物理知识点贵州省铜仁市第二中学 高中物理自由落体运动教学设计新人教版必修1【精品教案】

2.4自由落体运动学习目标:1. 理解什么是自由落体运动，知道它是初速为零的匀加速直线运动。

2. 知道自由落体运动的产生条件、特点。

3. 知道什么是自由落体加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。

4. 掌握自由落体运动的规律。

学习重点: 自由落体运动的规律及应用。

学习难点：自由落体运动的加速度实验器材：1.演示器材：牛顿管（套）、光盘、与光盘等大的纸片2.学生实验器材：打点计时器、学生电源、纸带、重锤、铁架台、直尺教学过程：一、知识预备：1.初速度为零的匀加速直线运动V t =at S= 21 at2 2.判定直线运动是否为匀变速2aT s =∆二、探究过程一：重的物体比轻的物体下落的快吗？实验1. 将光盘与纸片，由同一高度静止自由下落 （同种姿态释放） 现象：重的物体物体下落的快实验2.取相同的两张纸片，将其中的一张团成纸团，让它们由同一高度静止自由下落现象：纸团下落的快实验2.将纸片团成纸团，让它和光盘由同一高度静止自由下落现象：光盘与纸片几乎同时落地推测：1.分析影响物体下落快慢的因素是什么。

2.猜想物体真空中下落的结果。

演示实验：牛顿管实验结论：在没有空气阻力的情况下，由同一高度释放的轻、重物体下落的一样快。

（板书） 自由落体运动（板书）1.定义：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（板书）2.物体做自由落体运动的条件：（1）只受重力作用。

（2）由静止开始下落。

（板书）3.实际问题中的应用：在有空气的空间里，如物体重力远大于所受空气阻力，此阻力可忽略不计，则物体下落的运动也可看作自由落体运动。

三、探究过程二：1.猜想：自由落体运动是怎样性质的一种运动？（1）轨迹是直线？（2）是匀加速？2.检验猜想：如何检验自己的猜想？3.用打点计时器研究自由落体运动：（1）实验中的注意事项是什么？（2）数据如何处理？（3）如何求加速度的值？△S i+n －S i ＝na i T 2 221....T n i a a a a i ⨯⨯++=- （4）学生阅读课本P43页《实验》内容分组做实验（5）学生交流探究结果，得出结论。

《自由落体运动》教学设计【教学目标】一、知识与技能1．知道什么是自由落体运动，理解自由落体运动的本质。

2．知道什么是自由落体加速度，自由落体加速度的大小与方向以及地球上不同地点的自由落体加速度大小不同。

3．掌握自由落体运动的运动学规律。

二、过程与方法1.通过观察演示实验，概括出自由落体运动的特点，培养学生观察，分析能力。

2.利用已知的直线运动规律来研究自由落体运动。

三、情感态度与价值观1．培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神。

2．培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风。

【教学重点】自由落体运动的本质与规律。

【教学难点】1．自由落体运动是匀加速直线运动。

【教学方法】观察法（生活与实验）、引导法【教学用具】ppt、纸片若干、橡皮（举例用）、【课时安排】1课时【教学过程】●引入物体下落的运动是一种常见的运动，你们仔细观察过落体运动吗？过渡：是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢？物体下落是否受到空阻力的影响呢？●自由落体运动──探究实验实验一：将一张白纸裁成相同的两半，另一片揉成纸团，让其同时从同一高度由静止释放，可以看到纸片比明显比纸团下落得慢。

实验二：将一张白纸裁成相同的两半，其中一半再裁成两半即原来的四分之一，将四分之一的这半揉成纸团，让其同时从同一高度由静止释放，可以看到纸片比明显比纸团下落得慢。

●自由落体运动─—牛顿管演示实验演示实验：让质量不同的鸡毛、铁片等物体在一个抽掉空气的玻璃管里下落，可以明显看到不同质量的物体下落的快慢是相同的。

放入空气后，再重复前面的实验，发现其中的羽毛和铁片下落的快慢不相同。

实验结论：没有空气时候，物体受到那些力呢？（重力）上面的实验可以得到什么呢？（在没有空气的空间里物体下落时只受重力的作用，其下落的快慢与物体质量无关）。

过渡：到现在为止，我们对落体运动有了一定的认识了。

●自由落体运动──定义在物理学中，将物体只在重力的作用下由静止开始运动叫做自由落体运动。

《自由落体运动》教学设计一、教学课题:《自由落体运动》二、教学来源:高中物理人教版必修一第二章第五节。

三、教学目标:１、知识与能力:(1)认识自由落体运动,明白影响物体下落快慢的原因。

(2)明白自由落体加速度的大小和方向。

(3)初步了解探究自然规律的科学方法,培养学生的观察概括能力、(4)掌握自由落体运动的规律,并能够运用自由落体运动的规律进行简单计算,能够解决一些实际生活中的简单问题、２、过程与方法:(１)经历探究影响物体下落快慢因素的过程培养学生抓主要因素,忽略次要因素建设理想模型的思想。

