《自由落体运动》教学设计《自由落体运动》教案沈琼璋一、教学目标1、在物理知识方面的要求：（1）了解什么是自由落体运动；（2）自由落体产生的条件；（3）认识自由落体运动的特点；（4）掌握自由落体运动的规律；速度随时间变化的规律，位移随时间变化的规律（定量）。
2、通过观察演示实验概括出自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动，从而培养学生的观察、概括能力，通过相关物理量变化规律的学习，培养分析、推理能力。
3、渗透物理方法的教育，运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——自由落体，研究物体下落在理想条件下的运动。
二、重点、难点分析1、重点是使学生掌握自由落体的速度和位移随时间变化的规律。
自由落体的特征是初速度为零，中受重力作用（物体的加速度为自由落体加速度g）。
2、难点是规律的得出，介绍伽利略的实验验证及巧妙的推理。
三、教具1、硬币、与硬币等大的纸片、正方形等大的纸片和薄纸板、抽气机、牛顿管2、多媒体教学软件四、主要教学过程（一）、复习提问师：前面我们已经学习了匀变速直线运动的有关知识那物体在做匀变速直线运动时应遵循哪些规律呢？1、规律Vt=V0+atS=V0t+1/2 at22、推论：（1） Vt2-V02=2aS（2） V0=0S1: S2: S3??=1:4:9??SⅠ: SⅡ: SⅢ??=1:3:5??(3)Sn-Sn-1=ΔS=at2 ——匀变速直线运动的断判方法之一（二）、引入新课今天我们要利用这些知识来研究一种非常常见的运动（板书）1、物体的下落运动举例：粉笔头下落、树上苹果下落等等问：从运动轨迹看，落体运动有什么特点呢？生：都是沿直线下落。
（板书）（1）沿直线下落的运动问：不同物体在下落过程中是重的物体下落快呢，还是轻的物体下落快？生甲：重的下落快。
生乙：轻的下落快。
（教师通过实验设疑）[演示1]：现在我取一枚硬币和一张与硬币等大的纸片，让它们从同一高度同时下落，观察到了什么现象？生：硬币先于纸片落地。
师：由于硬币比纸片来得重，能不能由些得现结论：（板书）物体越重，下落越快？生甲：重的物体下落快。
生乙：不一定。
[演示2]取厚纸板一张，与厚纸板等大的纸片一张，把纸片揉成团，让两者从同一高度同时下，观察到了什么现象？生：纸片比纸板先落地师：现在纸片比纸板先落地，能不能由些得出结论：（板书）轻的物体比重的物体下落快？（矛盾的结论使学生陷入了沉思，让学生思考议论，在教师的引导下让学生总结）生：物体下落过程中有时是重的物体下落快，有时是轻的物体下落快，说明物体下落的快慢除了跟重力有关外，还跟其它因素有关。
师：到底还有什么因素在影响着物体下落的快慢呢？我们取两张完全相同的纸片，它们的重力是相同的，这样重力对下落的作用是一样的。
再把其中的一张捏成纸团，让它们从同一高度同时下落，能观察到什么现象？生：纸团先于纸片落地。
师：重力相同的物体有时也不能同时落地，为什么呢？（学生议论发言）生：这些实验都是在空气中进行的，空气阻力影响了物体的下落运动。
师：对，同学们提出的假设是正确的，空气阻力的影响使问题变得复杂化了，现在，我们尽量减小空气阻力对物体的影响，会产生什么结果呢？[演示3]取长约1.5米，上端封闭，另一端开口的玻璃筒，里面装有金属片、羽毛，把玻璃筒倒立过来，观察到什么现象？生：金属片比羽毛下落的快。
[演示4]抽光玻璃筒中的空气，再做以上实验，又观察到什么现象？生：金属片和羽毛同时落时。
师：总结以上的实验现象，我们可以得出怎样的结论呢？生：如果没有空气阻力，物体下落快慢相同。
（板书）（2）空气阻力忽略不计时，物体下落快慢相同（教师用科学实验进一步说明此结论的正确性）实例：（1）1971年美国宇航员斯科特在月球表面上让一把锤子和一根羽毛同时下落，观察到它们同时落到月球表面上。
（2）1993年4月8日上午，世界各地的一些科学家用精密的自动投卸仪器把乌檀木、塑料、铝等不同材料制成的小球，从比萨斜塔塔身44米处投下，用精密电子仪器和摄像仪纪录，结果所有小球以同一速度落地。
师：没有空气阻力，物体沿直线下落的运动就是今天我们要讲的一类运动------自由落体运动。
空气阻力可以忽略不计时，物体沿直线下落的运动也可以看成自由落体运动（板书）2、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（2）自由落体运动的规律意大利科学家伽利略对自由落体运动作了许多研究工作，他用简单明了的科学推理，巧妙地揭露了亚里士多德学说内部的矛盾，并推断自由落体运动是一种匀加速运动。
（介绍伽利略对自由落体的研究。
）伽利略所处的年代还没有钟表，计时仪器也较差，自由落体运动又很快，伽利略为了研究落体的运动，利用当时的实验条件做了在斜面上从静止下滑的直线运动（目的为了“冲淡重力”），证明了从静止下滑的情况下小球在斜面上的运动是匀变速直线运动，用逻辑推理外推到斜面倾角增大到90°的情况，小球将自由下落，他认为这时小球仍会保持匀速直线运动的性质，构思相当之巧妙。
今天，距离伽利略的时代已经有三百多年了，伽利略当时无法实验证实的结论，我们已经可以用实验来证实了。
[：让小球从一定高度下落，利用电磁打点计时器研究自由落体运动的规律。
(教师简述研究方法)师：纸带上相邻的点是相隔同样的时间打下的。
从纸带上可以看出在相等时间间隔内，重物下落的位移越来越大,表明小球的速度越来越快,那如何判断小球做的是匀加速运动呢?（教师提示从ΔS=at2分析，让学生自己根据数据计算相同时间间隔内相邻位移之间的差值ΔS，找出规律来，最后教师总结。
