高中物理 2.5 自由落体运动教案A 新人教版必修1(1)

12.5 自由落体运动教案 A备课资源研究自由落体运动的频闪照片教材P45图2.5-4是自由落体（小球）的频闪照相的照片，闪光频率为25 Hz 。

照片表明了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

关于这幅照片，应要求学生理解以下几点：1.这不是许多小球，而是表明一个自由下落的小球在经过相等的时间间隔（1s 25T =）时的位置。

2.读数时应使用闪光照片中的标尺而不是在照片上用毫米刻度尺来测量。

3.从相等的时间间隔来看，小球下落的位移越来越大，表明小球的速度越来越大，即小球是做加速运动。

4.照片上小球最初几个位置较密集时，可选择某一个间距较大的位置的作为位置1开始读数。

小球的位置都取小球球心，读出相邻两位置间的距离s 1、s 2、s 3…，再算出相邻的相等时间内的距离之差：Δs 1=s 2-s 1，Δs 2=s 3-s 2，Δs 3=s 4-s 3….学生通过定量计算：发现Δs 基本相等。

因此可证明自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

5.根据2s aT ∆=得2s a T ∆=，就可以计算出自由落体运动的加速度（即重力加速度g ）的数值。

教学目标一、知识与技能1．认识自由落体运动，知道空气阻力是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、初速度为零的匀加速直线运动。

2．能用打点记时器或其他实验仪器得到自由落体运动的运动轨迹，并自主进行分析寻找运动规律。

3．知道什么是自由落体的加速度定义、方向；知道在地球上不同地方，重力加速度的大小区别。

4．知道如何从匀变直线运动的规律推出自由落体运动的规律，并能够运用自由落体规律解决实际问题。

二、过程与方法1．培养学生会根据现象进行合理假设与猜想的科学探究方法。

2．培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力。

三、情感、态度与价值观1．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。

22．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。

教学重点、难点教学重点重点是使学生掌握自由落体的速度和位移随时间变化的规律。

自由落体的特征是初速度为零，只受重力作用（物体的加速度为自由落体加速度g ）。

教学难点通过演示实验的技巧及规律的得出，介绍伽利略的实验验证及巧妙的推理。

教学准备多媒体、牛顿管、硬币、小纸片、打点记时器、刻度尺、铁架台、纸带、重物等。

教学过程一、复习提问教师活动：提问学生匀变速直线运动的公式，并做出评价、进行展示。

学生回答：……展示匀变速直线运动的公式：1.匀变速直线运动的规律：t 02012v v at x v t at =+⎧⎪⎨=+⎪⎩，。

2.重要推论2202t v v as =+，202t t v v v v +==，2x aT ∆=。

3.初速度为零的匀加速直线运动在1T 、2T 、3T ……位移之比x 1：x 2：x 3……=1∶4∶9∶……在第1T 内、第2T 内、第3T 内……位移之比 x Ⅰ：x Ⅱ：x Ⅲ……＝1∶3∶5∶……二、导入新课教师活动：演示：把小石头和树叶举到相同高度，同时由静止开始释放，让学生观察石头和树叶的落体运动。

观察结果：石头先落地。

教师提问：是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢？学生回答：是？不是。

教师指导：我们可以通过实验研究这个问题，下面我们观察两张相同的纸掉落在桌面的情况：1．两张纸平摊，同一高度，同时静止释放。

2．把其中一张纸的纸捏成纸团，同一高度，同时静止释放。

学生活动：学生自己动手体会。

教师提问：我们通过观察这个现象说明了什么？学生回答：物体下落的快慢和它的轻重没有关系。

教师提问：那么是什么原因造成轻重不同物体下落的快慢程度不同呢？学生回答：受空气阻力的作用。

教师点评：很好，正是由于有空气阻力的影响，物体下落得才有快有慢。

教师设问：同学们想想看，如果没有空气阻力的影响，也就是在一个没有空气的空间里，物体只受重力，从静止开始下落的情况是什么样子呢？教师活动：（演示牛顿管）并引导学生观察，向学生说明玻璃管中的空气已经用抽气机抽掉了，里边有一个金属片、羽毛、纸片、小木块等物体，让学生目睹牛顿管里的羽毛、金属片等物体下落的快慢情况。

学生活动：观察实验，并回答观察到的现象。

教师点评：很好，我们可以看到，在没有空气阻力的情况下，金属片和羽毛下落的快慢是相同的。

在研究物体下落的运动时，我们要抓住问题的主要矛盾，忽略次要因素，透过现象看本质。

因此，我们可先忽略掉空气阻力，研究物体不受空气阻力的运动。

引入新课并板书课题：第五节自由落体运动三、进行新课（一）自由落体运动教师讲解：1.自由落体运动定义：物体在只受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”是指：物体只受重力、并且初速度为零。

小结前面的实验：如果没有了空气阻力，不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运动情况是相同的。

