《实验：自由落体运动测重力加速度》王健
高中物理_自由落体运动教学设计学情分析教材分析课后反思
自由落体运动【教学目标】1．通过观察演示实验分析得出影响物体下落快慢的因素，进一步明确自由落体运动的概念和条件。
培养学生抓住主要矛盾，忽略次要矛盾的科学思维方法。
2．利用打点计时器探究自由落体运动的性质，明确重力加速度的大小。
培养学生敢于猜想、乐于求证的科学素养，体会自然规律的简单之美。
3．通过对自由落体规律的简单应用，培养学生解决实际问题的能力，从而感受到物体贴近生活、联系实际的特点。
【教学重点】1．自由落体运动的概念及条件，探究自由落体运动的性质。
2．利用自由落体运动规律解决实际问题。
【教学难点】通过分析纸带得出自由落体运动的性质。
【教学用具】多媒体课件、大小不同的两个钢球，两张相同的纸片、牛顿管、真空泵、重锤、打点计时器、铁架台、纸带、毫米刻度尺。
【教学过程】新课引入：利用物理学家费曼的名言引入：你能够发现真理，因为它既美又简单。
激发学生的求知欲。
展示动画：树叶落地，引出落体运动的概念，举例说明落体运动的普遍性，暗示落体运动规律研究的现实意义。
设问落体运动是否遵从某种规律，引入课堂。
新课推进：从最简单的事例入手开启探索之旅，首先比较两个物体下落的快慢：演示1：大小不同的两个钢球从同一高度同时自由下落。
问题1、实验现象表明物体下落的快慢和质量与体积有关吗？（学生回答）演示2：一张答题卡和一张相同答题卡揉成的纸团从同一高度同时自由下落。
问题2、影响物体下落快慢的因素是什么？（学生回答）问题3、如果没有空气阻力，情况会是怎样？（学生猜想）演示3：牛顿管实验。
得出结论：如果没有空气阻力，物体下落的一样快。
进一步提出自由落体运动概念。
一、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。
提醒学生思考定义中“自由”的含义，体会物体做自由落体运动的条件。
2.条件：只受重力、初速度为零。
问题4、生活中满足这种条件的运动多不多？研究这种运动有没有现实意义呢？提醒学生回忆最初的两个钢球演示实验，得出近似看做自由落体运动的条件。
高中物理必修1《实验：自由落体运动测重力加速度》(课堂PPT)
1
知识回顾
匀变速直线 自由落运
运动
动
速度与时间 的关系的 公式
位移与时间 的关系的 公式
速度与位移 的关系的 公式
2
课前复习
• 在用打点计时器测重力加速度时是 （先
开电源还是先放重物）；实验中所用的打
点计时器由
和
两种，它
们的工作电压分别为
和
，打
点频率为 ，打点的时间间隔为
空降兵从飞机上跳伞落到地面的速度约为6ms为了保证安全着陆空降兵平时经常进行从高台上跳下的模拟训练取g10ms2你估计高台合适的高度约为a06mb10mc18md24ms内的位移大小是s则它在第3s内的位移大小是a5sb7sc9sd3s16一颗自由下落的小石头经过某点时的速度是98ms经过另一点的时的速度是392ms求这两点间的距离和经过这段距离所用的时间
16
1、重物下落过程中受到的空气阻力 2、纸带与打点计时器间的摩擦 3、长度测量误差 解决方法：1、选密度大、体积小的物体
2、打点计时器尽量竖直放置 3 、用长刻度尺，一次把数据测出
13
习题练习
• 1、做自由落体运动的物体，每秒速度的增加量总是 （）
A、大小相等，方向相同 B、大小不等，方向相同 C、大小相等，方向不同 D、大小不等，方向不同
。
3
思考与讨论：
• 地球表面上重力加速度的特点？你如何通 过实验测定物体的重力加速度？
4
利用打点计时器测重力加速度
实验装置
数据处理
打点计时器
纸带
夹子 重物
5
实验步骤：
1、将打点计时器固定在铁架台上，限位空在 竖直方向
2、将接有重物的纸带沿竖直方向穿过打点计 时器的限位孔
自由落体运动文献综述
研究动向：利用自由落体运动测
重力加速度时如何减小误差 从自由落体运动的规律以及实验中误差 较大的地方着手，着重研究减小误差的 方法
参考文献
1《对自由落体运动的再认识》 王立君，淮阴师范学院.
