【全国百强校】广西桂林中学高中物理必修一《25 自由落体运动》教学案

高二年级物理学科教学案
第二章第五节：自由落体运动
蓝炯武
【目标导学】
1、了解人们研究自由落体运动的历史事实和科学方法。
2、明确自由落体运动的性质和物体做自由落体运动的条件。
3、理解重力加速度概念，知道它的大小和方向。了解重力加速度的变化。
4、掌握自由落体运动的规律，并能够运用自由落体运动的规律进行计算，解决某些实际生活中的问题。
【重点难点】
重点：自由落体运动的速度和位移随时间变化的规律
难点：演示实验的技巧及规律的的得出，介绍伽利略的实验难证及巧妙的推理
解决办法：从自由落体运动的产生条件入手，综合运用自由落体运动的规律，从而达到解决实际问题的目的。
【学习过程】
一、课前：预习自测
（一）学生先自主学习：高一物理第二章第8节P36至P40.《自由落体运动》。
（二）问题思考：（1）匀加速直线运动的规律是什么？自由落体运动的加速度如何？
（2）轻、重物体下落的快慢一样吗？怎样才可看成自由落体运动？
（3）自由落体运动的规律是什么？如何利用这些规律来测量反应时间和高度, 如何用来解题？
（三）自主解题：（1）默写匀加速直线运动的3个规律公式
vt= vt=
s = 当v0=0时，这些公式可写成 s =
vt2—v02 = vt 2 =
（2）自由落体运动的定义、条件、特点。它的加速度有什么特点。
定义：物体只在 作用下从 开始下落的运动，叫做自由落体运动。
条件：只受 ，初速度为 。
特点：初速度为零的 运动。
自由落体加速度大小：g= m/s2 ，方向： 。
（3）一物体从某一位置自由下落,经过3s落地,求该位置离地多少米？
二、课堂：学习研讨
(一)课前检查：1、全班同学都拿出一张白纸，默写匀加速直线运动的3个规律公式。
并当场收第二组的上来批改，了解自主学习情况。
2、通过拿出2个同学投影“完成第（3）题作题情况”，并面批面改。
(二)新课教学
今天我们讲匀变速直线运动的一个实例——自由落体运动
（演示：将金属片由高处释放，指出金属片的运动就是自由落体运动）
同学们对“自由落体运动”这种运功并不陌生，但对它的运动规律并不一定清楚。
提问：除金属片下落外，还有那些运动是自 ( http: / / www.21cnjy.com )由落体运动？这些运动有什么共同特点？物体往下落的原因是什么。（学生举了一些例子，也找了特点和原因，但不全面）
1、自由落体运动的研究
（1）物体自由下落快慢的决定因素，（提问：重力不同的物体，下落快慢是否相同？）
演示1：左手拿一枚1元硬币，右手拿一张纸片 ( http: / / www.21cnjy.com )，在讲台上方从同一高度由静止开始同时释放，让学生观察二者是否同时落地，不要只看老师手中的钱。然后将纸片捏成纸团,重复实验 ,再观察二者是否同时落地.（结论：第一次硬币先落地，纸片后落下，第二次几乎同时落下。学生感觉好奇，老师注重引导）
教师提问：解释观察的现象（由于受到空气阻力影响不同造成的）
学生回答：
教师设问：假设纸片和硬币处在真空中同时从同一高度下落，会不会同时着地呢？
学生猜想：
演示2：牛顿管实验（验证学生的猜想，并得出 ( http: / / www.21cnjy.com )自由落体的定义），牛顿管中的物体下落，将事先抽过气的牛顿管内的金属片与轻鸡毛从静止一起下落，观察结果，两者几乎同时落到牛顿管的下端；将牛顿管内放入空气再做实验，情况截然不同了，金属片先落到牛顿管的下端。
指出：亚里士多德的观点—— ( http: / / www.21cnjy.com )重的物体下落快、轻的下落慢是错误及伽利略的分析、研究和结论：在没有空气阻力的情况下，物体下落的快慢与重力的大小无关。
自由落体运动：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。
显然物体做自由落体运动的条件是：（1）只受重力不受其他的任何力，包括空气阻力。
（2） 从静止开始下落。
课件演示：一个人在比萨斜塔上放两个质量不同的保龄球，两者也是几乎同时落地。
小结：实际上如果空气阻力的作用同重力相比很小，可以忽略不计，物体的下落也可以看做自由落体运动。
2、合作探究：自由落体运动是怎样的直线运动呢？
学生分组实验（每五人一组）
实验器材：电火花计时器、纸带、重锤、铁架台
实验过程：将电火花计时器呈竖直方向固定 ( http: / / www.21cnjy.com )在铁架台上，让纸带穿过计时器，纸带下方固定在重锤上，先用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器下放，然后接通电源，松开纸带，让重物自由下落，计时器就在纸带上打下一系列小点。
运用该纸带分析重锤的运动，并用电脑再演示下落和小球下落的频闪照相的照片，看看每两个点之间距离的变化，学生可得到：
（1）
（2）
3、自由落体加速度
1、学生阅读课文
教师提问：（1）什么是重力加速度？
（2）重力加速度的方向指向哪里？
（3）影响重力加速度的因素有哪些？
（4）在通常的计算中，重力加速度取什么值？
学生回答：（1）
（2）
（3）
（4）
4、自由落体运动的规律
前面我们得到了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
教师提问：结合匀变速直线运动的规律，请同学们推导出自由落体运动的规律。
学生思考并推导：
v=gt
h =gt2/2
v2 =2gh
5、自我归纳，学以致用
学生分组实验：（同桌的两个人为一组）
实验目的：测定反应时间 实验器材：木尺
实验过程：一个同学用两个手指捏住木 ( http: / / www.21cnjy.com )尺顶端，另一个同学在木尺下部做握住木尺的准备，但手的任何部位都不要碰到木尺，当看到那位同学放开手时，这个同学立即握住木尺，测出木尺降落高度，根据自由落体运动公式h =gt2/2，可以算出你的反应时间。
（老师扩展：让一物体从桥面自由下落,经过4s落入水中,可以求该桥面离水面多少米？）
6、课堂讨论
教师提问：1、物体只有在重力下的运动一定是自由落体运动吗？
2、自由落体运动为什么是匀变速运动？
3、自由落体运动有哪些规律？
学生讨论并回答：
1、
2、
3、
7、板书设计
定义：物体只在重力作用从静止开始下落的运动
1．V0=O，a=g
特点：
2．匀加速直线运动
方向：竖直向下
自由落体运动 同一地点g的数值相同
重力加速度g 大小
g随纬度增大而增大，g=9.8m/s2
vt=gt
规律 h=(1/2)gt2 g取9.8m/s2
vt2=2gh
【目标检测】典型例题讲解
（1）、课堂练习题
【例题1】一个做自由落体运动的物体落至地面前最后一秒钟内通过的路程是全程的一半，求它落到地面所需的时间？
【例题2】一物体从某一高度自由下落 ( http: / / www.21cnjy.com ),经过一高度为2m的窗户用时间0.4s,g取10m/s2.则物体开始下落时的位置距窗户上檐的高度是多少？.
