自由落体运动 教案（精选8篇）
【教材分析】
《自由落体运动》选自人民教育出版社新课标《物理》必修1第二章第五节。它是匀变速运动的实例，通过研究可以使学生既了解一种具体的运动，又巩固匀变速运动规律，也加强了课本知识与实际生活的联系；通过研究物理问题的基本思路和科学方法的学习，为今后研究“竖直上抛运动”和“平抛物体的运动”打下良好的基础。【学情分析】
学生由于日常经验的影响，对下落的物体存在重快轻慢的错误认识。本节课通过实验验证，使学生们明确认识到：日常生活见到的现象是因为受空气阻力的缘故，从而有效地消除学生们从生活中得来的错误观念，培养学生们透过现象看本质的辩证唯物主义认识观。【教学目标】
1、知识与技能
（1）理解自由落体运动的实质及相关概念；（2）能设计实验验证自由落体运动；
2、过程与方法（1）通过演示实验让学生从观察实验中分析归纳出自由落体运动的特点，培养学生将形象思维转化为抽象思维的能力；
（2）通过实验、观察、推理，归纳等科学知识和方法，培养学生透过现象看本质的认识观；
3、情感、态度与价值观
（1）通过对自由落体运动的实验探究，培养学生思考问题要全面的科学素养，同时学会用知识解决自然现象；
（2）让学生感受到物理与科学和社会、生活的联系，感受到科学的现实性。【教学重难点】
重点：认识自由落体运动是初速度为零，初速度为 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。难点：（1）物体下落的快慢与物体所重力大小无直接关系；
（2）同一地点自由落体运动中不同物体下落的加速度都为 g.【教学方法】 1.情境教学法 2.实验探究法。【教学过程】 一．引入新课
在上课一开始，我利用PPT给同学们分别展示了“雪花飘落”，“雨”，“露珠下落”以及“瀑布”和“落叶”等几幅动态的图片，然后提出了一个问题：这些运动最典型的特征是什么？学生很快做出了回答：都在下落。然后我就给
出了落体运动这一概念，说明了这就是这节课我们要研究的现象 二．教学过程设计
1、现象探究
师：好了，刚刚我们讲了什么是落体运动，现在，让我们再来看看一个“落体运动”。利用PPT让同学们看了一则新闻，然后，在同学们看完了以后，又抛出了一个问题：为什么这则消息引起了人们的关注呢？停顿了一会，我接着说道，这则新闻吸引人的地方在于那个妈妈，她能在孩子掉下楼的那短短的时间内做出反应——接住孩子，是非常不容易的，反过来，如果那个孩子坠楼的时间很长，那这件事也许就不会那么吸引人了，对吧！那我们回过头来，什么因素让这个女孩的下落时间这么短呢？这个时间可以改变吗？
师：其实呢，早在两千多年前，古希腊著名的物理学家亚里士多德就研究了这个问题，并且他在一些生活现象的基础上（演示实验：两只手各拿一张白字和写字笔，同一高度同时松手，写字笔先落地），总结论一个规律，那就是物体月中，下落的就越快。但是呢，在他之后的伽利略所出版的《两种新科学的对话》一书中，巧妙地说明了亚观点的错误，但是，由于时代的局限性，伽利略没有完全弄清楚落体运动的问题，一个个的后人接过了任务，一直在探索着。接下来，又给出了一个关于“阿波罗15号”的报道,（见PPT），报道所呈现的物理现象是：请中标同的物体下落一样快。
那么，我提出了一个问题，这个现象能否作为一个规律来使用呢？让同学们思考了一会以后，我回答到，物理规律的形成有一个很重要的部分，就是实验的课重复性，所以说，刚刚拿着现象如果要上升为规律的话，我们就得把实验再现。那同学们请看以下，刚刚的报道里，提到了那些物理条件呢（见PPT）,那科学家呢，就根据这几个条件，制造了一个器材，叫做牛顿管，它是内部有羽毛和软木塞、小玻璃球的玻璃管，通过其下端的气嘴可以实现空气的出入，下面我们就来看看，牛顿管是怎么工作的
2、多媒体演示“牛顿管”实验。
将羽毛和软木塞、小玻璃球放入有空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是小玻璃球下落得最快，其次是软木塞，羽毛下落得最慢；将管中的空气抽出一部分后，让它们同时下落，观察到的现象是小玻璃球最快，软木塞其次，羽毛最慢，但三者的差距减小了；.最后将管内的空气抽完，让他们同时下落，观察到的现象是三者同时落到管的底部。
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快慢相同。
3、得出概念
（1）引入自由落体运动的定义：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。
（2）条件是：（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.4、探究运动性质
师：迄今为止，我们了解到的直线运动，有匀速直线运动，匀变速直线运动和变速直线运动，这些运动，归根结底，都是加速度的原因，所以对于自由落体运动，如果我们也能找到加速度，那么我们就可以确定其运动性质了。
师：那么怎么求出加速度呢？加速度不好直接求，但是我们可以先求位移时间的关系，再求速度时间的关系，最后就可以求出加速度了，所以，最终，我们要求的是位移与时间的关系。现在，请同学们好好想一想，怎么样才可以求出位移与时间的关系？
同学1：打点计时器；同学2：dis实验；同学3：频闪照相技术等等。师：好的，同学们的方法都可以，老师呢，在这里采用了第一种方案，这里老师给出了小球下落在各个相等时间内发生的位移大小，请同学们计算连续相等时间内发生的位移差，有△s=at2,得到a是一个恒量，我们把这个恒量记为g,所以得出结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
师：根据上面的实验结果，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，只要把这些公式中的初速度v0=0，a取g就可以了。由v=v0+at推出：v=gt；由s=v0t+at2推出：h=gt2。（板书）
5、巩固练习
见PPT
三.课堂总结
一、从部分到整体
例1一小球从某高处自由下落,在它落地前的最后1秒内通过的路程是全程的,如图1所示,求小球开始下落的高度和从开始下落到着地的时间.
解析:本题可以利用v——t图求解.如图2所示画出小球做自由落体运动的v——t图.线段OA、OB与t轴间的这两块三角形面积数值上分别等于小球在时间t和(t-1)秒内下落的高度H和H-h,根据相似三角形面积与对应边平方
成正比的道理,得:
即
则t=10秒.
点拨:通过表示自由落体运动的图象,我们能够清楚地看到物理量之间的关系,由此正确列式,解决问题.直线运动问题的解法较多,同学们在解有关问题时,不论题目运动情景千变万变,要注意发散个人思维,对一道题要尽可能从不同角度不同方位去思考,既要掌握最基本的解题方法,也要注意分析题目的特点,选用灵活巧妙的解题方法.
二、从整体到部分
例2从塔顶一金属球从静止开始下落,经过3秒钟落地,求:
(1)塔的高度?
(2)球落地时的速度?
(3)在下落的最后1秒内的位移是多大?(g=10 m/s2)
解析:忽略金属球所受的空气阻力,小球做自由落体运动,由自由落体运动的规律可得,小球3秒内下落的高度即塔高为:
落地速度为:
由自由落体运动的规律可得,求下落最后1秒内的位移可有多种方法,其中先求出前两秒下落的高度,再与总高作差较简单,如下:
前两秒下落的高度:
故小球在下落的最后1秒内的位移是:
Δh=h-h'=25 m
答案:(1)h=45 m (2)v=30 m/s(3)Δh=25 m
点拨:对于自由落体运动,一方面要搞清运动性质,另一方面,由它的运动性质所推出的一些结论性的内容作为经验也应该记下来.
三、生活中的问题
例3如图3所示,升降机以匀加速度a上升,当上升速度为v时,有一螺帽自升降机天花板上松落,已知天花板距升降机底面为h,求落至底面的时间.
解析:选升降机为参考系,螺帽受重力作用,相对加速度大小为g+a,竖直向下,相对运动可视为以g+a为加速度的自由落体,有,所以
点拨:看似复杂的运动,通过参考系的巧妙选择,就迎刃而解了.
例4如图4所示,长L=75 cm的静止直筒中有一不计大小的小球,筒与球的总质量为4 kg.现对筒施加一竖直向下,大小为21 N的恒力,使筒竖直向下运动,经t=0.5 s时间,小球恰好跃出筒口.求:小球的质量.(g=10 m/s2)
解析:筒受到竖直向下的力作用后做竖直向下的匀加速运动,且加速度大于重力加速度;而小球则是在筒内做自由落体运动,小球跃出筒口时,筒的位移比小球的位移多一个筒的长度.
