自由落体运动

第一篇：自由落体运动

《自由落体运动》探究式教学设计

本文就高中物理必修本“自由落体方运动”一课谈谈教学设想，具体分三个方面。【知识结构及教学目的要来的确定】

本节教材是作为匀变速运动规律的运用特例而编排的。通过本课的教学，使学生既了解一种具体的运动，又巩固匀变速运动规律。同时也为学习选修本“竖直上抛运动”和“平抛物体的运动”奠定基础。本课利用闪光照片来研究物体运动的方法，也将在后续课程中应用。

本节教材有五个知识点。即：A．落体运动是竖直向下的直线运动。B．自由落体运动的定义及特点（不同物体在同一地点，下落快慢相同）。C．自由落体运动的性质（初速为零的匀加速直线运动）。D．自由落体的加速度g。E．自由落体运动的规律。

各知识点是按知识的形成过程有机结合的。即：从对落体运动表象的观察，到深层的分析和研究，由浅入深、由表及里逐一展开。具体说：先观察轨迹，再判断运动快慢，进而分析运动的性质，确定运动加速度，最后明确运动规律。本节教材这样编写符合教育家赞科夫提出的“使学生理解学习过程”的原则，因此，在课堂教学过程中有必要遵循教材编写意图，按知识的形成过程进行教学。

由现代教学论可知，教学目的要求的确定可从知识本身的理论价值和应用价值，知识的能力价值和教育功能四方面考虑。因此，从知识本身的理论价值和应用价值角度提出教学目的要求如下：

A．知道自由落体运动、自由落体运动加速度的概念。

B．理解自由落体运动的性质和规律，巩固匀变速运动的有关知识。

在自由落体运动概念的形成过程中，伽利略用科学推理的方法，借助于理想实验，揭示亚里士多德“重的物体下落快”这一论断的错误。进而通过从简单着手的科学研究方法，忽略空气阻力这一次要因素，突出问题的本质，提出自由落体运动的概念。在自由落体性质这一知识点的形成过程中，伽利略采用实验研究的方法，证明自由落体运动是一种初速为零的匀加速直线运动，改变了以往人们凭直觉判断的研究方法，伽利略的实验研究标志着物理学的真正开端。因此，从知识的能力价值和教育功能的角度提出教学目的要求如下： C．培养学生观察能力和推理能力。D．初步了解研究自然规律的科学方法。（从简单着手进行研究的方法和实验研究的方法）

需要指出的是：在自由落体性质的研究过程中，伽利略所面临的困难是巨大的。当时现成的计时仪器只有一根指针，钟面上只刻有小时的刻度，若以小时为计时的最小单位进行自由落体运动的研究是十分困难的。对此伽利略首先提出用斜面“冲淡重力”的方法，通过对斜面上小球运动情况的研究来推断自由落体运动的性质。但这仍是不够的。由h12at2可知，若h=100m，t=3600s，则a6.5104m/s2，显然此时斜面的倾斜角已几乎是0°，而此时斜面摩擦阻力的影响又是难以回避的，因此伽利略又进行了计时仪器的改进，并成功地制造了“水钟”。“水钟”的设计思想与中国古代“水漏”的设计思想是一致的，水经容器底部的小孔流出，通过流出水量多少的测量，来较精确地测定时间，从而完成了斜面上物体运动情况的研究。考虑到教学时间的限制，也为了更好地服务于教学目的，在课堂教学中应该突出对伽利略“用实验验证理论”观点的重大意义进行宣讲，而对具体的实验方法和科学史料在以后的教学中再逐步进行介绍、渗透。

本节课的教学重点为：不同物体下落的加速度都是g。教学难点为：物体下落的快慢与物体所受重力无关。由于学生对重的物体下落快、轻的物体下落慢的印象很深，因此在课堂教学中必须精心设计实验，用事实战胜假象，帮助学生建立正确的观点。

【教学方法】

由于本节教材有着广阔的实验背景和能力与方法教育的深厚内涵，因此本节课的教学拟采用观察法。设计如下五个实验：（1）烧断悬线后小球下落的实验；（2）等面积铁片和纸片下落的实验；（3）纸片和轻纸团下落的实验；（4）等重的纸片和纸团下落的实验；（5）钱毛管实验。通过对各演示实验和闪光照片的观察分析，通过教师边演示、边启发，让学生边观察、边思考，充分调动学生的积极性，达到上述教学目的与要求。

观察法的教学模式是：A．创设情景，提出问题。B．明确观察内容。C．观察和记录。D．分析归纳，得出结论。本课每一演示实验的教学都应遵循这一模式，以提高教学效果，如演示实验1的教学过程是：A．明确要研究一种常见的物体下落的运动，出示如图所示装置，提出：悬线断后物体运动情况如何？B．向学生指出：先观察小球下落的轨迹，是直线还是曲线，是水平还是竖直的？C．进行演示，用火烧断悬线，避免剪刀剪断悬线时对悬线横切的不利影响，确保小球开始下落时初速为零。D．提问学生，得出：物体下落的轨迹是一竖直方向的直线。