(2)经历探究自由落体运动规律的过程,理解实验在物理研究中的作用。

(3)了解科学伟人的研究工作,认识科学思想和方法。

3、情感态度与价值观:(1)通过学生亲身体验小游戏,让学生积极参与课堂活动,处于积极求知的过程,以一种愉悦的心情参与课堂教学。

(2)让学生认识到从生活经验得到的认识有些是不正确的,而要采纳科学方法来研究问题,培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风。

(3)通过习题,不仅使学生认识见义勇为的事迹而且从现象和理论数据上认识高空坠物的严重性,树立良好的公德意识和安全意识。

四、教学用具:羽毛、牛顿管(课前抽真空)、硬币、纸片、小钢球、直尺五、学习者分析:学生通过运动学知识的学习,差不多认识了匀变速直线运动的特点和规律,明白运用多种方法判断一个运动是否为匀变速运动、学生已有观察、分析、推理能力,但仍存在观察事物抓不住重点,分析停留在表面,自主探究能力不强,概括、推理能力较差等问题。

六、学习任务分析:教学问题从生活中来(通过两个游戏,引起学生的兴趣、质疑,引出课题)→运用合作学习方式展开讨论(引导学生注意直觉经验和逻辑推理的矛盾,使学生明确下一步要解决的问题)→利用分组实验组织学生进行实验探究(引导学生与情景对话,学生之间协商,积极主动的建构自己的知识和逻辑思维)→探究自由落体运动(对物体情景的分析,实验数据的处理,逐步引导学生探究物理情景之间的物理量的关系) 讨论问题,回到生活。

自由落体运动教学设计教学目标1、知识与技能1．知道影响物体下落快慢的因素，知道自由落体运动的条件，理解自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

2．能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析。

3．知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，了解在地球上的不同地方，重力加速度大小不同；在同一地点，重力加速度与物体的重量无关。

4．掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律，并能够运用自由落体规律解决实际问题。

5．初步了解探索自然规律的科学方法，重点培养学生的实验能力和推理能力。

2.过程与方法1．培养学生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．培养学生初步的观察能力，并能独立思考或与别人进行讨论、交流。

4.进一步了解假设→推理→实验验证→得出结论的科学研究方法，培养学生初步的探究能力；3. 情感态度与价值观1．培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于积极探索并能提出与别人不同的见解。

2．通过亲身体验、合作探究自由落体运动的规律，切身体会科学探究、追求真理的快乐。

3. 通过正确评价亚里士多德在科学发展史上的地位，引导学生全面评价历史人物的贡献。

学情分析学生已经掌握了匀变速运动的规律和处理方法，可以说理论知识上已经没有什么障碍。

通过以前测量小车运动速度等实验锻炼，学生已具备一定的实验操作技能，对物理学的研究方法有一定的了解。

教师要充分发挥学生的主体作用，引导学生积极参与，激发学习兴趣，活跃课堂气氛，调动学生的学习积极性，使学生始终保持积极探索的学习心态。

重点难点〖教学重点〗1、理解自由落体运动的条件、性质、规律及重力加速度；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〗通过实验探究自由落体运动的规律。

教学过程【导入】一、创设情景，趣味引入新课小活动：测反应时间利用课前自制的反应时间尺测量几位同学的反应时间。

提问：为什么这把尺子能测量人的反应时间？仔细观察它上面的时间标度是均匀的吗？通过我们今天的学习就可以知道这把尺子的测量原理。

《自由落体运动》一、设计思想本节课的内容是高中物理必修Ⅰ第二章第五节，为了充分体现新课程的“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，在本节课的教学设计中,先通过对生活中相关事例的研究,引出自由落体,再通过实验,得出自由落体的相关规律,最后让同学运用自由落体运动的知识,测自己的反应时间.紧密联系生活实际，适时渗透物理思想，强调物理实验在物理教学与研究中的重要性，培养学生勇于探究与日常生活有关的物理问题，以及将物理知识应用于社会实践的意识与能力。

二、教材分析“自由落体运动”是高中物理必修Ⅰ第二章第五节的内容，是高中物理基础章节“匀变速直线运动的研究”的倒数第二节，它是全章的归纳、应用、扩展。

对自由落体运动的深入分析有利于学生更加深刻的理解匀变速直线运动，也为后面的平抛运动的学习打好基础。

新教材对这部分的内容分为二块。

一块通过演示、实验，分析得出自由落体运动的规律，明确重力加速度的意义，使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识。