这种运动只在没有空气的空间里才能发生。

不过，在存在空气的空间里，如果空气阻力的影响很小，物体的下落也可以近似看做自由落体运动。

我们知道了什么是自由落体运动，下面我们继续深入的分析这种运动。

2.自由落体运动的运动规律探究：教师活动：一边解说、一边进行演示实验，并提醒学生观察。

将电火花计时器呈竖直方向固定在铁架台上，让纸带穿过计时器，纸带下方固定在重锤上，使重物在靠近计时器的下方，先把纸带上方固定，保持重物静止不动；然后接通电源，待打点稳定后再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列小点。

然后关闭电源，取下纸带。

教师活动：取下纸带，利用实物投影仪展示纸带，并提出问题：纸带上的这些点记录了重物的运动情况，应如何根据这条纸带分析重物的运动规律？学生交流讨论、教师引导总结：可以求出不同时刻重物的速度，做出v-t图象，判断重物做什么运动，也可以测出连续相等的时间T内，物体通过的位移之差是否为定值（在误差允许的范围内）。

从而判断物体是否做匀变速直线运动。

教师提问：从纸带上看物体是做匀速直线运动吗？学生回答：不是，物体在连续相等的时间内通过的位移逐渐增大，所以是加速直线运动。

34教师活动：把纸带从投影仪上取下并安排两位同学测量，标识好测量数据后再把它放在投影仪上展示。

指导学生分两组用不同方法分析处理数据。

学生活动：分析处理数据。

教师活动：巡回指导学生处理数据，并询问从数据上看物体是做什么运动？ 学生回答：是匀加速直线运动。

教师活动：展示两组学生处理过程及结论。

（1）连续相等的时间T 内，物体通过的位移之差为定值，满足2x aT ∆=，所以它 是匀加速直线运动。

（2）重物的v-t 图象是过原点的一条直线，所以它是初速度为零的匀加速直线运动。

教师评价并总结：很好，通过上述分析我们可以得出自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

教师活动：提问学生能求出自由落体运动的加速度吗？并安排学生根据纸带上的数据求出自由落体运动的加速度。

学生活动：根据前面得到的公式、图象对自由落体运动的加速度进行计算。

教师活动：展示不同学生的数据，并总结不同学生的结果：加速度大小大约为9.56m/s 2。

（二）自由落体加速度教师提问：我们测量的加速度为9.56m/s 2，它比真实值偏大还是偏小？原因是什么？学生回答：偏小，因为存在空气阻力、纸带摩擦力等。

教师讲解：1．使用不同的物体进行的反复实验表明在同一地点，不同物体做自由落体运动时的加速度相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g 表示。

物体自由下落时速度变化的快慢都一样。

我们平时看到轻重不同、密度不同的物体下落时的快慢不同、加速度不同，那是因为它们受到的阻力不同的缘故。

2．不同的地理位置，重力加速度的大小不同，其大小随纬度的升高而增加，与离地面的高度也有关。

在通常情况下，重力加速度取g =9.8m/s 2，粗略计算时g 取g =10m/s 2。

学生活动：看教材P44表格一些地点重力加速度。

3．重力加速度是矢量，它的方向总是竖直向下的。

（三）自由落体运动的规律教师指导：由于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规律及其推论都适用于自由落体运动，只要把v 0取零，并且用g 来代替加速度a 就行了。

安排学生自主推导自由落体运动的公式。

学生活动：推导自由落体运动的公式：由0g 0a v ==，得0v v at gt =+=。

2012x h v t at ==+，2202v v ax -=得212h gt =，22v gh =。

5例题1：长为L 的细杆AB ，从静止开始竖直落下，求它全部通过距下端h 处的P 点所用时间是多少？解析：由于细杆上各点运动状态完全相同，可以将整个杆转化为一个点，例如只研究A 点的运动。

B 下落h 时，杆开始过P 点，A 点下落h+L 时，杆完全过P 点。

从A 点开始下落至杆全部通过P 点所用时间为：t 1。

A 点下落h 所用时间：t 2 =gh 2。

所以杆通过P 点所用的时间为：t =t 1-t 2 =gh g L h 2)(2-+。

教师点拨：通过草图分清各阶段运动，然后用自由落体运动公式求解。

即时演练：1．做一做：测定反应时间。

（详见教材P45）（估算时g 取10m/s 2）2．某人要测一座高塔的高度，从这座塔顶上静止释放一个小石块，测得石块从释放到落地时间是3.0s ，问塔有多高？g 取10m/s 2。

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．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、布置作业教材P45问题与练习3、4题六、板书设计第五节 自由落体运动一、自由落体运动1.物体在只受重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。

2.不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运动情况是相同的。

3.自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

6二、重力加速度1.使用不同的物体进行的反复实验表明在同一地点，不同物体做自由落体运动时的加速度相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g 表示。

2.不同的地理位置，重力加速度的大小不同，其大小随纬度的升高而增加，与离地面的高度也有关。