设筒与小球的总质量为M,小球的质量为
m,筒在重力及恒力的共同作用下竖直向下做初速度为零的匀加速运动,设加速度为a;小球做自由落体运动.设在时间t内,筒与小球的位移分别为h1、h2(球可视为质点),如图5所示.
由运动学公式得:
又有:L=h1-h2,代入数据解得:
a=16 m/s2
又因为筒受到重力(M-m)g和向下作用力F,据牛顿第二定律:
F+(M-m)g=(M-m)a
得:
人教社1995年10月第2版1998年4月第3次印刷的高级中学课本《物理 第一册(必修)》对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.
人教社2000年2月第2版2001年4月第1次印刷的全日制普通高级中学教科书(实验修订本 必修)《物理 第一册》对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.
人教社2003年6月第1版2004年5月第4次印刷的全日制普通高级中学教科书(必修)《物理 第一册》对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.
人教社2004年5月第1版2004年7月第1次印刷的普通高中课程标准实验教科书《物理1 必修》对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.
现在我校高一级学生使用的是人教社编著的普通高中课程标准实验教科书《物理1 必修》,是2006年12月第2版2009年7月第7次印刷,教科书中对自由落体运动的定义如下: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.
从以上可以看出,至少15年以来,人教社出了5版高中物理教科书,但对自由落体运动的定义一直沿用1995年高级中学课本《物理 第一册(必修)》的定义,而且人教社教科书对自由落体运动的定义,似乎也影响了其它出版社的教科书.
广东教育出版社2004年6月第1版2004年6月第1次印刷的普通高中课程标准实验教科书《物理 (必修1)》对自由落体运动的定义:物体仅作重力的作用下,从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动.
上海科技教育出版社2004年6月编2007年5月修订的普通高中课程标准实验教科书《物理 共同必修1》对自由落体运动的定义:物理学中,把物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动.
所有出版社的教科书定义自由落体运动都说是“从静止开始下落”,但我认为这样定义自由落体运动是不严谨的,其原因分析如下.
1. 物理学中,何谓静止?2006年12月第2版2009年7月第7次印刷人民教育出版社编写的普通高中课程标准实验教科书《物理1 必修》第三章第7节——用牛顿定律解决问题(二)指出:“如果一个物体在力的作用下保持静止或匀速直线运动状态,我们就说这个物体处于平衡状态”,“牛顿第二定律告诉我们,当物体所受合力为0时,加速度为0,物体将保持静止或匀速直线运动状态.因此,在共点力作用下物体的平衡条件是合力为0”.从这两句可以得出,静止是指同时满足速度为0和加速度为0,只有速度为0,而加速度不为0 ,就不是静止.
2. 教科书所表述的自由落体运动必须同时具备两个条件:①全程(包含起点和终点)只受到重力,不受其它力;②从静止开始下落,即起点是静止的.
3. 从动力学方面分析定义:从条件②可知,物体在起点处于静止,即表示物体在起点处于平衡状态,由平衡条件可得,物体必须还受到一个大小等于重力,方向跟重力相反的外力,才能保证合力为0,这就是说,在起点不是只受到重力,这明显与条件①相互矛盾.
4. 从运动学方面分析定义:从条件①可知,物体全程只受到重力,即全程的加速度为g,也就包括起点和终点的加速度为g,而由条件②可知,起点物体是静止,即物体的加速度为0,故可以得出条件①和条件②互相冲突.
5. 从教科书过程分析定义:(以我校2009年高一年级学生使用的人教版教科书为例)教科书先叙述一重物挂在线上,把线剪断,在重力作用下,重物沿竖直方向下落;再叙述从手中释放的石块,在重力作用下也沿竖直方向下落;接着又安排演示实验,让金属片、小羽毛、小软木塞、小玻璃球等放到抽出空气的玻璃筒中,当把玻璃筒倒立过来,观察物体下落情况;最后得出自由落体运动的定义.粗看这三个实验,以为物体从静止开始下落,细看却并非如此:第一个实验要细分为线剪断前和剪断后,线剪断前,重物还挂在线上,重物此时处于静止,线剪断后,重物就不是静止,而重物下落是从线剪断后开始下落,即表示重物不是从静止开始下落;第二个实验也要细分为释放石头前和释放石头后,释放石头前,石头还在手中,石头此时处于静止,释放石头后,石头就不是静止状态,而石头下落就是从释放石头后开始下落,即表示石头不是从静止开始下落;第三个演示实验,下落状态不明显,说从静止开始下落,显得武断而不严密.教科书在对自由落体运动下了定义以后,接着再演示用打点计时器测量重物下落的加速度,最后还加上一句“许许多多事实表明,自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动”,这更加使学生误认为静止就是初速度为0,延续了学生的错误思维,不利于学生认知的矫正和发展.
从以上分析可以看出,满足教科书自由落体运动定义的两个条件,相互矛盾、相互冲突,而且定义的过程不细化、不严密,故人教版对自由落体运动的定义是不严谨的.我认为自由落体运动的定义应该如下表述才正确:物体只在重力作用下,从速度为0开始下落的运动,叫做自由落体运动.这样的定义,指出自由落体运动必须同时具备两个条件是:①起点速度为0,而不是静止状态;②全程只受到重力,包含起点也只受到重力而不受其它力.从而不会出现自相矛盾,确保了对自由落体运动定义的正确性、严谨性和权威性.
《自由落体运动》选自人教版(物理)第二章第五节
【教学目标】
一、知识与技能：
1.知道什么是自由落体运动； 2.理解自由落体运动的条件和性质； 2.掌握自由落体运动加速度的方向和大小；
3.掌握自由落体运动的规律；并能运用自由落体运动的规律解决简单的实际问题
二、过程与方法：
1.培养学生观察能力、逻辑推理能力、实验设计能力； 2.培养学生利用物理语言归纳物理规律的能力； 3.培养学生科学处理实验数据的能力
三、情感态度与价值观：
渗透物理科学研究的思想方法，并通过本节课的学习培养学生关注生活与物理的意识。【教学重点】
自由落体运动的概念、性质、规律及重力加速度 【教学难点】
1.对物体下落快慢与物体轻重无关的理解
2.如何判断自由落体的运动性质为匀加速直线运动并进行实验验证。【课前准备】
PPT课件、纸币、硬币、纸片、牛顿管、铁架台、重物、打点计时器、纸带、直尺 【课时安排】
1课时 【教学过程】
一、自由落体运动
1：引课：演示实验1：夹纸币实验(吸引学生注意力，激发学习兴趣)师：为什么我们的同学夹不住这张纸币呢？学完今天这节课以后。你就会明白其中的奥秘。2：探究物体下落的快慢：
师：刚才的纸币我放手后为什么会下落? 生：物体受到重力的作用 师：为什么夹不住纸币呢？
师生：跟物体下落的快慢和人的反应时间有关！
师：接下来我们通过比较法先来研究一下物体下落的快慢。演示实验2（硬币与纸片同一高度、同时下落现象的演示）师：哪个物体下落的快？（硬币)师：为什么？
某些同学回答：硬币比较重！
师：同学们思考一下：是不是重的物体一定下落的快？如果你认为不是，能不能利用身边的东西设计一个实验来当场说明一下？ 生：演示实验3（纸团与纸片下落现象的演示）注：纸片质量大于纸团（纸团快）分析引导： 师：通过上述实验表明物体下落的快慢与轻重无关，我们那究竟是什么因素影响了物体下落的快慢呢？
生：因为有空气阻力存在使现象变得复杂。
师：通过刚才的实验我们也看出空气阻力和物体的形状、特别是表面积有关。
师：提问：如果没有空气阻力，只在重力作用下轻重不同的物体同时下落快慢如何？同学们大胆的猜想一下？
师：什么地方没有空气阻力呢？老师这里有一个玻璃管，它有一个很牛的名字叫牛顿管。这个牛顿管里面有一个羽毛和金属片，所以也叫毛钱管。师：演示实验6“牛顿管”实验，牛顿管实验结论：形状和质量不同的羽毛硬币等物体在没有空气阻力的情况下，下落的快慢几乎是相同的。并比较一下牛顿管放入空气后的实验现象，师：50多年前在美国有一个中学生叫大卫.斯科特也看过“牛顿管”实验，后来他成了一名宇航员于1971随阿波罗15号年登上了月球。月球的表面没有空气，在月球上他情不自禁的做了一个类似牛顿管的实验，老师找到了这段珍贵的视频。下面我们一起来看一下（播放视频）