另一块即下一节“伽利略对自由落体运动的研究”介绍落体运动的研究历史，主要是介绍伽利略对自由落体运动的研究过程和他的科学思维方法，使学生对自由落体运动的认识上升到更高的层次。

本节课是在知道了什么是自由落体的基础上通过实验探究自由落体的运动性质。

三、学情分析1、高一学生认识事物的特点是：通过质点的学习，已经知道研究问题时，有时要抓住主要因素，忽略次要因素。

但在具体应用时，还是有很大的难度，学生不清楚所研究的问题，哪些因素是主要因素，哪些是次要因素，所以在得出自由落体运动概念的过程中，要通过做一些实验，让学生明白在有些运动中，空气阻力是次要因素，得出自由落体运动的概念。

2、学生在学习本节内容时已具有的知识：已经掌握了物体做直线运动的种类、相应的概念、规律与特征，初步掌握了研究物理问题的基本思路和描述物体运动规律的基本方法。

自由落体运动是匀变速直线的实例和特例，所以本节课的重点是让学生如何运用已经学过的知识，探究得出自由落体运动的规律。

2.5《自由落体运动》教学设计【学习任务分析】本节内容是对前几节运动学的知识和研究方法的应用和提升。

通过演示实验和学生合作实验，分析得出自由落体运动的性质，明确重力加速度的意义，不仅使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识和规律在实际问题中的应用，而且使学生在独立获取物理知识、探究物理规律、解决物理问题等方面获得具体的成果，体验科学研究的方法，让学生得到成功的体验，享受成功的愉悦，激发学习的热情和责任感。

本节教学的重点在于引导学生思考研究自由落体运动的实验原理和方法，特别是利用打点计时器记录运动轨迹和时间的方法及实验数据处理、结论得出、误差分析等实验方法。

本节教学的难点在于实验探究的思路、方法。

【学习者分析】学生前面已认识描述运动的基本物理量──位移、路程、速度、加速度，掌握匀变速直线运动的规律，并且通过对以上问题的研究，已体会到物理学研究问题的一些方法，如运用理想模型和数学方法（图象、公式），以及测加速度、处理实验数据等方法。

【教学目标】1．通过观察演示实验概括出自由落体运动的条件，渗透物理方法，从而培养学生的观察、概括、科学抽象能力。

2．通过学生的合作实验研究自由落体运动的规律，领会科学探究方法（提出问题、猜想假设、设计实验方案、分析实验数据、总结交流结论成果），理解自由落体运动的实质是加速度为g的匀加速直线运动。

3．归纳出自由落体加速度的大小和方向，会判别不同地点重力加速度的大小。

4．运用理想化方法，通过比较重力与空气阻力的大小，将实际问题转化为自由落体问题。

5．会运用匀变速直线运动的规律解决自由落体的问题，激发学生探究科学的热情，增强学生将物理知识应用于生活和生产的意识。

【教学过程设计】让学生利用已有的知识和方法，经历科学探究的过程，培养科学探究能力，体现物理学是以实验为基础这一特点，具体设计思路流程如右图。

虚线框内为探究过程。

【教学过程】一、通过演示实验，引出要探究的问题1．概括落体运动是竖直向下的直线运动(1)悬挂在铁架台上的小球，它受到几个力的作用？（重力、悬线拉力）演示1：用火将悬线烧断，引导学生观察小球的运动。

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。

2.5 自由落体运动教学设计1、本章教材简析本章讲述运动学的一些基础知识，主要内容是匀速直线运动和匀变速直线运动的基本规律。

这些内容是进一步学习动力学知识和研究比较复杂的运动规律的基础。

2、自由落体这一节教材分析自由落体运动是一种非常重要的运动形式，在现实生活中有许多落体运动可以看成是自由落体运动，同时自由落体运动是一种简单基本的运动形式，这一节有承上启下的作用，承上，可强化学生对匀变速直线运动规律的认识；启下，为以后学习抛体运动（例如上抛运动、平抛运动等）打下基础。

教材先是通过生活中常见现象提出落体运动的运动情况，然后通过实验对现象进行定量探究分析，研究落体运动的规律，进而得出科学结论。

依据教材内容及特点，本节用1课时完成，重点、难点如下：1、重点是使学生掌握自由落体运动的条件和规律2、难点是演示实验的技巧把握和规律的得出通过学习本节课要达到的目标：1.通过观察演示实验，概括出自由落体运动的规律，从而培养学生的观察问题，概括问题，分析问题及推理归纳能力。

2.掊养学会认识事物时善于抓主要矛盾，让学生掌握知识的同时，了解物理发展史，学习伽利略的科学方法和刻苦钻研的精神，体会研究物理问题的方法，通过实验加强师生互动和培养同学间的团结协作的精神，对学生进行科学素质和科学态度等方面的教育。

