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《自由落体运动》是高一物理第二章第四节的内容。本节内容是在学生学习了运动学的知识后编排的，“自由落体运动”是最常见的一种匀变速运动，教材的目的显然是把它作为匀变速直线运动的特例来处理。由于学生对重的物体下落得快、轻的物体下落得慢的印象很深，因此，教材的主体思想是，经过实验及分析，学习自由落体运动规律以及学习伽利略的科学思维方法，以达到培养学生研究物理问题的方法和思维能力提高认识层次的目的。通过对自由落体这种常见的、特殊的运动的研究，一方面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；另一方面通过本节内容的知识探究，掌握研究物理问题的基本思路和科学方法，为以后研究比较复杂的运动规律打下良好的基础。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方法能力准备的垫底课。所以本节课在本章中及整个教材中具有重要的地位和作用。
学生已经掌握了匀变速运动的规律和纸带处理方法，可以说理论知识上已经没有什么障碍，但是学生对重的物体下落得快、轻的物体下落得慢的日常生活经验印象很深，对于自由落体运动，学生有一定感性和模糊的体会，但真正理解自由落体运动的条件与本质，对学生而言有一定的困难。教师应该抓住现实和理想这个思维碰撞的关键点，充分发挥学生的主体作用，通过活动和实验，激发学习兴趣，活跃课堂气氛，调动学生的学习积极性，引导学生将自由落体运动与匀变速直线运动的知识联系起来，将新知识纳入旧知识结构，让学生体会到自由落体运动只是匀变速直线运动规律的迁移与应用而已。
物理观念：理解自由落体运动的特点和规律；并会运用自由落体运动的特点和规律解答相关问题。
科学思维：通过探究和演示实验，建立自由落体运动概念，概括出自由落体运动的特点，培养学生观察，分析能力。经历实验观察、实验探究、讨论交流的过程，培养探求知识的能力，领略运用匀变速直线运动规律解决实际问题的方法。
科学探究：有效利用多媒体辅助教学、实验探究，使学生始终处于积极探求知识的学习过程，调动学生积极参与讨论的兴趣，激发学生认识自然、主动探究科学的热情。培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神。
科学态度与责任：通过对落体运动的实验探究，体会科学探究方法，形成严谨的科学态度，培养学生事求是的科学作风。
1.教学重点：
（1）自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程。
（2）掌握自由落体运动的规律，并能运用其解决实际问题。
2.教学难点：
理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题。
创设情境，活动引入新课。
讲述有些同学梦想成为飞行员和宇航员，开着飞机在蓝天翱翔，驾驶宇宙飞船遨游太空，飞行员和宇航员要求身体素质特别好，反应非常敏捷，引出反应时间，进而测试你能不能当飞行员。
投影：从发现情况到采取相应行动所经过的时间叫反应时间。招飞时对飞行员的反应时间要求达到0.17s。拿出一支签字笔，我用它就能测出你够不够格当飞行员。
小活动：现场测试你能不能当飞行员（抓不抓得到签字笔）。
展示反应时间测量尺：拿出一把直尺，说可以用它就能测出你的反应时间。
演示：测量两位同学的反应时间，比较谁的反应快。
提出问题：为什么抓得住签字笔才够格当飞行员？反应时间测量尺是怎样设计出来的？
以此引入课题，激发学习物理的兴趣，活跃课堂气氛，提高学生的物理学素养。
投影：生活中常见的落体运动。
【新课内容】
一、自由落体运动
（一）自由落体运动概念的建立
1、落体运动初探
探究一：重的物体一定比轻的物体下落得快吗？
猜想：物体下落过程的运动情况与哪些因素有关？
质量大的物体下落的速度比质量小的快吗？
探究实验一：橡皮擦与纸片从同一高度同时由静止开始下落。
