高中物理必修1《自由落体运动》教学设计

自由落体运动
【设计说明】
自由落体运动是是一种典型的匀变速直线运动.本节课引导学生进行实验探究，采用实验室的基本实验仪器——打点计时器，记录下运动的信息，定量地测定重物自由下落的加速度，探究运动规律的同时让学生进一步体验科学探究方法。

教师应该在教学中尽量为学生提供制定探究计划的机会。

根据学生的实际能力去引导学生进行观察、思考、讨论和交流。

测定重物自由下落的加速度.做好几个探究实验是本节课的关键。

【教学目标】
1、知识与能力
（1）知道物体做自由落体运动的条件，认识重力加速度；
（2）掌握自由落体运动的特点和规律；
（3）培养学生分析和综合、推理和判断等思维能力。

2、过程与方法
通过实验观察轻重不同物体的下落过程，探究自由落体运动的规律，体会科学推理和实验是揭示自然规律的重要方法和手段。

3、情感态度和价值观
感受前人崇尚科学、勇于探索的人格魅力和严谨务实的科学态度。

【教学重点】
1.通过实验探究自由落体运动规律的过程。

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】
采用打点计时器，记录下运动的信息，定量地测定重物自由下落的加速度
【教具准备】
多媒体课件、牛顿管、硬币、纸片、打点计时器、刻度尺、铁架台、纸带、重物（两个质量不同）、频闪照相机等。

【教法建议】
可以按照教材安排的顺序，在讲解的同时，通过实验，边讲边议。

【课时安排】
1课时
【教学过程】
［新课导入］
师：1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验，从此推翻了亚里斯多德“物体下落速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论，
那么物体下落的过程有没有一定的规律可循呢？今天我们将一起探究这种运动——“探究自由落体运动”。

新课教学：
知识准备：
提问：
1.匀变速直线运动的规律
速度与时间的规律：
位移与时间的规律：
速度与位移的规律：
由打点纸带求加速度的规律：
2.怎样判断一个物体的运动是匀变速直线运动？
例如下图所示是用打点计时器研究小车运动打出的一条纸带，A、B、C、D、E为在纸带上所选取的连续的5个计数点，相邻计数点间的时间间隔为0．1 s；试判断小车在做何种形式的运动？
一、自由落体运动
在现实生活中，不同物体的落体运动，下落快慢在不少情况下是不同的。

提出问题：
1.重的物体一定下落得快吗？
2.你能否证明自己的观点？
探究一：什么是自由落体运动？
【实验探究】
实验1：让硬币和羽毛同时由静止释放。

思考：是否重的物体一定下落的快?
分组实验：取两张相同的纸，将其中一个揉成球，再同时由静止释放。

思考:1、是什么原因造成的呢？
2、如果没有空气阻力，物体只受重力，从静止开始下落的情况是什么样子呢？
结论：物体下落过程的运动情况与物体质量无关.
实验2：“牛顿管”的实验
将羽毛和金属片放入有空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是金属片下落得快，羽毛下落得慢.将羽毛和金属片放入抽去空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是金属片和羽毛下落的快慢相同。

做牛顿管对比实验要注意：
①观察：没有抽气时羽毛与金属片运动的快慢；
现象：羽毛下落得很慢；
②观察：将玻璃管抽掉一部分空气后，比较羽毛与金属片运动的快慢；
现象：羽毛下落得较慢，但比实验2-①快多了；
③进一步猜想：将玻璃管抽成真空时，羽毛与金属片运动的快慢；
现象：一样快。

④课件展示该实验（加深感性认识）
如果大家对自由落体运动的认识还不过瘾的话，下面我们再看两个实例：
（1）1971年美国宇航员斯科特在月球表面上让一把锤子和一根羽毛同时下落，观察到它们同时落到月球表面上。

（2）1993年4月8日上午，来自世界各地的一些科学家用精密的自动投卸仪器把乌檀木、塑料、铝等不同材料制成的小球，从比萨斜塔塔身44米处投下，用精密电子仪器和摄像仪记录，结果所有小球以同一速度落地。

得出概念：空气阻力可以忽略不计时，物体将沿直线下落的运动就是今天我们要讲的一类运动——自由落体运动。

介绍伽利略的逻辑推理：
师：阅读课本并回答：（1）什么叫自由落体运动？（2）自由落体运动的特点是怎样的？ 生：物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫自由落体运动。

