2.4自由落体运动 教案 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册
文档属性
| 名称 | 2.4自由落体运动 教案 高一上学期物理人教版（2019）必修第一册 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 215.3KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-02-09 10:01:01 | ||
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文档简介
《自由落体运动》教学设计
【授课对象】高一学生
【教 材】人教版高中物理必修1第二章第4节
【课时安排】1课时（45）分钟
一、教材分析
1.高中物理课程标准（2017）要求
通过实验，认识自由落体运动规律。结合物理学史相关内容，认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用。
本节内容在知识体系中的地位
《自由落体运动》是普通高中人教版物理必修31第二章《匀变速直线运动》第4节的内容，这章是高中物理重点和难点。本节内容是在学生学习了运动学知识后编排的，是匀变速直线运动的特例，既是对前面知识的复习和巩固，又加强了课本与实际生活的联系。
3.教材内容和体系安排
如何在教学中强调重点、突破难点，教材编者认为需要从认识自由落体运动入手。如果学生从实验中认识自由落体，从而在教师的引导下归纳总结出自由落体的定义与条件，在这基础上结合匀变速直线运动的规律，进而学习运动性质和运动规律可能会更加容易一些。 本节内容共有4个知识点：自由落体运动的定义 和条件、自由落体的运动性质、自由落体的加速度 和自由落体运动的规律。
二、学情分析
1.知识层面
学生已了解描述运动的基本物理量 ──位移、路程、速度、加速度，掌握了匀变速直线运动的规律。
2.思维层面
自由落体运动在生活中很常见，所以对学生来说并不陌生，但是根据生活中的现象得到的一些结论是片面的。针对学生的一些不完全理解，教师引导学生在自主探究中寻找真理。当然学生自主探索发现物理规律的能力总体来说比较差， 因此，需要在教师引导下完成实验探究活动。
3.能力层面
高一学生通过对前几节问题的研究， 已经具备一定的实验探究能力，已体会到物理学研究问题的一些方法，如运用理想模型和数学方法（图像、公式），以及测加速度、处理实验数据等方法了解物理的基本研究方法。
三、教学目标
1.科学观念
⑴理解什么是自由落体运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动；
⑵知道什么是自由落体加速度及它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同；
2.科学思维
（1）能够运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题.
（2）通过实验，培养学生的实验设计和动手能力。
以及分析和处理实验数据的能力。
3.科学探究
（1）会通过实验探究自由落体运动的规律、测量自由落体加速度.
（2）了解伽利略研究自由落体运动的科学方法.
4.科学态度与责任
通过对伽利略自由落体运动研究的学习，培养学生抽象思维能力，并感受先辈大师崇尚科学、勇于探索的人格魅力
四、教学重难点
重点：自由落体运动的规律。
难点：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，自由落体运动的规律及应用。
五、教学方法
教法：实验法、启发式讲授法
学法：观察、讨论
教学过程
从生活中常见的落体运动引入，像落叶，树上的果实掉落，雪花等。观察ppt上的几副图，根据生活中的经验，它们下落的速度一样吗？
我们发现树叶落得慢，果实落得快，它们之间有
一个区别，重的下落得慢，轻的下落得快，从这个现象中，许多人会得到这样的一个论断，“重的物体下落得快”，在历史上有一个叫做亚里士多德的著名哲学家就是这样认为的。我们先根据这个论断在看一个问题，假定一块大石头下落的速度是8，一块小石头下落的速度是4，当把两个石头捆在一起时下落会出现什么现象呢？
根据逻辑推理，得出亚里士多德的观点站不住脚。我们猜猜影响物体下落快慢和哪些因素有关。接下来，老师来做实验探究物体下落的快慢和哪些因素有关。实验探究 物体下落的快慢跟哪些因素有关呢？
演示1：纸片和纸团(一样重)从同一高度静止下落
现象：纸片下落的慢
分析：不同的形状受到的空气阻力不同，对下落的快慢影响较大
验证：都揉成纸团
演示2：轻纸团和重纸团从同一高度静止下落
现象：两个纸团几乎同时落地
分析与猜想：自由下落的快慢跟质量无关
验证：让轻重不同的物体在真空中同时下落
做牛顿管实验，玻璃管与外界相通，把质量不同的铁片和羽毛放到玻璃管中，玻璃竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落情况。把玻璃管里的空气抽出去再次观察。从这个实验中，我们可以得出什么结论呢？说明如果没有空气阻力，所有物体下落的快慢都一样。我们把这样的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(板书)，
自由落体运动定义
从定义上我们可以判断出物体做自由落体运动的条件是什么？：
条件1.只受重力，2.初速度为零。
自由落体运动在实际生活中真实存在吗？不存在，因为多少都会受到空气阻力作用，因此自由落体运动是一个理想的模型。
问：判断下列物体是否在做自由落体运动
