必修一2.5 自由落體運動
一、教材分析
本節(jié)內(nèi)容屬于《普通高中物理課程標準》中必修模一第二章《勻變速直線運動的研究》第五節(jié)《自由落體運動》的內(nèi)容。自由落體運動是勻變速直線運動的一種具體情形。此前，學生已經(jīng)學習了勻變速直線運動的規(guī)律，也學習了研究勻變速直線運動的基本方法，對本課的學習，實際上是引導學生利用已有知識解決生活實際中的問題。組織學生進行探究活動，既有利于鞏固所學的知識，培養(yǎng)學生解決實際問題、探求規(guī)律的能力，還能對學生進行科學方法和科學思想的教育。
二、目標
1、知識與能力
（1）理解自由落體運動，理解是重力加速度，
（2）掌握自由落體運動的規(guī)律，
（3）培養(yǎng)學生分析和綜合、推理和判斷等思維能力。
2、過程與方法
通過觀察輕重不同物體在真空中的下落過程，實際測量重物自由下落的加速度等探究活動，讓學生體會科學推理和科學實驗是揭示自然規(guī)律的重要方法和手段。
3、情感態(tài)度和世界觀
感受前人（亞里士多德）崇尚科學、勇于探索的人格魅力，培養(yǎng)學生嚴謹務實的科學態(tài)度。促進學生形成科學思想和正確的世界觀。
三、教學重點、難點
重點：不同物體自由下落有共同加速度g、做好實驗
難點：斜面實驗設計的巧妙性、實驗過程中科學猜想、數(shù)學推導、合理外推的體現(xiàn)
四、學情分析
在前面的教學中，學生已經(jīng)初步掌握了平均速度、瞬時速度、加速度的概念，對自由落體運動也有過思考，接觸過亞里士多德的觀點和伽利略著名的比薩斜塔實驗，但未曾接觸勻變速直線運動和理想實驗的概念。
五、教學方法
實驗探究法、分析法、實驗歸納法、講授法、討論法。
六、課前準備
1、牛頓管、抽氣機；
2、10套：紙片、鐵架臺、鐵螺絲、鐵夾、鐵橫桿、紙帶夾、打點計時器（帶復寫紙片）、紙帶、重錘、海綿墊、接線板；長刻度尺。
七、課時安排 1課時
八：教學過程
(一)預習檢查、總結(jié)疑惑
+
（二）情景導入、展示目標
在日常生活中，我們會看到這種現(xiàn)象：把小石頭和樹葉舉到相同高度，石頭的重量比樹葉重，同時由靜止開始釋放。觀察哪個先落地？
（演示：石頭和樹葉）
觀察結(jié)果：石頭先落地
類似的現(xiàn)象在生活中還有很多，早在公元前4世紀，古希臘哲學家亞里士多德通過觀察大量物體下落的現(xiàn)象，歸納出：物體越重，下落得越快。在我們今天看來，他這個說法是否正確呢？
提問：是不是重的物體一定比輕的物體下落得快呢？
（三）合作探究、精講點撥。
我們可以通過實驗研究這個問題，桌上有兩張紙片（同種材料，質(zhì)量不同）觀察掉落在桌面的情況：
1.兩張紙平攤，同一高度，同時靜止釋放。
2.把質(zhì)量小的紙捏成紙團，同一高度，同時靜止釋放。
可見，重的物體不一定下落得快，輕的物體下落不一定慢。那么是什么原因造成的呢？
（受空氣阻力的影響）
正是由于有空氣阻力的影響，物體下落得才有快有慢。同學們想想看，如果沒有空氣阻力的影響，也就是在一個沒有空氣的空間里，物體只受重力，從靜止開始下落的情況是什么樣子呢？
（演示牛頓管）看，這是一根玻璃管，管中的空氣已經(jīng)用抽氣機抽掉了，里邊有一個金屬片和羽毛，觀察牛頓管里的羽毛和金屬片下落的快慢。
（觀察實驗）
定義：物體在只受重力作用下從靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動。
要注意理解“自由”這兩個字：只受重力、初速度為零。
結(jié)合上面的實驗我們一起總結(jié)下，小結(jié)：如果沒有了空氣阻力，不同物體從同一高度做自由落體運動，它們的運動情況是相同的。
這種運動只在沒有空氣的空間里才能發(fā)生。不過，在存在空氣的空間里，如果空氣阻力的影響很小，物體的下落也可以近似看作自由落體運動。
亞里士多德是古希臘的圣人，恩格斯稱他是最博學的人。限于當時科技發(fā)展的水平，他在物理方面的論述，今天看來很多是不恰當?shù)�。但是，在兩千年前他能夠通過觀察、歸納，形成自己的一套理論體系，已經(jīng)很不簡單了。我們應該正確評價他在科學發(fā)展史上的地位。
我們知道了什么是自由落體運動，下面我們繼續(xù)深入的分析這種運動。
（學生分組實驗：將點火花計時器呈豎直方向固定在鐵架臺上，讓紙帶穿過計時器，紙帶下方固定在重錘上，先用夾子夾住紙帶上方，使重物靜止在靠近計時器的下方，然后接通電源，待打點穩(wěn)定后再松開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打出一系列小點，那么這些點記錄了重物的運動情況。）
下面大家結(jié)合學案來分析下紙帶。
提問：軌跡為直線還是曲線？
答：軌跡為一條直線，物體作直線運動。
提問：是勻速直線運動嗎？
答：在連續(xù)相等的時間內(nèi)通過的位移不相等，逐漸的增大，所以是加速直線運動。
提問：是勻加速嗎？是如何判斷出來的？
（提示：回憶前面學過的勻變速直線運動規(guī)律：連續(xù)相等的時間 內(nèi)，物體通過的位移之差為定值。這是一個判斷公式， ，已知的 =0.02秒，見學案表格。）
答：可以測出連續(xù)相等的時間 內(nèi)，物體通過的位移之差為定值（在誤差允許的范圍內(nèi)）。則物體做勻變速直線運動。
我們一起總結(jié)一下：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。
提問：能求出自由落體運動的加速度嗎?
