自由落体运动      

【设计说明】

自由落体运动是是一种典型的匀变速直线运动.本节课引导学生进行实验探究，采用实验室的基本实验仪器——打点计时器，记录下运动的信息，定量地测定重物自由下落的加速度，探究运动规律的同时让学生进一步体验科学探究方法。教师应该在教学中尽量为学生提供制定探究计划的机会。根据学生的实际能力去引导学生进行观察、思考、讨论和交流。测定重物自由下落的加速度.做好几个探究实验是本节课的关键。

【教学目标】                

1、知识与能力

 （1）知道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

  通过实验观察轻重不同物体的下落过程，探究自由落体运动的规律，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。

【教学重点】               

1.通过实验探究自由落体运动规律的过程。

2.掌握自由落体运动的规律，并能运用其解决实际问题。

【教学难点】                

采用打点计时器，记录下运动的信息，定量地测定重物自由下落的加速度

【教具准备】               

多媒体课件、牛顿管、硬币、纸片、打点计时器、刻度尺、铁架台、纸带、重物（两个质量不同）、频闪照相机等。。

【课时安排】               

1课时

【教学过程】              

［新课导入］

师：1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的著名实验，从此推翻了亚里斯多德“物体下落速度和重量成比例”的学说，纠正了这个持续了1900年之久的错误结论，那么物体下落的过程有没有一定的规律可循呢？今天我们将一起探究这种运动——“探究自由落体运动”。

新课教学：

知识准备：

提问：

1.匀变速直线运动的规律

    速度与时间的规律：            

    位移与时间的规律：            

    速度与位移的规律：        

    由打点纸带求加速度的规律：              

2.怎样判断一个物体的运动是匀变速直线运动？

例如下图所示是用打点计时器研究小车运动打出的一条纸带，A、B、C、D、E为在纸带上所选取的连续的5个计数点，相邻计数点间的时间间隔为0．1 s；试判断小车在做何种形式的运动？

一、自由落体运动

在现实生活中，不同物体的落体运动，下落快慢在不少情况下是不同的。

提出问题：

1.重的物体一定下落得快吗？

2.你能否证明自己的观点？

探究一：什么是自由落体运动？

【实验探究】

实验1：让硬币和羽毛同时由静止释放。

思考： 是否重的物体一定下落的快?

分组实验：  取两张相同的纸，将其中一个揉成球，再同时由静止释放。

思考:1、是什么原因造成的呢？

    2、如果没有空气阻力，物体只受重力，从静止开始下落的情况是什么样子呢？

结论：物体下落过程的运动情况与物体质量无关.

实验2： “牛顿管”的实验

将羽毛和金属片放入有空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是金属片下落得快，羽毛下落得慢.将羽毛和金属片放入抽去空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是金属片和羽毛下落的快慢相同。

做牛顿管对比实验要注意：

①观察：没有抽气时羽毛与金属片运动的快慢；

现象：羽毛下落得很慢；

②观察：将玻璃管抽掉一部分空气后，比较羽毛与金属片运动的快慢；

现象：羽毛下落得较慢，但比实验2-①快多了；

③进一步猜想：将玻璃管抽成真空时，羽毛与金属片运动的快慢；

现象：一样快。

④课件展示该实验（加深感性认识）

      得出概念：空气阻力可以忽略不计时，物体将沿直线下落的运动就是今天我们要讲的一类运动——自由落体运动。

介绍伽利略的逻辑推理：

师：阅读课本并回答：（1）什么叫自由落体运动？（2）自由落体运动的特点是怎样的？

生：物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫自由落体运动。特点是：（1）初速度为零；（2）只受重力作用，没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计。

板书：1.自由落体运动的定义：      

只受重力作用，从静止开始的下落运动

2.做自由落体运动的条件：

（1）只受重力        （2）初速度为零

探究二：自由落体运动的性质

到此，对于自由落体运动我们已经有了认识：初速度为零的加速运动；

下面我们来进一步探究它是怎样的加速运动：

实验3：①打点计时器打出纸带；

②纸带处理，在展示台上测量处理；

③在Excel中列出表格：算出并绘出v-t图象；

现象：近似相等，v-t成一条直线。

得出自由落体的运动规律：属于初速度为零的匀加速直线运动。

④测定加速度：根据得出：a=？

结论：经过反复实验表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用符号g来表示。

说明：重力加速度的方向是竖直向下的，它的大小可以通过多种方法用实验来测定。例如：实验4：闪光拍照技术（频闪照相）（多媒体演示）

原理说明：……

通过精确的实验测得g结果：（列表）

从列表可看出g的变化规律：g随纬度的增大而增大；

说明：在一般的计算中：g=9.8m/s²或g=10m/s²，本书中，如果没有特别说明的，g=10m/s²进行计算。

学生活动：利用匀变速直线运动规律推导自由落体运动规律。

板书：3、自由落体运动规律：

  ①速度公式: v=gt

  ②位移公式: x=1/2gt²

  ③速度与位移关系: v²=2gx

应用：

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？

【教学中注意事项】

1．重力加速度的大小。在不同地点，g的值不同，北京9.801m/s²,标准值为9.80665m/s²。一般计算取9.8m/s²,粗略计算可取10 m/s²。

2．重力加速度在地面不同的高度，取值也不同，离地面越高，g值越小。

3．只有满足f_阻<<G,时，才能认为物体下落为自由落体运动。

4．本节教学重点和关键在于说明不同物体下落的快慢相同，具有相同的加速度即重力加速度。

5．重力加速度的数值课本上是直接给出的。要让学生知道重力加速度的大小随地点不同而不同，从地面的赤道到两极其大小逐渐增大；在离地面越高的地方，重力加速度减小。不给学生解释为什么。

6、在得出自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀加速运动的结论后，可让学生自己写出自由落体运动的公式和几个推论。

【小结】

自由落体运动的概念

自由落体加速度(重力加速度)

自由落体运动的规律

板书设计：

1.自由落体运动的定义：只受重力作用，从静止开始的下落运动

2.做自由落体运动的条件:

（1）只受重力        （2）初速度为零

3、自由落体运动规律:

  ①速度公式:  v=gt

  ②位移公式:  x=1/2gt²

  ③速度与位移关系: v²=2gx

【课后反思】

这节课主要是通过实验对自由落体运动概念和规律进行探究和理解.指导学生实验和归纳讨论实验结果是本节课的关键。过程比结论更为重要。