5自由落体运动优秀教案案例

5　自由落体运动 高中物理       人教2003课标版

(一) 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初速度为零的匀加速直线运动。

 2. 能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析。 

3. 知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，了解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律解决实际问题。 

5. 初步了解探索自然规律的科学方法，重点培养学生的实验能力和推理能力。 

(二) 过程与方法 

6. 会根据现象进行合理假设与猜想的探究方法。 

7. 会利用实验数据分析并能归纳总结出物理规律的方法。 

8. 善于进行观察，并能独立思考或与别人进行讨论、交流。 

(三) 情感态度与价值观 

9. 通过指导学生探究，调动学生积极参与讨论，培养学生学习物理的浓厚兴趣。 

10. 渗透物理方法的教育，在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型──自由落体。

11. 培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于积极探索并能提出与别人不同的见解。

自由落体运动，学生有一定感性和模糊的体会，但理解自由落体运动概念，对学生而言有一定的困难。我觉得主要来自两方面，首先是物理语言的误导，使学生认为只要从某一高度随意下落的物体做的就是自由落体运动；其次生活中的落体运动与自由落体运动的区别──现实与理想的差异。因此在本节课教学中利用了实验和理论探究的方法，让学生自己体验、分析、归纳、讨论、评价等得出结论。激发了学生的学习兴趣，养成动手与合作能力，生成学生透过现象看本质的物理意识。 　　学生有匀变速直线运动规律、打点计时器及纸带分析的学习基础，完全可以通过自主体验与自主学习来完成本节课的内容。学生可能将自由落体运动与匀变速直线运动知识割裂，教学中要注意引导学生，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特殊匀变速直线运动而已。

★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。 

★教学难点  1. 理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题。

教师节的时候，大家有礼物送给老师，来而不往非礼也，今天老师也有礼物回赠给大家，是有我亲笔签名的精美书签。 　

（师生活动，请几个学生参与活动，谁能捏住书签就送给谁，由于书签比较短，少有学生能捏住。激发学生的好奇心和学习兴趣，课堂气氛活跃，）

教师：同学们一定想知道为什么有人捏不住书签？，它与我们今天所要认识和研究的一种运动──自由落体运动密切相关。同学们仔细观察过落体运动吗？我们来看，从同一高度释放小石头和羽毛，很显然石头比羽毛先落地（教师演示）。

提出问题：是否重的物体一定比轻的物体下落的快？（让学生分组实验探究）（板书） 　　

（1）分组实验，发现问题。 　　

教师将学生分组。学生分组实验──利用面积相等的金属片和纸片，设计小实验，动手做一做，并对看到的现象进行说明。（学生的实验方案可能有：将纸片团成纸团，纸团、金属片同时释放；将纸片团成纸团，纸团、纸片同时释放；金属片、纸片呈竖直同时释放；纸片放在金属片上，释放等等。） 　　组内讨论交流。小组代表说说，小组成员在实验中发现的现象，以及想知道的疑问。 　　教师对学生的实验方式和交流问题，做出适当的反馈与评价。（引导学生关注观察两物体落地的前后的次序，将其原因暂时搁置） 　　

（2）师生合作研讨，得出自由落体运动概念。 　　

学生的实验方法可能各种各样，为了将教学面向全体学生，让全体学生明确概念。教师演示，引导学生观察从同一高度同时下落的轻重物体下落的快慢，并归纳总结。 　　 　　

步骤①：先让金属片和一张等面积的薄纸片同时从同一高度下落。（观察结果：重的物体下落得快） 　　步骤②：把薄纸片揉成纸团再和金属片同时从同一高度下落。（让同学用耳朵听声音，结果：只有一个声音，说明轻重不同的物体同时落地。） 　　

