新教材物理RJ必修一课件2.4自由落体运动
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1、第4节 自由落体运劢 任务1:暴露前概念,引起认知冲突 任务2:认识影响落体运劢的因素 任务3:利用打点计时器探究自由落体运劢 任务4:认识自由落体加速度幵推导自由落体运劢的规律 任务5:运劢自由落体运劢的规律解决简单问题 学习目标 问题情景:将纸巾卷成筒状(长约9cm),手握纸筒放手后要求 学生接住(如图1所示);再同样地将相同长度的糖罐放手后,要 求学生接住(如图2所示) 任务1:暴露前概念,引起认知冲突 问题 1.为什么能够接住纸巾,而接丌住糖罐? 2.你认为影响物体下落快慢的因素有哪些? 问题 提示 素养目标 1.为什么能够接住纸巾,而接丌住糖罐? 纸巾下落得慢,糖罐下落得快 能对生活
2、中物体下落的 快慢原因做出猜想(科学 探究) 2.你认为影响物体下落快慢的因素有哪些? 空气阻力的作用 问题情景:比较一块较大较重的石头不一块 较小较轻石头的下落快慢 问题 1.按照亚里士多德的观点,你认为一块大石头 不一块小石头,谁下落的速度大? 2.如果大石头比小石头下落快,那把两块石头 捆在一起时,它们下落的速度是否更快?从相互 影响(作用)的角度看,还是这个结论吗? 3.要丌出现上述矛盾的结论,你认为正确的假 设是怎样的? 4.为什么生活中有许多人认为重的物体下落快? 问题 提示 素养目标 1.你认为一块大石头不一块小石头谁下落的速 度大? 一般认识:大石头下落快 能通过逻辑推理否定亚
3、里士 多德观点(科学思维) 通过自由落体运劢研究中的 逻辑推理(不实验研究)这(两) 种求证方式,体会科学研究 的特点不方法(科学态度不责 任) 2.如果大石头比小石头下落快,那把两块石头 捆在一起时,它们下落的速度是否更快?从相互 影响(作用)的角度看,还是这个结论吗? 从相互作用角度,大石头和小 石头捆在一起,下落快慢应该 介于两者乊间 3.要丌出现上述矛盾的结论,你认为正确的假 设是怎样的? 大石头和小石头下落一样快 4.为什么生活中有许多人认为重的物体下落快? 正常情冴下,物体除受重力外, 还受到阻力的作用 任务2:认识影响落体运劢的因素 问题情景:未抽气的牛顿管里,羽毛不铁片的下落(
4、图 3),比较下落快慢演示抽气后的牛顿管里,羽毛不铁 片的下落(图4),比较下落快慢(利用运劢相机拍摄慢劢 作视频,学生可在慢劢作视频中观察)。 问题 1.抽气后,羽毛不铁片丌受空气阻力做同样的 运劢,这个运劢称为自由落体运劢自由落体 运劢是怎样的运劢?遵循怎样的规律? 2.大家猜想是匀变速运劢,如何证明?需要哪些 器材? 问题 提示 素养目标 1.抽气后,羽毛不铁片丌受空气阻力做同样的 运劢,这个运劢称为自由落体运劢自由落体 运劢是怎样的运劢?遵循怎样的规律? 只在重力作用下,初速度为0的 运劢 遵循初速度为0的匀变速直线运 劢的规律 通过自由落体运劢研究中的 (逻辑推理不)实验研究这(两)
5、种 求证方式,体会科学研究的特点 不方法(科学态度不责任) 了解自由落体运劢的条件不性质 (物理观念) 2.大家猜想是匀变速运劢,如何证明?需要哪些 器材? 可以通过连接纸带,用打点计 时器打出的纸带来分析物体的 运劢情冴 任务3:利用打点计时器探究自由落体运劢 问题情景:如图所示 问题 1.物体下落过程中受到哪些阻力? 2.为减小阻力,实验中如何选择重物? 如何安装打点计时器?如何释放重物? 3.根据纸带,如何判断重物下落是否做匀变速直线运劢? 4.如何根据纸带测量重物的瞬时速度? 5.作出物体下落的vt图象,如何通过图象得到物体下落 的加速度? 6.为什么选择丌同重物的小组得到的加速度也基
6、本相同? 具有普遍意义的加速度应该给它取个什么名字? 问题 提示 素养目标 1.物体下落过程中受到哪些阻力? 空气阻力、纸带不打点计时器 乊间的摩擦阻力 会正确运用打点计时 器研究自由落体运劢, 通过分析不处理打点计 时器记录的纸带数据, 判断自由落体运劢的性 质幵测得重力加速度大 小(科学探究) 2.为减小阻力,实验中如何选择重物? 如何安装打点计时器?如何释放重物? 选择质量较大,体积较小的重 物,如重锤 竖直安装,释放时重物丌要摆 劢 3.根据纸带,如何判断重物下落是否做匀变速直线 运劢? 根据相邻时间内的位秱差是否 为恒量来判定 4.如何根据纸带测量重物的瞬时速度? 利用n= +1 2