观察法进行教学的目的，在于学生观察能力的培养，因此在教学过程中，还要让学生做到以下三点：A．学会观察的方法。如在实验2到实验5的教学过程中，对两物体下落快慢的比较，通过物体运动的初、末状态的比较来进行。在开始下落瞬间观察两物体是否同时、同高、无初速，在落到桌面上的瞬间通过眼看耳听来进行判别。B．学会对现象作准确、条理的分析和描述。如在利用自由落体的闪光照片研究自由落体加速度的教学过程中，要求学生由小球运动轨迹是竖直的直线、运动方向向下，得出小球的瞬时速度方向为竖直向下；由照片中相邻两小球间隔逐渐增大，得出在每一段闪光时间间隔内物体的平均速度逐渐增大；再结合自由落体是匀变速直线运动，得出小球的瞬时速度逐渐增大，从而得出自由落体加速度方向为竖直向下。C．善于从观察中发现问题。如利用自由落体的闪光照片测定重力加速度大小的过程中，通过用刻度尺测出小球间距，求得的重力加速度值小于9.8m/s2，使学生了解闪光照片中标尺的作用。在实验5钱毛管实验的教学过程中，通过正误实验操作的对比，使学生领悟到：钱毛管由水平位置转为竖直时应保持上端不动，从而使金属片和羽毛在刚开始下落时速度为零；在学生观察到真空中金属片和羽毛下落快慢相同的现象后，提问学生：生活中有没有轻重不同的物体下落快慢相同的现象。启发学生：若重的物体压住了轻的物体，也会使物体下落快慢相同。再进行演示：在真空中羽毛在上、金属片在下时两物体下落快慢相同，从而使学生真正建立起：忽略空气阻力时，物体下落快慢相同的观点。

【教学过程及实验和例题的讲解】

教学过程的优化设计关系到课堂教学的质量，教学目标的实验、教学任务的完成都要通过教学过程来实施。本节课的主要教学过程如下：A．引入新课，明确课题。研究物体下落的运动；B．实验演示，定性研究。得出：自由落体运动的概念特点；C．利用闪光照片，定量分析。得出：自由落体的性质和自由落体加速度；D．应用和巩固练习。得出自由落体运动的规律，进行例题教学。

围绕着物体下落快慢与所受重力无关这一难点设计的系列实验（实验2—5），具体安排如下：

由于“重的物体下落快”这一错误的生活经验，总是存在于大多数学生头脑中。因此安排实验2：铁片和等面积纸片下落，让学生观察到“重的物体下落快”的现象，暴露出学生原有的错误观点。再通过实验3：取二张相同的纸，剪去其中一张的部分并揉成团再同时下落，让学生观察到“轻的纸团下落快”的现象。通过强烈的对比，激发学生的兴趣，促使学生积极地思考。然后安排实验4：让等重的纸片和纸团下落，使学生观察到“等重的物体下落快慢不同”的现象。使学生跳出物体下落快慢与重力相关的思维怪圈，去分析空气阻力的影响。降低了分析的难度，符合赞科夫提出的“使班上所有的学生（包括最差的学生）都得到一般发展的原则”。通过对空气阻力的分析，使学生意识：空气阻力的影响使得物理现象复杂多变，一时难以抓住问题的本质。从而启发学生：从简单着手，忽略空气阻力的影响，进而引出实验5：钱毛管实验。使学生建立：“忽略空气阻力时，同一地点物体下落快慢相同的”观点。

上述实验各具目的、有机结合。从实验2引出错误（这是纠正错误的前提），实验3提出问题，激发兴趣，到实验4进行铺垫，帮助分析，实验5解决矛盾，得出结论。一环紧扣一环，一气呵成。

例题的教学不仅要起到对课堂所学知识的巩固和提高作用，还要起到深化和活化的作用，同时又是教学过程中的一个反馈手段。本课例题选用教材后面练习题（1），即：为了测出井口到井里水面的深度，让一个小石块从井口下落，经过2．0s后听到石块落到水面的声音。求井口到水面的深度（不考虑声音传播所用的时间）。之所以选用这个题目而不用课文中的原例题，原因有二：A．让学生养成独立思考的习惯，真正检验学生对课堂教学内容的掌握程度，避免出现部分学生不深入分析，依赖课文进行题解的错误做法。B．结合例题，介绍测量变换的物理思想，使学生了解：依赖于某一物理过程，可用测量时间的办法来求得空间的尺寸。

通过例题的教学还要使学生逐步领会到物理公式是描述物体运动的规律，而不是简单地反映一些“数”之间的联系。具体讲解过程如下：首先通过分析使学生明确：小石块下落过程空气阻力较小可忽略，且释放小石块时初速为零。即：小石块作自由落体运动；再根据不考虑声音传播所用时间，得出小石块的运动时间是2．0s；然后利用自由落体运动规律求得：井口到水面的深度h 12gt219.6m。

