自由落体运动

学校：临清一中 学科：物理
必修一2.5 自由落体运动
一、教材分析
本节内容属于《普通高中物理课程标准》中必修模一第二章《匀变速直线运动的研究》第五节《自由落体运动》的内容。自由落体运动是匀变速直线运动的一种具体情形。此前，学生已经学习了匀变速直线运动的规律，也学习了研究匀变速直线运动的基本方法，对本课的学习，实际上是引导学生利用已有知识解决生活实际中的问题。组织学生进行探究活动，既有利于巩固所学的知识，培养学生解决实际问题、探求规律的能力，还能对学生进行科学方法和科学思想的教育。
二、目标
1、知识与能力
（1）理解自由落体运动，理解是重力加速度，
（2）掌握自由落体运动的规律，
（3）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
通过观察轻重不同物体在真空中的下落过程，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。
三、教学重点、难点
重点：不同物体自由下落有共同加速度g、做好实验
难点：斜面实验设计的巧妙性、实验过程中科学猜想、数学推导、合理外推的体现
四、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，对自由落体运动也有过思考，接触过亚里士多德的观点和伽利略著名的比萨斜塔实验，但未曾接触匀变速直线运动和理想实验的概念。
五、教学方法
实验探究法、分析法、实验归纳法、讲授法、讨论法。
六、课前准备
1、牛顿管、抽气机；
2、10套：纸片、铁架台、铁螺丝、铁夹、铁横杆、纸带夹、打点计时器（带复写纸片）、纸带、重锤、海绵垫、接线板；长刻度尺。
七、课时安排 1课时
八：教学过程
(一)预习检查、总结疑惑
+
（二）情景导入、展示目标
在日常生活中，我们会看到这种现象：把小石头和树叶举到相同高度，石头的重量比树叶重，同时由静止开始释放。观察哪个先落地？
（演示：石头和树叶）
观察结果：石头先落地
类似的现象在生活中还有很多，早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德通过观察大量物体下落的现象，归纳出：物体越重，下落得越快。在我们今天看来，他这个说法是否正确呢？
提问：是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢？
（三）合作探究、精讲点拨。
我们可以通过实验研究这个问题，桌上有两张纸片（同种材料，质量不同）观察掉落在桌面的情况：
1.两张纸平摊，同一高度，同时静止释放。
2.把质量小的纸捏成纸团，同一高度，同时静止释放。
可见，重的物体不一定下落得快，轻的物体下落不一定慢。那么是什么原因造成的呢？
（受空气阻力的影响）
正是由于有空气阻力的影响，物体下落得才有快有慢。同学们想想看，如果没有空气阻力的影响，也就是在一个没有空气的空间里，物体只受重力，从静止开始下落的情况是什么样子呢？
（演示牛顿管）看，这是一根玻璃管，管中的空气已经用抽气机抽掉了，里边有一个金属片和羽毛，观察牛顿管里的羽毛和金属片下落的快慢。
（观察实验）
定义：物体在只受重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。
要注意理解“自由”这两个字：只受重力、初速度为零。
结合上面的实验我们一起总结下，小结：如果没有了空气阻力，不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运动情况是相同的。
这种运动只在没有空气的空间里才能发生。不过，在存在空气的空间里，如果空气阻力的影响很小，物体的下落也可以近似看作自由落体运动。
亚里士多德是古希腊的圣人，恩格斯称他是最博学的人。限于当时科技发展的水平，他在物理方面的论述，今天看来很多是不恰当的。但是，在两千年前他能够通过观察、归纳，形成自己的一套理论体系，已经很不简单了。我们应该正确评价他在科学发展史上的地位。
我们知道了什么是自由落体运动，下面我们继续深入的分析这种运动。
（学生分组实验：将点火花计时器呈竖直方向固定在铁架台上，让纸带穿过计时器，纸带下方固定在重锤上，先用夹子夹住纸带上方，使重物静止在靠近计时器的下方，然后接通电源，待打点稳定后再松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打出一系列小点，那么这些点记录了重物的运动情况。）
下面大家结合学案来分析下纸带。
提问：轨迹为直线还是曲线？
答：轨迹为一条直线，物体作直线运动。
提问：是匀速直线运动吗？
答：在连续相等的时间内通过的位移不相等，逐渐的增大，所以是加速直线运动。
提问：是匀加速吗？是如何判断出来的？
（提示：回忆前面学过的匀变速直线运动规律：连续相等的时间 内，物体通过的位移之差为定值。这是一个判断公式， ，已知的 =0.02秒，见学案表格。）
答：可以测出连续相等的时间 内，物体通过的位移之差为定值（在误差允许的范围内）。则物体做匀变速直线运动。
我们一起总结一下：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
提问：能求出自由落体运动的加速度吗?
（同样根据上面的公式，我们对自由落体运动的加速度进行计算一下，大家选取不同的时间间隔来读取数据，见学案表格）
通过多次测量计算：
（1）我们通常用g来表示自由落体加速度，也叫重力加速度，数值近似为9.8 ，重力加速度的方向总是竖直向下的。在实验中，如果要获得更精确的数据，还可以用频闪照相来测量。
（看到课本37面的表格，从表格上可以看出，在不同的地方，g的取值是不同的，纬度越高数值越大，越靠近赤道数值越小。）
（2）地球上不同的地方，g取值不同。从赤道到两极，g逐渐增大。同一地点g值相同。
（3）既然自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动，那么其运动规律与一般规律类似：