2、《自由落体运动的准确公式》 李元文 安徽理工大学
3、《伽利略对自由落体运动研究的再现》 刘伟 东海 高级中学
二、自由落体运动的准确公式 总结：现行物理教材中，自由落体运 动的一般公式是在不考虑空气阻力的 前提下推导出来的，但是由于物体在 下落过程中重力加速度是逐步增大的 按严格的定义物体的运动是变加速直 线运动所以一般公式只能是近似相近， 准确的物理公式要考虑空气阻力来严 格推导。
三、伽利略对自由落体运动研究的再现 总结：利用旧塑料桶、废自行车内胎 及铝板等常见材料制作了斜槽、水钟， 再现了伽利略对自由落体运动的研究。 节拍器计时以及水钟计时经过推导验 证了自由落体规律。
利用自由落体运动测重力加速度时如何 减小误差的探究
崔明辉
20111041108
关键字 自由落体运动、空气阻力、重力 加速度
研究பைடு நூலகம்景
一、对自由落体运动的再认识
总结：对自由落体运动问题分别从 定性、半定量以及定量的角度进行 研究，深入浅出的阐述了自由落体 运动、重物比轻物下落快的规律。 实际存在的空气阻力对轻物体的影 响比重物体的影响要大！
自由落体运动创新教学活动设计
自由落体运动创新教学活动设计Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT《自由落体运动》创新教学活动设计苏州市吴中区东山中学严建荣一、教学课题：自由落体运动二、教学来源：全日制普通高级中学教科书（试验修订本必修）第二章第八节三、教学目标：１、知识目标：⑴理解什么是自由落体运动⑵理解什么是自由落体加速度⑶掌握自由落体运动的规律２、行为目标：通过观察、实验、分析、推理总结出自由落体运动的本质是初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动。
３、能力目标：⑴观察、实验能力⑵思维能力：分析概括能力、批判性能力、逻辑推理能力⑶主要科学方法：观察──实验──推理──结论──应用四、教学活动过程和探讨思考活动设计１、演示设疑激发兴趣引入新课[演示一]拿一根15cm的塑料尺，请一位同学（甲）用两个手指捏住尺的顶端，使尺处于竖直下垂的状态，另一位同学（乙）用母指和食指夹在尺的中部，做捏住它的准备。
注意手的任何部位不要碰到尺，当看到甲同学松手放尺的动作时，乙同学立即用手指捏，看能不能捏住从手指间自由下落的尺。
[设问]几组同学上来演示均无法获得成功，那么手指应放在什么位置才能捏住尺[衔接]待我们学习了自由落体运动的规律后，就能解答这个问题。
（通过精心设计的游戏实验，有目的地创设一定的疑难问题情景，引起学生思维的撞击，有助于激发学生的探究意识。
）２、精心实验启发分析分散难点[演示二]铁片和羽毛在空气中自由下落[观察] 在空气中铁片比羽毛下落得快[设问]为什么铁片比羽毛下落得快[讨论] 学生普遍认为是铁片比羽毛重的缘故[衔接] 其实，早在公元前四世纪，希腊哲学家亚里士多德就阐述过了这种观点，基于当时亚里士多德在学术界的声望和日常生活中确有此类现象的发生，在长达二千多年的时间里，人们一值把“重物比轻物下落得快”奉为真理。
直到16世纪，意大利物理学家伽利略通过巧妙的推理，揭示亚里士多德观点的错误，他认为“重物并不比轻物下落得快”。
自由落体运动的重力加速度实验研究
在实验过程中，我们对各种可能的误差来源进行了详细分 析，包括空气阻力、测量设备的精度等，从而确保了实验 结果的准确性和可靠性。
与理论值的比较
将实验测得的重力加速度值与理论值进行比较，发现二者 在误差范围内基本相符，验证了自由落体运动的基本规律 。
对未来研究方向提出建议
不同地区的重力加速度研究