特点是：（1）初速度为零；（2）只受重力作用，没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计。

板书：1.自由落体运动的定义：
只受重力作用，从静止开始的下落运动
2.做自由落体运动的条件：
（1）只受重力 （2）初速度为零
判断下列物体是否在做自由落体运动
⑴向地面用力掷一小石块；
⑵棉花团落地；
⑶蹦极跳
探究二：自由落体运动的性质
到此，对于自由落体运动我们已经有了认识：初速度为零的加速运动；
下面我们来进一步探究它是怎样的加速运动：
实验3：①打点计时器打出纸带；
②纸带处理，在展示台上测量处理；
③在Excel 中列出表格：算出x ∆并绘出v-t 图象；
现象：x ∆近似相等，v-t 成一条直线。

得出自由落体的运动规律：属于初速度为零的匀加速直线运动。

④测定加速度：根据2
at x =∆得出：a=？
结论：经过反复实验表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用符号g 来表示。

说明：重力加速度的方向是竖直向下的，它的大小可以通过多种方法用实验来测定。

例如：实验4：闪光拍照技术（频闪照相）（多媒体演示）
原理说明：……
通过精确的实验测得g结果：（列表）
从列表可看出g的变化规律：g随纬度的增大
而增大；
说明：在一般的计算中：g=9.8m/s2或
g=10m/s2，本书中，如果没有特别说明的，g=10m/s2
进行计算。

学生活动：利用匀变速直线运动规律推导自
由落体运动规律。

板书：3、自由落体运动规律：
①速度公式: v=gt
②位移公式: x=1/2gt2
③速度与位移关系: v2=2gx
应用：
在汶川大地震中，一架直升飞机在灾区某地上空做定点空投救灾物资，已知每隔1秒释放一包物资,当第1包物资刚着地时,第五包刚好离开机舱开始下落。

（g=10m/s2) 求:①直升飞机距离地面的高度？
②第一包与第二包之间的距离？
【学生活动】
1.阅读教材第46页“测定反应时间”，回答下列问题：
问题1：若测出某同学捏住直尺时，直尺下落的高度为10 cm，那么这位同学的反应时间是多少？
随堂练习
1.关于自由落体运动下列说法正确的是（）
A.物体竖直向下的运动一定是自由落体运动
B.自由落体运动是初速度为零加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动
C.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
D.当空气阻力小到可以忽略不计时，物体从静止开始下落的实际运动可视为自由落体运动
2.自由落体运动在任何两个相邻的1s内，位移的增量为( )
A.1m
B.5m
C.10m
D.不能确定
3.估算从三楼晾台上下落的花盆，经多长时间到达地面？到达地面的速度有多大？
（提示：每层楼高约2.8m，凉台高约0.9m)
课后作业：复习、完成《学习与评价》中基础达标练习
【教学中注意事项】
1．重力加速度的大小。

在不同地点，g的值不同，北京9.801m/s2,标准值为9.80665m/s2。

一般计算取9.8m/s2,粗略计算可取10 m/s2。

2．重力加速度在地面不同的高度，取值也不同，离地面越高，g值越小。

3．只有满足f阻<<G,时，才能认为物体下落为自由落体运动。

4．本节教学重点和关键在于说明不同物体下落的快慢相同，具有相同的加速度即重力加速
度。

5．重力加速度的数值课本上是直接给出的。

要让学生知道重力加速度的大小随地点不同而
不同，从地面的赤道到两极其大小逐渐增大；在离地面越高的地方，重力加速度减小。

不
给学生解释为什么。

6、在得出自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀加速运动的结论后，可让学生自己写出自由落体运动的公式和几个推论。

【小结】
自由落体运动的概念
自由落体加速度(重力加速度)
自由落体运动的规律
板书设计：
1.自由落体运动的定义：只受重力作用，从静止开始的下落运动
2.做自由落体运动的条件:
（1）只受重力（2）初速度为零
3、自由落体运动规律:
①速度公式: v=gt
②位移公式: x=1/2gt2
③速度与位移关系: v2=2gx
【课后反思】
这节课主要是通过实验对自由落体运动概念和规律进行探究和理解.指导学生实验和归纳讨论实验结果是本节课的关键。

过程比结论更为重要。