人教版高中物理必修1教學設計

課題	自由落體運動	單元	2	學科	物理	年級	高一
學習目標	一、知識與技能 1、知道自由落體運動的條件以及運動性質(zhì)。 2、掌握自由落體加速度的大小和方向,并學會逆向思維解決問題。 3、能夠運用勻變速直線運動規(guī)律分析、解決有關自由落體運動的問題。二、過程與方法 1、小組通過實驗探究、討論交流，體驗自由落體運動現(xiàn)象。 2、培養(yǎng)學生觀察能力、分析能力、推理能力、處理實驗數(shù)據(jù)的能力、歸納能力等。三、情感態(tài)度與價值觀 1、體會身邊的自由落體運動，學以致用，激發(fā)學生的學習熱情。 2、通過應用自由落體運動規(guī)律，解決實際問題，培養(yǎng)學生關注生活的態(tài)度。
重點	自由落體運動的特點和規(guī)律。
難點	1、自由落體運動的性質(zhì) 2、用自由落體運動公式解決生活中的實際問題

教學過程

教學環(huán)節(jié)

教師活動

學生活動

設計意圖

導入新課

出示圖片：常見物體的下落
物體下落的運動是司空見慣的，例如雨滴下落，雪花紛飛、樹葉飄落等，但人類對它的認識卻經(jīng)歷了差不多兩千年的時間。
出示圖片：尺子
教師：大家都知道尺子的用途是，測量長度，而且只能測量，20cm以內(nèi)的長度，且精度為1mm，如果有人想要測量同學們的反應時間的快慢，我會用到什么工具呢？
同學們：秒表
教師：如果我用尺子測定你們的反應時間，有人會相信么？好下面我就測定每組1位同學的反應時間。
第一組：26cm
第二組：24cm
第三組：20cm
先問題暫時放一下，下面我來教你們方法，
你們自己算？
出示圖片：亞里士多德
教師敘述亞里士多德的觀點：二千多年前，古希臘哲學家亞里士多德認為物體下落的快慢跟它的輕重有關，重的物體下落得快。
他的這一論斷符合人們的常識，以至于其后兩千年的時間里，大家都奉為經(jīng)典，從現(xiàn)在起推翻你們這錯誤思想,你能舉例推翻這一結(jié)論嗎？

出示參考答案：取兩張質(zhì)量不同的紙，取質(zhì)量小揉成紙團，再讓它們同時下落。可觀察到什么現(xiàn)象？
現(xiàn)象：質(zhì)量小的紙團下落的快。
教師總結(jié)：可見亞里士多德的觀點是錯誤的
影響落體運動快慢的因素可能是空氣阻力的作用。