自由落体运动的重力加速度 实验研究
汇报人：XX 2024-01-13
目录
• 引言 • 自由落体运动基本概念 • 实验设计与方案 • 数据处理与分析方法 • 实验结果展示与讨论 • 结论总结与展望
01
引言
研究背景和意义
自由落体运动是物理学中的基础概念
自由落体运动是物理学中最基础的运动形式之一，对于理解物体在重力作用下的运动规 律具有重要意义。
自由落体运动定义
自由落体运动
物体在重力的作用下，从静止开 始下落的运动称为自由落体运动 。
理想条件
在真空中，且忽略空气阻力的情 况下，物体下落的运动可视为自 由落体运动。
重力加速度概念及公式
重力加速度
物体在重力作用下所获得的加速度，称为重力加速度。
公式
g = G * M / R^2，其中G为万有引力常数，M为地球质量，R为物体到地心的距 离。在地球表面附近，重力加速度约为9.8 m/s^2。
误差来源及减小误差措施
01
减小误差措施
02
03
04
选择高精度测量设备，如高精 度光电计时器、刻度精细的测
量尺等。
进行多次实验取平均值，以减 小随机误差的影响。
保持实验环境稳定，如控制温 度、湿度等环境因素，以减小
系统误差。
05
实验结果展示与讨论
伽利略自由落体运动实验过程方法
伽利略自由落体运动实验过程方法实验一：自由落体加速度的测量1.实验器材准备：-一根垂直固定好的直杆-一组等距的刻度尺-一个小球-一个计时器或秒表-一个尺子2.实验操作步骤：-将直杆竖直固定好，保证它与地面垂直，并且在它下方有足够的自由空间。
-在直杆的一端放置小球，让它在静止状态下。
-使用尺子确定小球的起始高度，并将这个高度标记在刻度尺的起点处。
-用计时器或秒表记录小球从起始点到地面的下落时间。
-多次进行上述操作，并记录不同高度下小球的下落时间。
3.实验数据记录与处理：-根据实验数据计算小球从起始高度到地面的下落时间的平均值。
- 利用行程公式 h = (1/2)gt^2，其中 h 为小球下落的高度，g 为重力加速度（待求解），t 为下落时间，计算重力加速度。
实验二：小球在斜面上的自由落体实验1.实验器材准备：-一块平滑的斜面-一个角度测量仪-一组等距的刻度尺-一个小球-一个计时器或秒表-一个尺子2.实验操作步骤：-将斜面设置在水平面上，并固定好。
-使用角度测量仪测量斜面的倾角，并记录下来。
-在斜面的顶端放置小球，让它在静止状态下。
-使用尺子确定小球的起始高度，并将这个高度标记在刻度尺的起点处。
-用计时器或秒表记录小球从起始点到地面的下落时间。
-多次进行上述操作，并记录不同高度下小球的下落时间。
3.实验数据记录与处理：-根据实验数据计算小球从起始高度到地面的下落时间的平均值。
- 利用行程公式 h = (1/2)gt^2，其中 h 为小球下落的高度，g 为重力加速度（待求解），t 为下落时间，计算重力加速度。
通过以上两个实验，可以对小球在自由下落和斜面上的运动进行观察和测量，从而验证伽利略关于自由落体运动的规律。
伽利略的实验方法为后来的科学家提供了思路和方法，对于物理学的发展起到了重要的促进作用。
G07高中物理一年级单元上课实践示例：《自由落体运动》2案例解析2《自由落体运动》教学设计
《自由落体运动》教学设计江苏省西亭高级中学孙兵一、教学目标（一）知道物体做自由落体运动的条件；（二）通过实验探究自由落体运动加速度的大小，建立重力加速度的概念，知道重力加速度的方向，在地球上不同的地方重力加速度的大小不同；（三）掌握自由落体运动的特点和规律。
二、教学重点难点通过实验探究自由落体运动的性质，得到自由落体运动的规律。