师总结：在完全没有空气阻力的情况下任何物体下落的快慢是相同的，运动的规律完全一致。我们把这种特殊的运动叫做自由落体运动 定义：物体在只受重力作用下从静止开始下落的运动 提问：从定义上看物体做自由落体运动的条件是什么？
师：自由落体运动其实是一种理想化的运动。实际研究当中我们应该抓住主要因素、忽略次要因素。所以当空气阻力对物体下落的影响很小，可以忽略不计。则物体从静止开始下落的运动也可看做是自由落体运动。
二、自由落体运动的性质
师：自由落体运动是一种什么性质的运动呢？通过之前所学的知识同学们推测一下： 生：初速度为0的加速直线运动，至于是否是匀加速有待验证？
师：如何证明自由落体运动是否是匀加速直线运动呢？那就要通过实验进行具体分析，但是自由落体运动这么快，通过什么实验器材可以留住或者是记录物体的运动呢？ 生：通过打点计时器和纸带可记录自由落体运动。
师：打点计时器、纸带、重物我都有，接下来怎么操作呢？我们一起来说说看
生：先把打点计时器固定在铁架台上，然后让纸带穿过打点计时器，下端系着重物，用手捏着纸带，让纸带处于竖直状态，这时启动打点计时器，松手以后重物自由落体运动，计时器在纸带上留下了一串小点，师：拿到纸带以后同学们观察一下纸带上的点迹，看看能发现什么规律和特点？（黑板上画纸带图）
生：间隔越来越多，说明物体在做加速运动；这串小点成一条直线，说明自由落体运动是直线运动；开始打的点很模糊而且很密集。难以区分。
师：通过这样的纸带如何验证自由落体是否是匀加速直线运动呢？下面给同学们2分钟的时间来分组讨论。两个同学一组。
学生讨论得出：先求出每点的速度。看看速度是否是均匀变化。可用V-t图像。师：很好。不过求速度和画图像有点麻烦。有没有更好的办法。最好能直接利用点与点之间的距离来比较分析: 生：可通过xaT进行验证,多测几组看x是否是一个定值。师：给大家几分钟的时间来分析： 结果：学生的测量结果误差会很大
师：x不相等。那现在我们能不能下结论？现在下结论未免有点草率。
师：因为任何实验都有误差。当然这个实验也有（纸带通过打点计时器受阻力、重物受空气阻力等）。要下结论应该要建立在各种实验的基础之上。下面我通过动画给大家介绍一种更先进的仪器。（频闪照相机）出示书本上的“频闪照片”。
师：大家通过xaT再来分析频闪照片。（2分钟）
这个实验有没有误差？当然也有。不过误差应该小很多。老师还有一种更好的办法。教师演示：证明s/t2是一个定值。或画出s/t2的图像。借助于excel软件的帮助。师总结：这样看来在误差允许的范围内，自由落体运动应该是一个匀加速直线运动。师：那我们之前打的这条纸带确实是通过真实实验得出来的啊。同学们回头想想，刚才大家在处理纸带数据的时候有没有遇到什么困难？
师：我们打点计时器打的点本身就接近1mm。这样给我们估读0.1mm造成了很大的困难。即使读出来也没有实际的意义（误差很大）。所以今天纸带上距离的测量我们只要求读出整的毫米数即可。书本上的频闪照片也是读到整的毫米数的。同学们再重新处理一下。（x1、x2、等只需读出整的毫米数）学生：得出的x约恒等于4mm。
经过上述实验我们可以得出自由落体运动的性质是： 性质：初速度为0的匀加速直线运动。
师;通过xaT我们还可以算出自由落体运动的加速度，同学们算一算？ 生：g=10m/s
三、自由落体加速度g 1.概念：同一地点物体下落的加速度相同。这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度。
师：通过上面的说法，不同地方的加速度一样吗?(参考书本给出的数据）
2．重力加速度的大小：让学生看书并了解一些地区的重力加速度的数值。并让学生分析数据得出规律
规律：g值基本处在9.8左右，并随着纬度的增加而增大 师：以后g值通常取9.8m/s3．重力加速度的方向
提问：知道了重力加速度的大小，我们思考一下重力加速度的方向朝哪呢？ 生：竖直向下
四、自由落体运动的规律 2222粗略计算中取g=10m/s
2师：同学们们可以猜想一下，为什么g值会随着纬度的增大而增大呢？（让学生课后了解）师：现在我们已经知道了自由落体运动的初速度为0。加速度为g。下落高度用h来表示。那么根据之前学习的匀加速运动的公式同学们可推导出自由落体运动的公式：，五、自由落体运动的应用（做一做）
1.测量人的反应时间：请一位同学用两个手指捏住直尺顶端，你用一只手在直尺下部零刻度线做握住直尺的准备，但手的任何部位都不要碰到直尺。当看到那位同学放开手时，你立即握住直尺，测出直尺降落的高度，根据自由落体运动的知识,就可算出的反应时间。同时解释引课时演示实验1.并向学生介绍可用此实验告诉自己的家人和亲戚，切勿酒后开车。
六、本课小结（板书设计）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．运动性质：初速度为零的加速度为g的匀加速直线运动。
3．自由落体加速度
（1）方向：竖直向下
（2）大小：通常取g=9．8m/s，有时g=10m/s。4.自由落体运动规律
七、例题（待讲内容）
22例
从离地500m的空中自由落下一个小球，不计空气阻力，取g=10m/s2，求:(1)经过多少时间落到地面；；(2)下落到地面时的速度多大；（3）最后一秒的位移。
蔡云梁 2012年10月23日
整体设计
自由落体运动是一种理想化模型，在高中物理教学中具有特殊的地位。在知识上它是匀变速直线运动的一个特例，在方法上渗透着理想化模型的重要研究方法。在整个必修一教学的安排上，匀变速运动的教学重点在于规律的应用。本课程的教学设计要解决两个问题，一是怎样引入课题和分析论证课题；二是介绍自由落体运动规律以及用打点计时器实验时的注意事项。这两个问题是统一的，前者是教学的组织，即课程进展的形式；后者是课题内容本身，这两者的结合便是本课的教学任务。
教学重点
自由落体运动的规律
教学难点
自由落体运动规律的得出及应用
三维目标 知识与技能
1、理解自由落体运动的条件和性质，掌握重力加速度的概念；
2、掌握自由落体运动的规律，能用匀变速直线运动的规律解决自由落体问题。
过程与方法
1、培养学生的观察能力和逻辑推理能力；
2、通过对自由落体运动规律的应用，提高学生的解题能力。
情感态度与价值观
充分利用多媒体辅助教学、演示实验和课本中的小实验，让学生积极参与课堂活动，设疑、解疑、探究规律，做到师生默契配合、情理交融，使学生始终处于积极探求知识的过程中，达到最佳的学习心理状态。
课时安排
1课时
备课时间
2012年10月20日
课前准备
多媒体课件、纸片（多张）、直尺
教学过程
一、检查预习
1、什么是自由落体运动？
2、什么叫做自由落体加速度？
教师借此机会介绍自由落体运动并不是一个全新的运动，而是我们学过的初速度为零的匀速圆周运动的一个特例。
二、目标导学
1、理解自由落体运动的条件和性质，掌握重力加速度的概念；
2、掌握自由落体运动的规律，能用匀变速直线运动的规律解决自由落体问题。
三、导入新课
故事导入+视频导入 教师提问：
①你能根据当时的情景测出这位伟大母亲的奔跑速度吗？需要知道哪些物理量呢？
②如何增加做动作的时间？知道最大高度，怎样求做动作的时间t？ 学生讨论
四、推进新课
讨论：不同的物体，下落的快慢是否相同
实验+推理=结论（物体下落快慢不是由它的重量决定的）〖演示实验〗
顿管实验 〖结论〗
在没有空气阻力的情况下，物体下落快慢相同。（播放视频）
五、自由落体运动
（1）定义（板书）（2）条件
①静止即V0=0 ②只受重力，若受到空气阻力，当f空 « G的情况，当作自由落体运动。所以自由落体运动是一种理想运动。
六、探究自由落体运动的性质（重点）
教师提问：运动轨迹？运动特征？
学生回答：直线运动，加速运动，匀加速直线运动。
教师概括：初速度为零的加速运动，至于是不是匀加速，进一步探究：
两种探究方法：
1、频闪照片
2、打点计时器
（3）性质
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。（4）自由落体加速度（5）规律
七、自由落体运动的应用
① 侧高度 ② 测反应时间 ③ 估测照相机的曝光时间
八、例题评讲 PPT 例
1、例
2、例3
九、课堂小结
①什么叫自由落体运动？自由落体运动的 条件是什么？ ②自由落体运动的性质？
③重力加速度的大小和方向如何？
④如何用匀变速直线运动的规律解自由落体问题？
十、当堂训练
