“自由落体运动”教学设计
东宁县绥阳镇中学 陈忠成
教材分析：
选自人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》（必修1）第二章《匀变速直线运动的研究》第四节《自由落体运动》。
落体运动是一种常见的运动，伽利略对自由落体运动的研究意义重大。关于自由落体运动的学习分成两节来讲授。本节按照伽利略对自由落体运动的研究过程和科学思维过程，使学生认识自由落体运动。下一节通过演示、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。 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。 教学目标： 知识与技能
（1）知道自由下落运动，理解自由落体运动，知道它的性质。 （2）知道自由落体的加速度，知道地球上不同地方，重力加速度大小不同。
（3）掌握自由落体运动规律。 过程与方法
1 （1）由学生自主进行实验探究，通过打点计时器记录下运动的信息，定量地测定自由下落的加速度。
（2）培养学生学会分析数据，利用实验引导学生进行观察、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兴趣，培养逻辑思维能力及表达能力。 （2）培养学生的团结协作精神，敢于提出自己的见解。 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.掌握自由落体运动规律，并能运用其解决实际问题。 教学难点：理解自由落体运动条件及规律解决实际问题。 教学用具：多媒体课件、苹果、纸片、光盘、牛顿管、硬币、打点计时器、铁架台、纸带、两质量不同的小球。 设计思想：
为了全面完成各项教学目标，本节教学设计以实验探索为主线，充分展现隐含在本节内容中的科学探究方法和科学思维方式。首先，通过露珠和苹果（树叶）自由下落的动画激发学生学习兴趣，引出研究的问题──落体运动，接着从生活经验和亚里士多德的观点出发进行巧妙的推理，使亚里士多德的理论陷入自相矛盾的境地，引起学生探究的兴趣。在此基础上学生自主进行实验探究，通过对实验结果的分析和讨论得出初步结论，提出物体下落快慢与质量无关的设想；再进一步通过教师演示“牛顿管”实验进一步验证设想。最后再
2 由学生自主进行实验探究，利用打点计时器，记录自由落体运动的信息，为下一节定量地探究自由落体运动规律做好准备。
由于本节课学生自主实验探究的活动较多，故采用学生分组实验模式进行课堂活动，以小组为单位进行教师引导下的科学探究，加强小组同学间的讨论与交流，师生间的相互反馈，培养学生合作学习的精神。课堂以问题和小组交流贯穿教学的始终，不断提出新问题，不断解决新问题，培养学生的逻辑思维能力。
教学方法：教师演示、引导，学生实验探究，讨论、交流学习成果。 教学过程：
一、新课导入
[展示] 露珠和苹果（树叶）自由下落的动画。
上述两幅动画的共同特点是物体从静止开始下落，那么，物体下落的过程有没有规律可循呢？今天我们将一起探究这种运动?进而建立一种运动模型：自由落体运动。因此，本节课的任务是：
1、研究自由落体运动；
2、研究自由落体运动加速度；
3、研究自由落体运动的规律的应用。
二、新课教学
1、自由落体运动
实验一： 苹果和树叶同时自由下落 思考：谁下落得快？为什么？
结论：重的物体下落得快。（亚里士多德的观点） 实验二： 形状相同光盘和纸片下落实验。 思考：亚里士多德的观点是不是全面？
3 实验三：重纸片和轻纸团下落的实验。 结论：轻的物体也可能下落得快。 实验四：等重的纸片以不同方式下落。 结论：并非物体越重下落越快。
提问：是什么原因使下落运动变得如此复杂？ 比赛：男同学扔一张纸和女同学扔一本书。
思考：书的重是纸重的几十倍，能不能得出“女同学的力量大”的结论？
思考：产生这一现象的原因是忽略了什么？ 结论：空气阻力阻力对书和纸的影响不同。 思考：是什么原因使下落运动如此复杂？
思考：既然有空气阻力时运动很复杂，我们该怎样去研究自由下落运动呢？
思考：根据由简到繁的研究思路，我们先应该研究什么情况下的自由下落运动？
结论：先研究不受阻力情况下物体的自由下落运动。 实验五：“牛顿管”实验：
拿一个长约1.5m的玻璃管，一端封闭，另一端有开关，把形状和质量都不相同的几个物体，如金属片、小羽毛、小软木塞、小玻璃球等，放到玻璃筒里。把玻璃筒倒立过来，观察这些物体下落的情况。把玻璃管里的空气抽出去，再把玻璃筒倒立过来，再次观察物体下落的情况。
4 现象：玻璃管里越接近真空，它们下落越接近同时落到管底。 推理：如果玻璃管里就是真空，则它们一定同时落到管底。 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怎样？
