自由落体运动教学设计_教学设计自由落体

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第五节 自由落体运动

一、教材分析

《自由落体运动》是高一物理第二章第五节的内容。

本节内容是在学生学习了运动学的知识后编排的，是匀变速直线运动的特例。通过对自由落体运动的研究一方面是对前面知识的复习和巩固，同时也加强了课本与实际生活的联系。另一方面通过实验培养学生的自主、合作、探究的科学研究方法，为学生的终身发展打下了良好的基础。因此本节课是本章知识的复习课，培养学生思维的研究课，联系生活的应用课，也是后面课程的知识准备的垫底课。所以本节课在本章中具有重要的地位和作用。

二、学情分析

在前面的教学中，学生已经初步掌握了平均速度、瞬时速度、加速度的概念，并用电磁打点计时器研究过匀速直线运动和匀变速直线运动，同时对物理学中的理想模型有了一定的认识，具备了初步的逻辑思维能力和运用控制变量的研究方法。凭学生的生活经验会认为重的物体比轻的物体下落的快。

三、教学目标

1、知识与技能

（1）认识自由落体运动，知道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的运动。

（2）能用打点计时器得到相关的运动轨迹，并能自主分析纸带上记录的位移与时间等运动信息。

（3）初步了解探索自然规律的科学方法，培养学生的观察、概括能力。

2、过程与方法

（1）会根据现象进行合理假设与猜想的探究方法。（2）会利用实验数据分析并能归纳总结出物理规律的方法。（3）善于进行观察，并能独立思考或与别人进行讨论、交流

3、情感态度价值观

（1）通过实验探究落体运动的规律，激发学习兴趣，增强求知的欲望。（2）调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表述能力。（3）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。

（4）培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神。

四、教学重难点

重点（1）.自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程。

（2）.掌握自由落体运动的规律，并能运用其解决实际问题。难点

（1）.理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题

五、教法学法

教师演示、引导，学生实验探究，讨论、交流学习成果。

六、教学过程

（一）、引入：

教师在课前需要设计制作好“测反应时间尺”

（在一约50cm长的尺有刻度的一面标上自由下落对应长度所用的时间）

师：一般情况下，刻度尺是用来测量什么物理量的？

师：大家看到我手里的这把尺子了没有？我这把尺子跟普通尺子是不一样，有特殊的功能，它可以测量出你的反应时间。不信？我请几位同学上来试试。找几名同学上来做这个实验。可通过比比谁的反应时间短来调动学生的积极性。师：相信大家一定非常想知道这把尺为什么能测出人的反应时间呢？是根据什么原理呢？我可以告诉大家，尺子测时间的原理就是利用尺子下落过程中的运动特点制成的。而我们今天要研究的就是尺子下落这样的运动.（二）、引出课题

师：实验演示： a.粉笔头从空中落下 b．纸片从高处下落 多媒体演示

c.重力使屋檐下的雨滴下落 d.树叶从树上竖直飘落

师 ：观察并指出以上物理情景中物体相似的运动特点。学生活动：观察，思考，总结 师：教师在学生表述的基础上总结：实验和视频中的物体都是从高处落到地处，这类下落的运动称为落体运动，这节课我们一起来研究落体运动是否具有一定的规律。

（三）、设置问题，科学探究

师：不同的物体下落快慢是否一样呢？物体下落的快慢由哪些量决定？

A、（1）提示学生想象生活中经常见到的落体运动（或具体举例）。提出疑问：以经验来看是否重的物体一定下落得快？

（2）直接经验：重得物体下落快——也是历史上亚里士多德认可的观点（简介亚里士多德）。

学生小组内相互交流对落体运动快慢的经验感受。

生：不同物体下落快慢应该是不一样的，下落快慢应该是由质量决定，质量大的下落快，质量小的下落快慢。B、组织学生进行实验探究

师：以上同学分析得对不对呢？下面我们一起来来做几个实验。

（1）教师引导学生设计实验，分别用一枚硬币（一元的效果不错）、两枚和硬币大小面积相同的硬纸片，一粒小塑料球，一团棉花（质量要比小塑料球的大）（这些材料要求学生在预习时自己准备）

a、将一枚硬币和一张面积大小相同的纸片在同一高度同时释放，比较下落快慢。b、将刚才的纸片紧紧捏成一团，再次与硬币同时释放，比较下落快慢。c、将两个完全一样的纸片，一个捏成团，一个平展，则纸团下落快。d、一粒小塑料球与一大团棉花等高同时下落，比较下落快慢。