必做题： 选做题：
作业布置
必做题： 选做题：
板书设计
自由落体运动
1.定义：物体只受重力作用下，由静止开始下落的运动 2.性质：初速为零的匀加速落体运动
3.自由落体加速度：同一地点，一切物体下落的加速相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫做重力加速度。符号：g 大小：一般取做9.8ms 方向：竖直向下 4.自由落体运动规律：s
212gt 2教后感 2012年10月23日，星期二。我在高一（13）班讲了《自由落体》这节课。
当我拿到赛课通知的时候，我就在思考选择什么样的年级什么样的课题合适。我想，高二学生已经具备了一些基本的物理思维，而高一学生更需要老师培养他们的物理思维。另外，公开课应该严格按照教学进度进行。处于上面的考虑，我选择了高一的《自由落体运动》。
自由落体运动，是生活中常见的运动，这节课很多老师都上过公开课，可以说这节课的整体思路已经比较成熟。但是，这对我来说更是一个挑战，因为那么多成功的课放在面前，如果照样模仿，毫无新意，肯定不会有得到评委的认可。所以我想找突破，想创新，我的具体措施是：1、2、3、4、5、选取今年伦敦奥运会的视频导入，让学生体会生活中的物理，而且视频内容新颖，很能吸引学生的注意力。在课的结尾也注重前后呼应；
用身边的材料做实验，让学生觉得物理不再那么遥远。充分发挥了自制教具的作用； 测反应时间，让学生动手动脑，充分给他们自主学习的时间。学生“玩”得开心，学得也很好；
引入趣味题，再次抓住学生的注意力。当堂训练分层，不同的学生有不同的要求。
当然，上完课后，我深刻反思，发现有很多不足：
1、语言不够凝练，教态还不够自然。
2、师生互动还是不够多，在引入自由落体加速度概念的时候，我说的话太多了，没有顾及到学生的反馈。
3、课堂模式太僵硬，虽然是严格按照学校的1215模式授课，但是没有作巧妙的处理，让这种模式更适合我的课堂。
提高课堂教学的有效性, 一直是我们关注的问题, 新的课程理念倡导“以学生为本”, “物理课程必须倡导学习的自主性、探究性、合作性, 让学生主动参与学习, 体验感悟科学探究的过程和方法”。
本节课试图从已有的物理知识和生活中的物理现象出发, 通过比较、分析推理、归纳与综合等科学方法的渗透, 构建学生主动参与、积极探究的课堂氛围, 让学生在彰显科学方法中获取物理知识, 从而提升课堂教学的有效性。
二、教学过程
1. 导入新课。
在前面, 我们学习了匀变速直线的规律及其应用, 今天, 我们来研究一种特殊的直线运动——自由落体运动。
2. 新课教学。
(1) 不同物体从同一高度自由下落时运动情况的比较。
演习实验粉笔头和大小差不多的纸片从同一高度自由下落, 可观察到什么现象?
生:粉笔头下落得更快。
师:粉笔头和纸片相比, 哪个重?
生:粉笔头更重。
视频面积差不多的海绵和保龄球同时从8楼自由下落, 观察结果。
引导学生观察后, 老师总结:通过以上观察, 我们似乎可以得到这样一个结论:物体下落的快慢与它的重力有关, 重的物体下落得更快。2300多年前古希腊著名的学者亚里士多德通过对日常现象的观察就得出了这样的结论。这个观点是否正确呢?
(2) 对比实验。
(1) 牛顿管实验。
把铁片和纸片放在牛顿管中, 把牛顿管迅速由水平位置转到竖直位置, 观察现象。
生:铁片下落得更快。
用抽气机给牛顿管抽气后重复上述实验, 观察现象。
生:铁片和纸片几乎同时落到管底。
引导分析得出, 管内空气稀薄, 不同的物体在下落时几乎不受空气阻力, 因而下落快慢几乎相同。
(2) 体积相同的铁球和铝球从同一高处自由下落, 观察现象。
生:两球同时落地。
引导分析得出, 由于两球重力远大于空气阻力, 两球同时落地。
师:如果没有空气阻力, 不同物体从同一高度自由下落, 结果会怎样?
生:物体下落快慢应该完全相同, 同时落地。
师:早在17世纪, 意大利著名的物理学家伽俐略就指出:亚里士多德的观点是错误的。伽俐略不迷信权威, 坚持自己的观点:若没有空气阻力, 任何物体从同一高度自由下落的快慢程度是相同的。
由此可知: (1) 空气阻力是影响物体下落快慢的重要因素;
(2) 在没有空气阻力时, 从某地任何物体自由下落的运动情况都相同, 与物体所受重力的大小无关。
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。
在空气阻力远小于物体的重力时, 可忽略空气阻力, 物体从静止开始下落可看做自由落体运动。
3. 自由落体运动的性质。
师:由实验可知, 自由落体运动是加速直线运动, 那么它是匀加速直线运动还是变加速直线运动呢?在伽俐略所处的时代, 由于科学技术不够发达, 伽俐略无法直接进行研究, 只能凭借自己超凡的数学能力推导出自由落体运动是匀加速直线运动, 而在今天我们可利用频闪照相的技术和打点计时器来进行研究。
多媒体展示频闪照片并作简要的介绍, 提问:我们该如何利用频闪照片来探究自由落体运动的性质呢?
组织学生讨论分析后得出:若小球在相同时间间隔内的位移差△s相等, 便是匀加速直线运动, 反之, 则为变加速直线运动。
师:若为匀加速直线运动的话, 能不能据此照片求出物体运动的加速度?
引导学生分析讨论得出:由。
4. 分组探究活动。
师:咱们学校有没有频闪照相机?
生:没有。
师:我们能不能利用实验室中现有的实验器材来研究自由落体运动呢?
引导学生讨论得出:打点计时器具有频闪照相相似的功能, 可用来研究自由落体运动。
分组探究:用打点计时器探究自由落体运动, 并求自由落体运动的加速度。
师:这个加速度为自由落体加速度, 也叫重力加速度, 用符号g表示。由于一切物体从同一高度自由下落时的运动情况都相同, 由可知, 在同一地方, 一切物体的重力加速度都相同。
由以上可知:自由落体运动是初速度为零, 加速度为g的匀加速直线运动。
重力加速度的特点:
让学生查看课本上重力加速度的表格后得出:同一地方的重力加速度相同, 不同的地方, 随纬度的增加, 重力加速度逐渐增大。
重力加速度的方向:竖直向下。
5. 自由落体运动的规律。
师:自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动, 那么你能推导出自由落体运动的规律吗?
(匀变速直线运动的特殊规律在此全部适用)
三、案例总结
苏联教育家列尔耐尔认为：“问题教学的本质在于学生由教师经常引入寻求有根据地解决对他们来说是新问题的办法的过程，由此他们就学会独立地获取知识、运用原先学过的东西和掌握从事创造性活动的经验.”苏联教学论专家马赫穆托认为：“问题教学是一种发展性教学，在这种教学中学生经常独立探索活动同他们学习现成的科学结论结合在一起，而教学方法体系的建立要考虑问题目的和问题原则.问题教学是现代发展性教学体系的主导因素.”
在他们看来，问题教学本质特点是：（1）问题教学是教师引导学生发现问题和解决问题的过程；（2）强调学生的独立性；（3）强调学生的创造性.
根据现代认知理论，物理课堂的教学过程应该是通过不断地提出问题并解决问题的方式来获取新知识的过程，课堂教学中的问题应是师生课堂交流的产物.只有这样的问题，学生对之才更具好奇心、求知欲，才能反映教学的实际.学生的学习方式要从被动型转变为主动型，课堂内的活动层出不穷、问题千奇百怪，从而使课堂教学具有不可预料性.教师在课堂上不仅是问题的提出者，更是各种教学情境的创设者，将学生置于研究者、探索者的位置，让学生通过思考，提出新问题、通过互相交流、合作探究等活动来获取知识.
2 “自由落体运动”运用“问题解决”教学模式可行性分析
“自由落体运动”是在学生学习了运动学知识后编排的，是匀变速直线运动的特例.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；另一方面通过本节课学习，让学生体验研究物理问题的基本思路和科学方法，为以后研究更复杂的运动规律打下良好的基础.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，也是后续课程的铺垫课，故本节课在本章中具有重要的地位和作用.通过前面知识的学习，特别是学习了用打点计器来测量匀变速运动的加速度后，学生具备了探究自由落体运动规律的能力，可在对其运动规律的教学环节中采取师生合作的探究式教学.
师生合作探究式教学的主要方法是有意识地创设情境，预[HJ1.45mm]设实验，通过提出富有启发性的问题，将学生引入情境之中，激发起学习的动机，在实际教学过程中生成问题，调动学生学习兴趣，真正解决问题.