第二篇：自由落体运动

自由落体运动

1．一个物体从 80m 高处自由下落，不计空气阻力，g 取10 m/s2，求：（1）该物体经多长时间落到地面？（2）落地前的最后 1s 的初速度是多少？（3）在落地前最后 1s 内通过的高度是多少？

2．从离地面一定高度的空中自由落下一个小球，现测得小球下落时间为4s.求：(1)小球下落的高度H；(2)最后1s内的位移X；

(3)下落高度为总高度的1/4时的速度．

3．从距地面45 m的高处每隔相同的时间由静止释放一个小球，不计空气阻力，取g=10 m/s2，当第7个小球刚释放时，第1个小球恰好落地.求：(1)相邻两小球开始下落的时间间隔Δt为多大？(2)小球在第2秒内的位移大小是多少？

(3)第2个小球落地时，第3个小球与第5个小球间的距离是多少？

4．从离地的高空自由落下一个小球，取（1）经过多长时间落到地面；

（2）从开始下落时刻起，在第内的位移大小、最后内的位移大小；

试卷第1页，总2页，求：

5．物体自某高处自由下落，最后一秒下落的高度是65米，取总高度．，求物体下落的6．一小球自屋檐自由下落，能过窗口所用的时间Δt = 0.25s，窗高两米。问窗顶距屋檐多高？小球由屋檐下落到窗顶所用时间是多少？（g = 10m/s2）

7．一根长15m的长杆。上端挂起，然后让他自由下落，如图所示，求：(1)杆到达离杆的下端5m处的A点时的速度(2)整条杆通过A点所需要的时间。（g=10m/s2）

8．一根细杆长3m，用短绳悬挂(绳长不计)，悬点下有一个2m高的窗，窗顶在悬点下8m处，今将绳剪断，让杆自由下落(g取10m/s2)则：（1）当杆下端到达窗顶时的速度为多少？（2）杆经过窗所用的时间是多少？

试卷第2页，总2页 本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。

参考答案

1．（1）4s（2）30m/s（3）35m 【解析】 【详解】

（1）根据可知下落时间；

（2）由（1）所得结果可知，落地前最后1s就是第4s，这1s得初速度，也就是第3s的末速度，故有。则落地前最后1s初速度为：

；

．（3）落地前最后1s通过的高度为：2．（1）80m；（2）35m；（3）20m/s． 【解析】 【详解】

（1）由自由落体运动的位移公式：H=

gt2＝×10×42m＝80m

（2）小球在前3s内的位移：h＝

gt32＝×10×32m＝45m

最后1s内的位移X：x=H-h=80-45=35m

（3）下落高度为总高度的1/4时：h′＝H/4＝20m 由位移-速度公式：2gh′=v2-0

所以：v＝【点睛】

本题考查自由落体运动规律，明确自由落体为初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动，记住基本公式即可解答． 3．（1）0.5s（2）15m（3）20m 【解析】 【详解】

答案第1页，总4页 本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。

（1）设第一个小球落地用时为t，根据自由落体运动位移时间关系 h=

gt2可得：；

则相邻两个小球下落的时间间隔为T=（2）小球

在第2

=0.5s； 秒

内的位

移

大

小

：

（3）第2个小球落地时，第3个小球与第5个小球间的距离是：

【点睛】

解决自由落体运动的题目关键在于明确自由落体中的公式应用，一般情况下，研究由落点开始的运动列出的表达式最为简单；并且最好尝试一题多解的方法，这样可以练习灵活应用公式的能力．

4．（1）（2），【解析】

【解析】(1)由位移公式解得落地时间：(2)第内的位移：前内的位移为：

；

。最后内的位移等于总位移和前内位移的差，即5．45m

答案第2页，总4页 本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。

【解析】设总时间是，根据运动学公式得

故物体下落的总高度故答案为：．

点睛：设总时间为t，结合位移时间公式得出最后1s内位移的表达式，从而求出整个下落的时间，结合位移时间公式求出下落的高度。6．2.28m，0.675s 【解析】 【详解】

