人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动优秀教学设计

这是一份人教版 (2019)必修 第一册4 自由落体运动优秀教学设计，共11页。教案主要包含了知识与技能，过程与方法，情感态度与价值观，自由落体运动的规律等内容，欢迎下载使用。

人教版高中物理必修1教学设计
课题
自由落体运动
单元
2
学科
物理
年级
高一
学习
目标
一、知识与技能
1、知道自由落体运动的条件以及运动性质。
2、掌握自由落体加速度的大小和方向,并学会逆向思维解决问题。
3、能够运用匀变速直线运动规律分析、解决有关自由落体运动的问题。
二、过程与方法
1、小组通过实验探究、讨论交流，体验自由落体运动现象。
2、培养学生观察能力、分析能力、推理能力、处理实验数据的能力、
归纳能力等。
三、情感态度与价值观
1、体会身边的自由落体运动，学以致用，激发学生的学习热情。
2、通过应用自由落体运动规律，解决实际问题，培养学生关注生活的态度。
重点
自由落体运动的特点和规律。
难点
1、自由落体运动的性质
2、用自由落体运动公式解决生活中的实际问题

教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
导入新课

出示图片：常见物体的下落
物体下落的运动是司空见惯的，例如雨滴下落，雪花纷飞、树叶飘落等，但人类对它的认识却经历了差不多两千年的时间。
出示图片：尺子
教师：大家都知道尺子的用途是，测量长度，而且只能测量，20cm以内的长度，且精度为1mm，如果有人想要测量同学们的反应时间的快慢，我会用到什么工具呢？
同学们：秒表
教师：如果我用尺子测定你们的反应时间，有人会相信么？好下面我就测定每组1位同学的反应时间。
第一组：26cm
第二组：24cm
第三组：20cm
先问题暂时放一下，下面我来教你们方法，
你们自己算？
出示图片：亚里士多德
教师叙述亚里士多德的观点：二千多年前，古希腊哲学家亚里士多德认为物体下落的快慢跟它的轻重有关，重的物体下落得快。
他的这一论断符合人们的常识，以至于其后两千年的时间里，大家都奉为经典，从现在起推翻你们这错误思想,你能举例推翻这一结论吗？

出示参考答案：取两张质量不同的纸，取质量小揉成纸团，再让它们同时下落。可观察到什么现象？
现象：质量小的纸团下落的快。
教师总结：可见亚里士多德的观点是错误的
影响落体运动快慢的因素可能是空气阻力的作用。

观察图片

参加小游戏






学生观察并思考，提出自己的猜想，并动手设计自己的可行方案。说出实验现象以及结论



了解常见的物体下落的现象







掌握一定的历史史实，学会一些基本的推理方法，初步养成置疑的习惯，激发学生的学习兴趣。
讲授新课
一、自由落体运动
1、伽利略认为，根据亚里士多德的论断，会推出相互矛盾的结论。
出示图片：大小石头
（1）假定大石头的下落速度为8，块小石头的下落速度为4，当把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而变慢。
结论1：整个物体的下落速度应该小于8；
（2）把两块石头捆在一起后，整体重量增加，则速度增加。
结论2：整个物体下落的速度应该比8还要大。
教师总结：这种相互矛盾的结论，说明亚里士多德“重的物体下落得快”的看法是错误的。
那么，轻重不同的物体下落的情况到底怎样？下面我们一起来做个比较精细的实验，仔细研究一下。
2、演示实验：轻重不同的物体下落快慢的研究
出示图片：牛顿管
甲 有空气 乙 真空
（1）实验器材：牛顿管（一个两端封闭的玻璃管，其中一端有一个开关，玻璃管可以与外界相通）、真空泵、质量不相同的铁片和羽毛等。
（2）实验步骤
①在有空气阻力时，把质量不相同的铁片和羽毛放到玻璃管中；
②把玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落的情况；
③启动真空泵，把牛顿管里的空气抽出一些，把玻璃管竖直放置，让铁片和羽毛从玻璃管上方同时开始下落，观察物体下落的情况；
④把牛顿管里的空气几乎全部抽出，重复步骤③，观察物体下落的情况。
（3）演示牛顿管的实验视频

