高中物理 25自由落体运动教学设计.docx
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高中物理25自由落体运动教学设计
高中物理新课标教学设计
2.5自由落体运动
【学习者分析】
学生目前对匀变速运动的规律有一定的理性认识，加上日常生活经验，形成了一定的认知结构，为本节课的学习奠定了基础。
【教材分析】
（1）本节内容主要包括自由落体运动的概念和自由落体运动的规律，属概念和规律的综合课。
（2）自由落体运动在教材中作为匀变速直线运动的一个实例进行研究，其作用有二：
一是通过运用匀变速直线运动的规律巩固和加深对匀变直线速运动的理解，同时自由落体运动作为一个典型的物理模型也需要学生掌握；二是通过事例说明研究自然规律的一般科学方法。
（3）由于本教材将力、力的合成、牛顿第二定律的内容分别放在第四、五、六章，所以不能从受力分析得出自由落体运动是匀变速直线运动的结论，而必须通过研究位移、时间的关系来获取。
4、在本章第二节中学生已经学习了打点计时器的使用，并且在学校现有的实验条件下，使用打点计时器来探究自由落体运动的规律比采用频闪照相法更切实可行，将频闪照片用来欣赏和计算说明阻力的影响，可以使抽象出理想化模型的难点更加自然。
【教学目标】
1.知识与技能：
（1）知道什么是自由落体运动；
（2）知道什么是自由落体加速度，它的方向和大小；
（3）掌握自由落体运动速度、位移随时间变化的规律；
（4）运用自由落体运动规律解决实际问题。
2.过程与方法：
（1）观察自由下落的物体，预测其运动特点；
（2）实验探究自由落体运动的规律；
（3）阅读教材第三部分，了解研究自然规律的一般科学方法。
3.情感态度与价值观：
（1）注意科学态度和科学方法教育；
（2）发展学生对科学探究的兴趣。
【重点难点】
重点：
实验探究自由落体运动的规律。
（从学生掌握知识的角度，可以认为“了解自由落体运动的定义和掌握自由落体运动的规律”是重点。
从提高学生科学素养，促进学生自主学习来说，确定“实验探究自由落体运动的规律”为重点更符合新课程标准的要求）
难点：
运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出理想条件下的物理模型——自由落体运动。
（应该说伽利略利用斜面实验巧妙推理自由落体运动规律理解起来亦是相当困难，但我们只要求学生满怀崇敬的心情去欣赏大科学家的睿智和抱着学习一般科学研究方法的心态去阅读了解）
【设计思想】
启发式教学 探究式教学
复习提问 阅读历史回眸
（伏笔）（欣赏、归纳）
【教学环节】
（一）复习提问
s1∶s2∶s3=1∶4∶9 sⅠ∶sⅡ∶sⅢ＝1∶3∶5
（二）引入新课
我们今天应用这些知识研究一种常见的运动，物体下落的运动。
[演示Ⅰ]硬币和纸袋分别从同一高度由静止开始同时下落，观察下落速度，从表面上看得到结论，“物体越重，下落得越快”。
1．亚里斯多德（Aristotle）的认识
从公元前4世纪至公元17世纪，这种观念统治了人们两千多年之久。
2．伽利略（Galileo）的贡献（1638年）
两个物体mA＞mB分别由同一高度下落，重的物体比轻的物体下落的快，当把两物体捆在一起仍从同一高度下落情况会是怎样呢？
结论：
①整体分析：
当把两个物体捆在一起时mC=mA＋mB，因为新组成的物体比上述两个物体中的任一个都重从而下落的应最快。
②局部分析：
A物体下落的快，受到一个下落得慢的物体B的作用，结果就像一个大人拉着小孩向前跑，比单独大人跑要慢，比小孩单独跑要快一样，他们的共同速度应介于A、B两物体之间即vA＞vC＞vB。
伽利略用归谬法巧妙地否定了亚里斯多德的观点，从而得出结论：
重物体不比轻物体下落得快。
亚里斯多德忽略了空气阻力对运动物体的影响，从而得出错误的结论：
“力是维持物体运动的原因”。
