自由落体教案法制教育_青少年法制教育教案集

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§2.5自由落体运动

教学目标

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，知道它是初速度为零的匀加速直线运动．

2．能用打点计时器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析．

3．知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同．

4．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解决实际问题．

5．初步了解探索自然规律的科学方法．培养学生的观察、概括能力． 过程与方法

由教师引导学生自主进行实验探究，采用实验室的基本实验仪器——打点计时器，记录下运动的信息，定量地测定重物自由下落的加速度，探究运动规律的同时让学生进一步体验科学探究方法．

1．培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力．

2．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．

3．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。

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．培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解。

4．通过利用高空抛（坠）物引入自由落体运动，认识到高空抛（坠）物的危害，并了解国家相关法律法规

教学重点、难点

1．自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程．

2．掌握自由落体运动的规律，并能运用其解决实际问题．

教学方法

实验探究、讲授、学生讨论、教学工具

多媒体课件、牛顿管（内含羽毛、硬币、小木塞）、小纸片、废旧砝码、电火花打点计时器、刻度尺、铁架台、纸带，重物．

教学活动

[新课导入] 师：高空抛（坠）物现象的介绍，及国家相关的法律法规．高空抛物现象曾被称为“悬在城市上空的痛”。在上海“陋习排行榜”中，它与“乱扔垃圾”齐名，排名第二。高空抛物，是一种不文明的行为，而且会带来很大的社会危害。“抛砖砸死女婴”事件经媒体报道后引起社会广泛关注。人们在为百日女婴过早地离开这个世界、父母悲痛欲绝而扼腕的同时，一个有关城市高空抛物威胁人们“头顶安全”的社会问题再次引起人们的热议。

《民法通则》第一百二十六条规定：建筑物或其他设施以及建筑物上的搁置物，悬挂物发生倒塌、脱落、坠落造成他人损害的，它的所有人或者是管理人应当承担民事责任，但能够证明自己没有过错的除外。共同侵权情况下，即加害人为二人或二人以上的情况，加害人除应承担一般高空抛（坠）物致人损害的侵权责任外，还应承担共同侵权所负的连带责任。

高空抛物，在没有造成严重后果的情况下，原则上并不涉及构成犯罪和刑事责任的问题，但是，在造成人身伤亡和重大财物损失的严重后果的情况下便可能涉及到犯罪和追究刑事责任的问题。根据高空抛物造成人身伤亡和重大财产损失程度以及抛物者的主观恶意程度，相应的罪名主要有：故意杀人罪、故意伤害罪、过失致人重伤罪、以危险方法危害公共安全罪。

高空抛物其实就是物体从高处往下落，那物体从高处往下落的运动有什么特点，及规律呢，今天，我们就一起来探究一下

[新课教学]

一、自由落体运动

(实验探究1)

猜想：物体下落过程的运动情况与哪些因素有关，质量大的物体下落的速度比质量小的快吗? 将羽毛和金属球、小木塞放入有空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是金属片下落得快，羽毛下落得慢．

将羽毛和金属球、小木塞放入抽去空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是三者下落的快慢相同．

结论：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．

师：物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫自由落体运动．特点是：(1)初速度为零；(2)只受重力作用，没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计．

在地球表面附近从高处下落的物体，事实上都受到空气阻力的作用，因此，严格地说，实际生活中并不存在只受重力作用的自由落体运动．但若物体在下落过程中所受空气阻力远小于重力，则物体的下落也可看作自由落体运动．例如，对于实心金属球、石块等，在它们运动速度不大的情况下，可以忽略空气阻力的影响，把它们的自由下落看成自由落体运动，若它们从非常高的地方自由下落，当它们的速度增大到一定程度，空气阻力不能忽略，它们运动的全过程就不能看成自由落体运动．而对于另外一些物体如一团棉花或纸片从空中静止下落时，与重力相比，空气阻力的影响太大不能忽略，它们的运动就不能看作自由落体运动处理．

那自由落体运动具体是一个什么样的运动呢？现在，老师就带着同学们用本章第一节实验探究小车速度随时间变化规律的方法来探究一下，自由落体到底是一个什么样的运动。[实验探究2] 按照教材第45页的图2．4—1装置做实验，将一系有纸带的重物从一定的高度自由下落，利用打点计时器记录重物的下落过程．

说明：落体运动物体的位置往往变化得比较快，凭目测难以观察和记录，用打点计时器或频闪照相就可以记录下运动物体每隔相等时间所在的位置(运动信息)，这样得到的纸带(或照片)可以用来对运动过程进行分析．教材中用打点计时器较好地将重物下落过程记录下来，这样做既简便易行，又拓宽了对基本仪器的应用，但实验的准确度较难把握．因此在实验中要注意：

①按教材图示和实验要求连接好线路，并用手托重物将纸带拉到最上端；

②打点计时器的安装要使两限位孔在同一竖直线上，以减少摩擦阻力；

③应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小；

④先接通电路再放开纸带；

⑤手捏纸带松手之前，不要晃动，保证打出的第一个点清晰．

⑥重复上述步骤多次，直到选取只有打出的第一点与第二点之间间隔约为2 mm的纸带才是有效的；(学生的疑问暂且不要解释)⑦实验过程中提醒学生思考讨论，影响实验准确度的因素有哪些?并给予具体引导，注意培养实事求是的科学态度；