觀察圖片

參加小游戲

學生觀察并思考，提出自己的猜想，并動手設計自己的可行方案。說出實驗現(xiàn)象以及結(jié)論

了解常見的物體下落的現(xiàn)象

掌握一定的歷史史實，學會一些基本的推理方法，初步養(yǎng)成置疑的習慣，激發(fā)學生的學習興趣。

講授新課

一、自由落體運動
1、伽利略認為，根據(jù)亞里士多德的論斷，會推出相互矛盾的結(jié)論。
出示圖片：大小石頭
（1）假定大石頭的下落速度為8，塊小石頭的下落速度為4，當把兩塊石頭捆在一起時，大石頭會被小石頭拖著而變慢。
結(jié)論1：整個物體的下落速度應該小于8；
（2）把兩塊石頭捆在一起后，整體重量增加，則速度增加。
結(jié)論2：整個物體下落的速度應該比8還要大。
教師總結(jié)：這種相互矛盾的結(jié)論，說明亞里士多德“重的物體下落得快”的看法是錯誤的。
那么，輕重不同的物體下落的情況到底怎樣？下面我們一起來做個比較精細的實驗，仔細研究一下。
2、演示實驗：輕重不同的物體下落快慢的研究
出示圖片：牛頓管
甲有空氣    乙真空
（1）實驗器材：牛頓管（一個兩端封閉的玻璃管，其中一端有一個開關，玻璃管可以與外界相通）、真空泵、質(zhì)量不相同的鐵片和羽毛等。
（2）實驗步驟
①在有空氣阻力時，把質(zhì)量不相同的鐵片和羽毛放到玻璃管中；
②把玻璃管豎直放置，讓鐵片和羽毛從玻璃管上方同時開始下落，觀察物體下落的情況；
③啟動真空泵，把牛頓管里的空氣抽出一些，把玻璃管豎直放置，讓鐵片和羽毛從玻璃管上方同時開始下落，觀察物體下落的情況；
④把牛頓管里的空氣幾乎全部抽出，重復步驟③，觀察物體下落的情況。
（3）演示牛頓管的實驗視頻

教師總結(jié)：
（4）實驗現(xiàn)象：如果牛頓管里有空氣，金屬片和羽毛下落的快慢不同；把牛頓管里的空氣抽出一些，金屬片和羽毛下落的快慢就變得接近；當把牛頓管里的空氣幾乎全部抽出時，金屬片和羽毛下落的快慢就相同了。
（5）實驗結(jié)論：在沒有空氣的空間里，物體下落的快慢相同
3.自由落體運動
（1）定義：物體只在重力作用下，從靜止開始下落的運動。
（2）特點：只受重力、v₀=0
（3）當空氣阻力的作用比較小，可以忽略不計時，從靜止開始下落的物體可視為自由落體運動。
由上面的實驗我們可以看到，自由落體運動是加速運動。那么，它的加速度在下落過程中是否變化呢？
例1．自由落體運動
（1）定義：物體只在______作用下從______開始下落的運動；
（2）物體的下落可看作自由落體運動的條件：空氣阻力的作用______，可以______。
【答案】重力    靜止    比較小    忽略
例2．判斷下列說法的正誤．
（1）重的物體總是比輕的物體下落得快．（____）
（2）在空氣中由靜止釋放的物體都做自由落體運動．（____）
（3）物體只在重力作用下的運動是自由落體運動．（____）
【答案】錯誤    錯誤    錯誤

二、實驗：研究自由落體運動的規(guī)律
1、實驗器材：鐵架臺、打點計時器、紙帶、學生電源、夾子、導線、重物。
2、原理：紙帶在重物的作用下自由下落，紙帶受到的阻力較小，近似認為紙帶做自由落體運動，根據(jù)打出的紙帶點的情況，分析出重物的運動規(guī)律。
出示圖片：打點計時器
3、實驗步驟：
①把打點計時器豎直固定在鐵架臺上，紙帶一端系著重物，另一端穿過計時器。
②讓重物靠近打點計時器，用手捏住紙帶上端，先啟動打點計時器，后松手后重物自由下落，計時器在紙帶上留下一串小點，最后要關閉電源。
③仿照前面對小車運動的研究，測量重物下落的加速度。
④改變重物的質(zhì)量，重復上面的實驗。
4、數(shù)據(jù)處理
（1）計數(shù)點瞬時速度的求法

例題：計數(shù)點2時的瞬時速度

參考答案

用計算較準確的平均速度來代替某點的瞬時速度。
出示紙帶：

教師出示計算結(jié)果和圖像
試驗結(jié)論：v-t圖像為一條傾斜的直線，所以自由有落體運動是勻變速直線運動。
實驗誤差：
1.紙帶與打點計時器的摩擦
2.空氣阻力的影響
3.測量誤差
知識拓展
由紙帶判斷物體做勻變速直線運動的方法：