设屋檐距窗顶高为H，水滴下落至窗顶用时为t，则水滴到窗顶过程中：H=

gt2 …①

水滴到窗户底端过程中：H+2=

g（t+0.25s）2 …②

①②联立解得：t=0.675s；H=2.28m 7．（1）v=10m/s（2）1s 【解析】

（1）到达A是的速度v：（2）通过A的时间为t杆长为L：得：．，解得，代入数据得

；，解8．（1）（2）

答案第3页，总4页 本卷由系统自动生成，请仔细校对后使用，答案仅供参考。

【解析】 【详解】

（1）杆下端到达窗顶下落的高度为，有速度位移公式可得

；

（2）杆做自由落体运动，根据位移时间关系公式杆的下部到窗门顶的时间，杆的上部到窗门底的时间，故杆从门旁通过的时间：．

答案第4页，总4页，

第三篇：自由落体运动

课题

自由落体运动

安徽省舒城中学（231300）吕贤年

教 学 目 标：

1、知识目标：

（1）理解自由落体运动的条件和性质，掌握重力加速度的概念；

（2）掌握自由落体运动的规律，能用匀变速直线运动的规律解决自由落体问题。

2、能力目标：

（1）培养学生的观察能力和逻辑推理能力；

（2）进行科学态度和科学方法教育，了解研究自然规律的科学方法，培养探求知识的能力；

（3）通过对自由落体运动规律的应用，提高学生的解题能力。

3、情感目标：

（1）充分利用多媒体辅助教学、演示实验和课本中的小实验，让学生积极参与课堂活动，设疑、解疑、探求规律，做到师生默契配合、情理交融，使学生始终处于积极探求知识的过程中，达到最佳的学习心理状态。

（2）利用课后的阅读材料，介绍伽利略上百次的对落体运动本质规律的探索研究，使学生体会到科学探索的艰辛，挖掘德育教育的素材。

教 学 重 点：仅受重力作用的不同物体，具有相同的重力加速度g。教 学 难 点：物体下落的快慢与物体所受重力的大小无关。教 学 方 法：多媒体辅助教学、实验探索与设问点拔相结合。

教

具：硬币1枚，与该硬币等大的纸片1张；等大的厚大纸片(20cm×20cm)2张；轻与大纸片的小石子1颗；钱羽管及抽气机1台；米尺1把；多媒体教学系统及自制课件等。

设 计 思 路：自由落体运动在教材中是作为初速度为零，加速度为g的匀变速直线运动来安排的，如果教材处理得当，对巩固所学知识，进行科学态度和科学方法教育，培养学生灵活运用已有知识解决实际问题，根据实验探求规律的能力等都是极为有利的，本节课在教学设计时突出以下几个特点：

1.重视实验：整节课由6个演示实验、1个小实验组成，通过实验设疑、解疑、探求规律，又通过实验巩固所学的知识，充分体现了物理是以实验为基础的学科，体现科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。

2.重视多媒体辅助教学手段的运用：运用多媒体展示直观的自由落体实例，再现伽利略对自由落体运动的研究过程，给出自由落体的最新科学证实等，多媒体手段的运用可提高课堂教学的效率。

3.注重对学生进行物理学研究方法的教育：本节课从教学目标的制定，到教学内容的安排与讲述，都在这一方面进行了一些有益的尝试。

4.充分发挥学生的主体作用：通过实验探索、设问点拔，创设问题情境，引导学生积极参与，激发学习兴趣，活跃课堂气氛，调动学生的学习积极性，使学生始终保持积极探索的学习心态。

5.层次分明：这节课的程序是：（1）通过对生活经验的分析及实验观察，说明实际的落体运动受多种因素的影响；（2）正确地提出问题，研究在真空条件下的落体运动，以及在实际中如何近似地满足自由落体的条件；（3）揭示自由落体运动的性质，研究在真空条件下落体运动的加速度，探求自由落体运动的规律。

一、复习提问

（屏幕显示要复习的问题，提问学生，回答正确后，屏幕再显示相关内容）初速度等于零的匀加速直线运动： 规律：速度变化规律 Vt＝at

位移变化规律

S＝at2/

2推论：Vt2＝2as

V＝Vt/2＝Vt中

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＝„＝aT2

二、新课教学

（展示目标，激起学生的求知欲）

关于落体运动，同学们都了解、知道些什么呢？

学生在小学课文《两个铁球同时落地》及其它各种途径中早已了解伽利略、比萨斜塔、伽利略的落体实验等。

（演示1）多种小物体的下落。指出在地面附近的任何物体，脱离支持物后，竖直落向地面的运动叫做落体运动。

落体运动的快慢与哪些因素有关呢？我们应该在什么样的条件下研究落体的运动？落体运动的性质怎样？遵循什么样的规律呢？这就是本节要研究的问题。

（实验设疑，引出矛盾的结论，揭示问题的复杂性）

（演示2）取一枚硬币，一枚与硬币等大的纸片，让它们从同一高度同时下落。观察出硬币先着地，得出物体越重下落越快。

（演示3）取一颗小石子，一张比小石子重的大纸片，让它们从同一高度同时下落。观察出小石子先着地，得出物体越轻下落越快。

（演示4）取两张完全相同的大纸片，它们的重力是相同的，这样重力对下落的作用是相同的（采用控制变量法），再把其中的一张捏成纸团，让它们从同一高度同时下落。

观察到纸团先着地，重力相同的两个物体下落快慢可能不同。（归纳小结，正确地提出问题，引出新课）

物体下落的快慢和物体的轻重关系比较复杂，既不能说俞重俞快，也不能说俞轻俞快，重力相同的两个物体下落快慢可能不同。这说明如果停留在“物体下落的快慢和轻、重有什么关系”这个问题上是找不到出路的，必须换个角度来研究这个问题。

