1.2匀变速直线运动（3）（教案）-人教版《物理（通用类）》【上好课】

人教版《物理（通用类）》 第一单元 运动和力 1.2 匀变速直线运动（3） 授课班级 授课类型 新授课 授课教师 教学时长 1课时（45分钟） 教材分析 本课研究自由落体这一特殊运动。由物体下落快慢的生活经验和历史争论出发，通过纸片、硬币及抽气玻璃管实验排除空气阻力的影响，建立自由落体模型；再由频闪照片认识运动性质，说明重力加速度，得到自由落体规律。金属球例题、测井深和反应时间实验把运动规律与测量相联系，为后续研究重力及其他运动提供基础。 学情分析 学生熟悉物体下落的生活现象，但易把空气中的“重快轻慢”当成普遍规律，也容易把所有向下运动都称为自由落体。已有公式代入基础，仍需辨清初速度、下落高度与时间的对应，理解“第几秒内”和“前几秒内”的区别。通过对照实验、条件核对和规范列式，引导学生从经验判断转向证据与模型分析。 教学目标 1．能说出自由落体运动的定义和条件、重力加速度的方向与常用值，写出自由落体速度和位移公式及适用条件。 2．能解释教材落体对照实验和频闪照片，计算下落速度、位移及重力加速度，并由直尺下落高度估算反应时间。 3．能依据对照实验检验“重物一定下落快”的说法，区分观察事实与推论；交流测量误差并联系职业安全，形成尊重证据的科学态度。 教学重难点 重点：自由落体模型、重力加速度及自由落体运动规律。 难点：排除空气阻力影响后解释下落快慢；从实验现象判断运动性质；依据模型条件和计时区间正确计算。 教学方法 教材情境引导、对照实验观察、模型分析、例题讲解与同伴互检相结合。 课前准备 教师准备：教材、演示课件。 学生准备：教材、笔记本。 教学环节设计 教学环节 教学内容 设计意图 教学导入 【教材情境】树叶飘落、雨滴下降等都是常见现象。教师展示教材中的下落实验材料，引导学生先描述看到的现象，不急于给出普遍结论。 【问题·教材情境】为什么观察到的物体下落有快慢之分？什么样的物体下落得快？它们的运动满足什么规律？ 答案：生活中不同物体下落有快慢差异，但仅凭这些现象还不能确定质量是否决定下落快慢，需要比较空气阻力等条件。 解析：学生提出“重的快”“形状不同”等猜想。教师归纳：把猜想变成可检验的问题，先通过对照实验建立合适的运动模型，再研究其规律。 从常见下落现象激活经验，让学生先提出猜想再寻找检验条件，形成学习需求，避免把生活直觉直接当成普遍规律。 新知讲授 一、自由落体运动的条件 【教材定义】物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫自由落体运动。 【教材说明】这种运动只在没有空气的空间里发生。在有空气的空间里，如果空气阻力比较小，可以忽略不计，物体的下落可以看作自由落体运动。自由落体运动也是一种理想化的模型。 【教师讲解】核对两个条件：从静止开始，即初速度为零；只受重力，或空气阻力等影响可以忽略。向下抛出、明显飘动的纸片不能直接按自由落体处理。 【教材历史案例】亚里士多德认为重物下落快、轻物下落慢。伽利略假设大石头的下落速度为8、小石头为4：拴在一起，小石头拖慢大石头，应比8慢；按“更重更快”，整体又应比8快。互相矛盾的推论说明原来的论断需要检验。这里的8和4只是教材假设的比较数值。 【教材实验与观察·表1-2-3】各组从同一高度同时静止释放，观察哪一个先落地，记录“实验结果—推论”；教师用教材演示材料组织比较，提醒学生释放时不推、不抛。 【实验任务1·教材】准备两张一样的纸，一张铺平，一张揉成团，从同一高度静止释放。观察下落快慢，能否用质量大小解释差异？ 答案：通常纸团较先落地，铺平的纸较慢；两张纸质量相同，差异不能归因于质量不同。 解析：改变形状会改变空气阻力的影响。学生记录现象后，教师归纳：质量相同也可能下落快慢不同，须继续检验空气阻力。 【实验任务2·教材】准备一张一元硬币大小的纸和一枚一元硬币，从同一高度静止释放；再把这张纸揉成团，和硬币重复实验。两次分别观察到什么？ 答案：第一次通常硬币较先落地；第二次小纸团和硬币几乎同时落地。 解析：纸的质量未变，揉成团后空气阻力的影响明显减小。