自由落体运动教案设计

自由落体运动教案设计

一、教学思路设计

自由落体运动是匀变速直线运动的一种详细情形。此前，同学已经学习了匀变速直线运动的规律，也学习了讨论匀变速直线运动的基本方法，对本课的学习，实际上是引导同学利用已有学问解决生活实际中的问题。组织同学进行探究活动，既有利于巩固所学的学问，培育同学解决实际问题、探求规律的力量，还能对同学进行科学方法和科学思想的训练。

本节课的教学重点在于说明不同物体自由下落的加速度都是重力加速度ｇ。由于同学受日常阅历的影响，对重的物体下落快，轻的物体下落慢的印象很深，所以本节课做好试验非常重要。教学时可以引导同学从日常生活阅历动身，通过试验逐步提出问题（设疑），让同学自己探究（解疑），得出结论。充分体现了物理是以试验为基础的学科，让同学体会科学推理和科学试验是揭示自然规律的重要方法和手段。

二、教学三维目标:

1.学问与力量目标：理解自由落体运动的概念、条件和性质；理解自由落体运动的加速度；把握自由落体运动的规律并能敏捷运用。

2.过程与方法目标：观看演示试验，分析归纳出自由落体运动的发生条件；通过试验与动手计算，验证自由落体运动的性质。

3.情感态度与价值观目标：让同学熟悉到，从生活阅历中得到的某些熟悉，可能是不正确的，而需要采纳试验来讨论问题，培育实事求是的科学态度。

三、重点、难点分析

重点：对自由落体运动性质的推导及运动规律的把握和运用；

难点：自由落体运动性质的推导。

突破的方法：在课堂上细心设计试验，用试验事实关心同学建立起正确的观点。利用多媒体课件，依据同学已有的学问和物理讨论方法，通过试验观看、分析数据、归纳结论、类比迁移自己推导出自由落体的运动性质和规律。

四、教学流程

观看、分

析演示

实验引

出课题

引导同学确定、

讨论自由落

体运动性质的

试验方案

同学试验，索

确定自由落体

运动的性质、

确定重力加速度

归纳自由落

体运动的规律

巩固应用，测定反应时间

自主学习

问题一：什么是自由落体运动？在日常生活中你见过自由落体运动吗？

问题二：自由落体运动的快慢与哪些因素有关？

问题三：自由落体运动是什么性质的直线运动？

问题四：从匀加速直线运动的规律中总结自由落体运动的规律?

新课教学

（一）问题的提出

1．通过试验直接引入新课

前面我们学习了直线运动，把握了匀速直线运动、匀变速直线运动的规律以及讨论它们的方法，今日我们将应用这些学问讨论一种常见而重要的运动。

〔演示1〕重锤从手中由静止释放后下落。指出在地面四周的任何物体，脱离支持物后，沿着竖直方向落向地面的运动叫做落体运动。

问题一：落体运动的快慢与哪些因素有关？我们怎样来讨论落体运动？

2．试验设疑，引出冲突的结论，揭示问题的简单性

〔演示2〕取金属片一块、薄纸片一张，让它们从同一高度同时下落。观看到金属片先着地。是否可以得出结论：物体越重下落越快？

两千三百多年以前，就有学者讨论过这个问题，最典型的就是亚里士多德，他提出物体下落快慢是由它们所受重力打算的，物体越重，下落得越快。在其后两千多年的时间里，人们始终信奉他的这种看法。那么他的看法是否正确呢？

〔演示3〕取两个同样的气球，一个充气后用夹子夹好，让它们从同一高度同时下落。观看出重量轻的气球先着地，得出轻的物体也可能下落得快。

可见：亚里士多德的观点是错误的。

实际上在三百多年前：宏大的物理学家伽利略首先发觉了亚里士多德这个观点的内部冲突，他用简洁的规律推理，证明白亚里士多德的观点是错误的。介绍伽利略的这个闻名的科学推理。

3．归纳小结，找出访问题简单的缘由

生活中所看到的物体下落的快慢和物体的轻重关系比较简单，既不能说物体越重下落越快，也不能说物体越轻下落越快，重力相同的两个物体下落快慢可能不同。这说明影响物体下落快慢的还有别的因素，那么别的因素是什么呢？

〔演示4〕①将前面的薄纸片揉成团仍与金属片，从同一高度同时下落。

②将前面的充气气球，放气后与另一个同样的气球，从同一高度同时下落。

观看到它们均同时着地。引导分析演示试验，得出是空气阻力的作用使问题变得简单。

4．提出假设，试验验证，引出课题

讨论问题往往从最简洁的入手，我们设想，假如在没有空气阻力的状况下，轻重不同的物体下落快慢会怎样？

〔演示5〕牛顿管试验（先介绍仪器，并演示抽去空气时的状况，再将阀门打开，让空气进入，进行对比试验）。在抽去空气的牛顿管内，其空气很淡薄，空气阻力的影响特别小，可以忽视不计，金属片、羽毛只受重力作用，下落的快慢相同。放入空气以后，由于受空气阻力的作用，金属片比羽毛下落得快。