不同的物体在同一地点，从相同高度同时自由下落的物体，同时到达地面，根据 ，则它们的加速度是相同的。
应用：
1：大家看到课后的测定反应时间小实验。
2：测量物体从一定高度的楼房掉下，已知落地时的速度，求高度和下落时间。
（四）反思总结，当堂检测。
教师组织学生反思总结本节课的主要内容，并进行当堂检测。
设计意图：巩固对自由落体运动特点的掌握、反馈纠正错误理解。
（五）发导学案、布置作业
下一节学习伽利略对自由落体运动的研究历程，体会学习前人的探索精神和科学的探究思想，作业完成课后习题3、4
设计意图：布置下节课的预习作业，并对本节课巩固提高。教师课后及时批阅本节的延伸拓展训练。
九、板书设计
一、物体下落过程的运动情况与物体质量大小无关．
二、物体在只受重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。
三、自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

四、自由落体加速度 g=9.8 ，
十、教学反思
本课的设计采用了课前下发预习学案，学生预习本节内容，找出自己迷惑的地方。课堂上师生主要解决重点、难点、疑点、考点、探究点以及学生学习过程中易忘、易混点等，最后进行当堂检测，课后进行延伸拓展，以达到提高课堂效率的目的。
这节课主要知道自由落体运动的条件；知道自由落体运动就是初速度为零的匀变速直线运动，推出了运动规律的三个公式，要求学生与以前学过的知识联系起来，灵活地运用。
学校：临清一中 学科：物理 编写人： 刘新婷 审稿人屈迎珍
必修一2.5 自由落体运动
课前预习学案
一、预习目标
预习课本内容，初步掌握自由落体运动的特点及其研究方法。
二、预习内容
1．物体做匀变速直线运动的位移公式为___________，速度与时间的关系式为________________。
2．地球表面或附近的物体都受到地球施加给它的__________的作用，所以物体会下落。
3．物体只在重力作用下从静止开始的下落运动叫_____________。这种运动只有在__________的空间中才能发生；在有空气的空间中，如果空气阻力的作用____________，物体的下落也可以看成自由落体运动。
4．自由落体运动是___________的匀加速直线运动。
5．自由落体运动的加速度叫做_________或__________。一般取值g=________，在课本必修1中，如果没有特别说明，都按g=___________进行计算。
6．在地球上不同的地方其大小________，一般__________处较大，___________处较小。
三、提出疑惑
同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中
疑惑点疑惑内容