[演示Ⅱ]将纸袋揉成纸球和硬币从同一高度由静止开始下落，观察下落速度（相差不多），把硬币装入纸袋与另一枚硬币从同一高度由静止开始下落，观察下落速度也相差不多，若减小空气对运动物体的影响会如何呢？
[演示Ⅲ]牛顿管中的物体下落，将事先抽过气的牛顿管内的硬币与轻鸡毛从静止一起下落，观察实验结果两者几乎同时落到牛顿管的下端，硬币落下有声，眼可直接观察鸡毛下落，将牛顿管放入空气再做实验情况就截然不同了。
3．自由落体运动
①定义：
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。
自由落体运动是一种理想运动，在实际问题中有空气时，物体的密度不太小，速度不太大（H不太高），可以近似看成是自由落体运动。
结论：
不同物体做自由落体运动，它们的运动情况是相同的。
②性质：
伽利略所处的年代还没有钟表，计时仪器也较差，自由落体运动又很快，伽利略为了研究落体运动，利用当时的实验条件做了在斜面上从静止开始下滑的直线运动（目的是为了“冲淡重力”），证明了在阻力很小的情况下小球在斜面上的运动是匀变速直线运动，用逻辑推理外推到斜面倾角增大到90°的情况，小球将自由下落，成为自由落体，他认为这时小球仍然会保持匀变速直线运动的性质，多么巧妙啊！
这个结论的正确与否需用实验来验证，三百多年后，我们来验证。
[演示Ⅳ]介绍自由落体仪，然后测量数据。
s（m）
t（s）
1
0.100
0.1436
9.70
2
0.400
0.2866
9.74
3
0.900
0.4293
9.77
结论：
①自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
②在同一地点一切物体在自由落体运动中的加速度都相同。
③重力加速度g（自由落体加速度）
a．数值及单位 g=9.8m/s2 初中g=9.8N/kg（常量） 粗略计算g=10m/s2
b．重力加速度g的方向总是竖直向下的。
4．自由落体运动的规律（选竖直向下方向为正）
（三）练习：
一个自由落体落至地面前最后一秒钟内通过的路程是全程的一半，求它落到地面所需的时间。
解析：
物体做匀变速直线运动，第n秒通过的路程为sN，n秒内通过的路程为sn，则
物体在n-1秒内通过的路程为sn-1，则
根据题意，得
（四）课堂小结
1．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。
2．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、最基本的情况入手，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。
3．在研究自由落体运动的过程中我们还给大家介绍了归谬法，即理论推导的一种重要方法，同学们的学习重要的是研究问题的方法而不是知识本身，知识的结论当然重要，但更重要的是如何获取知识，中学学习的一个非常重要的方面就是如何获取知识、处理知识。
4．自由落体运动是一种简单的基本的运动形式，抛体运动可以看成是另一个运动形式与自由落体运动的合成，也就是说自由落体是研究其他抛体运动的基础，一定要抓住其产生的条件和运动规律。
五、说明
1．牛顿管的演示，要事先抽好气，一般在课前抽好。
若先演示鸡毛与硬币在空气中的落体运动，然后来抽气，会影响课堂气氛，抽气机的响声也会吸引学生的注意力。
做好了鸡毛和硬币在几乎是真空中的运动后，将空气充入牛顿管再来做前面的实验，效果更好。
牛顿管进空气时最好将鸡毛置于进气口附近，可看到进入管内的气流将鸡毛吹到另一端，让学生清楚地看到牛顿管确实在进气。
2．讲述伽利略的推理过程时，可拟定一个讨论的环境，让学生感受到他们正亲临现场观赏这场争论——情景教学。
3．自由落体仪电磁铁电路中，最好设计一个电路让电磁铁正充磁一次，反充磁一次，这样可以减小剩磁对小球的初速度的影响。
当然为了避免上述实验引起的误差可以用两个光电管计时，就像处理打点计时器打出的纸带一样在中间某段来研究，但不如上述教学过程设计的方案，让学生一看便知。
