人教版高中物理必修第一册2.4 自由落体运动 教案

自由落体运动【教学目标】 1、知识与能力（1）知道什么是自由落体运动及物体做自由落体运动的条件，认识重力加速度；（2）掌握自由落体运动的特点和规律；（3）培养学生分析和综合、推理和判断等思维能力。2、过程与方法通过观察轻重不同物体在真空中的下落过程，实际测量重物自由下落的加速度等探究活动，体会科学推理和实验是揭示自然规律的重要方法和手段。3、情感态度和价值观感受前人崇尚科学、勇于探索的人格魅力和严谨务实的科学态度，使学生体会到科学探索的艰辛。     【教学重点】  认识自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀变速直线运动，并能应用匀变速直线运动的规律解决自由落体运动的问题。  【实验器材】   牛顿管、铁片、几张相同的纸、小铁球、气球。打点计时器、铁架台、电源、纸带、导线等 【教学难点】自由落体运动中不同物体下落的加速度都为g。【教学过程】   一、自由落体运动  1．思考与讨论：  （1）重的物体下落得快？还是轻的物体下落得快？  （2）请举出一重的物体下落快的实例？（演示一张纸和一块铁片、铁球和气球下落的现象）   师：是否一定是重的物体下落的快？在17世纪时著名物理学家伽利略就用一种巧妙的推理方法来进行推理：①假设一块大石头的下落比一块小石头下落快。②两块石头的总重量最大，它们整体下落的速度与大石头、小石头下落的速度相比应如何？（答：整体下落速度最快）。③ 如把两块石头拴在一起时，下落快的会被下落慢的拖着而减慢；下落慢的会被下落快的拖着而加快，结果如何？（答：两块石头的整体下落的速度应小于大石头的速度，而大于小石头的速度。）④这与重的物体先落地的结论矛盾。   请一个学生来做个实验：半张纸揉成的纸团和一大张纸片同时从同一高度下落情况，请同学观察。（纸团比纸片下落快，轻的物体还下落的快。）  （设计说明：上述方法也是我们研究问题的方法，利用粗象的逻辑推理或做实验验证。）  师：这样看来，重的物体有时下快，有时轻的物体下落的快。请同学们比较一下上面的几个实验并讨论是什么原因导致这样的结果。   2．分析引导：   （1）教师指出：上述实验现象表明物体下落快慢与轻重无关，是因为有空气阻力存在使现象变得复杂。在17世纪，伽利略曾做过著名的比萨斜塔实验，实验发现：质量不同的铁球和木球几乎同时落地。  （2）提问：如果没有空气阻力，只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢如何？   （3）演示：按教材要求做“牛顿管”实验。   3．总结归纳：   （1）牛顿管实验结论：质量不同的羽毛硬币等物体在没有空气阻力的情况下，下落的快慢是相同的。并比较一下牛顿管放入空气后的实验现象，引出自由落体运动的定义。  师：自由落体运动是一种什么运动呢？我们会猜想它会不会就是初速为零的匀变速直线运动呢？这样需要来证明才能确定。  （2）指导学生看“自由落体运动的频闪效果”的插图。   提问：要证明是匀变速直线运动的方法？（方法一：利用连续相邻相等的时间内的位移差为定值进行推导。方法二：证明连续相邻相等的时间内位移之比是连续的奇数比。）   （设计说明：这种方法先猜想后用实验验证的方法也是科学家研究问题的一种方法。）  （3）学生分组进行实验，研究自由落体运动的性质。  （4）结论：自由落体运动的性质：初速度为零的匀加速直线运动。  二、自由落体加速度    1．分析引导：在同一地点，从同一高度同时下落的物体，下落到同一位置时（这个位置是任意的）所用时间总是相同的。可知：这些初速度为零的匀加速运动，在相同时间里发生了相等的位移，由知，它们的加速度必相同。  若时间允许，可根据刚才的实验，用分析纸带的方法由粗算一下自由落体加速度。2．让学生看书，记住重力加速度的方向，了解一些地区的重力加速度的数值。并让学生比较与前面学到的g的数值大小，并强调这个重力加速度就是前面我们学到的常数g。  3．让学生根据匀变速运动的公式，推导出自由落体运动的公式：  ，，   三、例题  例 在汶川大地震中，一架直升飞机在灾区某地上空做定点空投救灾物资，已知每隔1秒释放一包物资,当第1包物资刚着地时,第五包刚好离开机舱开始下落。（g=10m/s2)求:①直升飞机距离地面的高度？②第一包与第二包之间的距离？   四、课后探究   测自己的反应时间：（请学生说明这样测量的理由。并要求学生课后测量一下自己的反应时间。现场可测几个同学的反应时间。）   （设计说明：让学生自己参与，既活跃了课堂气氛，又让学生加深了印象，可以让学生在玩的过程中学到了知识，这样会收到很好的效果。）   五、  板书设计   （一）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。 2．条件。  (1)只受重力作用。   (2)从静止开始下落。   3．性质：初速度为零的匀加速直线运动。   （二）自由落体加速度   1．方向：竖直向下。   2．大小：通常取g=9．8m/s2，有时g=10m/s2。  相关因素：（1）随纬度的增加而增大。   （2）随高度的增加而减少。   （三）例题    【设计思想】教材把自由落体运动作为初速度为零、加速度为的匀加速直线运动的特例来处理，没有另外给出自由落体运动的公式，这体现了物理学从简单问题入手，用理想化的方法处理实际问题的方法。研究自由落体运动时，给出了频闪照相机的照片，但没有作定量的详细分析，只要求从图上看出物体越落越快，物体作加速运动即可。但是根据我校学生的基础，我们安排了随堂实验，用打点计时器来研究自由落体运动的性质，由学生自己得出了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，重力加速度的讲述，也比较适合学生的思维习惯，根据实验在同一地点，从同一高度同时自由下落的物体，同时到达地面的事实。由知它们的加速度必相同，所以本节课的重点和关键是做好实验和推理分析。  在教法上可以按照教材安排的顺序，在讲解的同时，通过实验，边讲边议，边讲边讨论，尽可能让学生自己通过动手、动脑来学习这一节内容。同时要通过这节课的学习指导学生探究物理规律的方法，指导学生如何分析实验数据抽象出物理规律来。【教学反思】   首先，本节课最重要是对一些科学研究方法的教学，若仅仅是对这些知识的传授而不重视科学物理研究方法的教学，则这堂还不能算是一堂成功的课。其次，在教学过程中应多让学生自己参与到探究活动中去，这样让学生自己做实验探究出来的结果比教师告诉得到的结果印象要深刻的多，也让课堂教学的师生互动有了更好的效果。另外，这节课要注重把实验做好，如果实验不成功，这节课就如同让学生去死记几个结论了，效果不好。