为完成目前所采取的教学方法1、关于教学方法鉴于当前教学现状，很多学生受应试教育影响，只注重知识本身，而忽视主动探求知识能力的培养，为全面提高学生科学素质，我将采用实验启法式和问题讨论式教学方法来实现各项教学目标，可采用“提出问题实验探究分析讨论理论推导归纳概括”的教学思路。

第二部分教学过程设计第一步：提出问题，引入新课列举几个常见落体运动的生活实例，并介绍亚里士多德（前384—前322年），古希腊斯吉塔拉人，是世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家和伽利略(1564～1642) 是意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、力学家、哲学家、物理学家、数学家对落体运动的不同看法，引起学生的兴趣和讨论。

2.4 自由落体运动从容说课自由落体运动是自然界中广泛存在的自由下落运动的理想化模型，是一种典型的匀变速直线运动.本节课通过实验探究的方式得到自由落体运动的概念和规律.运用抽象思维提出问题，通过简单易行的实验进行探究，寻找论据.经历交流实验结果和学生的分析、讨论，让学生确定物体下落快慢与物体的质量无关的关系.通过对“牛顿管”实验的观察和思考，进一步验证设想.使学生学会如何通过生活中的表面现象去探索掩盖中的规律的方法.自由落体运动有其广泛性和特殊性，对自由落体运动进行深入具体的研究有利于学生更深刻地理解匀变速运动的规律.在教学中，要尽可能理论联系实际进行实验探究式教学.教学中可以引导学生从日常生活经验出发，逐步提出问题，不断引发矛盾，让学生自己得出结论.自由落体运动有明确的定义：物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动.教师要讲清楚物体做自由落体运动的条件对学生理解这一定义有很大的帮助.准确地理解自由落体运动的定义有利于学生形成严谨的科学态度.还要通过对落体运动的实验探究，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.三维目标知识与技能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，知道它是初速度为零的匀加速直线运动.2.能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析.3.知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同.4.掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律，并能够运用自由落体规律解决实际问题.5.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.过程与方法由学生自主进行实验探究，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.1.培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力.2.引导学生养成进行简单物理研究习惯、根据现象进行合理假设与猜想的探究方法.3.引导学生学会分析数据，归纳总结自由落体的加速度g随纬度变化的规律.4.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.情感态度与价值观1.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.2.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.3.培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解.教学重点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.教学难点1.理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题.2.照相机曝光时间的估算.教具准备多媒体课件、牛顿管、硬币、天平、小纸片、打点计时器、刻度尺、铁架台、纸带、重物（两个质量不同）等.课时安排2课时教学过程［新课导入］师：两个轻重不同的小球同时落地的声音，是那样地清脆美妙！它使人们清醒地认识到，轻重不是下落快慢的原因；它动摇了2 000多年来统治着人们头脑的旧观念，开创了实验和科学推理之先河，将近代物理学以至近代科学推上了历史的舞台.当树叶从树上飘落下来，雨滴从屋檐上落下来的时候，你们想过这种运动吗？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］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.从苹果树上落下的苹果和飘下的树叶能一起同时下落吗？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？【实验探究】猜想：物体下落过程的运动情况与哪些因素有关，质量大的物体下落的速度比质量小的快吗？（实验）：取两枚相同的硬币和两张与硬币表面面积相同的纸片，把其中一张纸片揉成纸团，在下述几种情况下，都让它们从同一高度自由下落，观察下落快慢情况.①从同一高度同时释放一枚硬币和一个与硬币面积相同的纸片，可以看到硬币比纸片下落得快，说明质量大的下落得快.②两张完全相同的纸片，将其中一张卷紧后从同一高度同时释放，观察到卷紧的纸团比纸片下落得快，说明质量相同时体积小的下落得快.③将一枚硬币与已经粘贴了纸片的硬币从同一高度同时释放，观察到一样快，说明体积相同质量不同时下落一样快.