2.5 自由落体运动 教案
焦顺生
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。 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。 教学目标
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。 教法与学法
本节课的教法主要采用讲授法、实验探究法，通过教师形象生动、富于引
导式的讲解以及各种实验的配合，启发学生思维，使学生从感性认识上升到理性认识。同时在讲授知识的同时渗透探究的思想，在探究过程中讲授必要的物理知识。而对于学生，采用“提出问题---猜想---实验探究---分析论证---得出结论”的学法，利用实验探究启发学生学习兴趣，同时设计一系列的对比实验，使学生在认知上产生矛盾冲突，在解决与前概念的冲突中，一步一步的构建正确的知识体系，并且引导学生体会研究物理问题的一般方法。 教学器材
牛顿管、抽气机、纸片、铁架台、打点计时器（带复写纸片）、纸带、砝码、海绵垫、接线板、刻度尺、多媒体。 教学过程 （一）、导入新课
教师：我们学习了匀变速直线运动的规律，其规律可由三个重要公式体现出来。 先让学生写然后由多媒体演示：
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2今天我和大家一起来研究一个匀变速直线运动的实例──自由落体运动。
（二）、新课教学
1．什么是自由落体运动?
（演示实验：让一张纸片与小钢球同时自由下落，可看到什么现象?） 学生：钢球落得快。
教师：对，这就是我们的生活经验，似乎很容易得出“重的物体比轻的物体下落得快”的结论，这也是公元前古希腊哲学家亚里士多德的观点。这个观点使人们在错误的结论下走了二千多年，距今三百多年前，伽利略为证明亚里士多德观点的错误，做了大量的实验。他拿了一个质量是另一个质量10倍的铁球站在比萨斜塔上，使两球由静止同时下落，据亚里士多德的观点，重球应该先落地，但实际上两球同时落地。
教师：请再看演示实验，把刚才的纸揉成团，和小钢球由静止落下，同学们再观察。
学生：几乎同时落地。
教师：同一张纸，为什么形状不一样，其下落时间就不一样呢?
学生：这是因为空气阻力的影响，把纸揉成团，所受的空气阻力要比纸片所受的空气阻力小得多，所以与小钢球几乎同时落地。
教师：如果把质量、形状不同的物体放在真空中，从同一高度自由下落，现象如何呢?让我们做一个实验。
（演示实验：我这里有一个长约1米，一端封闭、另一端有开关的玻璃管（牛顿管），把形状和质量不同的小金属片、小羽毛等，放在玻璃管里。）
（1）．打开开关，管里有空气，把玻璃管倒立过来，现象如何? 学生：这些物体下落的快慢不同。
（2）．把管里的空气几乎全部抽出（先让学生用抽气机把管里的空气几乎全部抽出），会如何?
学生：下落的快慢相同。
教师：可见导致物体下落有快有慢的原因是空气有阻力。指出在真空条件下，小物体的运动就是自由落体运动，请同学们据刚才的过程、结论，给“自由落体”下一个定义。
学生：真空中，只受重力，物体从静止竖直下落。
结论Ⅰ：物体只有在重力下从静止开始下落的运动叫自由落体运动。这种运
动只有在没有空气的空间里才能发生；在有空气的空间里，如果空气的阻力作用比较小，可以忽略，物体的下落也可以看做是自由落体运动。
教师：像牛顿管中的金属片、小羽毛从静止开始下落的运动是自由落体运动。在空气中，比如小钢球、小粉笔头、小纸团等，它们所受空气阻力相对于它们的重力可忽略，所以他们从静止开始下落运动也是自由落体运动。
教师：空气中的纸片从静止下落的运动是自由落体运动吗?（演示） 学生：不是，因为纸片所受的空气阻力相对于它的重力不可忽略。 结论Ⅱ：在同一地点，所有物体的自由落体运动是相同的，像刚才牛顿管里的金属片、小羽毛的运动是相同的；空气中小钢球、纸团的自由落体运动也是相同的。
2．自由落体运动的性质
从上面的实验及分析可知：自由落体运动是V0=0的加速运动，是什么样的加速运动呢?通过实验来研究。
（学生分组实验：重物自由下落，用打点计时器打一纸带。） 教师：通过分析纸带能否确定自由落体运动是否为匀加速直线运动? 学生：能。由Δs=at判断。
教师：请分组完成测量工作，然后据测量结果，告诉我你们的结论。 （多媒体投影）
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s1=? s2=? s3=? s4=? s2-s1=? s３-s２=? s４-s３=?
误差允许的范围内s2-s1= s３-s２= s４-s３=Δs=? 学生：自由落体运动是匀加速直线运动。 教师：能不能求出其加速度呢? 学生：能，由Δs=at，得a=? （分组完成，分别说出结果。）
教师：这个实验便于操作，却很粗糙，人们发明了许多先进的实验手段来研究自由落体运动，这里，我给大家介绍一种较先进的方法──频闪照相法。
（看多媒体投影：这是自由落体运动（小球）的频闪照相的照片，照片上相邻的像是相隔同样的时间拍摄的，类似纸带的分析我们可以较准确地求出小球的
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