第3章匀变速直线运动的研究
3.3匀变速直线运动实例——自由落体运动
★教学目标
(一)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初速度为零的匀加速直线运动。
2.能用打点计时器或其他实验仪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,了解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律解决实际问题。
5.初步了解探索自然规律的科学方法,重点培养学生的实验能力和推理能力。
(二)过程与方法
6.会根据现象进行合理假设与猜想的探究方法。
7.会利用实验数据分析并能归纳总结出物理规律的方法。
8.善于进行观察,并能独立思考或与别人进行讨论、交流。
(三)情感态度与价值观
9.通过指导学生探究,调动学生积极参与讨论,培养学生学习物理的浓厚兴趣。
10.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。
11.培养学生的团结合作精神和协作意识,敢于积极探索并能提出与别人不同的见解。
★教学重点
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。
★教学难点
1.理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题。
★教学过程
设计思想:
1、先用游戏激发学生学习兴趣,顺理成章地研究落体运动;
2、通过演示实验让学生自己总结出物体下落快慢不同的主要原因是空气阻力,从而猜想若没有空气阻力会怎样;
3、用牛顿管实验验证猜想,引入了新的理想运动模型:自由落体运动。讲述1971年宇航员做的实验,加深印象;
4、了解地球表面物体下落运动近似成自由落体运动的条件;
5、着手研究自由落体运动的规律,利用打点计时器进行研究,得到结论;
6、总结自由落体运动特点及重力加速度;
7、应用训练
一、引入:
教师在课前需要设计制作好“测反应时间尺”(在一约50cm长的尺有刻度的一面标上自由下落对应长度所用的时间)
游戏
师:一般情况下,刻度尺是用来测量什么物理量的?
生:测量物体长度的!
师:大家看到我手里的这把尺子了没有?我这把尺子跟普通尺子是不一样,有特殊的功能,它可以测量出你的反应时间。不信?我请几位同学上来试试。
找几名同学上来做这个实验。可通过比比谁的反应时间短来调动学生的积极性。
师:相信大家一定非常想知道这把尺为什么能测出人的反应时间呢?是根据什么原理呢?我可以告诉大家,尺子测时间的原理就是利用尺子下落过程中的运动特点制成的。而我们今天要研究的就是尺子下落这样的运动。
师:像尺子下落这样的运动是一种常见的运动。挂在线上的重物,如果把线剪断,它就在重力的作用下,沿着竖直方向下落。从手中释放的石块,在重力的作用下也沿着竖直方向下落。
师:不同的物体下落快慢是否一样呢?物体下落的快慢由哪些量决定?请大家结合日常生活经验回答问题。
生:不同物体下落快慢应该是不一样的,下落快慢应该是由质量决定,质量大的下落快,质量小的下落快慢。
师:这位同学回答得对不对呢?大家看我来做几个实验。
演示实验
1、将一张纸和一张金属片在同一高度同时释放,结果金属片先着地。
教师不发表意见,继续做实验。分别将实验内容和实验结果板书在黑板上。
2、将刚才的纸片紧紧捏成一团,再次与硬币同时释放,结果两者几乎同时落地。
3、将两个完全一样的纸片,一个捏成团,一个平展,则纸团下落快。
师:物体下落快慢是由质量决定吗?
生:不是的!
师:为什么这样说?
生:第2个实验和第三实验都说明了这个问题,特别是第3个问题,质量一样却下落有快慢之分。
师:那你现在觉得物体下落快慢由什么因素决定呢?
生:我想应该是空气阻力。
猜想
师:如果影响物体下落快慢的因素是空气阻力,那么在没有空气阻力,物体的下落快慢应该是一样的,这种猜想是不是正确呢?我们来做一个实验验证一下。
验证
牛顿管实验:
师:刚才的实验现象验证了我们的猜想,在没有空气阻力即物体只受重力的情况下,所有物体由静止下落的快慢是一样的。
师:1971年美国阿波罗15号宇航员在月球表面将锤子和羽毛同时释放,它们同时落在月球表面,这是通过电视转播过的。
二、自由落体运动
师:物体若在没有空气阻力的情况下由静止下落,它的受力情况有什么特点?
生:没有空气阻力,则物体只受重力。
师:很好!物理学中把这种只受重力作用,由静止开始下落的运动叫做自由落体运动。
自由落体运动:在只受重力的情况下,由静止开始下落的运动。
师:我们日常生活中见到的落体运动是自由落体运动吗?比如开始测反应时间的尺子的下落运动是自由落体运动吗?