④一块面积较大的硬纸板、一个小软木塞，分别放到已调平的托盘天平的两个盘中，可以看出纸板比软木塞重，从同一高度同时释放它们，软木塞比纸板下落得快，说明在特定的条件下，质量小的下落得会比质量大的还快.结论：物体下落过程的运动情况与物体质量无关.【实验演示】“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抽气达到一定的真空度时，应先关闭钱毛管阀门，然后再停止泵的运转.②先让学生观察羽毛、软木塞或金属片在已抽真空的牛顿管中同时下落，它们几乎同时落到管底.③打开进气阀，让学生注意听到进气的声音，看羽毛被气流吹起的现象，再让学生观察羽毛、软木塞或金属在有空气的牛顿管中同时下落，它们的下落快慢差别很大.④实验时，勿使金属片压在羽毛上，以免不抽气时出现同时下落的现象.结论：影响落体运动快慢的因素是空气阻力的作用，没有空气阻力时，只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢相同.【课堂训练】图2－4－1所示是课题研究小组进行自由落体运动实验时，用频闪连续拍照的方法获得的两张照片A和B，任选其中的一张，回答下列几个问题：图2－4－1（1）我选图_______________；（2）我从图中观察到的现象是:________________________________________________.（3）请对你所观察到的现象进行解释.参考解答1:（1）图A（2）质量相等的纸片和纸团同时释放，纸片比纸团下落得慢.（3）如图2－4－2，质量相等的纸片和纸团，它们的重力相等.由于空气的阻力对纸片的影响较大，不能忽略，所以纸片下落加速度较小.如果把纸片揉成纸团，空气阻力对纸团的影响较小，纸团下落加速度较大，所以质量相等的纸片和纸团同时放手，纸片比纸团下落得慢.图2－4－2 纸片和纸团参考解答2:（1）图B（2）体积相等的铅球和木球同时释放，几乎是同时落地的.（3）如图2－4－3，阻力对它们的影响很小，几乎可以忽略，虽然G铅大于G木，但是由于m铅也大于m木，即铅球的惯性比木球大，所以它们获得了相同的加速度g.对于同种材料的大、小二球，情况也是如此，它们也有相同的加速度g，所以体积相等的铅球和木球几乎是同时落地的.图2－4－3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.师：在地球表面附近从高处下落的物体，事实上都受到空气阻力的作用，因此，严格地说，实际生活中并不存在只受重力作用的自由落体运动.但若物体在下落过程中所受空气阻力远小于重力，则物体的下落也可看作自由落体运动.例如，对于实心金属球、石块等，在它们运动速度不大的情况下，可以忽略空气阻力的影响，把它们的自由下落看成自由落体运动，若它们从非常高的地方自由下落，当它们的速度增大到一定程度，空气阻力不能忽略，它们运动的全过程就不能看成自由落体运动.而对于另外一些物体如一团棉花或纸片从空中静止下落时，与重力相比，空气阻力的影响太大不能忽略，它们的运动就不能看作自由落体运动处理.【阅读】师：请同学们阅读下面的小资料，体会空气阻力的影响.（课件投影）气体和液体都具有流动性，统称为流体，物体在流体中运动时，要受到流体的阻力，阻力的方向与物体相对于流体运动的方向相反.汽车、火车、飞机等交通工具在空气中运动，要受到空气的阻力.快速骑自行车，我们就会感到空气的阻力，轮船、潜艇在水面或水下航行，要受到水的阻力.鱼在水中游动、人在水中游泳，都要受到水的阻力.流体的阻力跟物体相对于流体的速度有关，速度越大，阻力越大.雨滴在空气中下落，速度越来越大，所受空气阻力也越来越大.当阻力增大与雨滴所受重力相等时，二力平衡，雨滴开始匀速下落.流体的阻力跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大.跳伞运动员在空气中张开降落伞，凭借着降落伞较大的横截面积取得较大的空气阻力，可以比较缓慢地降落.航天飞机着陆后，在飞机后面张开一面类似降落伞的装置，加大阻力，以便较快地停下来.流体的阻力还跟物体的形状有关系，头圆尾尖的物体所受的流体阻力较小，这种形状通常叫做流线型.鱼的形状就是流线型的.为了减小阻力，小轿车、赛车、飞机、潜艇以及轮船的水下部分，外形都采用流线型设计.一般来说，空气阻力比液体阻力、固体间的摩擦力要小.气垫船靠船下喷出的气体，悬浮在水面上航行，阻力减小，速度很大.磁悬浮列车靠电磁力使列车悬浮在轨道上行驶，速度可高达500 km/h.【实验探究】按照教材第45页的图2.4－1装置做实验，将一系有纸带的重物从一定的高度自由下落，利用打点计时器记录重物的下落过程.说明：落体运动物体的位置往往变化得比较快，凭目测难以观察和记录，用打点计时器或频闪照相就可以记录下运动物体每隔相等时间所在的位置（运动信息），这样得到的纸带（或照片）可以用来对运动过程进行分析.教材中用打点计时器较好地将重物下落过程记录下来，这样做既简便易行，又拓宽了对基本仪器的应用，但实验的准确度较难把握.因此在实验中要注意：①按教材图示和实验要求连接好线路，并用手托重物将纸带拉到最上端；②打点计时器的安装要使两限位孔在同一竖直线上，以减少摩擦阻力；③应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小；④先接通电路再放开纸带；⑤手捏纸带松手之前，不要晃动，保证打出的第一个点清晰.⑥重复上述步骤多次，直到选取只有打出的第一点与第二点之间间隔约为2 mm的纸带才是有效的；（学生的疑问暂且不要解释）⑦教师一定要提醒学生思考讨论，影响实验准确度的因素有哪些？并给予具体引导，注意培养实事求是的科学态度；⑧要求学生保存好记录了自由落体运动信息的纸带，为下节课研究运动规律作准备.