教师总结：
（4）实验现象：如果牛顿管里有空气，金属片和羽毛下落的快慢不同；把牛顿管里的空气抽出一些，金属片和羽毛下落的快慢就变得接近；当把牛顿管里的空气几乎全部抽出时，金属片和羽毛下落的快慢就相同了。
（5）实验结论：在没有空气的空间里，物体下落的快慢相同
3.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）特点：只受重力、v0=0
（3）当空气阻力的作用比较小，可以忽略不计时，从静止开始下落的物体可视为自由落体运动。
由上面的实验我们可以看到，自由落体运动是加速运动。那么，它的加速度在下落过程中是否变化呢？
例1．自由落体运动
（1）定义：物体只在______作用下从______开始下落的运动；
（2）物体的下落可看作自由落体运动的条件：空气阻力的作用______，可以______。
【答案】重力 静止 比较小 忽略
例2．判断下列说法的正误．
（1）重的物体总是比轻的物体下落得快．（____）
（2）在空气中由静止释放的物体都做自由落体运动．（____）
（3）物体只在重力作用下的运动是自由落体运动．（____）
【答案】错误 错误 错误

二、实验：研究自由落体运动的规律
1、实验器材：铁架台、打点计时器、纸带、学生电源、夹子、导线、重物。
2、原理：纸带在重物的作用下自由下落，纸带受到的阻力较小，近似认为纸带做自由落体运动，根据打出的纸带点的情况，分析出重物的运动规律。
出示图片：打点计时器
3、实验步骤：
①把打点计时器竖直固定在铁架台上，纸带一端系着重物，另一端穿过计时器。
②让重物靠近打点计时器，用手捏住纸带上端，先启动打点计时器，后松手后重物自由下落，计时器在纸带上留下一串小点，最后要关闭电源。
③仿照前面对小车运动的研究，测量重物下落的加速度。
④改变重物的质量，重复上面的实验。
4、数据处理
（1）计数点瞬时速度的求法

例题：计数点2时的瞬时速度
参考答案

用计算较准确的平均速度来代替某点的瞬时速度。
出示纸带：

教师出示计算结果和图像
试验结论：v-t图像为一条倾斜的直线，所以自由有落体运动是匀变速直线运动。
实验误差：
1.纸带与打点计时器的摩擦
2.空气阻力的影响
3.测量误差
知识拓展
由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：

如图所示，0、1、2……为时间间隔相等的各计数点，S1、S2、S3……为相邻两计数点之间的距离，若△S= S2－S1=……=C（常数），即若两连续相等的时间间隔的位移之差为恒量，则与纸带相连的物体的运动为匀变速直线运动。
△S =aT2
三、自由落体加速度
对不同物体进行的实验结果表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同。
1、定义：物体在自由落体运动中的加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度。
2、符号：通常用g表示。
3、方向：竖直向下。
地 点
纬 度
重力加速度
赤道海平面
0°
9.780
马尼拉
14°35′
9.784
广州
23°06′
9.788
武汉
30°33′
9.794
上海
31°12′
9.794
东京
35°43′
9.798
北京
39°56′
9.801
纽约
40°40′
9.803
莫斯科
55°45′
9.816
北极
90°
9.832
你从表中发现了什么规律吗？
做一做：用手机测自由落体加速度
阅读课文用手机自己测一测自由落体加速度。
出示图片：手机截屏的自由落体运动
用手托着手机，打开加速度传感器，手掌迅速向下运动，让手机脱离手掌而自由下落，然后接住手机，观察手机屏幕上加速度传感器的图像。
四、自由落体运动的规律
1、自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。
你能根据匀变速直线运动的基本公式，总结自由落体运动的规律吗？
自由落体运动规律
匀变速直线运动
自由落体运动规律