那么，除了物体的重力外，影响物体下落快慢的因素还有什么呢？

分析得出是空气阻力。影响空气阻力大小的因素太复杂（物体形状、速度大小、空气密度等），引导得出最好先研究在没有空气阻力的条件下的落体运动。

把只在重力作用下，由静止下落的物体叫做自由落体，这种运动叫自由落体运动。

【板书】

（提出假设，实验验证）

在没有空气阻力的情况下，轻重物体的下落快慢会怎样呢？思维敏捷的学生对观察、实验得到的现象进行分析后会作出各种假设，学生们争论不休，期盼结论。

（演示5）取一枚硬币，一枚与硬币等大的纸片，将纸片捏成团。让硬币与纸团从同一高度同时自由下落。

观察到在空气阻力可忽略时，两者几乎同时着地。（演示6）钱羽管实验。

在抽去空气的钱羽管内，金属片、小羽毛、小软木塞和小玻璃球等下落的快慢趋于相同。（多媒体展示，提供最新的实验证据）用多媒体系统播放有关资料。

自由落体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，如果空气阻力的作用可以忽略不计时，物体的下落也可以看做自由落体运动。【板书】

1、自由落体运动：

(1)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)做自由落体运动的物体，在同一地点从同一高度下落的快慢是相同的。（探索自由落体运动的性质）

从实验中知道，自由落体运动是一种变速直线运动，这种运动是什么性质的运动呢？是一般的变速直线运动，还是匀变速直线运动呢？

（展示闪光照片，定性判断）

从照片中可以看出，在相等的时间间隔里，小球下落的位移越来越大，表明小球在做加速运动。（体验前人的研究方法）

很早就有人研究过自由落体运动的性质，比较典型的有古希腊的哲学家亚里士多德和意大利物理学家伽利略。

亚里士多德的研究方法：观察与思考物体下落的快慢由重力大小决定。伽利略的研究方法：巧妙的推理提出假说数学推理实验维合理外推 利用课本后的阅读材料《伽利略对自由落体运动的研究》自制课件，再现伽利略的推理研究过程，得出自由落体运动是一种匀变速直线运动。

伽利略对自由落体的研究，开创了研究自然规律的科学方法：抽象思维、数学推导和科学实验相结合。爱因斯坦在《物理学的进化》中这样评论：“伽利略的发现以及所应用的科学的推理方法是人类思想上最伟大的成就之一，而且标志着物理学真正的开端”。

（实验直接验证）

利用闪光照片或重物自由下落时打点计时器打下的纸带，测出有关的数据，结合课本中习题（或学生实验）中的结论ΔS＝SⅡ－SⅠ＝SⅢ－SⅡ＝„＝aT2，定量判断出自由落体运动是匀加速直线运动。【板书】

2、自由落体运动的性质：是一种初速度等于零的匀加速直线运动。（探索自由落体运动快、慢的本质）

前面我们多次提到物体下落的“快”、“慢”，这可以是指物体在一定时间内下落距离的大小（或下落一定距离的时间长短），也可以指物体下落的速度大小。那么，对一种变速运动来说，最能反映它的运动本质特点的物理量是什么呢？

引导得出是加速度，因此，我们的问题可以归结为：①仅受重力作用的不同物体是否具有相同的加速度？②自由落体的加速度是多少？

由公式S＝at2/2，根据各不同物体下落相同距离的时间相同，得出自由落体运动的物体都具有相同的加速度。【板书】

3、自由落体加速度：

(1)在同一地点，不同物体作自由落体运动时的加速度相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。

(2)不同的地理位置，重力加速度的大小不同，通常情况下g 取9.8m/s2，粗略计算时g 取10m/s2。（初中学过的常数g =9.8N/㎏，实质上是这里的重力加速度）

(3)重力加速度是矢量，它的方向总是竖直向下的，与重力方向相同。（归纳自由落体运动的规律）

由于自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动的基本规律及其推论都适用于自由落体运动，只要把V0取零，并且用g来代替加速度a就行了。【板书】

4、自由落体运动的规律：(1)规律：速度变化规律

Vt＝gt 位移变化规律

S＝gt2/2

(2)推论：Vt2＝2gs

V＝Vt/2＝Vt中

(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

三、巩固应用

1、做一做：测定反应时间（详见教材）

（学生对这个小实验兴趣极大，个个跃跃欲试，可多做几位，g 取10m/s2，教师必须先测算出一些数据，做好准备）

2、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。

3、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、总

结

本节课对自由落体运动进行了实验、推理、探索，请同学们思考并回答下面的问题：

1、做自由落体运动的条件是什么？

2、为什么说自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动？叙述它的规律。

3、你对“科学实验和科学推理是揭示自然规律的重要方法和手段”这句话是怎样理解的。

第四篇：自由落体运动教案

自由落体运动

【教材分析】

《自由落体运动》选自人民教育出版社新课标《物理》必修1第二章第五节。它是匀变速运动的实例，通过研究可以使学生既了解一种具体的运动，又巩固匀变速运动规律，也加强了课本知识与实际生活的联系；通过研究物理问题的基本思路和科学方法的学习，为今后研究“竖直上抛运动”和“平抛物体的运动”打下良好的基础。【学情分析】