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，只需要计算加速度就可以了。
4．三组实验数据在处理时一定要灵活，可将全体学生分成三组，每一组学生计算一组数据，让其中一两个学生用计算器验算，这样，可以节省课堂时间，又达到了总结规律的目的。
5．课堂练习是写在投影幻灯片上的，也可以再准备一些水彩笔和投影片，让学生在上面解题，然后通过投影仪展示给全体学生进行讲解。
六、作业
1、计算教材频闪照片图3-28中小球的加速度大小，并与真实值和课堂上你用打点计时器实验的计算值比较，试讨论产生误差的原因。
2、完成测量反应时间的迷你实验，计算出自己的反应时间，说明你减小实验误差的方法。
你认为自己看到情况后作出反映和听到情况后作出反映所需的反应时间一样吗？
请用事实证明。
【板书设计】
第四节 自由落体运动
一、定义：
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
二、运动规律
g=9．8m/s2
位移公式：
S=
gt2
速度公式：
V=gt
【教学反思】
1、重视实验：
通过实验设疑、解疑、探求规律，又通过实验巩固所学的知识，充分体现了物理是以实验为基础的学科，体现科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。
2、重视应用媒体辅助教学，提高课堂教学的效率。
3、充分发挥学生的主体作用：
通过实验探索、设问点拔,创设问题情境,引导学生积极参与,激发学习兴趣,活跃课堂气氛,调动学生学习积极性,使学生始终保持积极探索的学习心态.
4、创造性使用教材：
使用打点计时器实验探究自由落体运动的规律；利用教材上的材料编制课外作业.
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1．据报道，2020年我国将发射首颗“人造月亮”，其亮度是月球亮度的8倍，可为城市提供夜间照明。
假设“人造月亮”在距离地球表面500km的轨道上绕地球做匀速圆周运动（不计地球自转的影响），下列有关“人造月亮”的说法正确的是
A．发射速度小于第一宇宙速度
B．角速度大于月球绕地球运行的角速度
C．向心加速度大于地球表面的重力加速度
D．在运行轨道上处于完全失重状态，重力加速度为0
2．如图所示，平行板电容器与恒定直流电源（内阻不计）连接，下极板接地，一带电油滴位于容器中的P点且恰好处于平衡状态．现将平行板电容器的上极板竖直向上移一小段距离，则（）
A．油滴将竖直向上运动
B．P点电势降低
C．带电油滴电势能减少
D．电容减小，电量将增大
3．如图所示，A、B两点在同一条竖直线上，A点离地面的高度为3h，B点离地面高度为2h．将两个小球分别从A、B两点水平抛出，它们在C点相遇，C点离地面的高度为h．已知重力加速度为g，则
A．两个小球一定同时抛出
B．两个小球一定同时落地
C．两个小球抛出的时间间隔为
D．两个小球抛出的初速度之比
4．一个物体做末速度为零的匀减速直线运动，比较该物体在减速运动的倒数第3m、倒数第2m、最后1m内的运动，下列说法中正确的是
A．经历的时间之比是1:
2:
3
B．平均速度之比是3:
2:
1
C．平均速度之比是
D．平均速度之比是
5．放射性同位素钍
Th经一系列α、β衰变后生成氡
Rn，以下说法正确的是（）
A．每经过一次α衰变原子核的质量数会减少2个
B．每经过一次β衰变原子核的质子数会增加1个
C．放射性元素钍
Th的原子核比氡
Rn原子核的中子数少4个
D．钍
Th衰变成氡
Rn一共经过2次α衰变和3次β衰变
6．在竖直平面内有水平向右、场强为E=1×104N/C的匀强电场。
在场中有一根长L=2m的绝缘细线，一端固定在O点，另一端系质量为0.04kg的带电小球，它静止时细线与竖直方向成37°角。