如圖所示，0、1、2……為時間間隔相等的各計數(shù)點，S₁、S₂、S₃……為相鄰兩計數(shù)點之間的距離，若△S= S₂－S₁=……=C（常數(shù)），即若兩連續(xù)相等的時間間隔的位移之差為恒量，則與紙帶相連的物體的運動為勻變速直線運動。
△S =aT²
三、自由落體加速度
對不同物體進行的實驗結(jié)果表明，在同一地點，一切物體自由下落的加速度都相同。
1、定義：物體在自由落體運動中的加速度叫做自由落體加速度，也叫重力加速度。
2、符號：通常用g表示。
3、方向：豎直向下。

地點	緯度	重力加速度
赤道海平面	0°	9.780
馬尼拉	14°35′	9.784
廣州	23°06′	9.788
武漢	30°33′	9.794
上海	31°12′	9.794
東京	35°43′	9.798
北京	39°56′	9.801
紐約	40°40′	9.803
莫斯科	55°45′	9.816
北極	90°	9.832

你從表中發(fā)現(xiàn)了什么規(guī)律嗎？
做一做：用手機測自由落體加速度
閱讀課文用手機自己測一測自由落體加速度。
出示圖片：手機截屏的自由落體運動
用手托著手機，打開加速度傳感器，手掌迅速向下運動，讓手機脫離手掌而自由下落，然后接住手機，觀察手機屏幕上加速度傳感器的圖像。
四、自由落體運動的規(guī)律
1、自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動。
你能根據(jù)勻變速直線運動的基本公式，總結(jié)自由落體運動的規(guī)律嗎？
自由落體運動規(guī)律

勻變速直線運動	自由落體運動規(guī)律

師：予人以魚不如予人以漁，“漁”給你了，
你們算算誰的反應時間快
第一組：26cm
第二組：24cm
第三組：20cm
科學漫步伽利略對自由落體運動的研究
認真閱讀課本，了解伽利略對自由落體運動的研究過程
出示圖片：伽利略在做銅球沿斜面運動的實驗（油畫）
斜面的傾角增大到90°，這時小球的運動就是自由落體運動，這時小球仍然會保持勻加速運動的性質(zhì)，而且所有物體下落時的加速度都是一樣的！

課堂練習
1．自由落體加速度
（1）定義：在同一地點，一切物體自由下落的加速度都______，這個加速度叫作自由落體加速度，也叫作______，通常用g表示。
（2）自由落體加速度方向：______。
（3）自由落體加速度大小
a.在地球表面，g值隨緯度的增大而逐漸______；
b.一般取值：g＝9.8m/s2或g＝______。
【答案】相同重力加速度豎直向下增大 10 m/s²
2．自由落體運動的規(guī)律
（1）自由落體運動的性質(zhì)：自由落體運動是初速度為______的______運動；
（2）勻變速直線運動的基本公式及其推論都______自由落體運動；
（3）自由落體運動的速度、位移與時間的關系式：v＝___________， ___________。
【答案】0 勻加速直線適用于 gt

                 3、關于自由落體運動，下列說法中正確的是（    ）
A．自由落體運動是勻變速直線運動
B．自由落體運動是物體不受力的運動
C．自由落體運動是加速度為g的曲線運動
D．紙片在大氣中的下落是自由落體運動
【答案】A
4．．關于自由落體運動，下列說法正確的是（　　）
A．下落時間由下落的高度決定 B．重的物體下落快，輕的物體下落慢
C．自由落體的位移與時間成正比     D．自由落體的位移與速度成正比
【答案】A
5．伽利略對自由落體運動的研究，開創(chuàng)了研究自然規(guī)律的科學方法，這就是(　　)
A．對自然現(xiàn)象進行總結(jié)歸納的方法
B．用科學實驗進行探究的方法
C．對自然現(xiàn)象進行總結(jié)歸納，并用實驗進行驗證的方法
D．抽象思維、數(shù)學推導和科學實驗相結(jié)合的方法
【答案】D
6．1971年，美國宇航員大衛(wèi)•斯科特在登上月球后，從同一高度同時由靜止釋放錘子和羽毛（如圖所示），則下落過程中（）
A．錘子比羽毛速度變化大
B．羽毛比錘子速度變化大
C．錘子比羽毛加速度大
D．錘子和羽毛加速度一樣大
【答案】D
7．物體自某一高處做自由落體運動的平均速度為10m/s，則該高度為(g取10m/s2)(　　)
A．5.0m B．10m C．20m D．25m
【答案】C
拓展提高
1、人從發(fā)現(xiàn)情況到采取相應行動經(jīng)過的時間叫反應時間．如圖，同學甲兩個手指捏住木尺一端，同學乙在木尺另一端零刻度處做握尺準備，且手的任何部位都與尺不接觸．當乙看到甲放手時，他立即握住木尺，發(fā)現(xiàn)所握處刻度值為20cm，則同學乙的反應時間為（　　）（g取10m/s2）．