（二）、课后检测题（达标巩固练习）
1.甲物体的重力是乙物体的3倍，它们在同一高度处同时自由下落，则下列说法中正确的是 [ 　　]
　　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
　　2.关于自由落体运动，下列说法正确的是 [ 　　]
　　A.某段时间的平均速度等于初速度与末速度和的一半
　　B.某段位移的平均速度等于初速度与末速度和的一半
　　C.在任何相等时间内速度变化相同 D.在任何相等时间内位移变化相同
　　3.自由落体运动在任何两个相邻的1s内，位移的增量为 [ 　　]
　　 A.1m　　　　 B.5m 　　C.10m 　　　　　　D.不能确定
　　4.甲物体的重量比乙物体大5倍，甲从H高处自由落下，乙从2H高处与甲物体同时自由落下，在它们落地之前，下列说法中正确的是 [ 　　]
A.两物体下落过程中，在同一时刻甲的速度比乙的速度大
B.下落1s末，它们的速度相同
　　C.各自下落1m时，它们的速度相同
　　D.下落过程中甲的加速度比乙的加速度大
　　5.从某高处释放一粒小石子，经过1s从同一地点再释放另一粒小石子，则在它们落地之前，两粒石子间的距离将 [ 　　]
　　A.保持不变　　B.不断增大　　C.不断减小　　D.有时增大，有时减小
　　6.长为5m的竖直杆下端距离一竖直隧道口为5m，若这个隧道长也为5m，让这根杆自由下落，它通过隧道的时间为 [ 　　]
　　
　　7.图1所示的各v－t图象能正确反映自由落体运动过程的是 [ 　　]
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　　8.物体从高270m处自由下落，把它运动 ( http: / / www.21cnjy.com )的总时间分成相等的3段，则这3段时间内下落的高度分别为______m、______m和______m；若把下落的总高度分成相等的三段，则物体依次下落这3段高度所用的时间之比为____________.
　　9.一物体从45m高处 ( http: / / www.21cnjy.com )自由下落，在最后1s通过的高度是______s，最后1s的初速度是______m/s，最后 1s内的平均速度是______m/s。
　 10.屋檐定时滴出水滴，当第5滴正欲滴下时，第1滴已刚好到达地面，而第3滴与第2滴正分别位于高1m的窗户的上、下沿，如图2所示，问：
　　（1）此屋檐离地面多少m？
　　（2）滴水的时间间隔是多少？
【探究拓展】
1、阅读教材P39《伽利略对自由落体运动的研究》
2、教材第38页练习八（1）至（4）题
课堂小结：这节课主要知道 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
【质疑反思和总结】
1、自由落体运动是一种非常重要的运动形 ( http: / / www.21cnjy.com )式，在现实生活中有许多落体运动可以看成自由落体运动，研究自由落体运动有着普遍的意义。为了研究自由落体运动，我们运用了物理中的理想化方法。抓住了影响运动的主要因素，去掉了次要的非本质因素的干扰，确定了自由落体运动，并研究了自由落体运动的运动规律。
2、在研究自由落体运动的过程中我们还给 ( http: / / www.21cnjy.com )大家介绍了归谬法，也是理论推导的一种重要方法，同学们在学习中重要的是研究解决问题的方法而不是知识本身。中学学习的一个非常重要的方面就是如何获取知识、处理知识。另外抛体运动可以看成是另一个运动形式与自由落体运动的合成，也就是说自由落体运动是研究其他抛体运动的基础，一定要抓住其产生的条件和运动规律。
3、我们学生基础不好，对于直接代公 ( http: / / www.21cnjy.com )式算出的题目容易做（比如课前预习第3题），而自由落体运动的扩展题就比较难求出来（比如课堂练习题【例题1】【例题1】），所以在课堂上做的这两题太难，应该换更简单更基础的题目，以便让每个同学都参与课堂。所以在课后我改了一些各个层次的题目供不同学生进行自由选用。
4、这节课有老师指导、点击重难点，也有学生自主预习检测、合作探究、学以致用，师生注重交流，课堂氛围浓。