《自由落体运动》探究式教学设计
南浔中学 沈群英
【教学目标】
一 知识与技能
1、 知道什么是自由落体运动，理解它是初速度为零的匀加速直线运动。
2、 理解自由落体的加速度，知道它的大小、方向，了解它的变化。
3、 掌握自由落体的规律，并能用它解决实际问题。
二 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，培养学生概括物理概念、归纳物理规律的能力。
2、 通过实验探究自由落体运动的性质和规律，培养学生运用理论与实验相结合方法解决问题的能力。
三 情感态度和价值观
1、通过演示实验和学生分组实验，培养学生严谨的科学态度，激发学生认识自然、主动探究科学的热情，并使学生学会交流与合作。
2、通过对自由落体规律应用，使学生认识物理学对现代文明的重要作用，进而对科学产生亲近感，对物理产生浓厚的兴趣。
3、通过对救一坠楼小孩事件的分析、计算，增强学生理论联系实际的能力，培养学生高尚精神情怀和远大理想。
【教学重点】（1）自由落体运动的性质。
（2）对不同物体自由下落的加速度都是g的理解。
突破方法：学生亲自动手实验，得出自由落体的的运动性质，在此基础上计算出加速度g，得出不同物体自由下落的加速度都是相等的结论。
【教学难点】 物体下落的快慢与物体所受重力无关。
突破方法：由于学生对重的物体下落快、轻的物体下落慢的印象深刻，因此课堂上引导学生自己设计实验，逐步纠正以往错误观点，帮助学生建立正确的观点。
【教学方法】 以探究式为主，结合问题法、演示法、启发法、归纳法、多媒体辅助法等
【教学用具】光盘一张、与光盘形状相同的纸片若干张、牛顿管、抽气机、打点记时器、多媒体课件等
【课时安排】 1课时
教学过程
一 诱思探究
用flash模拟1991年5月11日《北京晚报》报道的一则新闻：一位青年奋勇接住一个从15层高楼窗口跌出的孩子。
师：看到此惊险的一幕，同学们对青年的救人事迹表示情感共鸣的同时，能否用科学的观点去解释小孩的被救？
生：讨论、交流。
师：通过今天这节课的学习，你们就可以解决这个问题了。
二 探究学习
1、 自由落体运动模型的探究
（1）物体落体运动快慢的决定因素
师：展示两幅图片，要求学生认真观察：露珠、苹果的运动存在哪些共性？如果让它们同时从树上掉下，哪个先落地？
生：发表自己的观点。
师：如果现在提供轻重不同的两个物体，你们认为，应该是重的物体下落快还是轻的物体下落快？
能否用实验来证明你们的观点。
提供的实验器材有：光盘、与光盘形状相同的纸片若干张
生：甲：演示 将光盘与纸片同时从等高处释放
现象 光盘下落快
结论 重的物体下落快
乙：演示： 将纸片揉成团，与光盘从等高处释放
现象： 纸片先落地
结论： 轻的物体下落快
丙： 演示： 取两张纸片，将其中一张纸片揉成团，将它们从等高处同时下落
现象： 纸团先落地
结论： 并非重的物体下落快
师：为什么会产生这样的现象呢？
生：可能是空气阻力的原因。
师：如果没有空气阻力，将会怎样呢？
生：不同物体下落快慢一致。
师：现在我们一起来做实验，验证你们的猜想正确与否。
演示： 牛顿管实验
现象： 在真空环境中，铁片、羽毛同时落到管底；
有空气进入时，铁片比羽毛先落到管底。
实验表明：在没有空气阻力时，任何物体下落都一样快，与物体的重量无关。
（2）自由落体运动
定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动。（free-fall motion）
条件：a、由静止开始下落 b、下落过程中只受重力
师：自由落体运动只能在没有空气的空间才能发生，在现实生活中，它是一种理想化的物理模型，但它还是有实际意义的。在有空气的空间，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略，物体的下落也可近似看做是自由落体运动。例如：粉笔头的下落。
2、 自由落体运动性质的探究
师：自由落体运动是加速运动，但它是匀加速还是变加速呢？
生：猜想
师：同学们能否设计实验来验证自己的猜想吗？
生：以小组为单位，先单独思考，后组内讨论再课上交流，汇报实验方案。
方案一：用光电计时器，测出小球自由落体时经过不同位置时的时间和位移，分析位移和时间的关系得到结论。（受到教材p44“做一做”启发设计而成）
方案二：用打点计时器，分析纸带上各点的分布情况得到结论。
师：这节课我们就用打点计时器来探究物体自由落体的性质。
生：动手实验、测量并处理数据。
甲： x = 恒量
乙： x1 :x2 : x3 : x4 :x5 = 1 : 3 : 5 : 7 : 9
丙：
得出结论：自由落体运动是匀加速直线运动
师：提供另一种实验方案——频闪照相，由于实验条件的限制，只通过课件了解有关频闪照相的原理及实验过程。
3、自由落体加速度的探究
师：根据刚才测得的实验数据我们能否计算出自由落体的加速度值。
生：计算加速度大小并汇报计算结果。
师：计算结果不难发现，在误差允许的范围内，计算值应该是相同的。
师：你们认为自由落体的加速度跟哪些因素有关？组织学生阅读书本表格。
生：分小组讨论、交流、发表意见。
师：归纳总结：同一地点，一切物体的自由落体的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度（free-fall acceleration），也叫重力加速度（gravitational acceleration）用g表示，方向竖直向下。