A．0.2s B．0.1s   C．0.02s D．0.5s
【答案】A
2、自由下落的物體，當它落到全程的一半和全程所用的時間的比是(     )
A．1：2 B．2 :1   C．2:      D．1:
【答案】D
3．下列關于重力加速度的說法正確的是（    ）
A．重力加速度g是標量，只有大小，沒有方向
B．緯度越高的地方，重力加速度的值越小
C．在地球上同一地點，一切物體做自由落體運動的加速度是相同的
D．在地球上同一地方，離地面越高重力加速度的值越小
【答案】CD
4.從離地面高為H=80m的高空自由下落一個小球，(取g=10m/s2.)求：
（1）小球經(jīng)過多長時間落到地面；
（2）小球落地的速度大小；
（3）小球最后1s內(nèi)下落的位移．
【答案】（1）4s；（2）40m/s；（3）35m．
【詳解】
（1）根據(jù)

得下落時間為：

（2）根據(jù)速度公式可得小球落地的速度為：
v=gt=10×4m/s=40m/s．
（3）小球在最后1s內(nèi)下落的位移為：

閱讀課文，說出根據(jù)亞里士多德的觀點，會推出相互矛盾的結(jié)論是什么。

學生掌握實驗步驟

學生觀察實驗說一說看到的實驗現(xiàn)象和實驗結(jié)論

學生回答對自由落體運動的認識，并給出一個定性的說法

學生練習

閱讀課文結(jié)合之前學的知識說一說實驗器材

閱讀實驗步驟

學生觀察紙帶并計算瞬時速度，然后畫出圖像，

學生看書中列表，嘗試從表中尋找規(guī)律，這一規(guī)律是怎樣產(chǎn)生的？

學生掌握自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動，并說出自由落體運動的規(guī)律

學生閱讀課文

學生練習

鍛煉學生自主學習能力以及總結(jié)能力

了解實驗實驗過程

鍛煉學生的觀察總結(jié)能力。

培養(yǎng)學生利用物理語言，歸納總結(jié)規(guī)律的能力。

掌握自由落體運動基本概念

鍛煉學生的觀察能力

了解自由落體運動打紙帶的方法

鍛煉學生處理數(shù)據(jù)的能力

理解掌握自由落體運動的加速度是一個定值（在同一地點）。引導學生學會分析數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)規(guī)律。

注重知識結(jié)構的邏輯性，不但掌握物理規(guī)律，還要掌握研究物理過程中使用的科學的思想方法。

了解伽利略對自由落體運動的研究

鞏固本節(jié)知識

課堂小結(jié)

1、自由落體運動：初速度為零的勻加速直線運動。
2、條件：初速度為零，只受重力
3、大小：一般 g =9.8m/s²,粗略計算 g=10m/s²
4、自由落體運動規(guī)律

梳理自己本節(jié)所學知識進行交流

根據(jù)學生表述，查漏補缺，并有針對性地進行講解補充。

板書

一、自由落體運動

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【最新2023】人教版高中物理必修一【2.4自由落體運動】教案

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