如图所示，给小球一个初速度让小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，取小球在静止时的位置为电势能和重力势能的零点，下列说法正确的是（cos37°=0.8，g=10m/s2）（）
A．小球所带电量为q=3.5×10-5C
B．小球恰能做圆周运动动能最小值是0.96J
C．小球恰能做圆周运动的机械能最小值是0.5J
D．小球恰能做圆周运动的机械能最小值是1.54J
二、多项选择题
7．一列波沿x轴传播，t＝2s时刻的波形如图1所示，图2是某质点的振动图象，则下列说法正确的是（____）（填正确答案标号，选对1个得2分，选对2个得4分，选对3个得5分，每选错1个扣3分，最低得分为0分）
A．波的传播速度为lm/s
B．波如果向右传播，则图2是x＝0、4m处质点的振动图象
C．波如果向右传播，则图2是x＝2m、6m处质点的振动图象
D．波如果向左传播，则图2是x＝0、4m处质点的振动图象
E．波如果向左传播，则阌2是x＝2m、6m处质点的振动图象
8．如图所示，斜面A和物块B静置在水平地面上，某时刻起，对B施加一个沿斜面向上的拉力F，力F从零开始随时间均匀增大，在这一过程中，A、B始终保持静止
则地面对A的
A．支持力不变
B．支持力减小
C．摩擦力增大
D．摩擦力减小
9．如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m的圆环相连，圆环套在倾斜的粗糙固定杆上，杆与水平面之间的夹角为α，圆环在A处时弹簧竖直且处于原长。
将圆环从A处静止释放，到达C处时速度为零。
若圆环在C处获得沿杆向上的速度v，恰好能回到A。
已知AC=L，B是AC的中点，弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g，则下列叙述正确的是（）
A．下滑过程中，环受到的合力一直减小
B．下滑过程中，环与杆摩擦产生的热量为
mv2
C．从C到A过程，弹簧对环做功为mgLsinα
mv2
D．环经过B时，上滑的速度小于下滑的速度
10．某电场在直角坐标系中的电场线分布情况如图所示，O、M、N为电场中的三个点，则由图可得（）
A．M点的场强小于N点的场强
B．M点的电势低于N点的电势
C．将一负电荷由O点移到M点电势能增加
D．将一正电荷从O点分别移到M点和N点，电场力做功相同
三、实验题
11．在高处以v＝7.5m/s，水平抛出一个物体，g＝10m/s2，运动两秒时求：
（1）下落的高度h，
（2）位移的大小。
12．“互成角度的两个力的合成”实验，是在水平放置的木板上固定一张白纸，把橡皮条的一端固定在板上A点，橡皮条的另一端拴上两个细绳套，如图所示，先用两只弹簧秤钩住绳套，互成角度拉橡皮条使之伸长，让结点到达某一位置O，此时需记下______、_______和_______，再次用一只弹簧秤钩住细绳把橡皮条拉长，使结点到达______，记下弹簧秤的读数和方向．
四、解答题
13．如图所示，在平面直角坐标系xoy内，坐标原点O处有一粒子源，向与x轴成
角的方向连续不断地发射质量为m、电荷量为
、速度大小为
的粒子，经过足够长的时间后，在第Ⅰ象限加一方向垂直纸面向外、磁感应强度为B的匀强磁杨，不计粒子重力及粒子间的相互作用。
求：
（1）粒子在磁场中运动的最短时间；
（2）粒子离开磁场时距O点的最大距离。
14．如图为“研究一定质量气体在体积不变的条件下，压强变化与温度变化的关系”的实验装置示意图．粗细均匀的弯曲玻璃管A臂插入烧瓶中，B臂与玻璃管C下部用橡胶管连接，C管开口向上，一定质量的理想气体被水银封闭于烧瓶内．开始时，烧瓶中气体温度为300K，B、C内的水银面等高．已知大气压强P0=75cmHg且保持不变，现对烧瓶中气体缓慢加热使其温度变为360K，
（1）为保证气体体积不变，C管应该向哪移动（填“向上”或“向下”）？
移动距离是多少？
（2）为保证气体压强不变，C管应该向哪移动？
（填“向上”或“向下”），说明理由.
