高中物理必修1教案《自由落体运动》案例.doc

自由落体运动教学设计
王祥晖
一、教材内容分析
《自由落体运动》是人教版高中物理必修一第二章第五节的内容。本节内容是在学生学习了运动学的知识后编排的，是匀变速直线运动的特例。通过对自由落体运动的研究是对前面知识的复习和巩固，同时也加强了课本与实际生活的联系。
另一方面，通过实验培养学生的自主、合作、探究的科学研究方法，为学生的终身发展打下了良好的基础。因此本节课是本章知识的复习课，培养学生思维的研究课，联系生活的应用课，也是后面课程的知识准备的垫底课。所以本节课在本章中具有重要的地位和作用。
二、教学目标
（一）知识与技能
1.知道物体做自由落体运动的条件。
2.掌握自由落体运动的特点和规律。
（二）过程与方法
1.培养观察能力和分析、处理实验数据的能力，会验证匀变速直线运动。
2.通过分析，归纳出自由落体运动的速度，位移公式，培养分析、推理、综合的能力。
3.通过实验探究自由落体运动加速度的大小，体会实验在发现自然规律中的作用。
（三）情感态度与价值观
1.领悟突出主要因素，忽略次要因素的哲学思想。
2.通过实验探究，培养形成实事求是的科学态度。
三、教学重点、难点
重点：自由落体运动的性质和规律。
难点：设计实验并验证自由落体运动为匀变速直线运动。
四、教学方法
实验探索法、启发式教学法、分析归纳法
五、教学过程
（一）新课的引入
从落体运动引入
图片展示：下落的苹果、跳伞运动，生活中存在着许多落体运动。
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：二千多年前，古希腊哲学家亚里士多德提出：轻重不同的物体下落时，重的物体下落得快，轻的物体下落得慢。
这个观点是否正确？由实验验证。
【演示实验一】粉笔和纸片同时下落，可观察到什么现象？
重的物体下落快
【演示实验二】取两张相同的纸，剪去其中一张的一部分然后揉成纸团，再让它们同时下落。可观察到什么现象？
轻的物体下落得快
【演示实验三】粉笔和纸团下落，可观察到什么现象？
轻和重的物体下落一样快
【演示实验四】取两张相同的纸，把其中一张揉成纸团，再让它们同时下落。可观察到什么现象？
轻和重的物体下落不一样快
师：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。
站在巨人的肩膀上：介绍伽利略是如何对亚里士多德对物体下落的研究结论产生怀疑，通过推理进行进一步分析得出轻、重物体下落是一样快的。分析方法如下：
在古希腊哲学家，亚里士多德认为物体下落的速度与物体所受的重力大小成正比，即重物比轻物先落地。
伽利略用亚里士多德的观点推出了互相矛盾的结果。他说如果重的物体先落地，那么把轻的物体和重的物体栓在一起，那么它比重的物体还重，根据亚里士多德的观点它下落的地面的时间应比重的物体短；但我们再根据亚里士多德的观点，重物下落的比轻物快，那么在下落过程中，重物会受到轻物的牵扯而变慢，轻物会受到重物的牵扯而变快；那么拴在一起的物体下落的速度应比重物下落的速度慢；这样伽利略就用亚里士多德的观点推出两个互相矛盾的结论，这说明亚里士多德的观点是有缺陷的，因此伽利略认为轻、重不同的物体它们下落的速度是一样的。为了说明他对物体下落的结论是正确的的，据说他在比萨斜塔上把木球和铜球同时下落，发现它们几乎同时落地。
伽利略利用科学的思辨方法指出了亚里士多德对物体下落的观点的矛盾通过实验揭示了物体自由落体运动的规律。
猜想：如果没有空气阻力，轻和重的物体下落一样快？
（二）自由落体运动
1、轻、重物体自由落体运动的过程运动情况一样―――下落的一样快
教师通过牛顿管演示实验来证实在没有空气阻力的情况下，轻、重物体下落情况一样。实验装置如右图所示，在一根长约1.5m的玻璃管中，放入一些形状和重力均不同的小物体，如羽毛、铁片片。演示实验时按如下步骤：
将玻璃管倒立过来，观察物体下落情况。
师：从该实验中，同学们看到什么现象，从这些现象中说明了什么问题？
在没有空气阻力的情况下，轻重不同的物体下落的快慢是一样的，这就是我们今天要学习的自由落体运动。
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。（
如果空气阻力对物体影响很小，可忽略不计，那么，物体在空气中从静止开始下落的运动就可以看作是自由落体运动。）
2.研究性质：初速度为0
自由落体运动的加速度
师：自由落体运动的规律都相同，用什么物理量来表示自由落体的运动规律呢？
说明：在研究得出轻、重不同的物体自由落体运动的一样快后，学生很可能会产生这样的疑问，为什么轻重物体下落的会一样快？其内在原因是什么？产生这样的疑问是非常好的，对这个问题的思考和讨论正是揭示了力和运动之间的关系。但并不是本节课研究的主要问题；因此在此处，教师通过问题把学生的思维引导到研究自由落体运动规律这方面。如果学生有这方面的疑问，教师应给以积极的肯定，并且鼓励学生课可后给以解决。
预测：学生对老师提出的问题可能的答案是
1．用物体的速度来表示
2．用物体的运动加速度来表示
引导学生认识到物体运动的加速度是用于确定物体的运动快慢，知道物体运动的加速度就能知道物体的运动速度的变化规律，知道物体的速度变化规律就能知道物体的位置变化规律，因此只要知道物体的运动加速度（和运动初速度）就能知道物体的运动规律。
师：那么如何测得自由落体运动的加速度呢？请思考测量重力加速度的实验方案？
说明：自由落体运动是匀变速直线运动的一个实际例子，本节课目的不仅要让学生认识到自由落体运动的规律，而且还要通过对自由落体运动的研究来加深对匀变速直线规律的掌握和应用。因此可让学生利用所学匀变速直线来设计来研究自由落体运动的运动规律。
预测：学生设计的实验方案可能是：
1．让小球从高为h下落，测出下落所用时间t；那么自由落体运动的加速度为（此种方法由于物体自由落体运动很快，因此时间的测量较难；此种方法并不可行）
2．利用打点计时来测量自由落体运动的加速度（重物重力应较大，这样才能使重物在下落过程中受到的阻力可以忽略不计，本实验容易实现）
3．利用闪光照片来测量自由落体运动的加速度（本实验实验误差最小，但不容易在课堂上实现，但这种方法教师应该给予介绍）
在学生交流讨论实验设计的方案中应让他们对各种方案阐述自己的观点，反思方案中的问题。老师可根据教学实际情况安排实验（打点计时器实验）或直接给出打点器打出自由落体运动的纸带（或自由落体运动的闪光照片），让学生分析得出测量出自由落体运动的加速度―――重力加速度。
教师在学生算出重力加速度后，教师可以提供不同纬度上的重力加速度，让学生发现地球不同纬度的重力加速度是不一样的，它会随纬度的增大而增大。（这点可以在学习万有引力定律后给出更好，因此教师可以根据学生情况自行取舍；如果学生能提出为什么重力加速度会随纬度的增大而增大？那么老师应给以肯定，鼓励学生探究其产生的原因）
4．自由落体运动规律的应用
生活中许多物体的下落都可以看成自由落体运动；如石块下落、花盆下落……。
例题1：

例题二：

练习1：

2．请同学们利用刻度尺设计测量人的反应时间
说明：在应用物理规律时，不仅要做巩固性练习，而且要结合实际问题情景让学生在做的过程体验如何应用物理知识解决问题特别是方案设计的讨论有助于促进学生各方面