地球上不同纬度，g值不同，通常的计算，g值可取9.8m/s2或取10m/s2，本书中，如果没有特别说明，都按g=10 m/s2进行计算。
为什么不同纬度重力加速度不同？大胆猜想，课后可以查找有关资料，了解和尝试解释。
4、自由落体运动规律的探究
师：引导学生通过“匀变速直线运动的规律”类比，启发学生推导“自由落体运动”的规律。
生：推导公式
师：归纳：速度公式：
位移公式：
位移、速度关系式：
师：接下来我们对自由落体运动规律加以应用。
首先回到本节课开始时我们讨论的问题。设每层楼高2.8m，这位青年从他所在的地方冲到楼窗下需要的时间是1.3 s，请同学们估算一下他要接住孩子，至多允许有多长的反应时间。
生：动手计算，得出反应时间至多应为1.5s
师：如果是你，你能否接住小孩，你的反应时间是多少呢？（同学们可以课后对此问题进行探究，参考书本后面“做一做” 栏目）
师：展示课本“做一做”中有关测定“傻瓜”照相机的曝光时间问题。
请同学们根据提供的数据计算“傻瓜”照相机的曝光时间。
生：计算，得出该“傻瓜”照相机的曝光时间约为0.02s。
三 课堂小结
这节课主要通过对落体运动的体验，建立理想化的物理模型——自由落体运动，并通过实验探究了自由落体运动的性质，推导出运动规律，要求学生能灵活应用。
四 探究作业
1、教材P47 第2 、4 题
2、做一做：一深井中有少量水，请你利用自由落体规律设计一种测量井深的办法。
3、思考题：在初中语文课本《卖油翁》中描述了卖油瓮倒油的情景，“取一葫芦置于地，以钱覆其口，徐以杓酌油沥之，自钱孔入，而钱不湿。”试从物理角度解释这一现象。
五 板书设计
自由落体运动
定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动。
性质：是初速度为零的匀加速直线运动。
重力加速度
大小：一般g = 9.8m/s2或g = 10m/s2
方向：竖直向下
规 律
速度公式：
位移公式：
位移、速度关系式：
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5(共16张PPT)
自由落体运动
南浔中学 沈群英
设每层楼高2.8m，该青年从所在地到楼窗下需用时间1.3s
上述两幅图片存在哪些共性？
探究之一：不同物体从同一高处下落快慢比较
提供器材：
光盘一张、与光盘形状相同的纸片若干张
结论：并非物体越重下落越快
重的物体下落快还是轻的物体下落快？
是什么原因使下落运动变得这么复杂？
（空气阻力）
在没有空气阻力的情况下，物体下落
的快慢相同。
结论：
牛顿管实验
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，叫自由落体运动(free-fall motion)。
猜想
演示
如何来研究自由落体的运动性质呢？
方案二：用打点记时器
方案一：用光电记时器
方案三：用频闪照相
实验表明：自由落体运动是初速度为零匀加
速直线运动。
探究之二：自由落体的运动性质
x∝t2
x1 x2 x3 x4 x5
2.17cm 2.56cm 2.94cm 3.33cm 3.73cm
x2-x1 x3-x2 x4-x3 x5-x4
0.39cm 0.38cm 0.39cm 0.40cm
自由落体运动是匀加速直线运动
频闪照相
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，这个加速度叫自由落体加速度(free-fall acceleration),也叫重力加速度(gravitational acceleration )，用g 表示。
地球上不同地点， g值 比较:
g ( m/s2 )
地 点
北 极
北 京
上 海
广 州
赤 道
纬 度
9. 832
9. 801
9. 794
9. 788
9. 780
39 56
90
31 12
23 06
0
在通常的计算中， g = 9.8 m/s 2或g = 10 m/s 2 。重力加 速度方向总是竖直向下。
随纬度的增加而增大
探究之三：自由落体运动的加速度
注：
自由落体运动的规律
探究之四：自由落体运动的规律与应用
匀加速直线运动 (v0=0)
自由落体运动
自由落体运动的应用
测反应时间
课后探究
测相机曝光时间
石子下落径迹
若每块砖的厚度为6cm，拍摄到的石子位置A距石子起落点竖直距离约为2m。请估算这个相机的曝光时间。
算一算
想一想
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
竖直向下
三、自由落体运动规律：
初速度为零的匀加速直线运动。
一、自由落体运动
二、自由落体加速度
一般g可取9.8m/s2或10m/s2
定义：
运动性质：
大小：
方向：
1、教材 P47 2、4
3、
在初中语文课本《卖油翁》中描述了卖油瓮倒油
的情景，“取一葫芦置于地，以钱覆其口，徐以杓
酌油沥之，自钱孔入，而钱不湿。”试从物理角度
解释这一现象。
思考题：
2、做一做：一深井中有少量水，请你利用自由落体规
律设计一种测量井深的办法
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