自由落体运动
【教学目标】
1．通过观察演示实验分析得出影响物体下落快慢的因素，进一步明确自由落体运动的概念和条件。培养学生抓住主要矛盾，忽略次要矛盾的科学思维方法。 2．利用打点计时器探究自由落体运动的性质，明确重力加速度的大小。培养学生敢于猜想、乐于求证的科学素养，体会自然规律的简单之美。
3．通过对自由落体规律的简单应用，培养学生解决实际问题的能力，从而感受到物体贴近生活、联系实际的特点。 【教学重点】
1．自由落体运动的概念及条件，探究自由落体运动的性质。 2．利用自由落体运动规律解决实际问题。 【教学难点】
通过分析纸带得出自由落体运动的性质。 【教学用具】
多媒体课件、大小不同的两个钢球，两张相同的纸片、牛顿管、真空泵、重锤、打点计时器、铁架台、纸带、毫米刻度尺。 【教学过程】 新课引入：
利用物理学家费曼的名言引入：你能够发现真理，因为它既美又简单。激发学生的求知欲。展示动画：树叶落地，引出落体运动的概念，举例说明落体运动的普遍性，暗示落体运动规律研究的现实意义。设问落体运动是否遵从某种规律，引入课堂。 新课推进：
从最简单的事例入手开启探索之旅，首先比较两个物体下落的快慢： 演示1：大小不同的两个钢球从同一高度同时自由下落。
问题1、实验现象表明物体下落的快慢和质量与体积有关吗？（学生回答） 演示2：一张答题卡和一张相同答题卡揉成的纸团从同一高度同时自由下落。 问题2、影响物体下落快慢的因素是什么？（学生回答） 问题3、如果没有空气阻力，情况会是怎样？（学生猜想） 演示3：牛顿管实验。
得出结论：如果没有空气阻力，物体下落的一样快。进一步提出自由落体运动概念。
一、自由落体运动
1. 定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
提醒学生思考定义中“自由”的含义，体会物体做自由落体运动的条件。
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2. 条件：只受重力、初速度为零。
问题4、生活中满足这种条件的运动多不多？研究这种运动有没有现实意义呢？
提醒学生回忆最初的两个钢球演示实验，得出近似看做自由落体运动的条件。 3. 说明：如果空气阻力作用比较小，和物体自身重力相比，可以忽略，物体的下落可以近似看做自由落体运动。 二、探究自由落体运动的规律
列举生活中可以近似看成自由落体运动的事例。明确手中的重锤下落可以近似看做自由落体运动，并以它为研究对象来探究自由落体运动的规律。 1．记录重物下落情况
问题5、需要记录那些物理量？眼睛观察能否获取？怎样实现目的？（学生回答） 模拟使用打点计时器记录重物下落的操作流程，让学生注意观察并提出意见和建议。
提出要求：打出至少两条满意的纸带，并认真观察纸带上点的分布特点。 2．分析处理纸带
问题6、纸带上点迹越来越稀疏说明什么？猜想它可能是在做什么运动？（学生回答）
问题7、怎样用所学知识验证你的猜想？（学生回答）
引导学生在多种方案中选择形象直观的速度时间图象来验证猜想。 共同探讨对纸带的处理方法及流程，最终明确如下：
（1） 选点测量：选择合适的点研究，并测量相邻各点间的距离。 （2） 计算速度：依次算出这些点的瞬时速度。 （3） 描点连线：利用直尺画出速度时间图像。 （4） 求加速度：根据斜率求加速度。 3． 展示结果，得出结论
通过投影设备展示几组同学的处理结果。
明确实验结论：自由落体运动是初速度为零的加速直线运动。 可以根据斜率求得加速度数值。（大约是9.8m/s2） 三、自由落体加速度
明确一个事实：大量精确的实验表明，所有物体做自由落体运动的加速度大小为一个定值：9.8 m/s2。这个加速度被称作自由落体加速度。
1定义：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，
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也叫做重力加速度，通常用g表示。
说明它的方向就是物体下落的方向：竖直向下，再次明确大小。 2.方向：竖直向下 3.大小：g=9.8 m/s2
说明：地球上不同地方的重力加速度数值略有不同，参见教材P44，提醒学生观察变化规律，并说明在今后的学习中将会对这一现象作出解释。 四、自由落体的规律
从前面的探究得知，自由落体运动本质上就是一个特殊的匀变速直线运动而已。 问题8、自由落体运动作为一个匀变速直线运动，其特殊之处在于什么？（学生回答）
问题9、请表述匀变速直线运动规律的基本公式，并由此得出自由落体运动的基本公式。
1. 一种特殊的匀变速直线运动：v0=0，a=g，x=h
12. 基本公式：v=gt hgt2 v2＝2gh