本节课的关键是合理创设情境，不仅起到组织教学的作用，而且能使学生增强动手能力，还物理学的本来面目，产生浓厚的学习兴趣.因此，通过实验来创设情境，提出问题，引起观点冲突，进而提出新问题，最终解决所有问题，得出物理规律是本课的流程.按照“培养有创新能力、实践能力的人才”要求，本课如何进行实验设计呢？可创设哪些问题情境？要达到什么样的效果？又如何提出有价值的问题呢？
3 “问题解决”教学模式实际设计方案
3.1 创设情境，引入课题
情境1 救灾时，飞机上同时投下救灾物品和宣传传单，哪一个先落地呢？
有的学生看过电视画面，也有生活常识，学生回答都很踊跃，课堂气氛活跃.
再让学生进行课堂问题生成：学生会提出若干种两个物体的落地实验.比如，若是一个同样大小的硬纸片和硬币同时从同一高度落下，谁先落地呢？
最后让学生分组合作，做一个硬纸片，让硬纸片和硬币从同一高度同时落下，实际观察.结果是硬币先落地，硬纸片后落地.
得出明确结论：重的物体先落地，轻的物体后落地.
向同学们说明：两千多年前，古希腊最伟大的哲学家、科学家和教育家亚里士多德也持有这一观点.但这个结论是否正确呢？
3.2 创设情境，制造悬念
学生对刚才的实验事实确信无疑，进一步创设如下情境.
情境2 两个半径相同的铁球和橡胶球同时下落，哪一个先落地？
有的学生认为与刚才一样，有的学生看过这方面书的，说是同时落地.
实验是检验真理的唯一标准，让我们再来做一个演示实验.让半径相同的铁球和橡胶球同时从较高的高度同时落下，结果是两球同时落地，与日常观察到的现象和刚才的实验现象相反.
课堂问题生成：学生根本就不能准确判断是哪个球先落地，如何来进行观察呢？
可以让学生讨论，最后的结果是用眼睛看两球是否同时落地比较困难，可转化为听声音的方法，要在地上垫一块钢板.
通过创设前面两个情境，得出完全相反结论，在内容和学生心理之间制造一种“不协调”，将学生引入与物理问题有关的情境中，造成悬念，使学生产生探索的欲望，处于欲罢不能的状态.
3.3 创设情境，探究原因
情境3 取两张相同规格的白纸，一张揉成较紧的团，一张稍微揉一下，让他们同时从同一高度同时下落，结果如何？
让学生亲自探索，结果是前者先落地，后者后落地，现象十分明显.
引导学生思考、讨论：能不能用不同规格的纸张呢？
学生讨论后教师总结到物理实验常用的方法——控制变量法上来.
再提问：两个物体是否同时落地，是看它们的重力吗？
引导学生分析，研究对象的质量一样，重力也一样，显然不是.
最后提问：哪是什么原因使两个纸团不同时落地呢？
学生实际操作、讨论后得出：两纸团重力一样，环境一样，只是两者的表面积不一样，从而得出两物体在空中不同时落地的原因是两者阻力不一样的结论.
3.4 创设情境，验证推断
提问：如何来验证重物下落不同时是因为阻力的原因呢？
引导学生分析得出：要做同样物体的有空气和无空气情况下落的对比实验.
情境4 用钱羽管做演示实验.先让管内充满空气，当管子迅速倒转时，小铁块迅速落地，而羽毛飘飘悠悠，经过好长时间才落地；再抽去管内空气重做一次实验，结果是轻重物体同时快速落地.
当学生看到羽毛和小螺丝同时落地时，很是惊讶，实在不敢相信这个事实，从学生的脸上明显看出有进一步探索的欲望.
还可以再打开阀门，放进空气再做一遍，增加对比性.
通过对比观察，可明显看出阻力对实验的结果影响很大.
进一步提问：能不能选择一个更好的地方，在大范围内做这个科学实验，让人更信服呢？
学生充分讨论：最终得出在月球上做这个实验，没有阻力，可以在更高的高度做这个实验，在较长的时间两球落地时间都是相同的.可以播放阿波罗15号宇航员在月球上做落体实验的视频，并鼓励学生有朝一日也能上登上月球亲自做一下这个实验.
3.5 创设情境，得出规律
得出自由落体运动规律，是本节课的核心实验.
让学生发挥想像，回忆刚学过的知识，师生共同设问：如何设计实验探究自由落体运动的规律呢？
学生可能会提出运用频闪照相，运用DIS数字化实验系统，运用数码摄像机等等方法.
情境5 选择一种简洁的做法，让重物拖一条纸带作自由落体运动，使用电磁（或电火花）打点计时器打出一条纸带，通过处理纸带来研究自由落体运动的规律.这也是学生刚刚学会的方法.
提问：如何确定重物的运动性质呢？
学生回答：比较Δs（相同时间内相邻间隔位移差）是否为一定值.
提问：如何更直观看出呢？
引导学生将纸带取相同时间（如取5个计时间隔，即 0.1 s）剪断，竖贴在坐标纸（事先制作，尺度要大）上，应用实物投影，结果明显看出：开头几个相同时间间隔内的位移之比是为1∶3∶5∶7，进一步证明了：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.
提问：如何求出自由落体运动的加速度呢？
仍应用实物投影，用刻度尺量出Δs的长度，根据公式Δs=aT2，算出重力加速度的值.
【教材分析】
1、教材版本人教社全日制普通高中课程标准实验教科书（必修）2009年6月第一版的物理第一册第二章《匀变速直线运动的研究》第五节自由落体运动，属于高中一年级上学期的课程。
2、教材的地位与作用，本节的内容在本章教材的最后一个知识点，学生学习了前面的运动学的一些基础知识及匀变速直线运动后学习的一种特殊的匀变速运动，它是对前面所学的内容的复习和巩固，同时也是后续课《抛体运动的规律》以及实验------《研究平抛运动》的基础。
3、自由落体运动是匀变速直线运动的一种具体特殊情形。鉴于学生已经学习了匀变速直线运动的规律，也学习了研究匀变速直线运动的基本方法，对本课的学习，实际上是引导学生利用已有知识解决生活实际中的问题。组织学生进行探究活动，既有利于巩固所学的知识，培养学生解决实际问题、探求规律的能力，还能对学生进行科学方法和科学思想的教育。
本节课的教学重点在于说明不同物体自由下落的加速度都是重力加速度ｇ。由于学生受日常经验的影响，对重的物体下落快，轻的物体下落慢的印象很深，所以本节课做好实验十分重要。教学时可以引导学生从日常生活经验出发，通过实验逐步提出问题（设疑），让学生自己探究（解疑），得出结论。充分体现了物理是以实验为基础的学科，让学生体会科学推理和科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。
本节课的教学难点是掌握并灵活运用自由落体运动规律解决实际问题。
【学生情况分析】
1、学生的知识基础：在前面的教学中，学生已经初步掌握了平均速度、瞬时速度、加速度的概念，并用打点计时器记录过物体运动的信息，同时对物理学中的理想化模型有了一定的认识。当然，学生在刚学完匀变速直线运动的规律后，急需一次真正的实践去更深刻的理解匀变速直线运动的规律，而对自由落体运动的研究，恰恰适应了学生的这一要求，在本节课的学习中，要让学生的认识有进一步的提高。
2、学生的认识特点：高一学生虽具备了初步的逻辑思维能力，但思维具有单一性、定势性，学生的前概念里面普遍认为重的物体下落得快，对“物体下落快慢与其质量无关”的理解，学生普遍会感到有些困难。按照学生在初中时候的思维惯性，当他们在学习了一定的物理理论知识后，会尝试去应用知识去解释或解决一些具体的实际问题。适当的引导学生进行知识的应用可以进一步发掘学生的探索潜力。
3、学生的认知规律：由于物理规律有较高的概括性和抽象性，学生的认知发展水平会影响物理规律的学习。刚进入高中的学生的思维能力主要偏重于形象思维和感性思维，抽象逻辑思维和理性思维还处于初级发展阶段。
【任务分析】
教学问题从生活中来（通过“测反应时间”的游戏，引起学生的兴趣、质疑，引出课题）→运用合作学习方式展开讨论（引导学生注意直觉经验和逻辑推理的矛盾，使学生明确下一步要解决的问题）→利用分组实验组织学生进行实验探究
（引导学生与情景对话，学生之间协商，积极主动的建构自己的知识和逻辑思维）→讨论问题，回到生活中（利用钱毛管的演示，使学生认识到探究现象背后的实质原因是必须考虑外界因素的影响）→学生自主实验探究自由落体运动（对物体情景的分析，实验数据的处理，逐步引导学生探究物理情景之间的物理量的关系）。
【教学设计思路】
物理学是一门以观察和实验为基础的自然科学，自由落体运动的规律来源于实验探究。教学实践表明：科学（实验）探究，能够强化物理知识的形成过程，培养学生的自主学习能力和创新意识。“授之以鱼，不如授之以渔”，在教学过程中我们不仅要让学生“学会”，而更重要的是让学生“会学”！
