高中物理：2.4《自由落体运动》教案(1)(新人教版必修1)

2.4自由落体运动教案（一）
教学目标：
培养学习科学探究的方法；
能自己描述自由落体的条件；
能把初速为零的匀变速运动的规律迁移到自由落体运动中。

教学重点：科学学习方法指导
教学仪器：重轻物各一块，同样大小的纸二片，投影明胶片。

教学过程：
一、复习提问
（屏幕显示要复习的问题，提问学生，回答正确后，屏幕再显示相关内容）
初速度等于零的匀加速直线运动：
规律：速度变化规律 V t＝at
位移变化规律 S＝at2/2
推论：V t2＝2as
特点：V1∶V2∶V3…＝1∶2∶3…
S1∶S2∶S3… ＝12∶22∶32…
SⅠ∶SⅡ∶SⅢ… ＝1∶3∶5…
ΔS＝SⅡ－SⅠ＝SⅢ－SⅡ＝…＝aT2
二、新课教学
（展示目标，激起学生的求知欲）
关于落体运动，同学们都了解、知道些什么呢？
学生在小学课文《两个铁球同时落地》及其它各种途径中早已了解伽利略、比萨斜塔、伽利略的落体实验等。

落体运动的快慢与哪些因素有关呢？我们应该在什么样的条件下研究落体的运动？落体运动的性质怎样？遵循什么样的规律呢？这就是本节要研究的问题。

（实验设疑，引出矛盾的结论，揭示问题的复杂性）
1．问题的提出：
问题1：重快轻慢（公元前4世纪，亚里士多德的学说）
（演示1）取一枚硬币，一枚与硬币等大的纸片，让它们从同一高度同时下落。

观察出硬币先着地，得出物体越重下落越快。

问题2：轻快重慢
（演示2）取一颗小石子，一张比小石子重的大纸片，让它们从同一高度同时下落。

观察出小石子先着地，得出物体越轻下落越快。

问题3：一样重也有快慢
（演示3）取两张完全相同的大纸片，它们的重力是相同的，这样重力对下落的作用是相同的（采用控制变量法），再把其中的一张捏成纸团，让它们从同一高度同时下落。

观察到纸团先着地，重力相同的两个物体下落快慢可能不同。

（归纳小结，正确地提出问题，引出新课）
思考：意大利物理学家伽利略对亚里多士德的批判是：应用逻辑推理：假设问题1成立，设重为8，轻为4，则8比4大，加起来12会更大，另外8比4大，8被4拖变慢，要小于8，结果荒唐。

原因：由于受到空气阻力。

分析得出是空气阻力。

影响空气阻力大小的因素太复杂（物体形状、速度大小、空气密度等），引导得出最好先研究在没有空气阻力的条件下的落体运动。

把只在重力作用下，由静止下落的物体叫做自由落体，这种运动叫自由落体运动。

设想没有阻力的情况的研究。

引入主题
提问怎样研究：
伽利略的研究方法：巧妙的推理提出假说数学推理实验维合理外推
【板书】
§2.8自由落体运动
（提出假设，实验验证）
在没有空气阻力的情况下，轻重物体的下落快慢会怎样呢？思维敏捷的学生对观察、实验得到的现象进行分析后会作出各种假设，学生们争论不休，期盼结论。

（演示5）取一枚硬币，一枚与硬币等大的纸片，将纸片捏成团。

让硬币与纸团从同一高度同时自由下落。

观察到在空气阻力可忽略时，两者几乎同时着地。

（演示6）钱羽管实验。

在抽去空气的钱羽管内，金属片、小羽毛、小软木塞和小玻璃球等下落的快慢趋于相同。

【板书】
1、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。

（探索自由落体运动的性质）
从实验中知道，自由落体运动是一种变速直线运动，这种运动是什么性质的运动呢？是一般的变速直线运动，还是匀变速直线运动呢？
（展示闪光照片，定性判断）
从照片中可以看出，在相等的时间间隔里，小球下落的位移越来越大，表明小球在做加速运动。

（实验直接验证）
利用闪光照片或重物自由下落时打点计时器打下的纸带，测出有关的数据，结合课本中习题（或学生实验）中的结论ΔS＝SⅡ－SⅠ＝SⅢ－SⅡ＝…＝aT2，定量判断出自由落体运动是匀加速直线运动。

【板书】
2、自由落体运动的性质：是一种初速度等于零的匀加速直线运动。

（探索自由落体运动快、慢的本质）
前面我们多次提到物体下落的“快”、“慢”，这可以是指物体在一定时间内下落距离的大小（或下落一定距离的时间长短），也可以指物体下落的速度大小。

那么，对一种变速运动来说，最能反映它的运动本质特点的物理量是什么呢？
引导得出是加速度，因此，我们的问题可以归结为：①仅受重力作用的不同物体是否具有相同的加速度？②自由落体的加速度是多少？
由公式S＝at2/2，根据各不同物体下落相同距离的时间相同，得出自由落体运动的物体都具有相同的加速度。

【板书】
3、自由落体加速度：
(1)在同一地点，不同物体作自由落体运动时的加速度相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。

(2)不同的地理位置，重力加速度的大小不同，通常情况下g 取9.8m/s2，粗略计算时g 取10m/s2。

（初中学过的常数g =9.8N/㎏，实质上是这里的重力加速度）
(3)重力加速度是矢量，它的方向总是竖直向下的，与重力方向相同。

（归纳自由落体运动的规律）
由于自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以匀变速直线运动的基本规律及其推论都适用于自由落体运动，只要把V0取零，并且用g来代替加速度a就行了。

【板书】
4、自由落体运动的规律：
(1)规律：速度变化规律 V t＝gt
位移变化规律 S＝gt2/2
(2)推论：V t2＝2gs
＝V t/2＝V t中
(3)特点：V1∶V2∶V3…＝1∶2∶3…
S1∶S2∶S3… ＝12∶22∶32…
SⅠ∶SⅡ∶SⅢ… ＝1∶3∶5…
ΔS＝SⅡ－SⅠ＝SⅢ－SⅡ＝…＝gT2
三、巩固应用
1、做一做：测定反应时间（详见教材）
（学生对这个小实验兴趣极大，个个跃跃欲试，可多做几位，g 取10m/s2，教师必须先测算出一些数据，做好准备）
2、某人要测一座高塔的高度，从这座塔顶上静止释放一个小石块，测得石块从释放到落地时间是3.0s，问塔有多高？g取10m/s2。

3、有A、B两个小球，在不同高度上做自由落体运动，A球下落1 s后，B球开始下落，两球同时落到地面。

已知B球离地面高度为15m，问A球从多高处下落？g取10m/s2。

四、总结
本节课对自由落体运动进行了实验、推理、探索，请同学们思考并回答下面的问题：
1、做自由落体运动的条件是什么？
2、为什么说自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动？叙述它的规律。

3、你对“科学实验和科学推理是揭示自然规律的重要方法和手段”这句话是怎样理解的。

五、布置作业
1、课本P38练习八(1)、(2)、(3)、(4)。

2、看阅读材料《伽利略对自由落体运动的研究》，进一步体会伽利略的科学研究方法。

3、请你设计一个测定重力加速度的简易方法。