生:肯定不是,因为在地球表面大气层内,没有空气的情况是不存在的。
师:说得很好!在我们的日常生活环境下,自由落体运动是不存在的,只是一种理想运动模型。但利用忽略次要因素,抓住主要因素的物理研究方法,我们可以把日常生活中一些空气阻力影响不大的落体运动近似看作自由落体运动。什么样才叫做阻力影响不大,就是阻力跟重力相比可以忽略。
近似条件:一般情况下,密度较大实心物体的下落都可以近似看成自由落体运动。
三、自由落体运动的运动规律
师:做自由落体运动的物体的运动规律是什么呢?速度随时间是如何变化的?位移随时间又是如何变化的,我们该如何来研究它的运动规律呢?
生:利用打点计时器。先选择一个物体,这个物体必须密度大,实心,体积不要太大,这样的话就可以把这个物体由静止开始下落的运动近似看成自由落体运动。接着用打点计时器来研究物体的运动规律。
师:请同学们自己设计并进行实验,将纸带的处理结果告诉我。
学生设计、操作并处理实验结果
总结分析运动规律
师:实验结论是什么?
生:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
师:如何得出这个结论?
生:根据实验得到的纸带,我猜想它是匀加速运动。于是我用匀变速直线运动的运动规律来验证纸带,结果证明自由落体运动是匀变速直线运动。
师:回答得非常正确!自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,这个结论我们要牢记。
师:那再计算一下自由落体的加速度大小是多少?方向如何?
生:我所算得的结果在9.4左右,方向是竖直向下,因为物体是竖直向下匀加速的,所以加速度方向应该与速度方向相同,竖直向下。
师:其他同学的结果呢?
生:我的也差不多。
关键点提问
师:大家用的是质量不同的重锤做的实验,为什么求出来的加速度结果差不多呢?
生:虽然重锤质量不同,但由于空气阻力影响较小,均可以近似成自由落体运动,而我们已经知道:所有物体做自由落体运动的运动情况是完全一样的。所以测出来的结果差不多是符合事实的。
总结归纳重力加速度
师:同学们刚才测量计算出来的自由落体加速度又叫做重力加速度,用g表示。精确的实验发现,在地球上不同的地方,g的大小是不同的:1、纬度越高,g越来越大;2、同一纬度,高度越大,g越小。一般的计算中可以取9.8m/s2或10m/s2,如果没有特殊说明,都按9.8m/s2计算。
例1、下列说法正确的是(BD)
A.物体从静止开始下落的运动叫做自由落体运动
B.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
C.从静止开始下落的钢球受到空气阻力作用,不能看成自由落体运动。
D.从静止开始下落的钢球受到空气阻力作用,因为阻力与重力相比可以忽略,所以能看成自由落体运动。
例2、下列说法不正确的是(A)
A.g是标题,有大小无方向。
B.地面不同地方g不同,但相差不大。
C.在同一地点,一切物体的自由落体加速度一样。
D.在地面同一地方,高度越高,g越小。
例3、AB两物体质量之比是1:2,体积之比是4:1,同时从同一高度自由落下,求下落的时间之比,下落过程中加速度之比。
解:因为都是自由落体运动,高度一样,所以下落时间一样,1:1;下落过程加速度也一样都是g,1:1
例4、质量为2kg的小球从离地面80m空中自由落下,g=10m/s2,求
1、经过多长时间落地?
2、第一秒和最后一秒的位移。
3、下落时间为总时间的一半时下落的位移。
解:1、
2、;
3、连续相等时间位移之比1:3,则位移为
师:自由落体运动速度与时间关系、位移速度关系以及位移与时间关系是怎样的?
学生总结:
回答测反应时间尺的原理
学生分析,自己回答。
一名优秀负责的教师就要对每一位学生尽职尽责,作为高中教师就要在上课前做好适合自己的教案。教案可以让学生能够在教学期间跟着互动起来,帮助高中教师更好的完成实现教学目标。你知道怎么写具体的高中教案内容吗?经过搜索和整理,小编为大家呈现“匀变速直线运动的速度与位移关系导学案”,供您参考,希望能够帮助到大家。
第二章匀变速直线运动的研究
第四节匀变速直线运动的速度与位移的关系导学案
【学习目标】
1.掌握匀变速直线运动的速度和位移关系,提高应用公式分析和计算运动问题的能力。
2.自主学习,合作探究,会用推论法探究匀变速直线运动中v、a、t、x之间的关系。
3.激情投入,全力以赴,体验成功的快乐。
【重点、难点】
重点:匀变速直线运动中位移与速度的关系式的应用
难点:初速度为零的匀加速直线运动的规律的推导过程
【使用说明】
1.先通读教材,熟记并理解本节的基本知识,再完成导学案设置的问题,依据发现的问题,然后再读教材或查阅资料,解决问题。
2.课堂上通过小组合作讨论、展示点评加深对本节知识的理解达成目标。
【问题导学】
1、射击时,火药在枪筒中燃烧。燃气膨胀,推动弹头加速运动。如果把子弹在枪管中的运动看
做匀加速直线运动,子弹的加速度是a=5×105m/s2,枪筒长x=0.64m。
请用前面的速度公式和位移公式计算子弹射出枪口时的速度。
【合作探究】
探究点一:匀变速直线运动速度与位移的关系
问题1:想一想,问题导学中,已知条件和所求的结果都不涉及时间t,它只是一个中间量。我们能不能消去t,从而直接得到速度v与位移x的关系?