教材在此把小纸团、硬币所受空气阻力的影响近似忽略，不能只凭质量大小判断下落快慢。 【教材装置·图1-2-5】抽气玻璃管内放羽毛和金属钱币，管长约1.5 m，一端封闭，另一端连接抽气机并设开关。教师展示原图或实验视频，先在有空气时迅速倒置，再抽去空气后倒置。学生比较两种条件下的下落现象。 【问题·教材实验】玻璃管内有空气与抽去空气后，羽毛和钱币下落的现象分别怎样？可以得到什么结论？ 答案：有空气时钱币比羽毛下落快；抽去空气后两者同时下落，快慢一样。 解析：对照结果支持空气阻力是造成两者在空气中下落差异的重要因素。教师归纳：同一地点、同一高度同时静止释放且阻力可忽略时，下落快慢不由质量决定。 【即时练习1·教师原创】下列哪种运动可看作自由落体运动？（　） A．羽毛在空气中飘落 B．小钢球静止释放，空气阻力可忽略 C．小钢球被竖直向下抛出 D．降落伞张开后载人下降 答案：B。 解析：自由落体必须从静止开始且空气阻力等影响可忽略；仅有下落方向不够。 【即时练习2·教师原创】同一地点、空气阻力可忽略，两颗质量不同的小钢球从不同高度同时静止释放。它们下落的快慢是否由质量决定？能否断定同时落地？ 答案：下落快慢不由质量决定；不能断定同时落地。 解析：比较是否同时落地还必须考虑释放高度。本题高度不同，不能把同高度的结论直接套用。 【教师归纳】日常经验可以提出猜想，不能替代条件明确的对照实验。研究下落规律，先确认初速度为零和阻力可忽略。 二、自由落体运动的性质与加速度 【教材结论】自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 【教材定义】在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都是相同的，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用表示。 【教材方向与数值】自由落体加速度的方向，与重力方向相同，永远竖直向下。通常取，粗略计算可取。 【教材观察·图1-2-6】频闪照片相邻小球像的拍摄间隔均为0.04 s，图中标出的相对位置数值依次为0、0.8、3.2、7.1、12.5、19.6，测量时统一长度单位。教师展示教材原图，学生标出相邻位置间距，比较等时位移及其差值；下落位移逐段增大，说明速度增大。测量相邻间距及间距之差，可进一步检验匀加速特征。 【教师辨析】仅凭等时位移越来越大只能判断加速，不能单独断定加速度恒定；还要依据等时位移差等证据。自由落体运动的匀加速性质来自实验研究，不是凭照片疏密直接猜定。 【教材说明】不同物体在同一地点、同一高度同时自由下落，将同时着地。它们在相等时间内位移相等，由可知加速度相同。的国际单位为，表示速度每秒增加多少。 【教材数据·表1-2-4】自由落体加速度（单位）：赤道海平面，0°，9.780；广州，23°06′，9.788；上海，31°12′，9.794；北京，39°56′，9.801；莫斯科，55°45′，9.816；北极，90°，9.832。学生比较数据的共同量级与变化趋势。 【教材结论】越靠近两极的地点，自由落体加速度越大；越靠近赤道的地点，自由落体加速度越小。同一纬度，离海平面越高，自由落体加速度越小。 【即时练习3·教师原创】一组等时间间隔的下落照片只显示相邻间距逐渐增大，尚未测量间距之差。能据此确定小球做匀加速运动吗？还应检查什么？ 答案：不能；还应测量、比较相邻等时位移的差值。 解析：间距增大说明速度增大，差值近似相等才进一步支持加速度近似恒定。 【即时练习4·教师原创】相同小钢球分别在广州和北极从静止开始自由下落，尚未触地。依据表1-2-4，在相同下落时间内哪个地点的小球速度增量略大？该差异能否解释为球的质量不同？ 答案：北极略大；不能解释为球的质量不同。 解析：北极的重力加速度9.832比广州的9.788稍大，速度每秒的增量略大；同一地点的重力加速度不因自由落体物体的质量而改变。 【教师归纳】自由落体是匀变速运动的特殊情况：初速度为零、加速度为重力加速度。同地点比较不看质量，不同地点计算要核对题给的加速度。 