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《自由落体运动》教案

【教材分析】

《自由落体运动》是人教版第二章第四节的内容，是本章的最后一节的内容。自由落体运动是匀变速直线运动一种特例，这学习力匀变速直线运动规律之后的一个重要的应用。自由落体运动是一种理想化模型，这物理运动学的教学中具有的地位，这方法上渗透着理想化模型的重要研究方法。

教材的编写上先提到人们对落体运动的常识性认识，接下来从实验和理论来反驳力亚里士多德关于落体运动的观点。对于物体下落的快慢，教材通过演示牛顿管进行证实，进而自由落体运动这一运动模型，并进一步通过实验研究自由落体运动的规律。教材的编写层次分明，符合学生认知规律。教材中的“做一做”向学生介绍用先进方法测自由落体运动的加速度，“科学漫步”则让学生体会物理的先驱伽利略对落体运动研究的思想与方法，这在整个高中物理教学中具有特殊重要的意义。

【学情分析】

关于落体运动的特点学生是很清除并非“重的物体落得快，轻的物体落得慢”。而对于自由落体运动的运动规律，学生也已经掌握了判断一个物体是否是匀加速运动的方法，能通过实验数据分析出自由落体运动的性质，并求出加速度。

【教学目标】

通过实验理解物体下落过程中空气阻力对物体运动的影响和自由落体运动的规律特点，让学生学会归纳总结问题，提高观察能力、推理能力，培养学生形成抓住事物的主要矛盾，通过现象看本质的研究方法。

【教学重难点】

重点：自由落体运动的性质、规律及重力加速度。

难点：自由落体运动的规律的得出。

【教学过程】

一、情景导入

教师播放视频：人从100英尺的悬崖上跳下，引入了落体运动的概念。

二、猜想与假设

教师活动：引导学生用实验和理论来得出结论：

实验：用生活中常见的物体——纸片、橡皮擦进行三次实验实验，反驳亚里士多德关于“轻的物体下落得慢，中的物体下落得快”的观点。

理论：假设小石头的速度为4，大石头的速度为8。当我们将两个石头绑在一起再下落，按照亚里士多德的观点，重快轻慢，那么轻的石头就会拉着大石头，那么大石头的速度就小于8，但是我们如果把两块石头看成一个整体，这个整体的质量就要大于大石头的质量，那么大石头的速度就大于8。从亚里士多德的观点出发，我们得到了两个截然不同的结论，说明他这个观点肯定有问题。

教师提问：但在我们生活中确实存在着轻重不同的物体下落的快慢程度不一样，是什么原因造成的呢？

学生提出猜想与假设：空气阻力。

牛顿管实验：用抽气机将牛顿管中的空气抽调，变成了真空，再将管倒置，观察到羽毛和铁皮下落一样快。

教师总结：由刚才的实验我们就可以发现在真空环境中不同物体下落。

学生回答：完全相同。

三、概念的提出

教师：我们在研究物理问题，有时候就要忽略次要因素，抓住主要问题，将问题进行简化。像橡皮擦下落的过程中，由于它受到的空气阻力对它的影响很少，因此我们就可以忽略掉它这个空气阻力。这种运动我们称之为自由落体运动。

学生阅读课本，看看什么叫自由落体，定义是什么。明白自由落体运动是一种理想模型。

四、运动规律

通过实验来研究自由落体运动的规律。教师引导学生设计实验方案及选择合适的实验器材：打点计时器，重物，纸带，铁架台。

通过对实验数据的处理得出自由落体运动是初速度为零匀变速直线运动。这个加速度叫为重力加速度，用g表示，大小为9.8m/s2，估算时可以用10m/s2。

由此得出自由落体运动的公式：，，

例题应用：为了测出井口到水面的距离，让一个小石块从井口自由落下，经过2.5s后听到了石块击水的声音，估算井口到水面的距离。考虑到声音在空气中传播需要一定的时间，估算的结果是偏大还是偏小。

五、知识的拓展

学生活动：制作一把“人的反应时间测量尺”。

课后篇巩固提升

合格考达标练

1.(多选)伽利略对自由落体运动的研究是科学实验和逻辑思维的完美结合,如图可大致表示其实验和思维的过程,对这一过程的分析,下列说法正确的是()

A.其中的甲、乙、丙图是实验现象,丁图是经过合理的外推得到的结论

B.其中的丁图是实验现象,甲、乙、丙图是经过合理的外推得到的结论

C.运用甲图的实验,可“冲淡”重力的作用,使时间更容易测量

D.运用丁图的实验,可“放大”重力的作用,使实验现象更明显

解析甲、乙、丙均是实验现象,丁图是经过合理的外推得到的结论,选项A正确,B错误;伽利略的时代无法直接测定瞬时速度,就无法验证v与t成正比,伽利略通过数学运算得到,若物体初速度为零,且速度随时间均匀变化,即v正比于t,那么它通过的位移与所用时间的二次方成正比,只要测出物体通过不同位移所用的时间就可以验证这个物体的速度是否随时间均匀变化。由于伽利略时代靠滴水计时,不能测量自由落体所用的时间,伽利略让铜球沿阻力很小的斜面滚下,由于沿斜面下滑时加速度减小,所用时间长得多,所以容易测量。这个方法叫“冲淡”重力,选项C