课内探究学案
一、学习目标
1．认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动．
2．能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析．
3．知道什么是自由落体的加速度，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、学习过程
1．重的物体一定下落得快吗?
猜想：物体下落过程的运动情况与哪些因素有关，质量大的物体下落的速度比质量小的快吗?
(实验小探究)
取两枚相同的硬币和两张与硬币表面面积相同的纸片，把其中一张纸片揉成纸团，在下述几种情况下，都让它们从同一高度自由下落，观察下落快慢情况。
①从同一高度同时释放一枚硬币和一个与硬币面积相同的纸片，可以观察到谁下落得快？
②两张完全相同的纸片，将其中一张卷紧后从同一高度同时释放，可以观察到谁下落得快？
论：物体下落过程的运动情况与物体 无关．
(实验演示)“牛顿管”的实验
1、将羽毛和金属片放入有空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象：

2、将羽毛和金属片放人抽去空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象：

结论：影响落体运动快慢的因素是 的作用，没有空气阻力时，只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢 ．
阅读课本并回答：(1)自由落体运动有什么特点？
注意：若物体在下落过程中所受空气阻力远小于重力，则物体的下落也可看作自由落体运动．
2、对自由落体运动的探究
按照教材第43页的图2．5?1装置做实验，将一系有纸带的重物从一定的高度自由下落，利用打点计时器记录重物的下落过程．在对纸带进行数据处理，图象法求物体运动的加速

位置0123456
时间（s）0
v(m/s)
根据匀变速直线运动的一个推论：在一段时间t内的平均速度等于这段时间中间时刻的瞬时速度，有v1=(x1+x2)/2T， v2=(x2+x3)/2T……求出各计数点的瞬时速度后，由加速度的定义：a=Δv/Δt计算出该物体做匀变速直线运动的加速度；或选好计时起点作v-t图象，图象的斜率即为该匀变速直线运动的加速度。

在对纸带进行数据处理可知：自由落体运动是 运动。
3、自由落体加速度
阅读教材p43完成下列问题：
（1）．自由落体运动的加速度它的方向如何?
（2）、看教材第44页列表，尝试从表中寻找规律．
三、反思总结
1、自由落体运动的特点及其加速度的特点
2、自由落体运动的运动学公式
四、当堂检测
1．关于自由落体运动的加速度g,下列说法中正确的是( B )
A．重的物体的g值大
B．同一地点,轻重物体的g值一样大
C．g值在地球上任何地方都一样大
D．g值在赤道处大于在北极处
2．一个铁钉与一个小棉花团同时从同一高处下落,总是铁钉先落地,这是因为( C )
A．铁钉比棉花团重
B．铁钉比棉花团密度大
C．棉花团的加速度比重力加速度小得多
D．铁钉的重力加速度比棉花团的大
3．甲物体的重力是乙物体重力的3倍，它们从同一高度处同时自由下落，由下列说法正确的是（C）
A．甲比乙先着地
B．甲比乙的加速度大
C．甲、乙同时着地
D．无法确定谁先着地
4．自由落体运动的v-t图象应是图2-4-4中的( B )

5．甲、乙两物体所受的重力之比为1 : 2，甲，乙两物体所在的位置高度之比为2 : 1，它们各自做自由落体运动，则（ A ）
A．落地时的速度之比是 B．落地时的速度之比是1 : 1
C．下落过程中的加速度之比是1 : 2 D．下落过程中加速度之比是1 : 2
6．一物体从H高处自由下落，经t s落地,则当下落t／3 时，离地高度为 （ C ）
A．H／３ 　　　 B．H／９　　　Ｃ．３H／４　　Ｄ．８H／９
7．一石块从地面上方高H处自由落下，不计空气阻力，当它的速度大小等于着地时速度的一半时，石块下落的高度是 ( A )
A、 B、 C、 D、

8．一个石子从高处释放，做自由落体运动，已知它在第1 s内的位移大小是x，则它在第3 s内的位移大小是（ A ）
A．5 xB．7 xC．9 xD．3x?

课后练习与提高
1．一个物体从45m高的地方静止释放，做自由落体运动，（g取10m/s2）求：
（1）到达地面时的速度 (30m/s)
（2）下落最后1s内的位移 （25m ）

2．一个自由落下的物体在最后1 s内落下的距离等于全程的一半，计算它降落的时间和高度？取g= 10m/s2 （2+ S, 30+20 m）


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