（同樣根據(jù)上面的公式，我們對自由落體運動的加速度進行計算一下，大家選取不同的時間間隔來讀取數(shù)據(jù)，見學案表格）
通過多次測量計算：
（1）我們通常用g來表示自由落體加速度，也叫重力加速度，數(shù)值近似為9.8 ，重力加速度的方向總是豎直向下的。在實驗中，如果要獲得更精確的數(shù)據(jù)，還可以用頻閃照相來測量。
（看到課本37面的表格，從表格上可以看出，在不同的地方，g的取值是不同的，緯度越高數(shù)值越大，越靠近赤道數(shù)值越小。）
（2）地球上不同的地方，g取值不同。從赤道到兩極，g逐漸增大。同一地點g值相同。
（3）既然自由落體運動是初速為零的勻加速直線運動，那么其運動規(guī)律與一般規(guī)律類似：
不同的物體在同一地點，從相同高度同時自由下落的物體，同時到達地面，根據(jù) ，則它們的加速度是相同的。
應用：
1：大家看到課后的測定反應時間小實驗。
2：測量物體從一定高度的樓房掉下，已知落地時的速度，求高度和下落時間。
（四）反思總結(jié)，當堂檢測。
教師組織學生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進行當堂檢測。
設計意圖：鞏固對自由落體運動特點的掌握、反饋糾正錯誤理解。
（五）發(fā)導學案、布置作業(yè)
下一節(jié)學習伽利略對自由落體運動的研究歷程，體會學習前人的探索精神和科學的探究思想，作業(yè)完成課后習題3、4
設計意圖：布置下節(jié)課的預習作業(yè)，并對本節(jié)課鞏固提高。教師課后及時批閱本節(jié)的延伸拓展訓練。
九、板書設計
一、物體下落過程的運動情況與物體質(zhì)量大小無關(guān)．
二、物體在只受重力作用下從靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動。
三、自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。
四、自由落體加速度 g=9.8 ，
十、教學反思
本課的設計采用了課前下發(fā)預習學案，學生預習本節(jié)內(nèi)容，找出自己迷惑的地方。課堂上師生主要解決重點、難點、疑點、考點、探究點以及學生學習過程中易忘、易混點等，最后進行當堂檢測，課后進行延伸拓展，以達到提高課堂效率的目的。
這節(jié)課主要知道自由落體運動的條件；知道自由落體運動就是初速度為零的勻變速直線運動，推出了運動規(guī)律的三個公式，要求學生與以前學過的知識聯(lián)系起來，靈活地運用。
學校：臨清一中 學科：物理 編寫人： 劉新婷 審稿人屈迎珍
必修一2.5 自由落體運動
課前預習學案
一、預習目標
預習課本內(nèi)容，初步掌握自由落體運動的特點及其研究方法。
二、預習內(nèi)容
1．物體做勻變速直線運動的位移公式為___________，速度與時間的關(guān)系式為________________。
2．地球表面或附近的物體都受到地球施加給它的__________的作用，所以物體會下落。
3．物體只在重力作用下從靜止開始的下落運動叫_____________。這種運動只有在__________的空間中才能發(fā)生；在有空氣的空間中，如果空氣阻力的作用____________，物體的下落也可以看成自由落體運動。
4．自由落體運動是___________的勻加速直線運動。
5．自由落體運動的加速度叫做_________或__________。一般取值g=________，在課本必修1中，如果沒有特別說明，都按g=___________進行計算。
6．在地球上不同的地方其大小________，一般__________處較大，___________處較小。
三、提出疑惑
同學們，通過你的自主學習，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中
疑惑點疑惑內(nèi)容
課內(nèi)探究學案
一、學習目標
1．認識自由落體運動，知道影響物體下落快慢的因素，理解自由落體運動是在理想條件下的運動，知道它是初速度為零的勻加速直線運動．
2．能用打點計時器或其他實驗儀器得到相關(guān)的運動軌跡并能自主進行分析．
3．知道什么是自由落體的加速度，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．
二、學習過程
1．重的物體一定下落得快嗎?
