自由落体运动教案

自由落体运动教案

一、教材分析

本节来源于普通高中课程标准实验教科书，物理必修1,第

一章第七小节，教材结构安排上是在前几节明确了速度，位

移，加速度等描述运动的重要物理量，清楚匀变速直线运动

的概念，速度，位移和时间关系的基础上，给出的一种特殊

的匀变速直线运动。为后两节匀变速直线运动规律的运用做

好铺垫，教材内容开篇观察思考环节，从生活现象入手，介

绍亚里士多德认为物体下落重快轻慢的观点。通过两个小实

验的比较，引发学生思考。给出自由落体运动的概念，着重

介绍了伽利略对落体运动规律的探究过程，最后由自由落体

运动频闪照片测重力加速度的活动，自然而然给出重力加速

度的参考值。

二、学情分析

学生步入高中阶段，在初中学习的基础上具备一定科学素

养，对基础科学概念，术语有一定程度的了解，具备浅显观

察思考实验操作能力，且充满好奇心和求知欲，但物理学科

的学习面临着从初中对生动具体物理现象做定性研究到高

中更多抽象问题的定量研究分析，这样一种转变，开始时学

生会觉得诸多的挑战，不适应。对此在教学过程中应引导为

主，加强物理思维转变，灌输科学研究的思想方法促进学生

科学素养的进一步提高。

三、教学目标：

(1)知识与技能：知道自由落体运动的概念和运动性质，

掌握自由落体运动速度位移规律。了解重力加速度测量计算

方法和取值。了解频闪技术，传感器，光电门，打点计时器

等术语

(2)过程和方法：经历薄纸橡皮下落实验，体会观察总结

的科学方法。在自由落体概念建立过程中，感受理想模型，

忽略次要因素，考虑主要因素的物理科学研究方法。了解伽

利略对自由落体运动的探究过程，理解斜面实验过程，熟悉

间接验证的科学方法。

(3)情感态度和价值观:①在小实验中，培养用心观察思考,

培养透过现象看本质的科学思维。②课堂合作交流环节，学

会团结协作，互相分享学习。③了解伟大科学家伽利略故事,

培养坚持真理，不盲从，坚持不懈，不畏辛苦劳累的科学态

度，科学精神。

四、教学重点

1.伽利略对自由落体运动的研究过程

2.自由落体运动速度位移公式

3.重力加速度计算方法及其取值

五、教学难点

伽利略对自由落体运动的研究过程

六、教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图

提前布置自学任务，提出要求：借鉴翻转课

①查阅资料了解亚里士多德物体下落重堂模式，将

快轻慢的观点及其影响，结合生活，思一部分基础

考是否同意其观点，并说明原因性学习任务

课前准备②了解伽利略生平事迹，谈谈你对他的交给学生自

评价？学，培养学

③预习教材内容，通过网络查找观看钱按照老师要生自主查阅

毛管实验视频后，说说自己的领悟和收求，完成自信息运用信

获学和预习任息，主动思

④了解频闪技术和它的应用务考的自学能

力，促进学

生关注先进

技术在物理

学科中的应

用和发展

什么？同学们自己动手做一做，教材观动手动脑，用触手可得

察思考2提出的小实验，把橡皮和一张利用橡皮和的橡皮薄纸

薄纸从同一高度静止释放，观察它们的薄纸进行实进行实验，

下落情况，然后再把这张薄纸折成团后验并思考培养学生动

再一次和橡皮从同一高度静止释放，观手操作能力

察它们此时的下落情况，并和前一次比让学生体会

较，做完和周围同学讨论下你受到了什用心观察思

么启发？考透过现象

师：非常棒，同学们积极完成了这个小看本质的科

实验，在以后的物理学习中，实验将一回答问题学思维

直伴随着我们。好了，有没有同学来谈

小实验谈从刚刚的实验中受到了什么启发？

（5分师：同学们谈到了两次实验现象的对比，

钟）我们看到平整的轻的薄纸比重的橡皮下

落的慢许多，当把薄纸折成一个小团，

它的轻重没有发生改变，此时的轻薄纸总结学生得

和比它重的橡皮下落快慢几乎相同。这到的实验现