学生由于日常经验的影响，对下落的物体存在重快轻慢的错误认识。本节课通过实验验证，使学生们明确认识到：日常生活见到的现象是因为受空气阻力的缘故，从而有效地消除学生们从生活中得来的错误观念，培养学生们透过现象看本质的辩证唯物主义认识观。【教学目标】

1、知识与技能

（1）理解自由落体运动的实质及相关概念；（2）能设计实验验证自由落体运动；

2、过程与方法（1）通过演示实验让学生从观察实验中分析归纳出自由落体运动的特点，培养学生将形象思维转化为抽象思维的能力；

（2）通过实验、观察、推理，归纳等科学知识和方法，培养学生透过现象看本质的认识观；

3、情感、态度与价值观

（1）通过对自由落体运动的实验探究，培养学生思考问题要全面的科学素养，同时学会用知识解决自然现象；

（2）让学生感受到物理与科学和社会、生活的联系，感受到科学的现实性。【教学重难点】

重点：认识自由落体运动是初速度为零，初速度为 g 的匀变速直线运动，并能应用匀变速直线运动的规律解决自由落体运动的问题。难点：（1）物体下落的快慢与物体所重力大小无直接关系；

（2）同一地点自由落体运动中不同物体下落的加速度都为 g.【教学方法】 1.情境教学法 2.实验探究法。【教学过程】 一．引入新课

在上课一开始，我利用PPT给同学们分别展示了“雪花飘落”，“雨”，“露珠下落”以及“瀑布”和“落叶”等几幅动态的图片，然后提出了一个问题：这些运动最典型的特征是什么？学生很快做出了回答：都在下落。然后我就给

出了落体运动这一概念，说明了这就是这节课我们要研究的现象 二．教学过程设计

1、现象探究

师：好了，刚刚我们讲了什么是落体运动，现在，让我们再来看看一个“落体运动”。利用PPT让同学们看了一则新闻，然后，在同学们看完了以后，又抛出了一个问题：为什么这则消息引起了人们的关注呢？停顿了一会，我接着说道，这则新闻吸引人的地方在于那个妈妈，她能在孩子掉下楼的那短短的时间内做出反应——接住孩子，是非常不容易的，反过来，如果那个孩子坠楼的时间很长，那这件事也许就不会那么吸引人了，对吧！那我们回过头来，什么因素让这个女孩的下落时间这么短呢？这个时间可以改变吗？

师：其实呢，早在两千多年前，古希腊著名的物理学家亚里士多德就研究了这个问题，并且他在一些生活现象的基础上（演示实验：两只手各拿一张白字和写字笔，同一高度同时松手，写字笔先落地），总结论一个规律，那就是物体月中，下落的就越快。但是呢，在他之后的伽利略所出版的《两种新科学的对话》一书中，巧妙地说明了亚观点的错误，但是，由于时代的局限性，伽利略没有完全弄清楚落体运动的问题，一个个的后人接过了任务，一直在探索着。接下来，又给出了一个关于“阿波罗15号”的报道,（见PPT），报道所呈现的物理现象是：请中标同的物体下落一样快。

那么，我提出了一个问题，这个现象能否作为一个规律来使用呢？让同学们思考了一会以后，我回答到，物理规律的形成有一个很重要的部分，就是实验的课重复性，所以说，刚刚拿着现象如果要上升为规律的话，我们就得把实验再现。那同学们请看以下，刚刚的报道里，提到了那些物理条件呢（见PPT）,那科学家呢，就根据这几个条件，制造了一个器材，叫做牛顿管，它是内部有羽毛和软木塞、小玻璃球的玻璃管，通过其下端的气嘴可以实现空气的出入，下面我们就来看看，牛顿管是怎么工作的

2、多媒体演示“牛顿管”实验。

将羽毛和软木塞、小玻璃球放入有空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是小玻璃球下落得最快，其次是软木塞，羽毛下落得最慢；将管中的空气抽出一部分后，让它们同时下落，观察到的现象是小玻璃球最快，软木塞其次，羽毛最慢，但三者的差距减小了；.最后将管内的空气抽完，让他们同时下落，观察到的现象是三者同时落到管的底部。

结论：影响落体运动快慢的因素是空气阻力的作用。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相同。

3、得出概念

（1）引入自由落体运动的定义：物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫自由落体运动。

（2）条件是：（1）初速度为零；（2）只受重力作用，没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计.4、探究运动性质