步骤③：把金属片和一张面积较大的薄纸片从同一高度下落到水平桌面。（观察结果：轻的物体下落得快） 　　

师生结合实验探讨得出结论：物体下落的快慢不是由它们的轻重决定的。生活中看到的物体下落有快慢是由于空气阻力的原因。 　　

提出问题：那么在没有空气阻力时物体的下落是什么样的情况呢？ 　　

演示：把事先抽成真空（空气相当稀薄）的牛顿管拿出来，让牛顿管中的硬币、鸡毛、纸片、粉笔头从静止一起下落。 　　

学生：同时落下。 　　

老师：这就是自由落体运动。教师再把牛顿管放气，重复实验，构成强烈的对比。 　　

知识介绍： 　　1971年美国宇航员斯科特在月球表面上让一把锤子、一根羽毛同时下落，观察到它们同时落到月球表面上。 　　

同学们根据这些过程、结论，给自由落体运动下一个定义： 　　

1．自由落体运动：（板书） 　　

（1）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。 　　

（2）做自由落体运动的物体，在同一地点从同一高度下落的快慢是相同的。 　　

点评：此环节，让学生自己猜想、观察、思考、理解、体会，学生在体验中突破与原有认识的冲突，在教师引导下可以从以上实验中总结结论，提出物体下落快慢与物体质量无关的设想。另外，学生可能会提出关于下一环节的一些问题，教师也要做出适当评价，并为下面作铺垫。 　　教师：在认识了什么是自由落体运动之后，新的问题就产生了，同学们一定想知道它是什么性质的运动呢？ 　　师：结合前面物体下落的现象，你觉得自由落体运动究竟是一种怎样的运动？ 　　

2．实验探究二──探究自由落体运动的性质。 　　

（1）回味现象，进行猜想。 　　

让学生回忆上面实验现象，大胆猜想。（学生可能会提出：变速直线运动、加速直线运动、匀加速直线运动等） 　　

（2）组内讨论验证 　　小组内成员针对问题进行交流讨论。 　　

讨论主题：可以利用实验桌上提供的器材自行设计实验，用你们的实验方式操作、记录、研究自由落体运动的特点。学生的实验设计方案可能有多种，教师必须做好充分的预设。 　　

（1）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） 　　

（2）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： 　　

小组实验、操作、记录、思考、交流讨论， 　　

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。 　　

初步实验结论：大部分小组都能得到是加速运动，（此时教师一定要趁热打铁，是我们前面学过的匀加速直线运动吗？要是该多好呀？鼓励学生去探究是否是匀加速直线运动） 　　学生可能会有以下处理方法： 　　Ⅰ．连续相等时间内的位移之差Δs是一个常数 　　Ⅱ．速度均匀增大（利用v-t图像） 　　Ⅲ．s∝t2（利用s-t2图像）──

 （5）师生达成共识：自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动。（板书） 　　

Vt=at；x=（1/2）at2 　　

教师引导：根据你处理的数据,请你计算自由落体的加速度。 　　

各小组计算结果公布，教师把结果写在黑板上，（各结果有可能有误差）请同学们讨论在实验误差允许下，不同物体的自由落体运动，它们的加速度是否同的？ 　　

结论：相同。 　　

3．自由落体运动的加速度（板书） 　　

⑴在地面附近的同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用g表示。 　　

⑵重力加速度g的方向总是竖直向下的。 　　

⑶教师强调我们这里的重力加速度的大小g=9．801 m/s2。在粗略的计算中，可以把g取作10 m/s2。 　　请学生看书本P46的表格，说说能得到的信息： 　　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。 　　

4．做一做 （反馈应用 巩固知识） 　　

教师：老师最近发明了一个仪器，能测出你到底是反应灵敏还是反应迟钝（开玩笑），只要你一捏我就能知道你的反应时间，（边在过道走，边为学生测量，学生的热情和积极性很高）我把它叫做“反应时间测量尺”，你能知道我这把尺子的奥秘吗？ 　　