【现象】：橡皮擦比纸片下落得快。
【结论】：重的物体比轻的物体下落快。
探究实验二：取两张相同的纸，把一张纸揉成一团，两者也分别从同一高度同时由静止下落。
【现象】：揉成一团的那张纸下落得快。
【结论】：质量相同的物体下落快慢不同。
探究实验三：取半张纸与一张纸，把半张纸揉成一团，两者也分别从同一高度同时由静止下落。
【现象】：半张纸比一张纸下落的快。
【结论】：轻的物体下落快。
得出结论：物体下落过程的运动快慢与重力大小无关。
探究二： 影响物体下落快慢的因素是什么呢？
猜想：如果没有空气阻力，轻重不同的物体下落快慢是否相同呢？
演示实验：
拿一个长约1.5米，一端封闭，另一端有开关的玻璃管（牛顿管），把小铁片和羽毛放到这个玻璃管里。在玻璃管里有空气的情况下，我们来比较这两个物体下落的快慢。
按如下步骤演示实验：
（1）不抽出玻璃管中的空气，将玻璃管倒立过来，观察物体下落情况
（2）抽去玻璃管中部分空气，将玻璃管倒立过来，观察物体下落情况
（3）继续抽泣玻璃管中空气，再将玻璃管倒立过来，观察物体下落情况
播放模拟动画重现演示实验现象。
学生观察实验后得出结论：空气阻力确实是影响物体下落快慢的主要因素。
播放视频：真空中物体下落的视频和美国宇航员斯科特月球落体实验视频
引导学生归纳结论并投影结论：影响落体运动快慢的因素是空气阻力的作用，没有空气阻力时，只在重力作用下，轻重不同的物体下落的快慢相同。
讲述古人对落体运动的研究。2000多年前亚里士多德最先研究得出重的物体下落得快的结论。400多年前伽利略通过逻辑推理首先指出亚里士多德对落体运动认识的错误，然后得出轻重物体下落快慢相同的结论，最后用实验证实了自己的结论，并通过实验研究了自由落体运动的规律。详细内容请大家课后自学课本P48的科学漫步。
引导指出什么是自由落体运动。
2、自由落体运动的概念
自由落体运动的定义：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。
物体做自由落体运动条件：①只受重力；②初速度为零。
提出问题：生活中有没有自由落体运动？
教师引导学生列举生活中的自由落体运动，强调自由落体运动是理想化的模型。生活中都有阻力，只有在空气阻力是次要因素，相对重力可以忽略时，从静止开始下落的运动在可以看做自由落体运动。
至此，学生已经建立了自由落体运动的概念。
（二）探究自由落体运动的性质
提出问题：自由落体运动是什么性质的运动呢？
探究过程
课件：自由落体运动频闪照片
1、分析：
我们通过观察自由落体运动频闪照片，可以粗略分析自由落体运动是一个什么样的运动？
学生分析后回答：（自由落体运动是一个初速度为零的加速直线运动。）
过渡引言：但是加速度如何？是匀加速，还是变加速？
学生猜想：通过频闪照片看到自由落体运动的轨迹是一条直线，在连续相等的时间内通过的位移越来越大，说明自由落体运动是加速直线运动，进而猜想自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
2、学生猜想：匀加速
3、验证猜想：
大家想一想，可以通过什么方法来证实我们的猜想是正确的？有什么方法能够把做自由落体运动的物体的位置和相应的时刻记录下来？（利用频闪照相的照片，利用打点记时器）
4、实验设计：
该部分的教学应注重以下两点：①学生实验方案设计的可行性；②讨论实验结果：通过实验得到的数据，要求学生采用何种处理方法，最终得到何结果。
学生可能提出不同方案，教师根据学生的方案作出合理的评价，给予学生鼓励和肯定。
学生可能提出的实验方案有：
方案一：利用打点计时器记录自由落体运动，分析纸带得出其特点。
方案二：通过频闪照片进行实验。
方案三：利用光电计时装置进行实验。
可能提出的数据处理方法：
方法一：连续相等时间内的位移之差Δx是一个常数
方法二：速度均匀增大（利用v-t图像）
方法三：x∝t2（利用x-t2图像）
[设计目的]扩展学生的思路，开阔学生的眼界，懂得用多种方法进行研究。
5．学生活动（分组实验）：[来源:学,科,网Z,X,X,K]