师：迄今为止，我们了解到的直线运动，有匀速直线运动，匀变速直线运动和变速直线运动，这些运动，归根结底，都是加速度的原因，所以对于自由落体运动，如果我们也能找到加速度，那么我们就可以确定其运动性质了。

师：那么怎么求出加速度呢？加速度不好直接求，但是我们可以先求位移时间的关系，再求速度时间的关系，最后就可以求出加速度了，所以，最终，我们要求的是位移与时间的关系。现在，请同学们好好想一想，怎么样才可以求出位移与时间的关系？

同学1：打点计时器；同学2：dis实验；同学3：频闪照相技术等等。师：好的，同学们的方法都可以，老师呢，在这里采用了第一种方案，这里老师给出了小球下落在各个相等时间内发生的位移大小，请同学们计算连续相等时间内发生的位移差，有△s=at2,得到a是一个恒量，我们把这个恒量记为g,所以得出结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动

师：根据上面的实验结果，自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动的基本公式及其推论都适用于自由落体运动，只要把这些公式中的初速度v0=0，a取g就可以了。由v=v0+at推出：v=gt；由s=v0t+at2推出：h=gt2。（板书）

5、巩固练习

见PPT

三.课堂总结

这节课我们学习了对自由落体运动概念和规律的认识及理解。自由落体运动是物体从静止开始的只受重力作用的匀加速直线运动,加速度为g,学好本节可更好地认识匀变速直线运动的规律和特点,是对上节内容的有益补充。要突破此重点内容,一定要把握住一点,即自由落体运动只是匀变速直线运动的一个特例v0=0,a=g。我们在以前章节中所掌握的所有匀变速直线运动的规律及推论,在自由落体运动中均可使用。1212 3

第五篇：自由落体运动教案

《自由落体运动》教案

［内容分析］

《自由落体运动》是高中物理必修一第二章《匀变速直线运动的研究》第五节内容。自由落体运动是现实生活中常见的一种运动，本节课之前学生已经学习了匀变速直线运动的知识，而自由落体运动时匀变速直线运动的特例，本节课的学习一方面是对前面知识的复习与巩固，同时也加强了课本与生活的联系。另一方面通过在授课过程中讲授研究物理问题的基本思路和科学方法，为以后研究比较复杂的运动规律打下良好的基础。因此本节课在本章中具有重要的地位和作用。

高一的学生感性思维较强，具有一定的理性思维，因此本节课从生活生活经验着手，步步深入，符合学生的认识规律，有利于学生对知识的掌握。学生刚刚学习了匀加速直线运动的知识，掌握了利用打点计时器研究物体的运动规律的方法，为本节课的学习做好了铺垫。

［教学目标］

知识与技能

1、知道什么是自由落体运动，理解物体做自由落体运动的条件和特征，掌握重力加速度的概念；

2、掌握自由落体运动的规律。过程与方法

1、培养学生的逻辑推理能力；

2、会根据现象进行合理假设与猜想的探究方法 情感态度与价值观

通过对自由落体运动的研究，养成学生质疑、批判的思想品质，求真、求善、求美的科学精神和探究创新意识。

［教学重难点］

自由落体运动的特点及规律

［教学方法］

讲授法、演示法、练习法

［教学用具］

粉笔、纸片、纸团

［教学过程］

（一）复习提问

复习匀变速直线运动的基本公式，推论。

（二）引入新课

我们今天应用这些知识研究一种新的运动，落体运动。

［演示1］粉笔和纸片同时从同一高度由静止释放，谁先落地。结论：粉笔先落地。（重的物体下落越快）

［演示2］一张纸片和半张纸团同时从同一高度由静止释放，谁先落地。结论：半张纸团先落地。（轻的物体下落越快）

［演示3］粉笔和纸团同时从同一高度由静止释放，谁先落地。结论：几乎同时落地。

提问：解释观察的现象(矛盾的结论引起学生的兴趣，做好学习新知识的准备。)显然，纸片在下落过程中空气阻力影响了其下落快慢，揉成团后阻力较小，几乎和粉笔同时落地。

提问：没有了空气阻力会怎样?（引导学生猜测)进一步实验（条件限制，参考书本第五页）

［演示4］真空玻璃管 鸡毛和铜钱同时从同一高度由静止释放 结论：运动时间相同 总结：看来真的是空气阻力的影响使问题变得复杂化了。物理学中将物体不受其他因素影响，只在重力作用下从静止开始下落的运动称为自由落体运动。（明确自由落体运动中“自由”的又一含义即“不受其他因素影响”。“其他因素”包括空气阻力、电场力、磁场力等等）

（三）新课教学 一．自由落体运动

1.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。（注意：在有空气的空间里，如物体重力远远大于所受空气阻力，此阻力可忽略不计，则物体下落的运动也可看作自由落体运动）2．条件： 只受重力 初速度为0 现实生活中，重物从静止开始下落不太久的时间内可以近似认为是做自由落体运动，重物可以是粉笔，小石块，雨滴等等。那么自由落体运动是什么样的运动呢？它有什么规律呢？（抽同学回答，鼓励他们大胆猜想，可以提示他们：物体下落得越来越快；前面我们学过的什么运动是这样的呢？直到多数同学猜想是匀加速直线运动为止）