【参考答案】
一、单项选择题
题号
1
2
3
4
5
6
答案
B
B
C
D
B
D
二、多项选择题
7．ABE
8．BC
9．BC
10．BC
三、实验题
11．
（1）20m；
（2）25m
12．O点位置；两弹簧秤的读数；两细绳的方向；O点；
四、解答题
13．
（1）
（2）
14．
（1）向上移动，移动距离为15cm
（2）向下移动
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1.答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。
2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。
3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。
4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。
一、单项选择题
1．如图所示，倾角为
的光滑平行金属导轨的宽度为L，导轨的顶端连接有一个阻值为R的电阻，在导轨平面内垂直于导轨方向的两条虚线MN和PQ之间存在磁感应强度大小为B的匀强磁场，方向垂直于导轨平面向下，两条虚线间的距离为d。
现将质量为m的金属棒ab从虚线MN上方某处由静止释放，金属棒ab沿导轨下滑进入磁场时的速度和到达导轨底端时的速度相等，且从MN到PQ和从PQ到底端所用时间相等。
已知金属棒ab与导轨始终垂直且接触良好，二者电阻均不计，重力加速度为g。
下列叙述正确的是）（）
A．金属棒ab在虚线MN和PQ之间做匀减速直线运动
B．虚线PQ到导轨底端的距离大于d
C．金属棒ab通过磁场的过程中，电阻R上产生的热量为2mgdsinθ
D．金属棒ab通过磁场的过程中，通过电阻R某一横截面的电荷量为
2．以下是有关近代物理内容的若干叙述，其中正确的是
A．比结合能小的原子核裂变或聚变成比结合能大的原子核时一定吸收核能
B．光电效应和康苦顿效应深人揭示了光的粒子性。
前者表明光子具有能量后者表明光子除了具有能量外还具有动量
C．某种元素的半衰期为T，经过2T时间后该元素完全变成了另一种元素
D．按照玻尔理论，氢原子核外电子从半轻较小的轨道跃迁到半轻较大的轨道时，电子的动能减小，原子总能量也减小
3．如图，有一带电荷量为+q的点电荷与表面均匀带电圆形绝缘介质薄板相距为2d，此点电荷到带电薄板的垂线通过板的圆心．若图中a点处的电场强度为零，则图中b点处的电场强度大小是（）
A．0
B．
C．
D．
4．某同学将一足球竖直砸向水平地面，足球以5m/s的速度被地面反向弹回，当足球上升到最高点后落回地面，以后足球每次与地面碰撞被弹回时速度均为碰撞前速度的
。
不计足球与地面碰撞的时间和空气阻力，取g=10m/s2，则足球从第一次被弹回到最后停止运动的总时间为
A．8sB．4sC．2sD．1.5s
5．若想检验“使月球绕地球运动的力”与“使苹果落地的力”遵循同样的规律，在已知月地距离约为地球半径60倍的情况下，需要验证（）
A．地球吸引月球的力约为地球吸引苹果的力的1/602
B．月球公转的加速度约为苹果落向地面加速度的1/602
C．自由落体在月球表面的加速度约为地球表面的1/6
D．苹果在月球表面受到的引力约为在地球表面的1/60
6．如图甲所示，理想变压器的原线圈匝数n1=100匝，副线圈匝数n2=50匝，电阻R=10Ω，电压表V是交流电压表，电流表A是交流电流表，原线圈加上如图乙所示的交流电，则下列说法正确的是（）
A．流经电阻R的电流的频率为100Hz
B．电压表V的示数为