⑴向地面用力掷一小石块；
⑵棉花团落地；
⑶蹦极
2.自由落体运动的特点和性质
我们得到了自由落体运动的定义和条件，接下来需要知道它的特点和性质。自由落体的轨迹很容易判断是直线，而我们一开始分析几个生活中常见的落体运动时就知道，这些落体运动的初速度都是零，而且它们在下落的过程中的速度都在变化，因此自由落体运动肯定是一个初速度为零的加速运动，那速度的变化是不是均匀的？你怎么来验证？
我们可以应用前面的知识来设计实验验证它是不是匀变速运动，之前我们学过打点计时器法，引导学生设计实验，完成实验探究，分析数据，老师提前做了实验，得到了这样的一条纸带，能够运用什么方法来求加速度呢？例： x1 = s1， x2 = s2 s1， Δx = x2 x1。连续相等时间的位移差都等于什么？在误差允许的情况下，有什么规律？Δx = 恒量，说明物体做的是匀加速速直线运动。
所以自由落体是初速度为0的匀加速直线运动。同学们根据老师的这个纸带求一下它的加速度。得到了加速度大小。
3.自由落体加速度
前人对不同物体进行了相应的实验，实验结果表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，因为是在重力作用下产生的，因此又叫做重力加速度，用符号g表示。同学们看一下书上47页的表格，上面有地球表面不同地点的重力加速度，从这能够得到什么规律？1.g随纬度的增加而增大，赤道处最小，北极最大。
但是实际上除了与纬度有关外，在同一纬度处，g的大小也与高度有关，这个在以后会深入学习。
2. g的大小范围在9.8左右。
我们发现了g的大小在9.8附近，所以我们通常取g=9.8m/s2 ，做题的时候为了简便，取10m/s2 ，重力加速度的方向竖直向下。
例题2.（多选）关于自由落体运动的加速度g，下列说法正确的是（ ）
A.重的物体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值在赤道处大于北极处
E.在地球上的同一地方，离地面高度越高重力加速度越小
F.在地球上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大
G.重力加速度g是标量，只有大小没有方向，通常计算中g取9.8m/s2
4.自由落体运动的规律
自由落体运动既然是匀变速直线运动，应满足匀变速直线运动的规律，大家回忆一下匀变速直线运动的规律是什么？根据匀变速直线运动的规律得到自由落体运动的规律。
例题. 某人估测一竖直枯井深度，从井口静止释放一石头并开始计时，经2 s听到石头落底声，由此可求出井深约为（ ）（不计声音传播时间，重力加速度g取10 m/s2）
A．10 m B．20 m C．30 m D．40 m
（多选）甲球的重力是乙球重力的4倍，甲、乙两球分别从10 m和20 m高处同时自由落下，不计空气阻力，下面描述正确的是( )
A．下落过程中甲的加速度大小是乙的4倍
B．落地时乙的速度是甲的2倍
C．落地的时间乙是甲的2倍
D．下落1s时甲的速度与乙的速度相同
E．下落1 m时，甲、乙速度相同
【授课对象】高一学生
【教 材】人教版高中物理必修1第二章第4节
【课时安排】1课时（45）分钟
一、教材分析
1.高中物理课程标准（2017）要求
通过实验，认识自由落体运动规律。结合物理学史相关内容，认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用。
本节内容在知识体系中的地位
《自由落体运动》是普通高中人教版物理必修31第二章《匀变速直线运动》第4节的内容，这章是高中物理重点和难点。本节内容是在学生学习了运动学知识后编排的，是匀变速直线运动的特例，既是对前面知识的复习和巩固，又加强了课本与实际生活的联系。
3.教材内容和体系安排
如何在教学中强调重点、突破难点，教材编者认为需要从认识自由落体运动入手。如果学生从实验中认识自由落体，从而在教师的引导下归纳总结出自由落体的定义与条件，在这基础上结合匀变速直线运动的规律，进而学习运动性质和运动规律可能会更加容易一些。 本节内容共有4个知识点：自由落体运动的定义 和条件、自由落体的运动性质、自由落体的加速度 和自由落体运动的规律。
二、学情分析
1.知识层面
学生已了解描述运动的基本物理量 ──位移、路程、速度、加速度，掌握了匀变速直线运动的规律。
2.思维层面
自由落体运动在生活中很常见，所以对学生来说并不陌生，但是根据生活中的现象得到的一些结论是片面的。针对学生的一些不完全理解，教师引导学生在自主探究中寻找真理。当然学生自主探索发现物理规律的能力总体来说比较差， 因此，需要在教师引导下完成实验探究活动。
3.能力层面
高一学生通过对前几节问题的研究， 已经具备一定的实验探究能力，已体会到物理学研究问题的一些方法，如运用理想模型和数学方法（图像、公式），以及测加速度、处理实验数据等方法了解物理的基本研究方法。
三、教学目标
1.科学观念
⑴理解什么是自由落体运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动；
⑵知道什么是自由落体加速度及它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同；
2.科学思维
（1）能够运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题.
（2）通过实验，培养学生的实验设计和动手能力。
以及分析和处理实验数据的能力。
3.科学探究
（1）会通过实验探究自由落体运动的规律、测量自由落体加速度.
（2）了解伽利略研究自由落体运动的科学方法.