（1）第1-6实验小组学生利用打点计时器做自由落体实验来研究自由落体运动是否是匀加速直线运动，以证实猜想。
①在选定的纸带上标出计数点并测出相邻计数点之间的距离（记为x1、x2、x3…x6）。
②已知两相邻的像之间的时间间隔T=0.02秒或T=0.04秒。
③数据处理：要求：
第1-2实验小组用方法一处理数据得出结论；
第3-4实验小组用方法二处理数据得出结论；
第5-6实验小组用方法三处理数据得出结论。
（2）第7-12实验小组学生学生利用课后练习第5题的频闪照相的照片来研究自由落体运动是否是匀加速直线运动，以证实猜想。
①从课本上的标尺找出相邻的像之间的距离（记为x1、x2、x3…x6）。
②已知两相邻的像之间的时间间隔t=0.04秒。
③数据处理：要求：
第7-8实验小组用方法一处理数据得出结论；
第9-10实验小组用方法二处理数据得出结论；
第11-12实验小组用方法三处理数据得出结论。
（学生活动）学生分组活动，测量计算并得出结论，相互交流和展示。
结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动其加速度为重力加速度g=9.8 m/s2，方向竖直向下。
【设计目的】深入实验设计与讨论分析，通过小组合作、交流评价，来突破教学重难点。在上个环节学生已对自由落体运动有定性的认识，此时又经历定量的研究，让学生有“本质”上的“感悟”。
二、自由落体加速度
1.教师讲授：使用不同的物体进行的反复实验表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，方向总是竖直向下的，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度。符号：g；方向：竖直向下(与重力方向一致)；大小：与地点有关。一般计算中9.8m/s2，粗略计算中可以取10m/s2。
2.学生研读各地重力加速度表
引导学生研读书本P47的表格，各地的重力加速度表。
思考：各地的重力加速度有没有差异？有多大差异？差异有什么规律？
得出结论：在地球上不同的地方g的大小是不同的，从赤道到北极，随着纬度的升高而增大。
三、自由落体运动的规律
师生共同总结自由落体运动的规律：
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，所以它具有匀加速直线运动的规律，同时它也有自己特殊的运动规律.
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公式及其推论都适用于自由落体运动，只要这些公式中的初速度v0=0，a取g就可以了。自由落体运动遵从的规律:
四、自由落体运动规律的应用
1．解释引入新课的飞行员小测试时的现象和提出的问题（为什么抓得住签字笔才够格当飞行员？）：签字笔长14.5厘米，g取10m/s2，引导学生应用本节所学知识，解释引入的实验现象，解答提出的问题，既前后呼应，也体验到学习成功感。
2．引导学生分析：反应时间测量尺的设计原理、使用方法和注意事项。
提出问题：尺子的奥秘是什么?
启发学生进行 x - t转换，水到渠成。
3．粗略测量高楼、悬崖等的高度和深井的深度。
例1、给你一个秒表、一个小球，并且知道本地的重力加速度是9.8m/s2, 请用以上器材测量教学楼5楼栏杆离地的高度。
例2、一位观察者测出，悬崖跳水者碰到水面前在空中下落了3s。如果不考虑空气阻力，g取10m/s2，悬崖有多高？实际上是有阻力的，因此实际高度比计算值大些还是小些？为什么？
[设计目的]培养学生分析、解决问题的能力、动手能力和创造力，真正感受到自由落体运动就在我们身边，体验物理知识的生活化。
【课堂小结】：总结知识，领会方法，体验情感。
【布置作业】
1.自主学习课本P48 科学漫步：伽利略对自由落体运动的研究，领悟伽利略的科学研究方法。
2.设计一个趣味性的研究课题：人的反应时间跟踪测量。建议利用自制的反应时间测量尺测量不同人群的反应时间，对比饮酒前后的反应时间，教育不可酒驾、醉驾。
设为正确答案