心理学家曾指出：“一切学科教学正确的做法是把启发点指向教材的重点，让学生学有所思，思有所得。”为了达成“教学目标”，突出重点，突破难点，我们在教学过程中“以学生为本”，围绕学生学习“自由落体运动”的各个方面，采取“设定情景，提出问题——分析问题，提出假设——设计实验，验证假设——观察分析，交流讨论——揭示规律，巩固知识”的探究教学模式：首先通过生活现象和演示实验，让学生大胆提出猜想，暴露前概念，然后引导学生自主实验探究，验证假设，通过分析实验现象，结合“牛顿管”实验的视频，帮助学生建立起“物体下落快慢与物体重量无关”的正确思想和自由落体运动的概念，接下来结合我国的“探月工程”简介、钢球自由下落的频闪照片的拍摄与分析、“反应时间”的测定等活动，辅以典型例题和课堂活动卡，引导学生自主归纳总结自由落体的规律，并灵活运用该规律分析一些解决实际的物理问题。同时向学生渗透理想实验法、物理模型等在物理研究中的价值，以及如何透过表面现象，深入分析问题本质的科学思维方式。
【教学目标】
1、知识与技能
（1）认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动。
（2）能用打点计时器得到相关的运动轨迹，并能自主分析纸带上记录的位移与时间等运动信息。
（3）知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同．
（4）掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律，并能够运用自由落体规解决实际问题．
（5）初步了解探索自然规律的科学方法．培养学生的观察、概括能力．
2、过程与方法
(1)通过观察现象，概括出自由落体运动的特点，从而培养学生的观察、概括能力，了解分析物理规律的方法，培养学生的观察能力和逻辑推理能力；
（2）通过对自由下落物体快慢的研究，认识到突出主要因素，忽略次要因素，建立理想模型，得出物理规律，获得科学探究过程的体验并感悟科学研究的基本方法。
（3）通过相关物理量变化规律的学习，经历动手实验、观察、数据处理等
研究过程，培养分析、推理等能力。
3、情感态度与价值观：
(1).通过演示实验和学生分组实验的师生互动和生生互动，让学生积极参与课堂活动，处于积极求知的过程，以一种愉悦的心情参与课堂教学。培养学生严谨求实的科学态度，激发学生认识自然、主动探究科学的热情，并使学生学会交流与合作。
(2).通过自由落体规律的获得和应用，使学生认识物理学对现代文明的重要作用，进而对科学产生亲近感，对物理学习产生深厚的兴趣。
(3).利用课后关于伽利略的阅读材料，使学生体会到科学探索的苦与乐，培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神，培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风。
(4).增强学生理论联系实际的能力，使学生既品尝到获得知识的愉悦，进而起到培养学生树立远大理想。
【教学重、难点】
1、教学重点：
(1).自由落体运动的概念、基本性质及基本规律与灵活运用(2).探究自由落体运动的过程
2、教学难点：
(1).探究影响物体下落快慢的因素
(2).“观念→思考→推理→猜想→验证”是本节的重点思路，也是良好思维习惯的重要过程。
(3).综合应用自由落体运动规律以及相关知识、分析、解决实际物理问题
【教具准备】
多媒体课件，牛顿管（实物、视频），铁片、纸片若干张，钢球（大小各一个），频闪照片拍摄设备、铁架台、米尺等
【课时安排】一课时
【教学方法】教师演示、引导，学生实验探究，讨论、交流学习成果。
【教学过程】
一、引入新课
通过多媒体展示和学生举例，从展示日常生活中的落体运动（如跳水运动、蹦极运动、跳伞运动、雨滴下落、苹果落地、花瓣下落等）入手，以“问题”为导向，逐步引导学生通过分析，初步建立自由落体运动的概念及其适用条件，突出自由落体运动是一种理想模型；然后回归到生活实际中去，通过让学生判断一些生活中常见的物理现象是否为自由落体运动，来巩固学生对自由落体运动定义的理解。
二、进行新课
1．活动设计：测“反应时间”
教师活动：课前设计制作好“测反应时间尺”（在一约50cm长的尺的一面标记上自由下落对应长度所用的时间，以一面朝向学生）
引出问题：“一般刻度尺是用来测量什么的？”学生活动：学生习惯性回答：测长度。
教师活动：老师手中的这把尺很神奇，它不仅能测量长度，还能测量时间，并且能测出同学们的大脑反应时间，谁想知道自己的大脑反应时间是多少？可以用我的这把尺来测量。（选几名学生上来玩“测反应时间”的游戏。）
学生抓住尺的同时就报出其反应时间，可采用“比比谁的反应时间短”的方式调动学生积极性。刘翔奥运会为什么能夺冠？飞行员的反应时间有什么要求？
2．引入课题
教师活动：同学们一定想知道这把尺为什么能测出你的反应时间。它的“奥秘”与我们今天要认识和研究的一种运动密切相关。举例:a．石头从空中落下b．重力使屋檐下的雨滴下落c．树叶从树上飘落
教师引问：指出以上物理情景中物体相似的运动特点。学生活动：观察，思考，总结。
教师活动：教师在学生表述的基础上总结：物体都是从高处落到地处，这类下落的运动称为落体运动，这节课我们一起来研究落体运动是否具有一定的规律。
3．关于落体运动的进一步思考 A．提出问题
落体运动的快慢与什么因素有关？（1）提示学生想象生活中经常见到的落体运动（或具体举例）。
提出疑问：以经验来看是否重的物体一定下落得快？
（2）直接经验：重得物体下落快──也是历史上亚里士多德认可的观点（简 4
介亚里士多德）。
学生小组内相互交流对落体运动快慢的经验感受。
B．引导学生从亚里士多德的观点进行逻辑推理，得出矛盾。
相互矛盾的结论既是对学生头脑中错误概念的震撼，也是激发学生进一步学习的手段，学生进行逻辑推理，可相互讨论，然后小组代表举手发言，其余倾听、思考。
逻辑推理为后面的研究指明了方向，使学生明确下一步要解决的问题。C．组织学生进行实验探究
（1）教师引导学生设计实验，分别用一枚硬币（一元的效果不错）、两枚和硬币大小面积相同的硬纸片、一枚粘有硬纸片的硬币来比较轻重不同或相同的物体下落快慢。
①一枚硬币与一枚与硬币面积相同的纸片等高同时下落，比较下落快慢。②一枚硬币与一枚粘有面积相同的纸片的硬币等高同时下落，比较下落快慢。
③将一枚硬纸片团成团，与另一枚大小面积相同的硬纸片等高同时下落，比较下落快慢。
（2）学生进行实验与探究，小组成员分工进行实验操作、观察记录，在实验现象的基础上进行分析、讨论，得出本小组的结论。
结论一般有三种情况：A．重的物体下落快；B．轻重不同而下落快慢相同；C．轻重相同而下落快慢不同。
（3）分析小结（a）选小组代表描述所观察的实验情景及小组的讨论。（b）在学生探究的基础上教师讲解，引导学生明确：实验结果显示出物体下落 5
快慢与其质量没有必然联系。
4．进一步探究影响物体下落快慢的因素
（1）引问：既然物体下落快慢与其质量没有必然联系，实际生活中物体下落快慢不同可能是受什么因素的影响。
学生从实验现象和生活经验可以猜想到是空气阻力影响。（2）猜想：影响物体下落快慢的因素是空气阻力吗？
教师演示实验，验证猜想：毛钱管实验。（可考虑用电脑课件，老师同步讲解。）
（3）引导学生从观察到的实验现象得出结论。猜想、观察、思考、理解、体会。学生在教师的引导下可以从实验中得出结论：物体下落受到空气阻力的影响。没有空气阻力时，物体下落过程中运动快慢与质量无关。
通过毛钱管实验使学生认识：（1）探究现象背后的实质原因必须考虑或排除外界因素干扰。（2）科学实验是科学探究的有效方法。
5．自由落体运动的概念（1）概念引入
引问：由于落体运动受到空气阻力影响，要想研究落体运动就必须排除空气阻力，那么，如果物体在下落过程中忽略空气阻力，物体的受力有什么特征。
学生以原有的力学基础可以很快答出：忽略空气阻力，则物体只受重力作用。（2）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。学生思考，联想，答问。概念认识强调自由落体运动实际上是一种理想条件下的运动，实际生活中物体受到空气阻力，但一般重力远大于空气阻力。
