自由落体运动教学设计

陈树兴

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2014）02-0179-01

●导入新课

教师捏住一枚纪念币，学生用两个手指在纪念币下5cm处做捏住纪念币的准备，当看到教师放开纪念币时，学生立即尝试捏住纪念币，为什么没捏住？在什么条件下可以捏住？本节我们通过讨论物体下落的规律来解决这个问题。（设疑，激发学生学习兴趣）

●进行新课

学生举例见过的类似运动，苹果下落、树叶下落、水龙头滴水、雪花飘落等。（由大量事实引入，让学生获取感性认识）

苹果与树叶、水滴与雪花下落的快慢不同，下落的快慢由什么因素决定呢？小组讨论一下，并利用身边的材料做一个简单实验说明你的结论。（培养学生观察生活现象的意识，并学会从观察中自己得出结论）

学生可能做以下两个实验：

实验1：将一张纸和一块橡皮在同高度同一地点同时释放。

现象：橡皮先着地，重量大的物体下落较快。

实验2：将纸揉成的纸团和橡皮同时在同一高度同一地点释放。

现象：纸团和橡皮几乎同时着地。

（若学生没有进行实验2教师可启发学生做实验2，启发学生认识到物体下落快慢不同是因为受空气阻力的影响）

猜想：你得到什么结论？若在真空中，下落情况会是怎样的？

视频：1971年，美国宇航员斯科特在月球表面上让一把锤子和一根羽毛同时下落.观察到它们同时落到月球表面。

网络资源：

演示1：牛顿管实验.管内有空气时重量大的金属片比重量小的羽毛下落快；管内真空时两物体下落快慢相同。

（使学生再次认识到生活中观察到重物下落快和慢的原因是由于空气阻力的影响，从而引入自由落体运动的概念和物体做自由落体运动的条件）

不同的物体在真空中从静止开始下落的运动完全相同，我们把这种运动叫做自由落体运动。

板书：自由落体运动

板书：1.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。

2.条件：⑴只受重力；

.⑵从静止开始下落。

实际上，如果空气阻力同重力相比很小，可以忽略，物体的下落也可以近似看作是自由落体运动.例如刚才观察到的纪念币和橡皮的下落运动。

提问：自由落体运动具有怎样的运动特点呢？

请以小组为单位设计探究方案来证明你的猜想。

板书：3.特点

组织学生讨论与交流实验方案——学生先小组讨论，后代表发言.最后总结出以下可能的方案：

方案1：仿照第二章第一节《探究小车速度随时间变化的规律》的方法，用打点计时器研究自由落体运动，根据打出的纸带，有两种处理数据的方法：①连续相等时间内的位移之差是一个常数，即根据△x=aT2；②速度均匀增大，即利用v-t图像。

学生采用方案1分组实验，重点强调：实验前，设计好实验记录的表格；将计时器呈竖直方向固定在铁架台上；用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器下方；先接通电源再松开纸带；通过对纸带数据的处理，分析自由落体运动是否为匀加速直线运动，另选一小组采用方案2.教师巡视、指导。

组织学生交流探究结果，展示学生作出的v-t图像和x-t2图像，为开阔学生的眼界，懂得用多种方法进行研究，教师可当场利用计算机的EXCEL的图表功能在投影上演示自由落体的x-t2图像。得出实验结论：

板书：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

各小组求出加速度的大小，教师展示各小组加速度计算结果，并根据刚才EXCEL处理的图像计算加速度的值（各结果有可能有误差）.请同学讨论在误差允许的范围内，不同物体做的自由落体运动，它们的加速度是否相同？

在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，我们把自由落体运动的加速度叫做自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。

（板书）4.自由落体加速度

阅读课本46页的表格，思考不同地点物体的g值都相同吗？有何规律？

在地球上的不同地方，自由落体加速度的值略有不同，从赤道到两极，随着纬度的增大，g值增大.在通常的计算中，g取作9.8m/s2在粗略的计算中，g可取作10m/s2。

（板书）g=9.8m/s2，方向竖直向下。（板书）5.自由落体运动的规律请学生回忆匀变速直线运动规律及公式：请学生讨论自由落体运动规律并写出公式：

式中x是指自由落体下落的高度。（学生独立推导得出结论，实现知识的迁移）

●拓展迁移

1.测定反应时间

指导学生实验：原理、怎么操作、怎么读数、怎么计算出反应时间

2.估算曝光时间

从总的提出方式来看，明确是要求估算，曝光时间很短，石子的速度变化很小，可以把A点（或B点）的速度算出来，再用AB间距离除以这个速度就得到曝光时间.

通过对该问题的处理，要让学生认识到处理实际问题时应该从实际出发，来考虑处理问题的方法.不要过分考虑理论上的严密性.

3.设每层楼高3米，這至多允许他有多长的思考时间？小孩被接住时的速度7月2日，杭州白金海岸小区，两岁女童妞妞从10层高楼坠落。这一瞬间，邻居吴菊萍踢掉高跟鞋，伸出双臂接住了孩子。这个发自本能的动作，令她当场昏迷，左手臂多处骨折，但也挽救了妞妞的生命。这惊险的一幕，感动了亿万人，网友们赞誉吴菊萍为“最美妈妈”，更有人称她是“英雄”。多大？（小孩的下落运动可看成自由落体运动。）

●巩固练习

为了测出井口到水面的距离，让一个石块从井口自由落下，经过2.5s后听到石块击水的声音，估算井口到水面的距离。考虑到声音在空气中传播需用一定的时间，估算结果偏大还是偏小？

●课后作业

1.查阅频闪摄影的相关资料，明确频闪仪的工作原理.根据教科书第45页“问题与练习”4提供的材料，判断自由落体运动的特点，并计算自由落体加速度。

2.阅读《伽利略对自由落体运动的研究》

教学效果：能够体现新课程的教学理念，让学生采用小组合作探究，提高了学生的动手能力，课堂效率明显提高培养学习物理的兴趣。