师：完成实验后，分析纸带上记录的运动信息，请思考下列问题：（1）自由落体运动的轨迹是怎样的？（2）重物做自由落体运动的过程中，其速度有没有发生变化？（3）有的同学从实验结果中得出x∝t2，有的同学得出x∝t，你的结论又如何呢？（4）相邻、相等时间间隔的位移之差有怎样的关系？（5）影响实验精确程度的因素有哪些？参考：分析纸带可获取信息：（1）自由落体运动的轨迹是一条直线，速度方向不变；（2）连续相同时间内的位移越来越大，说明速度越来越大，即速度大小改变，具有加速度；（3）位移x与时间t的平方成正比；（4）相邻、相等时间间隔的位移之差相等；（5）影响实验精确度的因素主要是阻力.用打点计时器研究自由落体运动，计算其加速度，换用不同质量的重物看纸带上点子间隔有什么不同，总结得出结论.教师点评：将两条纸带对比，只要两条纸带上的点子间隔相同就说明它们的加速度是相同的.学生运用自己所学知识计算重力加速度，通过比较得出结论.实验探究结果：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，加速度大约是9.8 m/s2.【课堂训练】意大利的城市比萨有座著名的塔，建于1173年，塔高55.4 m，由于塔基问题，塔身发生倾斜，这正是理想的落体实验场所.传说，经典力学与实验物理学的先驱者伽利略为了证明他的论断，曾于1590年的某天邀请了许多支持者和反对者到斜塔旁观看他的实验.只见伽利略一步一步登上塔顶，一手拿着一只1磅重的小球，另一手拿着一只10磅重的大球，在提醒观众注意后一松手，两只球同时开始笔直下落.伽利略令人信服地胜利了.这段描述今天已无从落实是否真实地发生过，然而比萨博物馆至今还展览着据说是当年伽利略用来做实验的木球，比萨斜塔也由于这个传说而更加闻名于天下了.（1）请同学们补充上述实验的结果——两个各重1磅与10磅的球落地的先后情况是怎样的？（2）这个实验证明了什么结论？参考结果：（1）同时落地（2）物体下落过程的运动情况与物体质量无关二、自由落体加速度通过算g值理解自由落体运动的加速度是一个定值（在同一地点），引导学生学会分析数据，归纳总结规律.教师引导学生思考两个问题：1.自由落体运动的加速度在各个地方相同吗？2.它的方向如何？生:使用不同的物体进行的反复实验表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，方向总是竖直向下的.师：这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度.符号：g ；方向：竖直向下（与重力方向一致）；大小：与地点有关.一般计算中g =9.8 m/s 2，粗略计算中可以取g =10 m/s 2.让学生看教材第46页列表，尝试从表中寻找规律，这一规律是怎样产生的？学生猜想，但不宜过多解释.生:越往北重力加速度越大，说明重力加速度与地理纬度有关，纬度越高，重力加速度越大.师：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公式及其推论都适用于自由落体运动，只要这些公式中的初速度v 0=0，a 取g 就可以了.自由落体运动遵从的规律：v =v 0+at 推出：v =gtx =v 0t +21at 2推出：x =21gt 2. 【讨论与交流】在现实中，雨滴大约在1.5 km 左右的高空形成并开始下落，计算一下，若该雨滴做自由落体运动，到达地面时的速度是多大？遇到过这样快速的雨滴吗？据资料显示，落到地面的雨滴速度一般不超过8 m/s.为什么它们的差别会这么大？参考：意大利物理学家伽利略得出了物体在只受重力的情况下（即不受阻力）由静止开始的运动，叫自由落体运动.那么一切物体的下落都一样快，加速度都为g ＝9.8 m/s 2，在任意时刻物体的速度v t =gt ，在任意时刻物体下落的高度：h =21gt 2.这样，可以得出v t 2=2gh .现在说说雨滴的下落是否是自由落体吧.首先说说雨滴的形成：由于大量湿空气的上升，随着高度增加压强逐渐减小，水蒸气出现过饱和，使水蒸气凝结而形成小水滴，大量小水滴聚集起来形成云.小水滴吸收水汽，形成大水滴，受重力开始下落，又与上升的热水汽形成更大的水珠，这样形成的水滴的下落是自由落体吗?我们先假设水滴下落是自由落体，并且还假设云的高度为2 000 m ，那么这样的水滴下落到地面的速度有多大?由v t 2=2gh 易计算得到v t =200 m/s.试想水滴以这样大的速度下落到头上会发生什么，那是可想而知的.那么水滴下落到地面上的速度到底有多大?大约为8 m/s 的速度匀速下落.这样的速度已经很大了，如果雨滴的半径比较大的话，人们必会感到痛.要真是自由落体的话，那还了得吗？那么水滴在下落时的速度为什么会这么小?原因是水滴在下落时要与它正下方的小水滴（上升的水汽）相碰并吸收，由于小水滴的阻碍作用，减慢了它下落的速度，水滴下落的速度越大，这种阻碍作用越强，当水滴的重力与阻碍的力相等时，雨滴就会匀速下落.当雨滴的半径大到某一程度时，受到气流的影响而会分裂，较大的部分继续下落，而较小的又会随上升的气流上升，又起到阻碍大水滴下落的作用，所以我们看到的雨滴不会太大，就是这个道理，而且雨滴速度也不大，落到地面的雨滴速度一般不超过8 m/s.【实验与探究】下面提供一组探究课题，仅供参考.1.根据漫画讨论如图2－4－4所示：他们采用了什么方法测量洞的深度？请你对该方法进行评估（指出有何优点与不足）.漫画：洞有多深？图2－4－4参考解答：他们采用的是自由落体运动规律，通过测量石头下落的时间求位移的方法测量洞深.由于x =21gt 2，g ≈10 m/s 2，t =2 s ，所以x =20 m 该方法的优点：（1）所使用的仪器设备简单；（2）测量方法方便；（3）g 的取值熟悉；（4）运算简便……该方法的不足：（1）测量方法粗略，误差较大；（2）石块下落的初速度不为零，不是真正的自由落体运动；（3）石块下落有空气阻力，会造成一定的误差；（4）未考虑声音传播需要的时间.2.