4.科学态度与责任
通过对伽利略自由落体运动研究的学习，培养学生抽象思维能力，并感受先辈大师崇尚科学、勇于探索的人格魅力
四、教学重难点
重点：自由落体运动的规律。
难点：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，自由落体运动的规律及应用。
五、教学方法
教法：实验法、启发式讲授法
学法：观察、讨论
教学过程
从生活中常见的落体运动引入，像落叶，树上的果实掉落，雪花等。观察ppt上的几副图，根据生活中的经验，它们下落的速度一样吗？
我们发现树叶落得慢，果实落得快，它们之间有
一个区别，重的下落得慢，轻的下落得快，从这个现象中，许多人会得到这样的一个论断，“重的物体下落得快”，在历史上有一个叫做亚里士多德的著名哲学家就是这样认为的。我们先根据这个论断在看一个问题，假定一块大石头下落的速度是8，一块小石头下落的速度是4，当把两个石头捆在一起时下落会出现什么现象呢？
根据逻辑推理，得出亚里士多德的观点站不住脚。我们猜猜影响物体下落快慢和哪些因素有关。接下来，老师来做实验探究物体下落的快慢和哪些因素有关。实验探究 物体下落的快慢跟哪些因素有关呢？
演示1：纸片和纸团(一样重)从同一高度静止下落
现象：纸片下落的慢
分析：不同的形状受到的空气阻力不同，对下落的快慢影响较大
验证：都揉成纸团
演示2：轻纸团和重纸团从同一高度静止下落
现象：两个纸团几乎同时落地
分析与猜想：自由下落的快慢跟质量无关
验证：让轻重不同的物体在真空中同时下落
做牛顿管实验，玻璃管与外界相通，把质量不同的铁片和羽毛放到玻璃管中，玻璃竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落情况。把玻璃管里的空气抽出去再次观察。从这个实验中，我们可以得出什么结论呢？说明如果没有空气阻力，所有物体下落的快慢都一样。我们把这样的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(板书)，
自由落体运动定义
从定义上我们可以判断出物体做自由落体运动的条件是什么？：
条件1.只受重力，2.初速度为零。
自由落体运动在实际生活中真实存在吗？不存在，因为多少都会受到空气阻力作用，因此自由落体运动是一个理想的模型。
问：判断下列物体是否在做自由落体运动
⑴向地面用力掷一小石块；
⑵棉花团落地；
⑶蹦极
2.自由落体运动的特点和性质
我们得到了自由落体运动的定义和条件，接下来需要知道它的特点和性质。自由落体的轨迹很容易判断是直线，而我们一开始分析几个生活中常见的落体运动时就知道，这些落体运动的初速度都是零，而且它们在下落的过程中的速度都在变化，因此自由落体运动肯定是一个初速度为零的加速运动，那速度的变化是不是均匀的？你怎么来验证？
我们可以应用前面的知识来设计实验验证它是不是匀变速运动，之前我们学过打点计时器法，引导学生设计实验，完成实验探究，分析数据，老师提前做了实验，得到了这样的一条纸带，能够运用什么方法来求加速度呢？例： x1 = s1， x2 = s2 s1， Δx = x2 x1。连续相等时间的位移差都等于什么？在误差允许的情况下，有什么规律？Δx = 恒量，说明物体做的是匀加速速直线运动。
所以自由落体是初速度为0的匀加速直线运动。同学们根据老师的这个纸带求一下它的加速度。得到了加速度大小。
3.自由落体加速度
前人对不同物体进行了相应的实验，实验结果表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，因为是在重力作用下产生的，因此又叫做重力加速度，用符号g表示。同学们看一下书上47页的表格，上面有地球表面不同地点的重力加速度，从这能够得到什么规律？1.g随纬度的增加而增大，赤道处最小，北极最大。
但是实际上除了与纬度有关外，在同一纬度处，g的大小也与高度有关，这个在以后会深入学习。
2. g的大小范围在9.8左右。
我们发现了g的大小在9.8附近，所以我们通常取g=9.8m/s2 ，做题的时候为了简便，取10m/s2 ，重力加速度的方向竖直向下。
例题2.（多选）关于自由落体运动的加速度g，下列说法正确的是（ ）
A.重的物体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值在赤道处大于北极处
E.在地球上的同一地方，离地面高度越高重力加速度越小
F.在地球上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大
G.重力加速度g是标量，只有大小没有方向，通常计算中g取9.8m/s2
4.自由落体运动的规律
自由落体运动既然是匀变速直线运动，应满足匀变速直线运动的规律，大家回忆一下匀变速直线运动的规律是什么？根据匀变速直线运动的规律得到自由落体运动的规律。
例题. 某人估测一竖直枯井深度，从井口静止释放一石头并开始计时，经2 s听到石头落底声，由此可求出井深约为（ ）（不计声音传播时间，重力加速度g取10 m/s2）
A．10 m B．20 m C．30 m D．40 m
（多选）甲球的重力是乙球重力的4倍，甲、乙两球分别从10 m和20 m高处同时自由落下，不计空气阻力，下面描述正确的是( )
A．下落过程中甲的加速度大小是乙的4倍
B．落地时乙的速度是甲的2倍
C．落地的时间乙是甲的2倍
D．下落1s时甲的速度与乙的速度相同
E．下落1 m时，甲、乙速度相同