把物体只在重力作用下从静止开头下落的运动叫自由落体运动。引出课题。

〔板书〕自由落体运动

〔板书〕1.自由落体运动：物体只在重力作用下从静止开头下落的运动，叫做自由落体运动。

自由落体运动只发生在没有空气的空间里，是一种抱负化的运动模型。在有空气的空间里，物体的下落不是自由落体运动，假如空气阻力的作用很小（与重力相比较）可以忽视不计时，物体的下落也可以看作自由落体运动。例如演示试验中的重锤从静止开头下落的

运动可以看作是自由落体运动。

（二）探究自由落体运动的性质

问题二：自由落体运动是什么性质的直线运动？怎样来讨论？

〔板书〕2.自由落体运动的性质

引导同学完成下面内容：

第一步：确定讨论自由落体运动性质的试验方案。

今日我们试验的讨论对象是重锤，它从静止开头下落的运动可以看作自由落体运动。这节课我们要解决的问题是“自由落体运动是不是匀变速直线运动”，下面同学们依据现有的器材来设计自己的试验，并依据你的试验作出结论。引导同学用打点计时器打出纸带来讨论。

其次步：同学试验

请同学们两人组成一个小组，依据试验目的设计自己的试验方案，利用打点计时器在纸带上记录的点来确定重锤的运动状况。指导同学在试验中要尽量削减摩擦，以提高试验的精确     程度。

第三步：同学对试验进行总结

抽出几组同学介绍试验的整个过程和数据的处理方法，并总结它们从试验数据中得出的结论。

1.分析纸带，定性推断。

从纸带中可以看出，在相等的时间间隔里(0.02)秒小球下落的位移越来越大，表明小球在做加速运动。是变加速直线运动还是匀加速直线运动呢?

依据匀变速直线运动的规律，做匀变速直线运动的物体，它在任意两个连续相等的时间里的位移之差相等。

2.进一步测量，定量推断。

引导同学讲出详细方法：利用重锤自由下落对打点计时器打下的纸带，在纸带上舍掉开头较密集的点，确定好计数起点0，再每五个点取一个计数点，依次标明1、2、3、4，正确地用刻度尺测出每点到起始点的距离S01、S02、S03、S04，求出相邻计数点间的距离S1、S2、S3、S4。进而求出各相邻间的距离差△S1、△S2、△S3，在试验误差范围内各△S相等，从而定量推断出自由落体运动是匀加速直线运动。

〔板书〕（1）运动性质：是一种初速度等于零的匀加速直线运动。

其实宏大的'科学家伽利略不但用简洁明白的科学推理，奇妙地揭示了亚里士多德学说内部的冲突，他还做了很多讨论工作推断自由落体运动是一种匀加速直线运动。他讨论了物体沿不同角度的光滑斜面运动的状况，进行了上百次的定量讨论，发觉从斜面上滚下的小球都做匀加速直线运动。倾角越大，小球的加速度越大。由此他推想，当斜面增大到90°，小球做自由落体运动时，仍旧会做匀加速直线运动。后来，伽利略的这个推论得到了证明。

〔板书〕（2）加速度：在同一地点，不同物体作自由落体运动时的加速度相同，用g表示。

自由落体的加速度是多少?利用上面的数据，依据△S=aT2，求得加速度的数值。

不同地理位置的重力加速度不同，用试验的方法可测出不同地方的重力加速度课本第44页的表格中列出一些地方的重力加速度数值。

引导观看不同的地理位置，重力加速度的大小不同，而且随着地理纬度的增加重力加速度增大。但是变化不大，大多在9.8m/s2左右，所以通常状况下，g的大小一般取9.8m/s2，在粗略的计算中还可以把g取作10m/s2。

〔板书〕大小：一般取9.8m/s2(指出这个值其实就是重力计算式中的常数g)

方向：总是竖直向下

(三)自由落体运动的规律

〔板书〕3.自由落体运动的规律(设问、探究、归纳自由落体运动的规律)

问题三：自由落体运动的规律是什么?

从前面的演示试验我们知道，不同物体在同一地点自由下落都做初速度为零的匀加速直线运动，而且下落相同高度所需时间相同，由公式x=1/2at2，可知自由落体运动的物体都具有相同的加速度。

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v0取零，并且用g来代替加速度就行了。

〔板书〕速度：位移：

〔板书〕推导出（位移和速度）：

巩固应用

1.做一做：测定反应时间

日常活动中，有时需要人的反应灵敏度，对战士、司机、飞行员、运动员等尤其如此，当发觉某种状况时，能准时实行相应行动，战胜对手，或避开危急。人从发觉状况

到实行相应行动经过的时间叫反应时间。下面是一种测定反应时间的方法。请一位同学甲用两个手指捏住木尺顶端，另一位同学乙用一只手在木尺下部做欲握住木尺的动作，但手的任何部位都不要遇到木尺。当看到甲同学放开手时，乙同学马上握住木尺。测出木尺降落的高度，依据自由落体运动的学问，算出乙同学的反应时间。

2.为了测出井口到井里水面的深度，让一个小石块从