6．学生自主实验探究自由落体运动
（1）引问：若要研究某种运动规律，我们可以采用怎样的方法和器材？ 学会回顾前面学习匀变速直线运动的体验，可想到：利用打点计时器采用示踪（轨迹记录）法研究。
（2）组织学生分组实验：利用打点计时器记录重物的下落过程。（提醒学生操作注意事项）
（3）引导学生思考、讨论如何合理利用纸带记录的信息作初步分析： A．轨迹──直线
方向──竖直向下
B．变速──速度越来越大──比较相等时间内发生的位移。小组实验、操作、记录、思考、交流讨论。
（可提醒学生课前复习打点计时器的工作原理，重点强调任意两个相邻点的等时性。）
7．引导思考讨论
引导学生认识到研究运动规律的方法之一为寻找位移与时间的关系，故可以想到做x－t图象分析推测自由落体运动规律，但实际并没有用x－t图象分析，为什么？怎样处理纸带上点迹得到自由落体运动的规律？如何测量曝光时间？
三、课堂总结、点评
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
设计说明：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架
四、例题
例、《北京晚报》报道：一小孩从15m高的楼层掉下，被下面的一位叔叔伸开双臂接住化险为夷，幸免于难，试求：
(1)该小孩在空中下落的时间为多少？
(2)该叔叔接住小孩时，小孩的速度为多少？
五、课后探究
想测出一幢楼的高度，你用所学过的知识设计测量方案。
六、板书设计
第五节
自由落体运动
1、活动设计：测“反应时间”
2、引入课题：生活中的落体运动
3、关于落体运动的进一步思考：①．落体运动的快慢与什么因素有关？②．实验探究落体运动的进一步思考？
4、进一步探究影响物体下落快慢的因素
5、自由落体运动
七、教学说明
1．牛顿管的演示，要事先抽好气，一般在课前抽好。若先演示鸡毛与硬币在空气中的落体运动，然后来抽气，会影响课堂气氛，抽气机的响声也会吸引学生的注意力。做好了鸡毛和硬币在几乎是真空中的运动后，将空气充入牛顿管再来做前面的实验，效果更好。牛顿管进空气时最好将鸡毛置于进气口附近，可看到进入管内的气流将鸡毛吹到另一端，让学生清楚地看到牛顿管确实在进气。
2．讲述伽利略的推理过程时，可拟定一个讨论的环境，让学生感受到他们正亲临现场观赏这场争论——情景教学。
3．自由落体仪电磁铁电路中，最好设计一个电路让电磁铁正充磁一次，反充磁一次，这样可以减小剩磁对小球的初速度的影响。当然为了避免上述实验引起的误差可以用两个光电管计时，就像处理打点计时器打出的纸带一样在中间某段来研究，但不如上述教学过程设计的方案，让学生一看便知。自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，只需要计算加速度就可以了。
4．三组实验数据在处理时一定要灵活，可将全体学生分成三组，每一组学生计算一组数据，让其中一两个学生用计算器验算，这样，可以节省课堂时间，又达到了总结规律的目的。
5．课堂练习是写在投影幻灯片上的，也可以再准备一些水彩笔和投影片，让学生在上面解题，然后通过投影仪展示给全体学生进行讲解。
八、作业：
阅读课本并把45页的练习题做在作业本上
九、教学反思
案例力图体现一种研究型教学过程，研究型教学过程环节设计如下：研究型教学模式，教师成了学生的助手和导师，学生则一直处于探索新知识的主体地位。他们动手、动眼、动脑、动口。积极主动、生动活泼地学习，整个学习过程充满乐趣。教学过程中，无论是物理知识体系的构建还是物理问题的实验研究。都非常重视学生的内心体验与主动参与。体现为“参与一一体验一一内化——外延”的新模式。具有开放性特点。它能使学生的综合运用知识能力、语言表达能力、团结协作能力等都得到进一步提升还有助于学生潜能的发挥。
而研究性学习的教学理念的特色在于：首先，问题教学已构成了研究性学习的最大特点。始终以问题的发展、研究和解决来激发学生的求知欲、创造欲和主体意识。在课堂教学中，教师首要的任务是营造一个生动活泼的教学气氛，要精心设计物理概念和规律的形成过程和应用过程，通过学生自己的实验、观察、分析、总结等一系列活动，发现物理现象和探索物理规律。
其次，研究性学习要求教师的角色必须由“经验型”向“研究型”转化。从知识的权威者转变为学生问题研究的参与者；从知识的传授者转变为学生学习的促进者；从仅仅关注教科书转变为关注学科知识与实践的联系。
最后，在评价理念上，要更重视过程、重视应用、重视体验和重视参与。在传统的教学模式中，教师对学生的评价方式主要是通过书面作业和考试，较侧重于对知识的考查，分数的高低作为学生学习情况的标志。新一轮教育课程改革中，教师对学生的评价应重在学生的发展层次和发展水平上，以学生的原有水平作为参照物，要多侧面、多渠道地进行评价，要充分发挥好评价的激励和导向作用。
总之，研究性学习着眼于科学态度的培养、科研方向的学习和创新能力的提高。更强调了学生的主体作用。教师既要当好“导演”，又要当好“观众”，努力把课堂这一“舞台”交给学生。让学生成为学习的主人，创造成功，走向成功。
十、阅读材料 阅读材料
（一）自由落体运动定律的发现
1600年2月17日，罗马宗教裁判所咬牙切齿地将布鲁诺烧死在鲜花广场之后，正庆幸他们制服异端的胜利，却不知，这时在意大利的比萨城里，一个比布鲁诺更可怕的叛逆者已经成长起来，他便是近代物理学的鼻祖伽利略(1564～1642)。
原来，在伽利略之前，一切科学、哲学问题，全部包括在亚里士多德(前384～前322)的学说里。后者可是一位古圣人，他的思想被奉为金科玉律。当时，要是有学生提出一个问题，老师只消一句话：“这是亚里士多德说的”，问者便不敢再生怀疑。而伽利略却与众不同，凡事，不但喜欢多想一想，还要去试一试。他的父亲是一位数学家和音乐家，因家境贫寒，不让他再学不能赚钱的音乐和数学，而送他到比萨大学去学医。可是，他学医不用功，却对数学、物理格外有心。21岁那年，父亲见他这样不听话，一生气，再不给他学费，他只好退学。但是，四年之后，因他的数学、物理方面自学的成就，伽利略被母校聘请回去任数学教授。他一登上大学讲台，可不是像其他人那样照宣亚里士多德的教条，而是大力提倡观察和实验。这在当时的学者看来，简直是一个不知天高地厚的疯子。1590年，25岁的伽利略，对亚里士多德的一个经典理论提出怀疑。亚氏说，如果把两件东西从空中扔下，必定是重的先落地，轻的后落地。伽利略却认为是同时落 地。这自然没有人信他的，于是他决心搞一次实验，让人们亲自看看。
说也奇怪，这比萨城里有一座斜塔，拔地之后，却向一边斜去。这塔建于1174年，开始还是直的，但建到三层时开始偏斜，只好停工。过了94年后人们终不死心，又继续施工。最后共修了八层，高545米，重14200多吨。没想到这个偶然的施工错误，倒造成了世界上独一无二的名胜。说起意大利的斜塔，谁人不知，何人不晓。
再说这天，年轻的伽利略宣布要进行一次试验，一群教授大为不满，便一起到校长面前告他的状。校长转念一想，这样也好，让他当众出一次丑，也好杀杀他的
傲气。这时，早有一群喜欢新奇的学生，将他们的老师伽利略拥到塔下。一会儿，伽利略便爬上斜塔七层的阳台。塔下已是人头攒动，比萨大学的校长、教授、学生，还有许多看热闹的市民，将斜塔围了个水泄不通。就在这时，也还是没有一个人相信伽利略会是对的。人们正在疑惑，只见伽利略将身子从阳台上探出，左右双手各拿一个铁球，一个比另一个要重十倍。当他两手同时撒开时，只见这两只球从空中落下，齐头并进，眨眼之间，“咣当”一声，同时落地。塔下的人，一下子都懵了。先是寂静了片刻，接着便嗡嗡地嚷作一团。这时，伽利略从塔上走下来，校长和几个老教授立即将他围住说：“你一定是施了什么魔术，让两个球同时落地。亚里士多德是绝对不会错的。”伽利略说：“如若不信，我还可以上去重做一遍，这回你们可要注意看着。”校长说：“不必做了，亚里士多德全是靠道理服人的。重东西当然比轻东西落得快，这是公认的道理。就算你的实验是真的，但它不符合道理，也是不能承认的。”伽利略说：“好吧，既然你们不相信事实，一定要讲道理，我也可以来讲一讲。就算重物下落比轻物快吧，我现在把这两个球绑在一起，从空中扔下，按照亚里士多德的道理，你们说说看，它落下时比重球快呢还是比重球慢?”