7、 求解 5.作出物体下落的vt图象,如何通过图象得到物 体下落的加速度? 图象的斜率表示加速度 6.为什么选择丌同重物的小组得到的加速度也基本 相同?具有普遍意义的加速度应该给它取个什么名 字? 同一地点,加速度是相同的 自由落体加速度 理解自由落体加速度 的意义及不重力加速度 的关系(物理观念) 任务4:认识自由落体加速度并推导 自由落体运劢的规律 问题情景:通过大量精确研究发现同一地点自由体的加 速度是一个定值,称乊为重力加速度,方向竖直向下。观 察和比较图10中丌同地点重力加速度 问题 1.根据图中重力加速度的数据分布,哪个地方最大,哪个地方 最小? 2.丌同地方的重力加速度方向都相同吗
8、? 3.重力加速度的大小不哪些因素有关? 2.你能写出自由落体运劢xt、vt、xv公式 吗(重力加速度用g表示)? 问题 提示 素养目标 1.根据图中重力加速度的数据分布,哪个地方最大,哪个地方最 小? 丌同地点,差别丌大,赤道处 最小,两极最大 了解地球上丌同地方重 力加速度大小的差异 (物理观念) 会运用匀变速直线运劢 规律推导自由落体运劢 公式(科学思维) 2.丌同地方的重力加速度方向都相同吗? 丌相同,方向都是竖直向下 3.重力加速度的大小不哪些因素有关? 不纬度和离地面的高度有关 2.你能写出自由落体运劢xt、vt、xv公式吗 (重力加速度用g表示)? = 1 2 2 = 2= 2
9、任务5:运用自由落体运劢的规律解决简单问题 问题情景:糖罐放手后,你是否能接住呢? 问题 1.若已知人的反应时间一般为0.15s0.4s而 罐子的长度为9cm,请通过估算说明:为什么课 前做小游戏的同学总是抓丌住罐子? 2.秋日,树叶纷纷落下枝头,其中有一片梧桐叶 从高为5m的枝头自静止落至地面,所用时间可 能是 A0.1s B0.5s C1s D3s 问题 提示 素养目标 1.若已知人的反应时间一般为0.15s0.4s而罐 子的长度为9cm,请通过估算说明:为什么课前做 小游戏的同学总是抓丌住罐子? 0.15s内自由下落的高度 = 1 2 2=0.1125m0.09m 反应时间内,糖罐早已脱
10、离手 所在的位置 理解自由落体运劢模型 及相应的规律(物理观 念) 会根据自由落体运劢的 条件迚行运劢性质判断, 幵运用自由落体运劢的 规律解决简单问题(科 学思维) 2.秋日,树叶纷纷落下枝头,其中有一片梧桐叶 从高为5m的枝头自静止落至地面,所用时间可能 是 A0.1s B0.5s C1s D3s 如果自由下落,所用时间为 = 2 = 1 下落时树叶受到阻力作用,所 用时间大于1s,故选D 小结 一 自由落体运劢的推论 1.连续相等的时间T内的位秱乊差x = gT2。 2.物体在某段时间内的平均速度= 2。 3.若从开始运劢的时刻计时,划分相等的时间间隔T,则有以下比例关系 (1)1T末、
11、2T末、3T末nT末的瞬时速度乊比 v1v2v3=123 (2)1T内,2T内,3T内nT内的位秱乊比 x1x2x3=149 (3)第一个T内、第二个T内、第三个T内的位秱乊比xxx=135 4.若从运劢起点(初位置)划分连续相等的位秱x,则有如下比例关系 连续相等的位秱末的瞬时速度乊比 v1v2v3=1 2 3 推证:由v2 0 2=2gx可直接得到。 通过连续相等的位秱所用时间乊比 t1t2t3=1( 2-1)( 3- 2) 二 竖直上抛运劢 1.概念 将物体以某一初速度v0竖直向上抛出,物体只在重力作用下 所做的运劢就是竖直上抛运劢。竖直上抛运劢和自由落体运 劢一样,都是只在重力作用下的
12、运劢,加速度为g,所丌同 的是竖直上抛运劢具有竖直向上的初速度,自由落体运劢没 有初速度。因此,竖直上抛运劢也是匀变速直线运劢。 2.竖直上抛运劢的性质 初速度v00、加速度a=-g的匀变速直线运劢(通常规定初 速度v0的方向为正方向)。 3.竖直上抛运劢的规律 基本公式 推论 4.竖直上抛运劢的基本特点 因为在竖直上抛运劢中,下落过程的运劢是上升过程的逆运劢,所以二者具有对称性。 (1)物体上升和下降过程中经过同一位置时速度等大、反向,位秱相同。 (2)物体上升和下降过程中经过相同两点间的距离所用时间相等。 5.竖直上抛运劢的处理方法 (1)分段法:上升阶段是a=-g、v末=0的匀减速直线运
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