三、教具重锤、打点计时器、纸带、相同的两张纸片四、教学过程【新课引入】同学们我们首先来看生活中的两幅图片，第一幅是树叶上的露珠在重力的作用下往下运动；高空跳伞的运动员跳下后在重力的作用下往下运动。
那么现实生活中物体在下落的运动过程中运动的快慢如何呢？【新课教学】（一）探究轻重物体下落的快慢1．请同学们根据提供的器材来探究轻重物体下落的快慢。
下面请几组同学到前面来演示轻重物体下落的快慢：（1）用重锤和一张纸片同时下落发现重的物体下落的快（重的物体下落的快）；（2）半张纸揉成团和一张同时下落发现纸团下落的快（轻的物体下落的快）；（3）相同的两张纸其中一张揉成团同时下落发现纸团下落的快（轻重相同的物体下落快慢不同）；（4）小组讨论交流：可能是空气的阻力大小不同。
2．演示实验：牛顿管的实验如果没有空气的影响物体下落的快慢的如何呢？接下来请同学们来看牛顿管的实验在牛顿管中有一块金属片和羽毛（羽毛中有跟金属丝）接下来请一位同学来帮忙一起来完成实验。
通过抽气机把牛顿管中的空气抽调，接下来请同学们来观察金属片和羽毛下落的快慢同学们发现下落的一样快；接下来把阀门打开方向下落快慢不同。
这说明在没有空气阻力的情况下轻重物体下落的一样快；像这种只在重力的作用下的由静止下落的运动我们叫自由落体运动。
3．自由落体运动的定义物体只受重力从静止开始的运动叫自由落体运动。
在有空气的空间如果所受的阻力比重力小的多物体的运动可以近似的看做自由落体运动。
（二）探究自由落体运动的性质那么自由落体运动是什么性质的运动呢？接下来请同学们根据提供的器材：铁架台、打点计时器、纸带、重锤设计实验方案验证你的猜想（我们给出的重锤在下落的过程中所受的阻力比重力小得多，重锤从静止下落的运动可以看做自由落体运动）1.学生分组实验：各小组根据自己的猜想设计实验，并通过实验数据验证猜想。
自由落体运动的加速度测量与分析
自由落体运动的加速度测量与分析自由落体运动是物理学中一项经典的实验，它可以帮助我们了解物体在重力作用下的运动规律。
在这个实验中，我们通过测量自由落体运动的加速度来探究重力的作用效果，并通过分析实验数据进行深入的推断和探讨。
首先，我们需要明确什么是自由落体运动。
自由落体是指在无外力干扰的条件下，物体只受到地球重力的作用而进行的运动。
根据牛顿第二定律的推导，我们可以得出自由落体运动的加速度恒定且等于重力加速度g。
这个结论不仅在理论上得到了验证，而且在实验上也得到了充分证实。
为了测量自由落体运动的加速度，我们可以利用简单的工具和方法。
一个常用的方法是使用球形物体和光电二极管实验装置。
我们可以将一个光电二极管放置在下方，并将一个小球从高处释放，当小球通过光电二极管时，会触发一个计时装置。
通过测量小球自由落体的时间和下降距离，我们可以计算出加速度。
在实际的实验操作中，我们需要注意一些细节。
首先，我们需要保证测量的下降距离足够大，以减小由于空气阻力产生的误差。
其次，我们需要确保实验装置的准确度和灵敏度。
对于光电二极管实验装置而言，我们需要定期校准光电二极管的位置以保证数据的准确性。
另外，我们还可以通过多次重复实验来减小实验误差，并计算平均值以获得更可靠的结果。
通过实验数据的分析，我们可以得到自由落体运动的加速度。
一般情况下，加速度的单位为米每秒平方(m/s²)。
根据物体下落的距离与时间的关系，我们可以绘制出下降距离与时间的图像。
在自由落体运动中，这个图像呈现线性增长的趋势，通过斜率的计算，我们可以得到加速度的数值。
一般来说，这个数值非常接近地球表面的重力加速度g，约等于9.8米每秒平方。
但是在实际的实验中，由于存在各种误差和干扰，我们得到的数值可能会有一定的偏差。
除了测量加速度的数值，我们还可以通过分析实验数据来探究运动规律。