用滴水法可以测定重力加速度的值.方法是：在自来水龙头下面固定一块挡板A ，使水一滴一滴断续地滴落到挡板上，仔细调节水龙头，使得耳朵刚好听到前一水滴滴在挡板上的声音的同时，下一水滴刚好开始下落.首先量出水龙头口离挡板的高度h ，再用秒表计时，计时方法是：当听到某一水滴滴在挡板上的声音的同时，开启秒表开始计时，并数“1”，以后每听到一声水滴声，依次数“2、3、4……”，一直数到“n ”时，按下秒表按钮停止计时，读出秒表的示数为t .（1）写出用上述测量计算重力加速度g 的表达式.（2）为了减小误差，改变h 的数据，测出多组数据.记录在表格中（表中t 是水滴从水龙头口到A 板所用的时间，即水滴在空中运动的时间），请在图2－4－5中所示的坐标纸上作出适当的图象，并利用图象求出重力加速度g 的值.（要求两位有效数字）图2－4－5参考解答：（1）每滴水下落h 所用的时间为t ′=1-n t ，根据自由落体运动规律h =21gt ′2可得g =22)1(2t h n -. （2）由于2th =2g ，故下落高度h 为纵坐标，以时间的平方t 2为横坐标画h －t 2图象，应为直线，其斜率k =2g ，g =2k .认真描点作图，求出斜率k ，即可求得g .解得g =9.78 m/s 2. 【课堂训练】一位同学进行“用打点计时器测量自由落体的加速度”实验.（1）现有下列器材可供选择：铁架台、电火花计时器及碳粉纸、电磁打点计时器及复写纸、纸带若干、220 V 交流电源、低压直流电源、天平、秒表、导线、电键.其中不必要的器材是：____________________________；缺少的器材是________________________.（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.把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2－4－6所示.图2－4－6请你在这位同学工作的基础上，思考求纸带加速度的方法，写出你所依据的公式： ______________________________________________________________（3）根据你的计算公式，设计表格记录需要的数据，计算纸带下落的加速度.（结果保留两位有效数字）（4）估计你的计算结果的误差有多大？试分析误差的来源及其减小误差的方法.参考解答：（1）要根据各校具体使用的仪器作答，例如：其中不必要的器材是：电火花打点计时器及碳粉纸、220 V 交流电源、低压直流电源、天平、秒表；缺少的器材是：低压交流电源、毫米刻度尺、重锤.（2）依据的公式：2T x a ∆=. （3）数据处理方法不限，要体现取平均值消除误差的思想，表格记录的数据要与所使用（4）实验结果纸带的加速度9.63 m/s 2与重力加速度的标准值9.8 m/s 2有偏差，误差大小为Δa =|9.8－9.63| m/s 2=0.17 m/s 2.误差的来源主要是空气的阻力和纸带的摩擦，可以用增大重锤重力的方法，减少摩擦的影响.【做一做】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？参考：根据自由落体运动规律h =21gt 2 可得反应时间t =g h 2=0.14 s. 问题2:在上课时，教师用这种方法测量同学们的反应时间，但同学刚把尺子捏住，教师马上就说出该同学的反应时间，也没见他怎样计算，你知道老师是怎样做的吗？参考：教师事先算好时间并写在直尺上，这样就可以直接给出学生的反应时间.2.教师引导学生阅读教材第47页“做一做”让学生提出自己解决问题的思路，不必准确解答，同时强调“估算”.学生独立思考，并提出解决办法，比较各种不同方法，并讨论其合理性及可行性.师：由于照相机的曝光时间极短，一般为1/30 s 或1/60 s ，曝光量相差10%对照片不会有明显影响，所以相机快门的速度都有比较大的误差，“傻瓜”相机更是这样.故在这样短的时间内，这种误差允许的范围内，物体运动的速度可以认为是不变的，可以看作匀速运动来处理.建议学生利用课下时间解出其准确值，比较两种情况下的时间差异.［小结］这节课我们学习了对自由落体运动概念和规律的认识及理解.自由落体运动是物体从静止开始的只受重力作用的匀加速直线运动，加速度为g ，学好本节可更好地认识匀变速直线运动的规律和特点，是对上节内容的有益补充.要突破此重点内容，一定要把握住一点，即自由落体运动只是匀变速直线运动的一个特例v 0=0，a =g .我们在以前章节中所掌握的所有匀变速直线运动的规律及推论，在自由落体运动中均可使用.在使用时要注意自由落体运动的特点，判断是自由落体运动之后方可代入计算.自由落体运动是一种非常重要的运动形式，在现实生活中有许多落体运动可以看成是自由落体运动，研究自由落体运动有着普遍的意义.为了研究自由落体运动，我们运用了物理学中的理想化方法，从最简单、最基本的情况入手，抓住影响运动的主要因素，去掉次要的非本质因素的干扰，建立了理想化的物理模型——自由落体运动，并且研究了自由落体的运动规律，理想化是研究物理问题常用的方法之一，在后面的学习中我们还要用到.［布置作业］教材第47页“问题与练习”.［课外训练］1.大气层是我们地球生命赖以生存的屏障，每天都有很多小陨石落入地球大气层中，但当它们进入大气层后，由于空气的摩擦生热，绝大部分小陨石还没有到达地面便已经被烧毁.现在人类向天空发射的飞行器、卫星等当超过一定使用年限后，也让它们进入大气层烧毁，那么小陨石等进入大气层后的运动是自由落体运动吗？2.甲、乙两物体的质量之比为1∶4，不考虑空气的阻力作用，它们在同一高度处同时下落，则下面说法正确的是。