校长不屑一答地说道：“当然比重球要快!因为它是重球加轻球，自然更重了。”
这时一个老教授忙将校长的衣袖扯了一下，挤上前来说：“当然比重球要慢。它是重球加轻球，轻球接拉它，所以下落速度应是两球的平均值，介乎重球和轻球之间。”
伽利略这时才不慌不忙地说道：“可是世上只有一个亚里士多德啊，按照他的理论，怎么会得出两个不同的结果呢?” 校长和教授们面面相觑，半天说不出话来。一会儿才突然醒悟到，他们本是一起来对付伽利略的，怎么能在伽利略面前互相对立起来呢?校长的脸一下红到脖根，气急败坏地喊道：“你这是强辩，放肆!”这时围观的学生轰的一声大笑起来。伽利略还是不动火，慢条斯理地说：“看来还是亚里士多德错了!物体从空中自由落下时不管轻重，都是同时落地，就是说物体无论轻重，它们的加速度是相同的。”(后来测得是9．8米/秒2)正是： 物体从空自由下，轻重没有快慢差。你我一个加速度，共同享受九点八。
别看伽利略慢慢地说出这句话来，这却是物理学上一条极重要的定律：自由落体定律。它导致了以后一系列重大的科学发现。请大家记住，这年是1590年。
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（二）一、亚里士多德为什么在物理问题中总是出错──评述亚里士多德的功与过 物理教科书上，亚里士多德给同学们的形象不好。他老是出错，请同学们讲一讲，他有哪些错误的结论。
“物体下落的快慢是由它的重量决定的，物体越重，下落得越快”、“力是维持物体运动的原因，用力推车，车才前进，停止用力，车子就要停下来”。
是否觉得亚里士多德实在太不高明，而伽利略则比他伟大千倍。其实这种看法过于偏激，事实上，亚里士多德是古代的一位伟大思想家，一位百科全书式的
大学问家，他有着成就事业的理性方法，又有着几乎无所不及的思想成果，是古代科学思想的伟大代表，不仅在哲学、逻辑学方面的成就至今还被应用着，而且对物理学的前期发展是有贡献的。
①亚里士多德认为，物体永远在运动变化，“运动是永恒的，不能在一个时候曾经存在，在另一个时候不存在”这种运动永恒的观点具有唯物主义思想，包含辩证法的因素，至今仍是积极而有价值的。
亚里士多德提出的“自然运动”与“非自然运动”的理论。其中含有静止惯性的思想，在遥远的公元前，已是难能可贵的了。
②亚里士多德认为地上的物质由土、水、气、火这四种“基本元素”组成；企图从物质本身来说明自然，把科学从宗教与神话中解放出来，这一精神是有进步意义，这是人类幼年时代的思想精粹。
③亚里士多德主张大地是球形的，并列出了一些事实来证明。他说，当月蚀的时候，其显明的部份恰带有球形的形状……月蚀的成因乃是由于地球遮蔽月球之故，因而这就是说，地球表面的球形确定了月球的轮廓：认识到大地是球形，是一个重大的认识飞跃，为后来引力理论的建立作了思想准备。
这样一位伟大的学者为什么在物理问题上经常出错？亚里士多德的错误不在于头脑也不全在于时代，而在于研究方法。亚里士多德对物理的研究是采用“观察加直觉”的方法，他的那些错误结论是靠观察，并依赖直接推理，得出一系列直觉结论。固然，观察与直觉对物理研究是至关重要的。详细的观察和良好的直觉往往导致伟大的发现。然而物理学是一门以实验为基础的学科，所以根据直接观察所得出的直觉结论不是都可靠，有时会将人们引入歧途。如果说伽利略比亚里士多德伟大，就在于伽利略是第一位创造通过实验检验理论推导的科学研究方法的科学家．
二、伽利略与自由落体
亚里士多德的学说在十六世纪仍然如日中天，人人都奉为经典，没有人提出任何的怀疑。亚里士多德关于「自由落体」的学说是：物体自高处自由落下的速度和重量成正比。也就是说，一个十磅重的物体，下坠的速度会比一磅重的物体快十倍。这个学说在大小的外表上看来，似乎非常的合理，而且人人也都相信学说的真确性，教授们严肃的把这个学说教给他们的学生，学生们也都敬谨的接受这个学说，只有伽利略表示怀疑。
伽利略曾经亲眼目睹大小不同的冰雹，同时一起掉落到地。根据常识判断，它们似乎是从同一高度一起下坠的，但是按照亚里士多德的学说，较大的冰雹应该先落到地面上，小冰雹在接着掉来，伽利略观察到的并非如此。
他做了许多实验，发觉亚里士多德的学说是错误的，他决心指出这项错误。传说有一天，他邀请有关的教授到比塞塔前，拿出一个一百磅的重体，和一个一磅的重体。
伽利略问所有的教授们：
「假如这两个重体同时自塔顶自由落下，结果如何？」
教授们议论纷纷，谁也没有做过这样的实验，没有人敢预料结果如何。以往，他们按亚里斯多德的学说照本宣科，从来没有怀疑过。现在，居然有一位二十五岁的青年，提出了要求证据的疑问。结果呢？要是两个重体以非常悬殊的速度坠落地面，教授们可以松一口气，证明亚里士多德的学说是正确的，伽利略将被冠上「说谎者」、「搅局者」的罪名。要是两个重体同时坠落地面？又将如何解释呢？是扬弃奉行多年的亚里士多德学说，接受伽利略实验所证明的事
实，还是对伽利略的实验视若无睹？
比萨塔的倾斜度可以使坠体不受阻碍，伽利略塔顶大喊： 「看清楚了没有？下来了！」
两个重体砰然而下，小的重体始终和大的重体并行，而且同时落地。这两个重体的砰然一声，并不表示亚里士多德的学说已经崩溃。因为这一群教授在不想相信一件真实事物的时候，根本不去看一看、摸一摸，无论如何也不愿意承认亚里士多德的学说是错误的。更荒谬的是他们反而怀疑伽利略为了证实速度相同，而在重体内隐藏了「魔术」。
三、评述伽利略的科学研究方法
①比萨有座著名的塔，建于1173年。塔高54．6m（179英尺），由于塔基问题，塔身发生倾斜，那正是理想落体实验场所。伽利略为了证明他的论断，他邀请了许多人到斜塔旁观看，有他的支持者，也有他的反对者。伽利略一手拿着1只0．454kg（1磅）重的铅球，另一手拿着一只4．54kg（10磅）重的铅球，一步一步地登上斜塔，那些支持亚里士多德的学者发出“嘘嘘”的嘲笑声，准备看他“失败”的实验。伽利略到了塔顶，向下面人作了手势，叫喊着：“现在请各位注意！”他随即一松手，两只铅球笔直落下。“啪”地一声，两个重量不等的铅球同时落地。
②伽利略用实验方法证明亚里士多德的看法是错误的，还用实验证明了力不是维持物体运动而是改变物体运动状态的原因，并根据斜面实验，提出惯性的概念，总结出了惯性定律，自由落体运动定律，相对性原理，发现了单摆等时性原理，用自制的33倍望远镜发现了一系列天文现象。
③伽利略为了确立新的自然研究法──实验法的地位，又同教会的唯心论世界观进行了激烈的斗争，受到罗马宗教法庭的迫害，罚他每星期背诵七篇忏悔圣诗，无限期地监禁在他自己家中。但强权没有迫使伽利略屈服，他在家中写下了《两种科学的对话》，它用实验方法在物理学上打开了人们的眼界。不幸的是这本书出版时，伽利略已双目失明，永远也看不到它了。
伟大的物理学家爱因斯坦给了伽利略极高的评价，说“伽利略的发现及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端，这个发现告诉我们，根据直接观察所得出的直觉的结论不总是可靠的，因为它们有时会引到错误的线索上去”。这精辟的分析告诉了我们伽利略成功的秘诀和亚里士多德失败的原因。
十一、参考资料
1、普通高中课程标准实验教科书必修1.（人民教育出版社.2009.6）
2、普通高中课程标准实验教科书必修1教师教学用书（人民教育出版社.2009.10）