2学以致用：利用直尺的下落可以近似看做自由落体，对比同桌两人的反应快慢。要求课下进一步算出具体反应时间。思考如何把直尺改造成可以直接读出反应时间的测量工具。
例题：一位观察者测出，悬崖跳水者碰到水面前在空中下落了3.0s。如果不考虑空气阻力，悬崖有多高？而实际上是有空气阻力的，因此实际高度比计算值大些还是小些？为什么？
五、巩固练习
1．下列说法正确的是（ ）
A．物体由静止开始下落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．当空气阻力的作用比较小、可以忽略不计时，物体从静止开始下落的运动可视为自由落体运动
D．各地重力加速度g数值略有不同，纬度越高的地方g值越小。 2．一个做自由落体运动的物体，速度 v 随时间t 变化的图象如图所示，正确的是：
v
v v v 0 A t 0 B t 3
0 C t 0 D t
3.利用自由落体运动的规律可以估算山高或井深，为了测出井口到水面的距离，让一个小石块从井口自由下落，经过2.5s后听到石块击水的声音，估算井口到水面的距离。 六、课堂小结
【板书设计】 一、自由落体运动
1.概念 ：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。 2.条件:只受重力、初速度为零 （近似处理条件） 3.性质:匀变速直线运动 二、自由落体加速度
1.定义: 自由落体运动的加速度，也叫重力加速度，用字母g表示。 2.方向：竖直向下 3.大小：g=9.8m/s2
三、自由落体运动的规律
1v=gt hgt2 v2＝2gh
2【课后作业】
1.利用实验数据计算一下重力加速度的数值，并分析误差产生的原因。（尝试多种方法）
2.利用直尺计算自己的反应时间，并把直尺改造成可以直接读出反应时间的工具。 3.查阅资料了解，探究自由落体运动规律，还有哪些实验方案，它们的原理是否相同？
学情分析
在学习本节内容前，学生已经学习了匀变速直线运动的相关知识，打点计时器的使用方法以及只带的处理方法，而自由落体运动作为匀变速直线运动的一个特殊的实力，其基本的研究方法与研究匀变速直线运动的方法是一致的，因此学生在知识上已经具备了接受自由落体运动知识的条件，在此时引入该内容是恰到好处的。但本节课面向的主要的是高一学生，这部分学生已经具备了一定的实际生活经验，通常学生会认为物体越重下落的越快，这种错
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误的“前概念”直接影响了对本节内容的学习，同时学生的抽象思维比较弱，因此教师需要创设物理情境，通过演示正确合理的实验来创建一定的具体形象模型，从而帮助学生构建正确的自由落体运动的概念，摒弃前概念的干扰。
效果分析
这节课完成了预期设定的教学目标，学生的课堂表现超出预期，课堂气氛活跃，课堂效果良好。从学生表现的积极情况来看，今后的课堂设计还应该给予学生更多的表达机会，提高学生的参与度。
教材分析
本节课选用人教版高中物理新课标必修一第二章第五节的内容，在此之前，教科书已安排了匀变速直线运动的内容以及匀变速直线运动的研究方法，有关打点计时器的使用方法和纸带的处理方法，因此自由落体运动可以作为匀变速直线运动的一个具体实例来进行讲解。因此，本节课既是对前面所学习到的知识的回顾与应用，同时也为日后学习平抛运动等复杂运动奠定基础。本节课的内容主要是组织同学们进行探究活动，培养同学们解决实际问题、探究规律的能力，同时对学生进行科学方法和科学思想的教育。本节课中还包含了大量的实验，通过实验起到培养学生学会研究物理问题方法的作用。
自由落体运动 导学案
【前置补偿】 一、打点计时器的使用
1.打点计时器是一种 工具，相邻两点间的时间间隔为t= s。 2.利用纸带求某点瞬时速度：两点间的平均速度等于 的瞬时速度。 二、匀变速直线运动的规律： 1.基本公式：
速度公式： 位移公式： 速度位移关系： 2.匀变速直线运动的速度--时间图像为： 。 在速度时--间图像中， 表示加速度。 【新课探究】 一、自由落体运动
1.请举出生活中落体运动的实例。
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2.演示:对比两个物体下落的快慢。
实验现象表明：影响物体下落快慢的因素是： 。 3演示：牛顿管实验。
实验现象表明：如果没有空气阻力，所有物体下落快慢的情况为 。 4.物体做自由落体运动的条件是： 、 。
5.通常情况下只要 就可以 把物体的下落近似看做自由落体运动。 二、探究自由落体运动的规律
问题1：为了定量地研究自由落体运动，需要记录那些物理量？
问题2：实验中，影响重物“自由”下落的主要因素是什么？实验操作时应注意哪些事项？
问题3：观察所得纸带上点的分布有什么特点？猜想它可能是那种运动？如何验证你的猜想？
1.选择一条纸带来研究，完成以下任务： （5） （6） （7） （8）
