關於自由落體運動的教案

一、教材分析

自由落體運動是勻變速直線運動的一種具體情形。此前，學生已經學習了勻變速直線運動的規律，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，既有利於鞏固所學的知識，培養學生解決實際問題、探求規律的能力，還能對學生進行科學方法和科學思想的教育。

本節課的教學重點在於説明不同物體自由下落的加速度都是重力加速度ｇ。由於學生受日常經驗的影響，對重的物體下落快，輕的物體下落慢的印象很深，所以本節課做好實驗十分重要。教學時可以引導學生從日常生活經驗出發，通過實驗逐步提出問題（設疑），讓學生自己探究（解疑），得出結論。充分體現了物理是以實驗為基礎的學科，讓學生體會科學推理和科學實驗是揭示自然規律的重要方法和手段。

本節課的教學難點是掌握並靈活運用自由落體運動規律解決實際問題。

二、教學目標

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律，

（3）培養學生分析和綜合、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律的重要方法和手段。

3、情感態度和世界觀

感受前人（亞里士多德）崇尚科學、勇於探索的人格魅力，培養學生嚴謹務實的科學態度。促進學生形成科學思想和正確的世界觀。

先通過觀察生活中的一些現象和提出亞里士多德的理論和設疑“重物體比輕物體下落快嗎?”，讓學生通過分組實驗及演示實驗（牛頓管）解疑，理解什麼是自由落體運動，明確物體做自由落體運動的條件。並得出做自由落體運動的不同物體，在同一地點從同一高度下落的快慢相同的結論。接着引導學生探究“自由落體運動是一種怎樣的運動呢？”，通過分組實驗對自由落體運動進行研究，得出自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。再提出“你能求出自由落體運動的加速度嗎?”，引導學生去研究，從而圓滿解決問題。

三、教學準備

(1)牛頓管、抽氣機；

(2)10套：紙片、鐵架台、鐵螺絲、鐵夾、鐵橫杆、紙帶夾、打點計時器（帶複寫紙片）、紙帶、重錘、海綿墊、接線板；長刻度尺。

五．教學過程

回顧學過的知識：複習勻加速直線運動的規律和判定，掌握其有關的一些公式。

引入新課：

在日常生活中，我們會看到這種現象：把硬幣和紙片舉到相同高度，硬幣的重量比紙片重，同時由靜止開始釋放。觀察哪個先落地？

（演示：硬幣和紙片）

觀察結果：硬幣先落地

類似的現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象，歸納出：物體越重，下落得越快。在我們今天看來，他這個説法是否正確呢？

提問：是不是重的物體一定比輕的物體下落得快呢？（課後有伽利略的推論）

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.把質量小的紙捏成紙團，同一高度，同時靜止釋放。

（讓學生自己試一試）

我們通過觀察這個現象説明了什麼？

可見，重的物體不一定下落得快，輕的物體下落不一定慢。那麼是什麼原因造成的呢？

（學生：受空氣阻力的影響）

我們的神舟六號飛船返回時，為了安全的降落，一定的高度要打開降落傘來減速，利用的空氣的阻力。

正是由於有空氣阻力的影響，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裏，物體只受重力，從靜止開始下落的情況是什麼樣子呢？

（演示牛頓管）

看，這是一根玻璃管，管中的空氣已經用抽氣機抽掉了，裏邊有一個金屬片和羽毛，觀察牛頓管裏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。

結合上面的實驗我們一起總結下，小結：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裏才能發生。不過，在存在空氣的空間裏，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聖人，恩格斯稱他是最博學的人。限於當時科技發展的水平，他在物理方面的論述，今天看來很多是不恰當的'。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，已經很不簡單了。我們應該正確評價他在科學發展史上的地位。

我們知道了什麼是自由落體運動，下面我們繼續深入的分析這種運動。

（演示實驗：將點火花計時器呈豎直方向固定在鐵架台上，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，然後接通電源，待打點穩定後再鬆開紙帶，讓重物自由下落，計時器就在紙帶上打出一系列小點，那麼這些點記錄了重物的運動情況。）

下面大家結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：在連續相等的時間內通過的位移不相等，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律：連續相等的時間內，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。

答：可以測出連續相等的時間內，物體通過的位移之差為定值（在誤差允許的範圍內）。則物體做勻變速直線運動。

我們一起總結一下：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據。

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據，還可以用頻閃照相來測量。

自由落體運動是初速為零的勻加速直線運動，那麼其運動規律與一般規律類似：

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，則它們的加速度是相同的。

應用：

1：大家看到課後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。

我們可以通過測量在連續相等的時間間隔內，物體通過的位移之差是否為一個定值。若為定值，則是勻變速直線運動。