相邻每两段的位移差，看是否是恒量？‎ ‎（生：（测量、计算）是恒量，说明自由落体运动是匀变速直线运动。）‎ ‎2．能否找出刚才纸带上所打的第一个点吗？‎ ‎（利用 只要距第二个点约为‎2 mm的点）‎ ‎3．为了测出井口到井里水面的深度，身边没有尺子，但有一秒表，如何粗略测量其深度。可让一个小石块从井口下落，若测得经2s钟听到石块落到水面的声音，求井口到水面的大约深。（不计声音传播的时间）(19．‎6米)‎ 小结：从这题中可以看到应用自由落体运动规律，我们可以把长度测量问题转换为时间测量问题。这是物理学研究中常用的测量转换方法。‎ ‎4．（参见教科书44页做一做）测定反应时间：测人的反应时间，一个人从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间。‎ 可以用下面方法测定：请一位同学用两个手指捏住木尺顶端，请你拳起一只手的手指在木尺的下部，作握尺的准备，但手的任何部位都不要碰到木尺，当看到那位同学放手时，你立即握木尺，测出木尺下降的高度，就可以用自由落体规律求出反应时间。假设测得某人握住木尺时，木尺下降了‎20 cm，求该人的反应时间。‎ ‎5．测量“傻瓜”照相机曝光时间（参见书44页做一做）‎ 总结：运动规律：公式：　　‎ 比萨斜塔的故事 在伽利略的一生中，发生过许多被后世纪念和记载的事件，也许最流行的故事是1591年在比萨斜塔顶上进行的一项实验。‎ 比萨城里有一座斜塔，拔地之后，却向一边斜去。这塔建于1174年，开始还是直的，但建到三层时开始偏斜，只好停工。过了94年后人们终不死心，又继续施工。最后共修了八层，高‎54.5米，重14200多吨。没想到这个偶然的施工错误，倒建造了世界上独一无二的名胜。‎ 在伽利略之前，一切科学、哲学问题，全部包括在亚里士多德(前384～前322)的学说里。后者可是一位古圣人，他的思想被奉为金科玉律。当时，要是有学生提出一个问题，老师只消一句话：“这是亚里士多德说的”，问者便不敢再生怀疑。而伽利略却与众不同，凡事，不但喜欢多想一想，还要去试一试。他的父亲是一位数学家和音乐家，因家境贫寒，不让他再学不能赚钱的音乐和数学，而送他到比萨大学去学医。可是，他学医不用功，却对数学、物理格外有心。21岁那年，父亲见他这样不听话，一生气，再不给他学费，他只好退学。但是，四年之后，因他的数学、物理方面自学的成就，伽利略被母校聘请回去任数学教授。他一登上大学讲台，可不是像其他人那样照宣亚里士多德的教条，而是大力提倡观察和实验。这在当时的学者看来，简直是一个不知天高地厚的疯子。1590年，25岁的伽利略，对亚里士多德的一个经典理论提出怀疑。亚氏说，如果把两件东西从空中扔下，必定是重的先落地，轻的后落地。伽利略却认为是同时落地。这自然没有人信他的，于是他决心搞一次实验，让人们亲自看看。‎ 年轻的伽利略宣布要进行一次试验，一群教授大为不满，便一起到校长面前告他的状。校长转念一想，这样也好，让他当众出一次丑，也好杀杀他的傲气。这时，早有一群喜欢新奇的学生，将他们的老师伽利略拥到塔下。一会儿，伽利略便爬上斜塔七层的阳台。塔下已是人头攒动，比萨大学的校长、教授、学生，还有许多看热闹的市民，将斜塔围了个水泄不通。就在这时，也还是没有一个人相信伽利略会是对的。人们正在疑惑，只见伽利略将身子从阳台上探出，左右双手各拿一个铁球，一个比另一个要重十倍。当他两手同时撒开时，只见这两只球从空中落下，齐头并进，眨眼之间，“咣当”一声，同时落地。塔下的人，一下子都懵了。先是寂静了片刻，接着便嗡嗡地嚷作一团。这时，伽利略从塔上走下来，校长和几个老教授立即将他围住说：“你一定是施了什么魔术，让两个球同时落地。亚里士多德是绝对不会错的。”伽利略说：“如若不信，我还可以上去重做一遍，这回你们可要注意看着。”校长说：“不必做了，亚里士多德全是靠道理服人的。重东西当然比轻东西落得快，这是公认的道理。就算你的实验是真的，但它不符合道理，也是不能承认的。”伽利略说：“好吧，既然你们不相信事实，一定要讲道理，我也可以来讲一讲。就算重物下落比轻物快吧，我现在把这两个球绑在一起，从空中扔下，按照亚里士多德的道理，你们说说看，它落下时比重球快呢还是比重球慢?”‎ 校长不屑一答地说道：“当然比重球要快!因为它是重球加轻球，自然更重了。”‎ 这时一个老教授忙将校长的衣袖扯了一下，挤上前来说：“当然比重球要慢。它是重球加轻球，轻球接拉它，所以下落速度应是两球的平均值，介乎重球和轻球之间。”‎ 伽利略这时才不慌不忙地说道：“可是世上只有一个亚里士多德啊，按照他的理论，怎么会得出两个不同的结果呢?”校长和教授们面面相觑，半天说不出话来。一会儿才突然醒悟到，他们本是一起来对付伽利略的，怎么能在伽利略面前互相对立起来呢?校长的脸一下红到脖根，气急败坏地喊道：“你这是强辩，放肆!”这时围观的学生轰的一声大笑起来。伽利略还是不动火，慢条斯理地说：“看来还是亚里士多德错了!物体从空中自由落下时不管轻重，都是同时落地，就是说物体无论轻重，它们的加速度是相同的。”(后来测得是‎9.8m/s2)‎