（2）学生进行实验与探究，小组成员分工进行实验操作、观察记录，在实验现象的基础上进行分析、讨论，得出本小组的结论。

（3）分析小结

（a）选小组代表描述所观察的实验情景及小组的讨论。

（b）在学生探究的基础上教师讲解，引导学生明确：实验结果显示出物体下落快慢与其质量没有必然联系。

师：通过实验研究不难发现物体下落快慢是与质量无关，既然物体下落快慢与其质量没有必然联系，而实际生活中物体下落快慢不同可能是受什么因素的影响

生：我想应该是空气阻力。猜想

师：如果影响物体下落快慢的因素是空气阻力，那么在没有空气阻力，物体的下落快慢应该是一样的，这种猜想是不是正确呢？

师：我们来做一个实验验证一下。

验证牛顿管实验：（可考虑用电脑课件，老师同步讲解。）

实验过程中，一边实验一边引导学生观察实验现象，通过去猜想、观察、思考、理解、体会得出结论：

生：物体下落受到空气阻力的影响。没有空气阻力时，物体下落过程中运动快慢与质量无关。

师：刚才的实验现象验证了我们的猜想，在没有空气阻力即物体只受重力的情况下，所有物体由静止下落的快慢是一样的。

师：1971年美国阿波罗15号宇航员在月球表面将锤子和羽毛同时释放，它们同时落在月球表面，这是通过电视转播过的。(四)、自由落体运动（1）.概念引入

师：由于落体运动受到空气阻力影响，要想研究落体运动就必须排除空气阻力，那么，如果物体在下落过程中忽略空气阻力，物体的受力有什么特征。

生： 忽略空气阻力，则物体只受重力作用。（2）.自由落体运动

师：物体仅在重力作用下，从静止（即初速度为零）开始竖直下落的运动，叫做自由落体运动。（板书，或多媒体投影）

师：我们日常生活中见到的落体运动是自由落体运动吗？比如开始测反应时间的尺子的下落运动是自由落体运动吗？

生：肯定不是，因为在地球表面大气层内，没有空气的情况是不存在的。

师：说得很好！在我们的日常生活环境下，自由落体运动是不存在的，只是一种理想运动模型。但利用忽略次要因素，抓住主要因素的物理研究方法，我们可以把日常生活中一些空气阻力影响不大的落体运动近似看作自由落体运动。什么样才叫做阻力影响不大，就是阻力跟重力相比可以忽略。

师：近似条件：

一般情况下，密度较大实心物体的下落都可以近似看成自由落体运动。

（五）自由落体运动的运动规律

师：做自由落体运动的物体的运动规律是什么呢？速度随时间是如何变化的？位移随时间又是如何变化的，我们该如何来研究它的运动规律呢？ 引导学生设计实验，分组探究

师：利用打点计时器。先选择一个物体，这个物体必须密度大，实心，体积不要太大，这样的话就可以把这个物体由静止开始下落的运动近似看成自由落体运动。接着用打点计时器来研究物体的运动规律。（课前提醒学生复习利用打点计时器研究物体的运动规律）

师：把实验设计方案用多媒体投影到黑板上。

师：组织学生分组实验，教师巡查指导。

组织学生分析实验结果，请学生代表总结：实验结论是什么？

生：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动

师：回答得非常正确！自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，这个结论我们要牢记。

生：根据实验得到的纸带，我猜想它是匀加速运动。于是我用匀变速直线运动的运动规律∆s=aT2,来验证纸带，结果证明自由落体运动是匀变速直线运动。

师：那再计算一下自由落体的加速度大小是多少？方向如何？

生：我所算得的结果在9.4, 左右，方向是竖直向下，因为物体是竖直度方向相同，竖直向下。向下匀加速的，所以加速度方向应该与速

师：其他同学的结果呢？

生：我的也差不多。

师：大家用的是质量不同的重锤做的实验，为什么求出来的加速度结果差不多呢？

生：虽然重锤质量不同，但由于空气阻力影响较小，均可以近似成自由落体运动，而我们已经知道：所有物体做自由落体运动的运动情况是完全一样的。所以测出来的结果差不多是符合事实的。

师：同学们刚才测量计算出来的自由落体加速度又叫做重力加速度，用g表示。精确的实验发现，在地球上不同的地方，g的大小是不同的：

1、纬度越高，g越来越大；

2、同一纬度，高度越大，g越小。一般的计算中可以取9.8m/s2或10m/s2，如果没有特殊说明，都按9.8m/s2计算。

（六）、例题 多媒体展示

例

1、下列说法正确的是（BD）

A.物体从静止开始下落的运动叫做自由落体运动

B.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 C.从静止开始下落的钢球受到空气阻力作用，不能看成自由落体运动。

D.从静止开始下落的钢球受到空气阻力作用，因为阻力与重力相比可以忽略，所以能看成自由落体运动。

例

2、下列说法不正确的是（A）A.g是标题，有大小无方向。

B.地面不同地方g不同，但相差不大。

C.在同一地点，一切物体的自由落体加速度一样。D.在地面同一地方，高度越高，g越小。

例

3、AB两物体质量之比是1：2，体积之比是4：1，同时从同一高度自由落下，求下落的时间之比，下落过程中加速度之比。解：因为都是自由落体运动，高度一样，所以下落时间一样，1：1；下落过程加速度也一样都是g，1:1 例

4、质量为2kg的小球从离地面80m空中自由落下，g=10m/s2，求

1、经过多长时间落地？

2、第一秒和最后一秒的位移。

3、下落时间为总时间的一半时下落的位移。解略：

回答测反应时间尺的原理

师：自由落体运动速度与时间关系、位移速度关系以及位移与时间关系是怎样的课堂小结

自由落体运动：只在重力的作用下，物体由静止开始下落的运动叫自由落体运动。条件：

1、只受重力

2、初速度为0 性质：自由落体运动是初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动。运动学规律：Vt＝gt h＝gt2/2

布置作业

（1）在网上搜集亚里士多德和伽利略相关资料，学习这两位科学巨人的为追求真理而不懈努力的精神；

（2）教材45页练习与评价1、2、3、4

板书设计

自由落体运动：只在重力的作用下，物体由静止开始下落的运动叫自由落体运动。条件：

1、只受重力

2、初速度为0 性质：自由落体运动是初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动。运动学规律：Vt＝gt h＝gt/2