三、自由落体规律及应用 【教材公式】由于自由落体运动的初速度为零，加速度为，速度公式为，位移公式为。 【教师讲解】取竖直向下为正方向，为下落时间末的速度（m/s），为从释放点起的下落位移（m），为从静止释放开始计的时间（s）。式中取正值；计算仅适用于物体落地或被接住之前的自由落体过程。 【教师补充】把前课速度—位移关系用于自由落体，得。由位移公式还可得；时间取非负值。两式仍要求从静止开始且阻力可忽略。 【教材例题4】一金属球从17.7 m的高度落下，下落的时间是1.9 s，求该地区的自由落体加速度。 答案：按自由落体模型，。 解析：已知下落位移17.7 m、下落时间1.9 s，求当地重力加速度。由变形求解；结果约为，方向竖直向下。 【即时练习5·教师原创】一小球从静止开始自由下落，取，尚未触地。求1.0 s末的速度及这1.0 s内的下落位移。 答案：，方向竖直向下；。 【即时练习6·教师原创】小球从静止开始自由下落，取，3 s内尚未触地。求前2 s、前3 s和第3 s内的下落位移。 答案：前2 s为20 m，前3 s为45 m，第3 s内为25 m。 解析：，；。第3 s内是2—3 s，不能把1 s直接代入从释放点计的位移公式。 【教材实验与观察·图1-2-7】人们把从发现情况到采取行动经过的时间叫反应时间。A同学捏住长直尺上端，B同学在下端0刻度处做好握尺准备但不接触直尺；A无预告松手，尺竖直下落，B立即握住。由握住处相对0刻度的读数确定下落高度，再计算反应时间。 【教师讲解】先把直尺读数从cm换为m，再用计算；多次测量并比较，注意尺竖直、放手不推动、开始位置一致和避免提前抓尺。反应时间测量有个体差异及误差，不能把一次测量当成严格的职业能力结论。 【教师归纳】先查模型条件和计时起点，再统一单位、选式计算。自由落体规律可用于测重力加速度、估算高度和反应时间，测量结果须结合误差解释。 用定义约束模型，再以对照实验和频闪证据解释运动性质，把一般匀变速规律迁移到自由落体，及时核查条件与计算。 课堂背诵 【组织方式】学生先独立回答，再同桌核对条件、方向、公式和单位；教师针对遗漏条件的回答追问。 1．请完整说出自由落体运动的定义。在空气中什么条件下可以按自由落体处理？ 答案：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫自由落体运动。空气阻力比较小、可以忽略不计时，可看作自由落体。 2．自由落体运动属于什么运动？它的初速度和加速度分别怎样？ 答案：初速度为零的匀加速直线运动；初速度为零，加速度为重力加速度。 3．自由落体加速度又叫什么？符号、方向、国际单位、通常取值和粗略取值分别是什么？ 答案：又叫重力加速度；符号，方向竖直向下，单位；通常取，粗略取。 4．同一地点自由落体加速度是否因物体质量不同而不同？地球上纬度和高度改变时有什么趋势？ 答案：同一地点相同，不因质量不同而改变；越靠近两极越大，越靠近赤道越小；同一纬度，离海平面越高越小。 5．取竖直向下为正，从释放开始计时，请写出自由落体速度、位移公式，并说明适用条件。 答案：，；从静止开始、只受重力或空气阻力可忽略，且尚未触地或被接住。 6．直尺测反应时间时测量哪个量？怎样计算反应时间？读数为cm时应先做什么？ 答案：测直尺自由下落高度，用；先把cm换成m。 通过独立口述和同桌互检巩固定义、方向、单位与公式条件，使学生能准确表达核心知识，而非只记住代入形式。 师生互动 【活动方式】同桌先独立提出测量方案或列式，再互检条件、单位与误差。教师组织展示，按“任务—答案—依据—归纳”顺序讨论。 【任务1·教材探究】教材例题4提供了怎样的测量自由落体加速度的方法？请讨论如何测量。 答案：从静止释放金属小球，测释放点到记录终点的竖直位移和对应下落时间，用计算；多次重复比较结果。 解析：用能同时对应释放、到达时刻的计时装置记录短时下落，不宜只凭手按秒表。控制空气阻力影响，避免初始推动，保证高度与计时终点一致。教师归纳：测量方案要说明测什么、怎样对应、怎样减少误差。 【任务2·教师原创】用教材直尺实验测某同学反应时间：直尺从静止竖直下落，握住时读得下落高度20 cm，取。求反应时间，并说出两项应控制的操作条件。 