学生：①物体只在重力作用下从静止开始下落运动，叫自由落体运动。
②特点：a、初速度为零；b、只受重力，没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计。
[目标检测] （课件投影）
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？
答案：自由落体运动条件之一是只受重力，而小陨石进入大气层后的运动速度很大，受空气阻力很大，故不能看作自由落体运动。
实验六：模拟实验：光盘（硬币）上放纸片 总结：物体自由下落，到底重物和轻物谁下落得快？ 答案：分情况讨论：
1、不受空气阻力或空气阻力影响相同：一样快。
2、受空气阻力：空气阻力影响小的下落快。
多媒体重现伽利略实验：
多媒体展示美国宇航员大卫·斯哥特在月球上同时释放了一个
5 铁球和一根羽毛, 他发现两者同时落地的照片。
2、自由落体加速度
（1）探究自由落体的运动性质：
方案一：频闪照相：多媒体展示频闪照相的视频及照片。 对照片进行数据处理得出自由落体的运动性质是初速度为0的匀加速运动。
方案二：用打点记时器探究自由落体运动
实验七：按教材第的图示装置做实验。将一系有纸带的重物从一定高度自由下落，利用打点计时器记录重物的下落过程。 纸带分析：⑴自由落体轨迹是直线；⑵相等时间内位移越来越大； ⑶连续相等时间内位移之差相等。 要求学生运用所学知识计算加速度。
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9.8m/s2。
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？
让学生改变不同重物，利用打点计时器反复实验表明，同一地点，一切物体自由下落加速度都相同，方向总是竖直向下。
总结：
（1）在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度，符号：g
6 （2）方向：竖直向下。
（3）地球上不同地方，重力加速度不同，从赤道到两极，重力加速度逐渐增大，一般g取9.8m/s2或10m/s2。
（2）自由落体运动规律
让学生由总结自由落体规律
3、自由落体运动规律的应用。
在日常生活中，不受空气阻力的单纯的自由落体运动的情况很少，但是在空气阻力影响很小的自由下落运动可以被视为自由落体运动，可以应用其规律来解决问题。
应用
一、测井的深度。
应用
二、阅读教材 “测定反应时间”，要求学生做一做，测出下落高度，算出反应时间。
应用
三、阅读教材做一做”，让学生提出解决方法，学会估算。 应用四：某人要测一座高塔的高度，从这座塔顶上静止释放一个小石块，测得石块从释放到落地时间是3.0s，问塔有多高？g取10m/s2。
应用五：有A、B两个小球，在不同高度上做自由落体运动，A球下落1 s后，B球开始下落，两球同时落到地面。已知B球离地面高度为15m，问A球从多高处下落？g取10m/s2。
四、课堂小结
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1、引导学生进行知识阶段性小结
①自由落体运动定义：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。
②自由落体运动性质：自由落体运动是初速为零，加速度为g的匀加速直线运动。
2、探究自由落体运动规律。
利用小黑板，由匀变速运动公式导出自由落体运动公式： (1)规律：速度变化规律
Vt＝gt 位移变化规律
S＝gt2/2
(2)推论：Vt2＝2gh (3)特点：V1 ∶V2∶V3„＝1∶2∶3„ S1∶S2∶S3 „＝12∶22∶32„ SⅠ∶SⅡ∶SⅢ„＝1∶3∶5„ ΔS＝SⅡ－SⅠ＝SⅢ－SⅡ＝„＝gT2
3.方法反思
反思本节课学习方法，给学生以启迪： (1)科学探究基本程序：问题-猜想-验证-结论
(2)理想实验：以可靠的事实为基础，经过科学抽象、推理，揭示自然现象的本质。
五、布置作业：
1、书后习题。
2、看阅读材料《伽利略对自由落体运动的研究》 进一步体会伽利略的科学研究方法。
3、你能设计一个粗略测当地重力加速度的实验吗？若能，动手做做。
六、板书设计
自由落体运动 (一)自由落体运动 (二)自由落体运动的加速度 (三)自由落体运动规律的应用 教学反思: 本节课从生活情景中构建物理情景或模型，有利于学生将所学的科学知识与社会，生活实际相联系；在教学中，学生经历的实验探究全过程就是一个学生充满兴趣和动力去不断解决问题的过程，学生从中能体会逐步解决问题的方法，提高解决问题的能力，小组内的讨论与交流活动能有效的培养学生的合作学习能力。