《自由落体运动》教学设计教学目标1.知道自由落体运动的概念，理解物体做自由落体运动的条件。

2.理解自由落体运动加速度的特点，建立重力加速度的概念，知道重力加速度的大小、方向。

3.掌握自由落体运动的规律，并能解决相关问题。

4.了解伽利略对自由落体运动的研究方法，领会伽利略的科学思想。

教学重难点教学重点物体做自由落体运动的条件、自由落体运动的规律、重力加速度教学难点自由落体运动的规律、重力加速度教学准备多媒体课件、羽钱管、抽气机、羽毛、硬币教学过程引入新课教师活动：展示用直尺测反应时间的图片和视频。

师生活动：同桌之间用直尺比较两人反应的快慢。

教师设问：通过直尺可以比较人的反应时间，直尺下落的高度越小，反应时间越短。

通过这个活动，我们不仅比较反应时间，还可以计算出具体的反应时间。

这是什么原因呢？我们这节课就来解决这个问题。

讲授新课一、自由落体运动教师活动：展示瀑布、秋叶下落的图片。

教师口述：在日常生活中，我们时常能看见落体运动，如瀑布、秋叶飘荡等。

那么，不同物体下落的快慢与哪些因素有关？其下落规律是否相同？下面我们就通过实验来探究这个问题。

教师活动：羽钱管不抽真空，用羽钱管演示羽毛和硬币自由下落的过程，并让学生观察现象。

教师活动：将羽钱管抽真空，然后演示羽毛和硬币的下落过程，并让学生观察现象。

教师设问：分别描述羽钱管不抽真空和抽真空时羽毛和钱币的下落过程，并分析原因。

学生活动：学生之间讨论老师所提问题，然后举手回答。

教师活动：理答。

由实验可知，当玻璃管内有空气时，同时释放羽毛和硬币，因受空气阻力的影响，羽毛比硬币下落慢；当玻璃管内接近真空时，羽毛与硬币几乎以相同的速度下落，且几乎同时到达玻璃管的底端。

可见，在忽略空气阻力的情况下，尽管羽毛与硬币的质量不同，但下落的快慢相同。

教师活动：讲解重力加速度的概念。

在物理学中，将物体只在重力作用下从静止开始下落的运动称为自由落体运动。

自由落体运动只在真空中才能发生。