⑧要求学生保存好记录了自由落体运动信息的纸带，为下节课研究运动规律作准备．

师：完成实验后，分析纸带上记录的运动信息，请思考下列问题：

(1)自由落体运动的轨迹是怎样的?(2)重物做自由落体运动的过程中，其速度有没有发生变化?(3)有的同学从实验结果中得出xCCt2，有的同学得出工x‘，你的结论又如何呢?(4)相邻、相等时间间隔的位移之差有怎样的关系?(5)影响实验精确程度的因素有哪些? 参考：分析纸带可获取信息：

(1)自由落体运动的轨迹是一条直线，速度方向不变；

(2)连续相同时间内的位移越来越大，说明速度越来越大，即速度大小改变，具有加速度；

(3)位移x与时间t的平方成正比；

(4)相邻、相等时间间隔的位移之差相等；

(5)影响实验精确度的因素主要是阻力．

用打点计时器研究自由落体运动，计算其加速度，换用不同质量的重物看纸带上点子间隔有什么不同，总结得出结论．

教师点评：将两条纸带对比，只要两条纸带上的点子间隔相同就说明它们的加速度是相同的．

学生运用自己所学知识计算重力加速度，通过比较得出结论．

实验探究结果：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，加速度大约是9.8m／s2．

二、自由落体加速度

通过算g值理解自由落体运动的加速度是一个定值(在同一地点)，引导学生学会分析数据，归纳总结规律． 教师引导学生思考两个问题：

1．自由落体运动的加速度在各个地方相同吗? 2．它的方向如何? 生：使用不同的物体进行的反复实验表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，方向总是竖直向下的，师：这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度．符号：g；方向：竖直向下(与重力方向一致)；大小：与地点有关．一般计算中g＝9．8m／s2，粗略计算中可以取g＝10m／s2．

让学生看教材第46页列表，尝试从表中寻找规律，这一规律是怎样产生的? 学生猜想，但不宜过多解释． 生：越往北重力加速度越大，说明重力加速度与地理纬度有关，纬度越高，重力加速度越大．

师：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公式及其推论都适用于自由落体运动，只要这些公式中的初速度v0＝0，a取g就可以了．自由落体运动遵从的规律:v=vo+at推出：v＝gt x＝vot+at2/2推出：x＝gt2/2．

[做一做] 1．阅读教材第46页“测定反应时间”，回答下列问题：

问题1：若测出某同学捏住直尺时，直尺下落的高度为10cm，那么这位同学的反应时间是多少? 参考：根据自由落体运动规律h＝gt2/2 可得反应时间t＝0．14s．

问题2：在上课时，教师用这种方法测量同学们的反应时间，但同学刚把尺子捏住，教师马上就说出该同学的反应时间，也没见他怎样计算，你知道老师是怎样做的吗? 参考：教师事先算好时间并写在直尺上，这样就可以直接给出学生的反应时间． 2．教师引导学生阅读教材第47页“做一做”让学生提出自己解决问题的思路，不必准确解答，同时强调“估算”．

学生独立思考，并提出解决办法，比较各种不同方法，并讨论其合理性及可行性．

师：由于照相机的曝光时间极短，一般为1／30 s或1／60s，曝光量相差10％对照片不会有明显影响，所以相机快门的速度都有比较大的误差，“傻瓜”相机更是这样．故在这样短的时间内，这种误差允许的范围内，物体运动的速度可以认为是不变的，可以看作匀速运动来处理．建议学生利用课下时间解出其准确值，比较两种情况下的时间差异．

[小结] 这节课我们学习了对自由落体运动概念和规律的认识及理解．自由落体运动是物体从静止开始的只受重力作用的匀加速直线运动，加速度为g，学好本节可更好地认识匀变速直线运动的规律和特点，是对上节内容的有益补充．要突破此重点内容，一定要把握住一点，即自由落体运动只是匀变速直线运动的一个特例vo＝o，a＝g．我们在以前章节中所掌握的所有匀变速直线运动的规律及推论，在自由落体运动中均可使用．在使用时要注意自由落体运动的特点，判断是自由落体运动之后方可代人计算．

自由落体运动是一种非常重要的运动形式，在现实生活中有许多落体运动可以看成是自由落体运动，研究自由落体运动有着普遍的意义．

为了研究自由落体运动，我们运用了物理学中的理想化方法，从最简单、最基本的情况人手，抓住影响运动的主要因素，去掉次要的非本质因素的干扰，建立了理想化的物理模型——自由落体运动，并且研究了自由落体的运动规律，理想化是研究物理问题常用的方法之一，在后面的学习中我们还要用到．

布置作业

教材第47页“问题与练习”．

板书设计

§2.4自由落体运动

一.自由落体运动的研究

(1)物体自由下落快慢的决定因素(2)自由落体运动的定义(3)自由落体运动的特点(4)自由落体运动的规律 二．重力加速度(g)(1)重力加速度的大小(2)重力加速度的方向

教学反思