）师：ΔS在误差允许的范围内都是恒量，所以可判断自由落体运动是初速度为零的匀加速度运动——证实伽利略的推断是正确的。
（板书）结论1：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
师：那它在运动时应遵循哪些规律呢？（板书）规律：Vt= atS= 1/2 at2师：这个加速度对所有做自由落体运动的物体都相同吗？教师提示：要同一地点，从同一高度同时自由下落，同时到达地面，根据S= 1/2 at2可知，它们的加速度必定相同。
（板书）结论2：在同一地点一切物体在做自由落体运动中的加速度都相同。
师：自由落体运动是一种只在重力作用下的运动，所以这个加速度可称为------重力加速度(g)（自由落体加速度）（板书）结论3：重力加速度(g)（自由落体加速度）A、数值用单位a、 g的变化规律:g随纬度的升高而增大g随高度的增加而减小b、标准值：g=9.8m/s2,初中g=9.8N/Kg.粗略计算g=10m/s2B、方向：竖直向下师：自由落体运动是初速度为零，加速度为g 的匀变速直线运动，它应遵循哪些规律呢？（板书）3、自由落体运动规律① Vt=gt② s= 1/2gt2③ V2t=2gs重力加速度的数值 g/m.s（板书）4、应用课本P49讨论与交流P49迷你实验室 23.3 自由落体运动本节教学案例人：福州三中林杰一、教学内容分析1、内容与地位本节为《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中第一个二级主题“运动的描述”中所涉及到的内容。
内容标准中这节有关的条目是：（1）通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用。
（2）经历匀变速直线运动的实验过程，理解位移、速度和加速度，了解匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用。
本节教学内容要体现实验在认识自由落体规律中的作用，并通过介绍伽利略对自由落体的研究，体会科学研究方法对物理学发展的作用。
物体的下落运动是日常生活中最为常见的现象，学生对物体的下落运动已有自己的认识，这可以成为教学的起点，通过实验和科学的辨析，认识自由落体运动的规律。
自由落体运动是匀变速直线运动的一个重要实例，通过自由落体直线运动规律的研究，加深对匀变速直线运动规律的理解。
另外，在学习过程中要让学生逐步体会伽利略的“提出假设—数学推理——实验验证——合理外推”的研究方法，伽利略对自由落体的研究开创了科学的实验方法，促进了物理学的发展,为人类认识自然提供了一种重要的研究方法.因此，伽利略对自由落体的研究是方法和情感教育的好素材，教学过程还应让学生感受科学家的探索精神。
2、教学目标（1）用理想化的方法比较重力与空气阻力的大小，识别自由落体运动；（2）通过实验探究认识自由落体运动特点和规律，体验物体下落的快慢，了解生活中物体的下落运动；（3）体会伽利略研究自由落体运动的科学思维方法，学习科学家的探索精神。
（4）体会实验在物理问题研究中的作用。
3、重点、难点探究自由落体运动规律的过程，体会伽利略的科学推理方法是本节教学的重点；重力加速度的测量是本节教学的难点。
二、案例设计（一）新课的引入师：请同学们从生活经验出发对物体下落快慢情况提出自己的看法，并举例说明。
说明：让学生展示对物体下落已有的经验认识，并引导学生注意观察身边物理现象，体会到物理知识就在我们身边，感悟物理规律研究的价值。
预测：学生对物体下落的认识可能有下面几种1．重的物体下落快；例如：小石块下落的比树叶快2．轻和重的物体下落一样快；例如：小石块和小纸团下落的一样快3．体积小的物体下落的比大的物体下落快；例如：小球下落的比气球快4．物体在下落过程中，速度越来越大；例如：小石块下落5．物体下落的很快，例如：从3层楼高出物体下落的楼底，只需1秒多一点时间6．??师：同学们提出的这些看法从每个实例上看都是正确的,那么为什么物体下落有这些相互矛盾的结论呢？是什么原因造成的？说明：让学生对已有观点进行分析和比较，提出新的问题，然后对新问题进行进一步的研究。
对已有现象和结论进行进一步的思考和分析是科学研究的起点。
预测：学生分析出的原因可能是：1．有没有受到空气阻力；2．空气阻力和物体的重力。
师：当物理现象可能与几个因素有关时如何研究下去？可通过实验进行进一步的研究；也可以通过科学的推理进一步研究。
下面先通过实验来研究阻力和重力对物体下落的影响。
请同学们针对这个问题设计实验。
说明：对于遇到的问题和困难如何进一步研究下去，这是要让学生体会的，因此在学习中不要只给学生唯一正确的方法和过程，让学生尝试中体验成功和失败的快乐。
预测：学生提出的实验方案可能是：1．拿两张相同的纸张，一张揉成纸团，另一张不变；让它们一起下落。
那么观察到现象来说明空气阻力对物体下落的影响。
（空气阻力阻碍物体向下运动，没有阻力情况下物体运动的快）2．拿重量不一样的木球和和铁球，让它们一起下落。
拿重量不一样的纸片和硬纸片让它们一起下落。
这组实验发现在有空气阻力和没有空气阻力的情况下物体下落情况不一样。
3．??师：从同学们的实验可以得出什么结论？说明：以往结论往往是教师直接给出，没有给学生思考总结的时间，这样学生的实验只流于形式，没有达到揭示通过实验揭示现象本质的功能，同时也不能给学生带来研究问题的乐趣。