学生：知道（很不服气） 　　

教师：现实生活中人们遇到某种情况时，大脑能迅速作出反应。人从发现情况到作出反应采取行动所需的时间叫做反应时间。有些人反应时间对他们很重要，像运动员，战士，飞行员，司机等。你们也能做一把“反应时间测量尺”吗？，同桌之间相互测一测彼此的反应时间，我们现在不是有一门研究性学习的课程吗！你完全可以用你自己制作的“反应时间测量尺”定一下不同年龄，不同性别，不同职业人的反应时间是多少？也可以看一个人在一天是什么时候反应最快？其实这就是一个很好的研究性学习小课题。 　　点评：通过、“做一做”进一步巩固了结论，培养学生分析、解决问题的能力、动手能力和创造力，让人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。据教学时间情况，不一定在课堂内完成，尤其“做一做”让学生在课外动手体验。） 　　

5．自我评价小结 　　课堂小结：让学生以“本节课我学到了什么”为话题进行评价性小结。 　　教师引导学生从知识和方法两个角度来小结。

课后习题与做一做

5　自由落体运动

5　自由落体运动

教师节的时候，大家有礼物送给老师，来而不往非礼也，今天老师也有礼物回赠给大家，是有我亲笔签名的精美书签。 　

（师生活动，请几个学生参与活动，谁能捏住书签就送给谁，由于书签比较短，少有学生能捏住。激发学生的好奇心和学习兴趣，课堂气氛活跃，）

教师：同学们一定想知道为什么有人捏不住书签？，它与我们今天所要认识和研究的一种运动──自由落体运动密切相关。同学们仔细观察过落体运动吗？我们来看，从同一高度释放小石头和羽毛，很显然石头比羽毛先落地（教师演示）。

提出问题：是否重的物体一定比轻的物体下落的快？（让学生分组实验探究）（板书） 　　

（1）分组实验，发现问题。 　　

教师将学生分组。学生分组实验──利用面积相等的金属片和纸片，设计小实验，动手做一做，并对看到的现象进行说明。（学生的实验方案可能有：将纸片团成纸团，纸团、金属片同时释放；将纸片团成纸团，纸团、纸片同时释放；金属片、纸片呈竖直同时释放；纸片放在金属片上，释放等等。） 　　组内讨论交流。小组代表说说，小组成员在实验中发现的现象，以及想知道的疑问。 　　教师对学生的实验方式和交流问题，做出适当的反馈与评价。（引导学生关注观察两物体落地的前后的次序，将其原因暂时搁置） 　　

（2）师生合作研讨，得出自由落体运动概念。 　　

学生的实验方法可能各种各样，为了将教学面向全体学生，让全体学生明确概念。教师演示，引导学生观察从同一高度同时下落的轻重物体下落的快慢，并归纳总结。 　　 　　

步骤①：先让金属片和一张等面积的薄纸片同时从同一高度下落。（观察结果：重的物体下落得快） 　　步骤②：把薄纸片揉成纸团再和金属片同时从同一高度下落。（让同学用耳朵听声音，结果：只有一个声音，说明轻重不同的物体同时落地。） 　　