说明薄纸的与空气接触的表面积影响了象和结论，

它的下落速度，更准确的来说是由于空突出学生为

气阻力的影响。所以亚里士多德物体下主体，教师

落重快轻慢的观点错误的原因是空气阻为主导的理

力的影响念

师：既然存在着空气阻力的影响，那我

们在研究物体下落运动时自然应当排除

空气阻力带来的影响，同学们回想一下

课前你们观看过的毛钱管实验，进行这由毛钱管实

个实验时是怎样排除空气阻力的？（等验入手，逐

待学生回答）对，是将玻璃管内的空气步引导建立

抽干。在这种情况下玻璃管内的钱币和概念，向学

羽毛下落时只受到自身重力作用，在物生提及物理

理学中把这种只在重力作用下，由静止研究中常用

建立概念开始下落的运动，称为自由落体运动（板方法，培养

书）。当然，现实生活中空气阻力总是存跟随老师思科学知识和

在的，所以自由落体运动是一种理想化路，做笔记科学方法层

运动模型，如果物体下落时所受空气阻次的科学素

力远小于重力，可以忽略空气阻力不计，养

只考虑重力，近似看成自由落体运动。

这种忽略次要因素，考虑主要因素也是

物理中常用的一种研究方法

以提问的方

师：前面让同学们思考了伽利略是如何带着老师的式，引导学

否定亚里士多德的观点的，现在请同学问题，自学生主动的去

们结合自己之前的预习和教材内容了解思考学习思考，

下伽利略在否定了亚里士多德的观点自己主动去

后，做了哪些工作？经历了哪些步骤？寻找答案的

指导自学是怎样研究的？最后得出了什么结论？过程，就是

深思（板书）完成后，和周围同学讨论交流。主动体会伽

(15分利略科学探

钟）索的过程，

师：好了，我们一起来梳理下，首先为加深印象和

了说明亚里士多德观点的错误，伽利略理解

提出把大小两个物体连在一起卜落和一

个大的物体单独下落比较，（板书画图）

按照亚里士多德重的物体下落快，轻的

物体下落慢，小物体应以一个较小速度跟随教师思

下落，大物体应以一个较大速度下落，路，做好笔

大小物体连在一起时，小的速度带慢大记

总结速度，则两物体应以一个介于较大速度

（5分和较小速度之间的速度卜落，然而连在

钟）一起的两个物体质量又比一个单独的物

体质量大，根据重快轻慢，两物体下落

速度应大于大物体下落速度，这两个推

论相互矛盾，由此否定了亚里士多德。

然后伽利略又提出假说；物体K落过程

是一个速度逐渐增大的过程，且速度和

时间成正比v-t又从该假设导出下

落距离h与时间平方成正比h8t2

得到假说后伽利略还积极思考用实验验

证其假说，由于物体下落时间极短，当

时的测时技术无法直接测量，伽利略聪

明的设计了一个间接验证实验:教材P29

在斜面实验的基础上，伽利略通过合理

外推，将斜面倾角逐渐增大，直到增大

到90度，除此之外他还通过多方论证，

说明他的假设是正确的

师：正如爱因斯坦评价的那样:伽利略的

发现以及他所应用的科学的推理方法是

人类思想史上最伟大的成就之一，它标

志着物理学的真正开端.也就是说伽利

略是真正的物理学之父，接下来为同学

们介绍下伽利略的生平事迹，请同学们

认真想一想，你从伽利略的故事中收获

了什么？（作为课后作业之一）

师：1564年2月15日，伽利略出生在贯彻落实物

意大利西北部的比萨城，其父亲是一位理学史教

不得志的音乐家，精通古希腊文与拉丁育，通过科

文，并且对数学也有一定的造诣，因此学家伽利略

伽利略从小受到了良好的家庭教育。的介绍，让

1576年，12岁的伽利略进入佛罗伦萨附学生有所思

近的瓦洛姆布洛萨修道院，在那里接受考领悟，学

古典教育。1581年，在其父亲的要求下，习伽利略坚

伽利略进入比萨大学学医，伽利略不喜持真理，不

欢医学，他的爱好是物理与数学，一学盲从，在残

期结束后，伽利略不顾父亲的反对，成酷的现实条

为了一名数学本科生。由于家庭经济上件下坚持研