别人凭什么相信你的结论呢？（及时引导学生：必须用实验事实来证明自己的猜想是否正确）

探究一：利用打点计时器探究自由落体运动的运动性质（以介绍为主）（1）、问题：如何记录自由落体运动

（2）、实验 注意事项：

a、应选用质量和密度较大的重物，增大重力可以使阻力相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小；

b、打点计时器安装要使两限位孔在同一竖直线上，以减少摩擦阻力；

c、连接好线路，并用手托重物将纸带拉到最上端；

d、手捏纸带松手之前，不要晃动，保证打出的第一个点清晰；

e、应先接通电源让打点计时器稳定后，再放开纸带让重物下落； f、选取纸带。（3）、分析纸带并思考问题：

a、纸带上的点迹的排布是直线还是曲线？

（直线）

b、连续相同时间内的位移如何变化？说明速度如何变化？（增大、增大）（4）、猜想：自由落体运动是不是匀加速度直线运动？（判别式：在实验误差允许的范围内，连续相等的时间内位移之差相等。）

(5)、结论：自由落体运动是初速度为0的匀加速度直线运动

探究二：频闪照相法（书本45页问题与练习5，以学生动手计算为主）（1）、学生回顾之前学习的内容，设计不同的验证方法： 方法1.如果△x=aT2为一恒量，则物体做匀加速直线运动。方法2.利用,如果X和t2成正比，则是匀加速直线运动。

方法3.利用v=at，如果v和t成正比，则是匀加速直线运动。

方法4.连续相等时间的位移比为1：3：5：

（2）、分析与论证，合作交流：分析数据，得到结论。

（由学生分析数据）

目的：应用探究式的学习方法，让学生亲自去体验去验证，经历从感性认识到理性认识的过程，从而让学生印象深刻的突破这一难点问题。学生在科学探究活动中，通过经历与科学工作者进行科学研究时的某些相似过程，学习物理知识和技能，体验科学探究的乐趣，学习科学探究方法，增强科学探究能力，培育合作精神，本身就构成了课程培育目标中的“过程与方法”，其教育价值是接受式学习无法比拟的（3）、结论：自由落体运动是初速度为0的匀加速度直线运动。3.性质：自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。二．自由落体加速度（重力加速度）g 能不能利用以上的实验方案求解重力产生的加速度。学生讨论，选择一个可行的方案△s=aT2。

通过计算可得：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。

1.大小:g=9.80 m/s2（在粗略的计算中可以取g=10m/s2。）

请学生看书本的表格说说能得到的信息在地球上不同的地方g的大小是不同的从赤道到北极随着纬度的升高而增大（纬度越大，g越大）

2.方向：竖直向下（非垂直向下）（引导学生自己判断）

加速运动是加速度与速度方向相同，即竖直向下。课堂训练：见优化设计 例题1，随堂1 三．基本规律

自由落体运动的实质：初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动。回顾匀变速直线运动基本公式所以可推导以下几个公式:

v=gt h=1/2·g·t2 2ah=v2（注：匀变速直线运动的几个推论及初速度为0的匀加速直线运动的几个比例关系，对自由落体运动也是成立的，在解题过程中可以灵活选用，但加速度为重力加速度。）课堂训练：[例1]从离地500m的空中自由落下一个小球，取g= 10m/s2，求：

（1）经过多少时间落到地面；

（2）从开始落下的时刻起，在第1s内的位移、最后1s内的位移；

（3）落下一半时间的位移

.[分析]由h=500m和运动时间，根据位移公式可直接算出落地时间、第1s内位移和落下一半时间的位移.最后1s内的位移是下落总位移和前（n—1）s下落位移之差.（2）第1s内的位移：

因为从开始运动起前9s内的位移为：

所以最后1s内的位移为：

h10=h-h9=500m-405m=95m

（3）落下一半时间即t'=5s，其位移为

[说明]根据初速为零的匀加速运动位移的特点，由第1s内的位移h1=5m，可直接用比例关系求出最后1s内的位移，即

h1∶h10=1∶19 ∴ h10=19h1=19×5m=95m

同理，若把下落全程的时间分成相等的两段，则每一段内通过的位移之比：

ht/2∶ht=12∶22=1∶4

课堂小结：以上在研究自由落体运动时，我们采用了一种理想化的方法：从最简单、最基本的情况入手，抓住主要因素，忽略次要因素，由浅及深的推入，得出一种运动形式——自由落体运动，再利用基本满足自由落体运动条件的运动研究其规律，最后将规律用于生活实践。这种获得知识和应用知识的方法，在以后我们学习物理时还会经常用到。作业：书本45页问题与练习2,5 