运用前两节的公式消去t得到:公式中各物理量分别代表什么意义?
【针对训练】
1、一辆汽车原来的速度是36km/h,在一段下坡路上做匀加速直线运动,加速度是0.2m/s2,行驶下坡路末端时速度增加到54km/h。求这段下坡路的长度。
2、某飞机的起飞速度是60m/s,在跑道上可产生的最大加速度为4m/s。该飞机从静止到起飞成功需要跑道的最小长度为多少?
一名优秀的教师在教学时都会提前最好准备,教师要准备好教案,这是教师工作中的一部分。教案可以让学生能够听懂教师所讲的内容,帮助教师在教学期间更好的掌握节奏。写好一份优质的教案要怎么做呢?为了让您在使用时更加简单方便,下面是小编整理的“匀变速直线运动的实验探究”,仅供参考,欢迎大家阅读。
第2节匀变速直线运动的实验探究
[问题导思]
【计时器的工作原理】
常用的计时器有打点计时器和电火花计时器两类,是用来记录时间时间的仪器。
(1)打点计时器是一种使用低压交流电源的计时器,(如上左图)其工作电压为4~6V。当电源频率为50Hz,它每隔0.02s打一个点。把纸带穿过限位孔,再把套在轴上的复写纸片压在纸带上面,通电后,在线圈和永久磁铁的作用下,振片便振动起来,位于振片一端的振针就跟着上下振动起来,当物体拖着纸带运动时,振针就在纸带上打出一系列的点,这些点记录了运动物体的位置,也记录了发生这些位移所用的时间。这就为我们定量地研究物体的运动情况提供了方便。
(2)电火花计时器是利用火花放电在纸带上打出小孔,从而显示出电迹的计时器(如上右图)使用时,墨粉纸盘轴上,并夹在两条纸带之间,接通220V交流电源,按下脉冲输出开关,计时器发出的脉冲电流经接正相的放电计、墨粉纸盘到负相的纸盘轴,产生火花放电,于是在运动的纸带1上就打出一列电迹,电源频率50Hz时,它每隔0.02s打一个点。
【纸带求匀速直线运动的加速度的方法】
(1)逐差法:如下左图所示,根据,同理,这样利用可以求出三个加速度值,再算出的平均值,即为我们所求匀变速直线运动物体的加速度。“逐差法”求加速度的目的是尽可能多地使用测量的数据以减小偶然误差。
(2)v-t图象法:根据匀变速直线运动某段时间中间时刻的瞬时速度等于这段时间内的平均速度,即,求出打出第n个计数点时纸带的瞬时速度如上右图所示,再作出v-t图象,图线的斜率,即为匀变速直线运动物体的加速度a.
【频闪照相】
频闪照相:可以侧线户物体在做匀变速直线运动时每隔相等时间间隔的维护子,对数据进行研究、分析、处理等,就可以发现它们是否遵循匀变速直线运动的规律,达到研究的目的,深刻体会匀变速直线运动的基本特点和运动过场的形成,处理方法同上
观察、测量数据以及对数据进行研究、分析、处理等,是物理学告诉发展的基础,学重大发明发现,都来源于实验观察、数据测量及研究、分析、处理。
[例题解析]
例1在研究匀变速直线运动规律的实验中,小车拖车纸带运动,每秒打点50次的打点计时器打出的纸带如下图所示,选出A、B、C、D、E共5个计树点,每相邻两点间4个实验点(图中未画出)。以A点为起点量出的到各点计数点的位移,已经在图上,求:(1)AE段的平均速度;(2)C点的瞬时速度;(3)小车运动的加速度a。
解析:(1)AE段的瞬时速度由公式。
根据题意,AE段的位移,所用时间t=0.1s,则:
(2)C点是AE段的时间中点,对匀变速直线运动来水,C点的瞬时速度等于该段的平均速度,所以
(3)根据上图所示,有:
AB、BC、CD、DE各段所用时间T=0.1s,由可得:
说明:此题目中各计数点间相邻位移差恰好相等,如果不相等,则应该利用逐差法,求得由求得,再由求得加速度的平均值。
文章来源:http://m.jab88.com/j/6567.html
更多