答案：，。操作条件如：尺保持竖直、放手不推动；手在0刻度处待命但不碰尺、不提前抓握。 解析：反应时间对应从发现尺下落到握尺的过程；忽略空气阻力等影响，用自由落体位移关系求时间。教师归纳：司机、飞行员及军人等工作需要反应敏捷，规范测量才能比较，安全意识也应建立在可靠证据上。 把教材例题转化为测量方案，结合反应时间实验讨论操作和误差，促进证据意识、合作表达及职业安全意识。 课堂练习 【作答与讲评】学生独立完成，先核对模型与研究时段，再统一单位、选式计算。第1—5题为教师原创，第6题为教材原题；题目、答案和解析依次揭示。 1．同一地点，一块金属与一片羽毛在抽去空气的管内，从同一高度同时静止释放。下列说法正确的是（　） A．金属质量大，必先落地 B．羽毛的重力加速度较小 C．两者同时落地 D．金属速度增量总比羽毛大 答案：C。 解析：阻力可忽略，两者加速度相同；同高度、同初速度同时释放，落地时间相同。 2．在自由落体公式中，下列哪一个的含义正确？（　） A．从静止释放到所研究时刻的时间 B．物体运动中的任意一段时间 C．从观察者开始注视到现在的时间 D．小球落地后继续经过的时间 答案：A。 解析：位移公式中的时间从静止释放开始计，位移也从对应的释放点计；任意1 s区间不能不加分析就直接代入。 3．小球从静止开始自由下落，取。若尚未触地，3 s末的速度是____m/s，前3 s的下落位移是____m。 答案：30；45。 解析：；。 4．小球从静止开始自由下落，取，2 s内尚未触地。第1 s内和第2 s内的下落位移分别是多少？两段位移之比是多少？ 答案：第1 s内为5 m，第2 s内为15 m；两段位移之比为1∶3。 解析：；前2 s位移。第2 s内位移为，比较的是两个等长时段，不是前1 s与前2 s的累计位移。 5．小钢球从静止开始自由下落，取。在下落到某位置时速度为6.0 m/s，求从释放点到该位置的下落位移。 答案：1.8 m。 解析：初速度为零，，故。也可先用速度公式求时间，再用位移公式求解。 6．某同学为了测出井口到井里水面的距离，让一块小石头从井口下落，经2 s听到石头落到水面的声音，求井口到水面的距离。（忽略声音传播的时间） 答案：取，井口到水面的距离为19.6 m；若按教材粗略取，得20 m。 解析：按静止释放且空气阻力可忽略的自由落体模型，忽略声音传播时间，则下落时间为2 s。。若不忽略声音传播，听到声音前经过的时间还包含声音上行时间，不能都当作下落时间。 通过模型判断、基础计算和区间应用检验学习效果，以题目对应的依据纠正质量、计时起点和单位方面的典型误解。 课堂小结 【教师提问】本课如何从下落现象建立自由落体模型？ 答案：用纸与纸团、硬币及抽气管对照实验辨析空气阻力；自由落体要求从静止开始且只受重力，阻力可忽略时可近似处理。 【教师归纳】观察事实、实验条件和物理推论要分清；不能用空气中不同物体的落地快慢直接证明质量决定自由落体加速度。 【教师提问】自由落体运动怎样计算？实验应用中应检查什么？ 答案：取向下为正，，；同地点相同且方向向下。测高度、加速度或反应时间时，先查静止释放、阻力、计时起点和单位。 【教师归纳】“前几秒内”用累计位移，“第几秒内”用累计位移之差；反应时间实验重视操作一致性与多次测量，结果结合误差解释。 以实验建模和规律应用两条线组织回顾，把条件、证据、方法相联系，帮助学生形成可迁移的下落问题分析步骤。 作业布置 1．复习本节课的知识点； 2．完成课后练习； 3．整理笔记和易错题。 教学反思 目标达成与参与：授课后记录学生能否完整说出自由落体条件，能否依据实验说明空气阻力的影响，以及公式运用和同伴交流的表现。 典型问题：重点观察是否把所有下落都当作自由落体、把物体质量与当地重力加速度混淆、混用累计位移与分段位移或遗漏单位换算。 原因分析：结合具体作答区分经验推断、模型条件遗漏、计时起点误解及计算失误，记录证据，不预先虚构已发生的课堂结果。 改进措施：针对模型错误补充同质量不同形状的对照；针对区间错误标注时间轴；针对测量错误示范高度与计时终点对应，下次课回顾质量与加速度的区别。 学科网（北京）股份有限公司 $