例如，在自由落体运动中，下降距离与下降时间的平方成正比，即s ∝ t²。
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2
推论： x
xM xN (M N )aT
2
• 这位同学从打出的几条纸带中，挑出较为理想的 一条纸带。开始打的第一个点标为A，随后连续 的几个点依次标记为点B、C、D、E和F，测量 出各点间的距离，如图下图所示。
用逐差相等法求加速度：a=
• 分析误差主要来源，至少举出两个，并提出解决 误差的方法。 1、重物下落过程中受到的空气阻力 2、纸带与打点计时器间的摩擦 3、长度测量误差 解决方法：1、选密度大、体积小的物体 2、打点计时器尽量竖直放置 3 、用长刻度尺，一次把数据测出
实验：自由落体运动测重力加 速度
华清中学 王健
知识回顾
匀变速直线运动 自由落运动
速度与时间的关系的 公式 位移与时间的关系的 公式 速度与位移的关系的 公式
课前复习
• 在用打点计时器测重力加速度时是 （先 开电源还是先放重物）；实验中所用的打 点计时器由 和 两种，它 们的工作电压分别为 和 ，打 点频率为 ，打点的时间间隔为 。
思考与讨论：
• 地球表面上重力加速度的特点？你如何通 过实验测定物体的重力加速度？
利用打点计时器测重力加速度
实验装置
纸带
数据处理
打点计时器
夹子 重物
实验步骤：
1、将打点计时器固定在铁架台上，限位空在 竖直方向 2、将接有重物的纸带沿竖直方向穿过打点计 时器的限位孔 3、先接通电源，再释放纸带 4、获得点迹清晰的纸带 5、根据实验结果处理数据（尽量用上所有实 验数据）
习题练习
• 1、做自由落体运动的物体，每秒速度的增加量总是 （ ） A、大小相等，方向相同 B、大小不等，方向相同 C、大小相等，方向不同 D、大小不等，方向不同 • 2、一物体从高处自由下落，经3秒落地，则该物体 下落1秒时，离地面的高度是（ ） A、5m B、10m C、15m D、40m
• 5.甲的质量是乙的3倍，它们从同一地点同一高度处同 时由静止自由下落，则下列说法正确的是（ ） A. 甲比乙先着地 B．甲比乙的加速度大 C．甲、乙同时着地 D．无法确定谁先着地 • 6.空降兵从飞机上跳伞，落到地面的速度约为6m/s， 为了保证安全着陆，空降兵平时经常进行从高台上跳 下的模拟训练，取g=10m/s2，你估计高台合适的高度 约为（ ） A．0.6m B．1.0m C．1.8m D．2.4m
v/(m/s)
O
t/ s
每两个计 数点之间 有四个点 未打出
小球的位 置 小球在各位 置的速度 相等时间里 的位移(cm) 相邻相等时 间里的位移 差△x（cm）
a= △x/T2(m/s2)12345
6
• 逐差相等：在任意两个连续相等的时间间隔T内， 位移之差是常量，即：
x x2 x1 aT
• 7.一个石子从高处释放，做自由落体运动，已知它在 第1 s内的位移大小是s，则它在第3 s内的位移大小是 ( ) A．5s B．7s C．9s D．3s
• 一颗自由下落的小石头，经过某点时的速 度是9.8m/s，经过另一点的时的速度是 39.2m/s，求这两点间的距离和经过这段距 离所用的时间。
每两个计数点 之间有四个点 未打出
位置 m
时间 s
0
0
1
2
3
4
5
6
v(m/s)
推论：1、在一段时间t内的平均速度等于这段时间中间时刻的 瞬时速度，有v1=(x1+x2)/2T， v2=(x2+x3)/2T……求出各计数 点的瞬时速度后 2、a=Δv/Δt计算出该物体做匀变速直线运动的加速度；或选好 计时起点作v-t图象，图象的斜率即为该匀变速直线运动的加速 度。