自由落体运动教学设计

甘红德

【摘要】自由落体运动是高中物理的重要内容。文章首先通过师生合作游戏引入课题，引出自由落体运动的概念；接着，先让学生猜想自由落体运动的性质，再通过实验让学生自主探究这种运动的性质；然后，让学生结合之前学过的匀变速直线运动规律得出自由落体运动规律；最后就是规律的应用，使学生对自由落体运动的规律加以巩固和提高。

【关键词】自由落体运动；教学设计；规律

【教材分析】

自由落体运动是高一物理第一章第七节的内容。本节内容是在学生学习了运动学的知识后编排的，是匀变速直线运动的特例。对自由落体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；另一方面是通过实验培养学生自主、合作、探究的科学研究方法，为学生的终身发展打下良好的基础。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准备的垫底课。所以本节课在本章中具有重要的地位和作用。

【学情分析】

在前面的教学中，学生已经初步掌握了匀变速直线运动的规律，并利用打点计时器研究过匀速直线运动和匀变速直线运动，同时对物理学中的理想模型有了一定的认识，具备了初步的逻辑思维能力和实验设计能力。

【教学目标】

知识与技能

1.研究并认识自由落体运动的特点和规律。

2.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。

过程与方法

1.培养学生观察能力和分析、处理实验数据的能力，使之会验证匀变速直线运动。

2.通过分析，归纳出自由落体运动速度、位移公式，培养学生分析、推理、综合的能力。

情感态度与价值观

1.让学生领悟突出主要因素，忽略次要因素的哲学思想。

2.通過实验探究，使学生形成实事求是的科学态度。

教学重难点

重点：自由落体运动的性质和规律。

难点：设计实验并验证自由落体运动为匀变速直线运动。

教法学法

问题教学法、实验法、讨论法。

教学准备

教师准备：（打点计时器、纸带、交流电源、铁架台、质量不同的重物12套）、PPT课件、多媒体展台、信用卡、纸片、牛顿管、真空抽气机

学生准备：三角板（或刻度尺）、铅笔、草稿纸

【教学过程】

一、引入新课

利用课前制作好的“测反应时间的尺子”测同学的反应时间。

设计意图：在课堂教学过程中，有意识地创设情境，通过提出一些与课文有关的富有启发性的问题，将学生引入情境之中，容易激发起学生学习的动机，培养其学习兴趣；通过合理创设情境，不仅能起到组织教学的作用，而且能使学生明确学习目标，产生浓厚的学习兴趣。

二、新课教学

知识点一：自由落体运动

问题1： 物体下落的快慢与哪些因素有关？

『实验探究一』（1）把一张纸片和同样大小的信用卡从同一高度由静止同时释放，哪个下落得快？（2）把纸片和信用卡叠在一起，重复上述实验，下落快慢有什么变化？试猜想发生这些现象的可能原因。

（学生观察、思考后回答：由于空气阻力的影响。）

『实验探究二』（1）把事先抽成几乎真空的牛顿管拿出来，让牛顿管中的铁片、羽毛由静止同时从同一高度下落；（2）再打开阀门让空气进入，重复刚才的实验。

（学生观察、思考后回答：在没有空气阻力的情况下，轻重不同，物体下落快慢相同。）

设计意图： 学生通过实验观察进而对原有的观念产生怀疑，猜想下落快慢不同的可能原因，然后再设计另外的实验去验证，得出物体下落快慢相同与轻重无关，与空气阻力有关，培养学生科学探究能力和实事求是的科学态度。

『学生活动』引出自由落体运动的概念

①定义：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。

②条件：a.初速度为零； b.只受重力作用。

说明自由落体运动是理想化模型，实际中在重力比阻力大得多的情况下，可以忽略阻力的影响；把物体自由下落的运动看成自由落体运动。

设计意图：让学生了解突出主要因素，忽略次要因素，建立理想化模型的物理思维方法。

知识点二：自由落体运动的性质

问题2： 自由落体运动轨迹是直线还是曲线？是匀速运动还是变速运动？

讨论交流：1.怎样根据纸带上点的分布特征判断物体是否是做匀变速运动？

2.重锤托着纸带自由下落能否看成是自由落体运动呢？

实验注意事项

（1）要竖直提起纸带，让重锤靠在限位孔。

（2）先接通电源，后释放纸带。

（3）选取中间一段比较清晰的点迹并每隔一个计时点依次编好计数点。

（4） 用刻度尺依次测量出x1、x2、x3、x4两点间的距离，请填好实验数据记录表格。

（教师巡视，了解情况，并给部分有困难的学生以适当的引导。）

根据实验数据归纳出自由落体运动的性质：是初速度为零匀加速直线运动，方向竖直向下。

设计意图：通过此活动，培养学生的实验设计能力、实验操作能力、数据处理能力以及归纳总结能力。

问题3：阅读教科版必修1课本P31“一些地区重力加速度值”，从表中你能发现什么规律吗？

总结：地球的不同地方，重力加速度不同，从赤道到两极，重力加速度逐渐增大。

设计意图：培养学生的概括能力，让学生了解重力加速度随纬度的增加而增大。

知识点三：自由落体运动的规律

问题4：根据自由落体运动的初速度v0=0，加速度 ，下落位移（高度）x=h，请同学们结合匀变速直线运动的基本规律，写出自由落体运动的基本规律。

设计意图：培养学生的知识迁移能力。

例题：如图，在测反应时间过程当中，若尺子下落的高度为 20cm，请估算出反应时间。

设计意图：该问题是通过回扣课前游戏，使学生对自由落体运动的规律加以巩固和提高，同时培养学生运用新知识解决实际问题的能力。

【课外作业】

1.根据自由落体运动下落时间与下落高度的对应关系，请你设计方案制作一把测量反应时间的尺子。

2.请你设计方案：用一块较重的石子和秒表来估算一座桥的桥面到水面的距离。

【板书设计】

第七节 自由落体运动

一、定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动

二、条件：1.只受重力作用；2.初速度为零

三、性质：匀加速直线运动，a=g=9.8m/s2，方向竖直向下

四、规律：；；