步骤③：把金属片和一张面积较大的薄纸片从同一高度下落到水平桌面。（观察结果：轻的物体下落得快） 　　

师生结合实验探讨得出结论：物体下落的快慢不是由它们的轻重决定的。生活中看到的物体下落有快慢是由于空气阻力的原因。 　　

提出问题：那么在没有空气阻力时物体的下落是什么样的情况呢？ 　　

演示：把事先抽成真空（空气相当稀薄）的牛顿管拿出来，让牛顿管中的硬币、鸡毛、纸片、粉笔头从静止一起下落。 　　

学生：同时落下。 　　

老师：这就是自由落体运动。教师再把牛顿管放气，重复实验，构成强烈的对比。 　　

知识介绍： 　　1971年美国宇航员斯科特在月球表面上让一把锤子、一根羽毛同时下落，观察到它们同时落到月球表面上。 　　

同学们根据这些过程、结论，给自由落体运动下一个定义： 　　

1．自由落体运动：（板书） 　　

（1）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。 　　

（2）做自由落体运动的物体，在同一地点从同一高度下落的快慢是相同的。 　　

点评：此环节，让学生自己猜想、观察、思考、理解、体会，学生在体验中突破与原有认识的冲突，在教师引导下可以从以上实验中总结结论，提出物体下落快慢与物体质量无关的设想。另外，学生可能会提出关于下一环节的一些问题，教师也要做出适当评价，并为下面作铺垫。 　　教师：在认识了什么是自由落体运动之后，新的问题就产生了，同学们一定想知道它是什么性质的运动呢？ 　　师：结合前面物体下落的现象，你觉得自由落体运动究竟是一种怎样的运动？ 　　

2．实验探究二──探究自由落体运动的性质。 　　

（1）回味现象，进行猜想。 　　

让学生回忆上面实验现象，大胆猜想。（学生可能会提出：变速直线运动、加速直线运动、匀加速直线运动等） 　　

（2）组内讨论验证 　　小组内成员针对问题进行交流讨论。 　　

讨论主题：可以利用实验桌上提供的器材自行设计实验，用你们的实验方式操作、记录、研究自由落体运动的特点。学生的实验设计方案可能有多种，教师必须做好充分的预设。 　　

（1）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） 　　

（2）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： 　　

小组实验、操作、记录、思考、交流讨论， 　　

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。 　　

初步实验结论：大部分小组都能得到是加速运动，（此时教师一定要趁热打铁，是我们前面学过的匀加速直线运动吗？要是该多好呀？鼓励学生去探究是否是匀加速直线运动） 　　学生可能会有以下处理方法： 　　Ⅰ．连续相等时间内的位移之差Δs是一个常数 　　Ⅱ．速度均匀增大（利用v-t图像） 　　Ⅲ．s∝t2（利用s-t2图像）──

 （5）师生达成共识：自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动。（板书） 　　

Vt=at；x=（1/2）at2 　　

教师引导：根据你处理的数据,请你计算自由落体的加速度。 　　

各小组计算结果公布，教师把结果写在黑板上，（各结果有可能有误差）请同学们讨论在实验误差允许下，不同物体的自由落体运动，它们的加速度是否同的？ 　　

结论：相同。 　　

3．自由落体运动的加速度（板书） 　　

⑴在地面附近的同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用g表示。 　　

⑵重力加速度g的方向总是竖直向下的。 　　

⑶教师强调我们这里的重力加速度的大小g=9．801 m/s2。在粗略的计算中，可以把g取作10 m/s2。 　　请学生看书本P46的表格，说说能得到的信息： 　　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。 　　

4．做一做 （反馈应用 巩固知识） 　　

教师：老师最近发明了一个仪器，能测出你到底是反应灵敏还是反应迟钝（开玩笑），只要你一捏我就能知道你的反应时间，（边在过道走，边为学生测量，学生的热情和积极性很高）我把它叫做“反应时间测量尺”，你能知道我这把尺子的奥秘吗？ 　　

学生：知道（很不服气） 　　

教师：现实生活中人们遇到某种情况时，大脑能迅速作出反应。人从发现情况到作出反应采取行动所需的时间叫做反应时间。有些人反应时间对他们很重要，像运动员，战士，飞行员，司机等。你们也能做一把“反应时间测量尺”吗？，同桌之间相互测一测彼此的反应时间，我们现在不是有一门研究性学习的课程吗！你完全可以用你自己制作的“反应时间测量尺”定一下不同年龄，不同性别，不同职业人的反应时间是多少？也可以看一个人在一天是什么时候反应最快？其实这就是一个很好的研究性学习小课题。 　　点评：通过、“做一做”进一步巩固了结论，培养学生分析、解决问题的能力、动手能力和创造力，让人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。据教学时间情况，不一定在课堂内完成，尤其“做一做”让学生在课外动手体验。） 　　

5．自我评价小结 　　课堂小结：让学生以“本节课我学到了什么”为话题进行评价性小结。 　　教师引导学生从知识和方法两个角度来小结。

课后习题与做一做