猜想：物體下落過程的運動情況與哪些因素有關(guān)，質(zhì)量大的物體下落的速度比質(zhì)量小的快嗎?
(實驗小探究)
取兩枚相同的硬幣和兩張與硬幣表面面積相同的紙片，把其中一張紙片揉成紙團，在下述幾種情況下，都讓它們從同一高度自由下落，觀察下落快慢情況。
①從同一高度同時釋放一枚硬幣和一個與硬幣面積相同的紙片，可以觀察到誰下落得快？
②兩張完全相同的紙片，將其中一張卷緊后從同一高度同時釋放，可以觀察到誰下落得快？
論：物體下落過程的運動情況與物體 無關(guān)．
(實驗演示)“牛頓管”的實驗
1、將羽毛和金屬片放入有空氣的玻璃管中，讓它們同時下落，觀察到的現(xiàn)象：
2、將羽毛和金屬片放人抽去空氣的玻璃管中，讓它們同時下落，觀察到的現(xiàn)象：
結(jié)論：影響落體運動快慢的因素是 的作用，沒有空氣阻力時，只在重力作用下輕重不同的物體下落快慢 ．
閱讀課本并回答：(1)自由落體運動有什么特點？
注意：若物體在下落過程中所受空氣阻力遠小于重力，則物體的下落也可看作自由落體運動．
2、對自由落體運動的探究
按照教材第43頁的圖2．5?1裝置做實驗，將一系有紙帶的重物從一定的高度自由下落，利用打點計時器記錄重物的下落過程．在對紙帶進行數(shù)據(jù)處理，圖象法求物體運動的加速
位置0123456
時間（s）0
v(m/s)
根據(jù)勻變速直線運動的一個推論：在一段時間t內(nèi)的平均速度等于這段時間中間時刻的瞬時速度，有v1=(x1+x2)/2T， v2=(x2+x3)/2T……求出各計數(shù)點的瞬時速度后，由加速度的定義：a=Δv/Δt計算出該物體做勻變速直線運動的加速度；或選好計時起點作v-t圖象，圖象的斜率即為該勻變速直線運動的加速度。
在對紙帶進行數(shù)據(jù)處理可知：自由落體運動是 運動。
3、自由落體加速度
閱讀教材p43完成下列問題：
（1）．自由落體運動的加速度它的方向如何?
（2）、看教材第44頁列表，嘗試從表中尋找規(guī)律．
三、反思總結(jié)
1、自由落體運動的特點及其加速度的特點
2、自由落體運動的運動學公式
四、當堂檢測
1．關(guān)于自由落體運動的加速度g,下列說法中正確的是( B )
A．重的物體的g值大
B．同一地點,輕重物體的g值一樣大
C．g值在地球上任何地方都一樣大
D．g值在赤道處大于在北極處
2．一個鐵釘與一個小棉花團同時從同一高處下落,總是鐵釘先落地,這是因為( C )
A．鐵釘比棉花團重
B．鐵釘比棉花團密度大
C．棉花團的加速度比重力加速度小得多
D．鐵釘?shù)闹亓铀俣缺让藁▓F的大
3．甲物體的重力是乙物體重力的3倍，它們從同一高度處同時自由下落，由下列說法正確的是（C）
A．甲比乙先著地
B．甲比乙的加速度大
C．甲、乙同時著地
D．無法確定誰先著地
4．自由落體運動的v-t圖象應是圖2-4-4中的( B )
5．甲、乙兩物體所受的重力之比為1 : 2，甲，乙兩物體所在的位置高度之比為2 : 1，它們各自做自由落體運動，則（ A ）
A．落地時的速度之比是 B．落地時的速度之比是1 : 1
C．下落過程中的加速度之比是1 : 2 D．下落過程中加速度之比是1 : 2
6．一物體從H高處自由下落，經(jīng)t s落地,則當下落t／3 時，離地高度為 （ C ）
A．H／３ B．H／９ �。茫矵／４ �。模窰／９
7．一石塊從地面上方高H處自由落下，不計空氣阻力，當它的速度大小等于著地時速度的一半時，石塊下落的高度是 ( A )
A、 B、 C、 D、
8．一個石子從高處釋放，做自由落體運動，已知它在第1 s內(nèi)的位移大小是x，則它在第3 s內(nèi)的位移大小是（ A ）
A．5 xB．7 xC．9 xD．3x?
課后練習與提高
1．一個物體從45m高的地方靜止釋放，做自由落體運動，（g取10m/s2）求：
（1）到達地面時的速度 (30m/s)
（2）下落最后1s內(nèi)的位移 （25m ）
2．一個自由落下的物體在最后1 s內(nèi)落下的距離等于全程的一半，計算它降落的時間和高度？取g= 10m/s2 （2+ S, 30+20 m）
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaoyi/67053.html
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