V
C．电流表A的示数为2A
D．变压器原线圈输入功率为10W
二、多项选择题
7．如图甲所示，abcd是位于竖直平面内的正方形闭合金属线框，金属线框的质量为m，电阻为R，在金属线框的下方有一匀强磁场区域，MN和PQ是匀强磁场区域的水平边界，并与线框的bc边平行，磁场方向垂直纸面向里。
现使金属线框从MN上方某一高度处由静止开始下落，如图乙是金属线框由开始下落到bc边刚好运动到匀强磁场PQ边界的v﹣t图象，图中数据均为己知量，重力加速度为g，不计空气阻力，则在线框穿过磁场的过程中，下列说法正确的是（）
A．t1到t2过程中，线框中感应电流沿顺时针方向
B．线框的边长为v1（t2﹣t1）
C．线框中安培力的最大功率为
D．线框中安培力的最大功率为
8．在正方形的四个顶点分别放置点电荷，电荷量分布情况如图所示（q＞0），过正方形的中心O点做正方形的垂线，A、B为垂线上关于正方形对称的两点，以无穷远为零电势点，用EA、EB别表示A、B两点的场强，用φA、φB分别表示A、B两点的电势，则下列说法正确的是（）
A．EA与EB相等
B．φA与φB相等
C．将一个带正电的点电荷由B点无初速释放，仅在电场力作用下，该电荷从B点运动到O点的过程中加速度一定会一直减小
D．将一个带正电的点电荷由A点无初速释放，仅在电场力作用下，该电荷从A点运动到O点的过程中加速度可能先增大后减小
9．如图所示，一质量为m的小球（可视为质点）从离地面高H处水平抛出，第一次落地时的水平位移为
H，反弹的高度为
H。
已知小球与地面接触的时间为t，重力加速度为g，不计摩擦和空气阻力。
下列说法正确的是
A．第一次与地面接触的过程中，小球受到的平均作用力为
B．第一次与地面接触的过程中，小球受到的平均作用力为
C．小球第一次落地点到第二次落地点的水平距离为2H
D．小球第一次落地点到第二次落地点的水平距离为
10．如图甲所示，一根水平张紧弹性长绳上有等间距的O、P、Q三个质点，这三个质点间距离为
。
时刻O质点从平衡位置开始沿y物方向振动，并产生沿x轴正方向传播的波，O质点的振动图象如图乙所示。
当O质点第一次达到正向最大位移时，P质点刚开始振动，已知振动和波形图中质点的位移规定的正方向相同。
（）
A．质点Q的起振方向为y轴正方向
B．O、P两质点之间的距离为半个波长
C．这列波传播的速度为
D．在一个周期内，质点O通过的路程为
三、实验题
11．如图甲所示，电荷量为q=1×10-4C的带正电的小物块置于粗糙绝缘水平面上，所在空间存在方向沿水平向右的电场，电场强度E的大小与时间的关系如图乙所示，物块运动速度与时间t的关系如图丙所示，取重力加速度g=10m/s2。
求：
（1）物块所受的摩擦力大小和0~1秒内的加速度大小。
（2）物块的质量。
（3）前2秒内电场力做的功。
12．如图所示，空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体，其内圆半径r=10cm，外圆半径R=
cm，折射率
，O为圆心。
现有一单色细光束a从外圆上A点沿与OA成60°角方向射入透明柱体，若真空中的光速为c，求：
光束a从射入到第一次射出透明柱体所用的时间（
，结果可以保留根式）
四、解答题
13．如图所示，导热性能极好的气缸静止于水平地面上，缸内用横截面积为S、质量为m的活塞封闭着一定质量的理想气体。
在活塞上放一砝码，稳定后气体温度与环境温度相同，均为T1。
当环境温度缓慢下降到T2时，活塞下降的高度为△h；现取走砝码，稳定后活塞恰好上升△h。
已知外
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