选点测量：舍去前面几个点开始研究，给计数点标注序号，并测量点间的距离。 计算速度：依次算出这些点的瞬时速度。 描点连线：画出速度时间图像。（若是直线，应该用直尺） 求加速度：根据斜率求加速度。（选做）
求某点的瞬时速度，如： v1序号 对应时刻（s） 瞬时速度（m/s） 1 0.02 x1x2= m/s
2t2 0.04 3 0.06 4 0.08 5 0.10 6
2.由图可知：自由落体运动的运动性质为 。加速度为：a= m/s2 三、自由落体运动加速度g(重力加速度）
1.大小：g= m/s2 2.方向： 。 四、自由落体运动的规律
速度公式： 位移公式： 速度位移关系： 五、学以致用： 测量反应时间
例：一位观察者测出，悬崖跳水者碰到水面前在空中下落了3.0s。如果不考虑空气阻力，悬崖有多高？而实际上是有空气阻力的，因此实际高度比计算值大些还是小些？为什么？
【巩固练习】
1．下列说法正确的是
A．物体由静止开始下落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．当空气阻力比较小、可以忽略不计时，物体从静止开始下落的运动可视为自由落体运动
D．各地重力加速度g数值略有不同，纬度越高的地方g值越小。
2．一个做自由落体运动的物体，速度 v 随时间t 变化的图象如图所示，正确的是
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t 0 t 0 t 0 t A B C D
3．对下列关于自由落体运动的说法正确的是
A．物体开始下落时速度为零，加速度也为零 B．物体下落过程中速度增加，加速度不变 C．物体下落过程中，速度和加速度同时增大 D．物体下落过程中，速度的变化率是个恒量 4．关于自由落体运动，下列说法正确的是
A．自由落体运动是竖直方向的匀加速直线运动
B．竖直方向的位移只要满足x1:x2:x3…=1∶4∶9…的运动就是自由落体 C．自由落体运动在开始连续的三个2 s 内的位移之比为1∶3∶5 D．自由落体运动在开始连续的三个1 s 末的速度之比为1∶3∶
5．利用自由落体运动的规律可以估算山高或井深，为了测出井口到水面的距离，让一个小石块从井口自由下落，经过2.5s后听到石块击水的声音，估算井口到水面的距离。
6．从离地面320 m的空中自由落下一个小钢球，取g=10m/s2，求小球： （1）经过多长时间落到地面？
（2）自开始下落计时，最后l s内的位移。
7．一矿井深为125 m ，在井口每隔一定时间自由下落一个小球。当第11个小球刚从井口开始下落时，第1个小球恰好到达井底，（g=10 m/s2 ）求： （1）相邻两个小球开始下落的时间间隔； （2）此时第3个小球和第5个小球间的距离。
v 0 v v v
课后反思
首先，本节课最重要是对一些科学研究方法的教学，若仅仅是对这些知识的传授而不重
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视科学物理研究方法的教学，则这堂还不能算是一堂成功的课。其次，在教学过程中应多让学生自己参与到探究活动中去，这样让学生自己做实验探究出来的结果比教师告诉得到的结果印象要深刻的多，也让课堂教学的师生互动有了更好的效果。另外，这节课要注重把实验做好，如果实验不成功，这节课就如同让学生去死记几个结论了，效果不好。
这节课完成了预期设定的教学目标，学生的课堂表现超出预期，课堂气氛活跃，课堂效果良好。从学生表现的积极情况来看，今后的课堂设计还应该给予学生更多的表达机会，提高学生的参与度。
课标分析
根据课标要求制定以下教学目标，确定教学重点与难点： 1、知识与能力
（1）理解自由落体运动和自由落体运动性质； （2）理解重力加速度和重力加速度大小、方向； （3）掌握自由落体运动的规律；
（4）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
通过牛顿管演示实验让学生观察轻重不同物体在真空中的下落过程，总结出自由落体运动的定义，实际测量重物自由下落的加速度等探究活动，让学生体会科学推理和科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。 3、情感态度和世界观 感受前人（亚里士多德）崇尚科学、勇于探索的人格魅力，培养学生严谨务实的科学态度。促进学生形成科学思想和正确的世界观。 教学重点
（1）物体做自由落体运动的加速度g， （2）自由落体运动的规律。 教学难点
（1）实验过程中科学猜想、数学推导、合理外推得出自由落体运动性质 （2）自由落体运动的规律应用。
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