的负担加重，伽利略没有拿到毕业证书究，用事实

便离开了比萨大学。离开大学后，伽利推翻亚里士

伽利略简略并没有放弃他对物理学与数学的喜多德观点的

介爱，在艰苦的环境下，他任然坚持自己科学态度，

（5分的科学研究。因其家族世交欧•里奇、大科学精神

钟）学数学讲师奥斯蒂洛•利奇经常讲述欧

几里得，伽利略便孜孜不倦的攻读欧几

里得和阿基米德的许多著作，并且做了

许多的科学实验，发表了与其相关的论

文。古希腊在物理学说方面存在两大学

派，一派以自然科学家阿基米德为代表,

另一派则以哲学家亚里士多德为代表。

无论是阿基米德还是亚里士多德，两人

皆是古希腊著名的学者，可是两人的观

点和看法可以说是大相径庭，因此两人

的科学结论形成了鲜明的对比。亚里士

多德学派的观点基本是唯心的，他是凭

主观思考和纯推理方法作结论的，所以

是充斥着谬误。而阿基米德学派的观点

基本是唯物的，他完全依靠靠科学实践

方法得出结论。

由于亚里士多德许多哲理和结论与

基督教的教义一致，从11世纪起，亚里

士多德的著作得到了经院哲学家的重

视，他们因此排斥阿基米德的物理学，

把亚里士多德的物理学奉为了经典，只

要是违反亚里士多德物理学的学者都被

视为“异端邪说:亚里士多德的理论

观点中有一项是关于落体运动的，亚里

士多德认为不同重量的物体从同一高度

落下，重的物体下落更快。由于在宗教

迷信的影响下，这一结论在没有实验验

证的情况下延续了2000年。

伽利略在自身的科学研究前提下，对亚

里士多德的物理学产生了质疑，相反的，

伽利略重视理论联系实际，对阿基米德

的物理学研究更信服。伽利略18岁时，

有次去教堂，一阵风吹来，教堂内的长

明灯随风而动，伽利略发现长明灯在风

的作用下左右的摆动是有规律的，随之

他按自己的脉搏来计时，发现长明灯往

返的时间总是相差无几，就这样，伽利

略发现了摆的等时性，荷兰物理学家惠

更斯根据伽利略的这一发现制成了摆

钟。随后伽利略由于在物理学和数学领

域的重要影响，特别是《小天平》、《固

体的中心》论文，引起了学术界的注意,

伽利略在友人的推荐下进入比萨大学担

任数学教授。期间伽利略多次对亚里士

多德落体论进行实验研究，得出的结论

与亚里士多德截然相反，物体下落的快

慢与质量无关。但是由于当时宗教的影

响，人们根深蒂固的思维，几乎没有人

相信伽利略的实验结论。1590年，伽利

略在比萨斜塔公开做了落体实验，在人

们面前验证了亚里士多德的说法是错误

的，这让人们第一次对这个存在了两千

年的结论发生了动摇。然而观看的一些

著名学者却否认了自己看到的一切，认

为伽利略这是对上帝的不敬，进而群体

的攻击伽利略，当时比萨大学教材均为

亚里士多德学派的学者所撰，书中充斥

着神学与形而上学的教条，伽利略因此

被比萨大学解雇。伽利略的被解雇并没

有让这次公开实验湮没在历史的烟尘

中，相反的，伽利略的实验造成了深远

的影响，他让理智看清事实的人们意识

至1」，不要盲从、迷信。在给学生提

引导学生示的基础上

得出自由师：根据伽利略的假设引导学生，

落体运动V8t复习旧知识

的速度位数学中可写作V二kt（k是比例常数）调动思维，

移规律也就是物体下落过程中速度V随时间t启发学生主

（5分均匀增加，加速度保持不变，在物理学根据老师提动得出规律

钟）中专门用g表示自由落体的加速度，所示，回忆前

以自由落体运动是初速度为零的匀加速几章所学知

直线运动，请同学们根据自由落体运动识写出自由

的性质，结合前面所学的匀变速直线运落体运动速

动相关规律，写出自由落体运动的速度，度公式V=gt

位移公式和位移公式

h=%gt2

师：由于条件所限，伽利略没有测出重

力加速度的值，请同学们结合加速度的回答老师问引导提示

引导学生概念，以及刚得到的自由落体运动