师：予人以鱼不如予人以渔，“渔”给你了，
你们算算谁的反应时间快
第一组：26cm
第二组：24cm
第三组：20cm
科学漫步 伽利略对自由落体运动的研究
认真阅读课本，了解伽利略对自由落体运动的研究过程
出示图片：伽利略在做铜球沿斜面运动的实验（油画）
斜面的倾角增大到90°，这时小球的运动就是自由落体运动，这时小球仍然会保持匀加速运动的性质，而且所有物体下落时的加速度都是一样的！

课堂练习
1．自由落体加速度
（1）定义：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都______，这个加速度叫作自由落体加速度，也叫作______，通常用g表示。
（2）自由落体加速度方向：______。
（3）自由落体加速度大小
a.在地球表面，g值随纬度的增大而逐渐______；
b.一般取值：g＝9.8m/s2或g＝______。
【答案】相同 重力加速度 竖直向下 增大 10 m/s2
2．自由落体运动的规律
（1）自由落体运动的性质：自由落体运动是初速度为______的______运动；
（2）匀变速直线运动的基本公式及其推论都______自由落体运动；
（3）自由落体运动的速度、位移与时间的关系式：v＝___________， ___________。
【答案】0 匀加速直线 适用于 gt 3、关于自由落体运动，下列说法中正确的是（ ）
A．自由落体运动是匀变速直线运动
B．自由落体运动是物体不受力的运动
C．自由落体运动是加速度为g的曲线运动
D．纸片在大气中的下落是自由落体运动
【答案】A
4．．关于自由落体运动，下列说法正确的是（　　）
A．下落时间由下落的高度决定 B．重的物体下落快，轻的物体下落慢
C．自由落体的位移与时间成正比 D．自由落体的位移与速度成正比
【答案】A
5．伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究自然规律的科学方法，这就是(　　)
A．对自然现象进行总结归纳的方法
B．用科学实验进行探究的方法
C．对自然现象进行总结归纳，并用实验进行验证的方法
D．抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法
【答案】D
6．1971年，美国宇航员大卫•斯科特在登上月球后，从同一高度同时由静止释放锤子和羽毛（如图所示），则下落过程中（ ）
A．锤子比羽毛速度变化大
B．羽毛比锤子速度变化大
C．锤子比羽毛加速度大
D．锤子和羽毛加速度一样大
【答案】D
7．物体自某一高处做自由落体运动的平均速度为10m/s，则该高度为(g取10m/s2)(　　)
A．5.0m B．10m C．20m D．25m
【答案】C
拓展提高
1、人从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间．如图，同学甲两个手指捏住木尺一端，同学乙在木尺另一端零刻度处做握尺准备，且手的任何部位都与尺不接触．当乙看到甲放手时，他立即握住木尺，发现所握处刻度值为20cm，则同学乙的反应时间为（　　）（g取10m/s2）．

A．0.2s B．0.1s C．0.02s D．0.5s
【答案】A
2、自由下落的物体，当它落到全程的一半和全程所用的时间的比是( )
A．1：2 B．2 :1 C．2: D．1:
【答案】D
3．下列关于重力加速度的说法正确的是（ ）
A．重力加速度g是标量，只有大小，没有方向
B．纬度越高的地方，重力加速度的值越小
C．在地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度是相同的
D．在地球上同一地方，离地面越高重力加速度的值越小
【答案】CD
4.从离地面高为H=80m的高空自由下落一个小球，(取g=10m/s2.)求：
（1）小球经过多长时间落到地面；
（2）小球落地的速度大小；
（3）小球最后1s内下落的位移．
【答案】（1）4s；（2）40m/s；（3）35m．
【详解】
（1）根据 得下落时间为：

（2）根据速度公式可得小球落地的速度为：
v=gt=10×4m/s=40m/s．
（3）小球在最后1s内下落的位移为：



阅读课文，说出根据亚里士多德的观点，会推出相互矛盾的结论是什么。















学生掌握实验步骤








学生观察实验说一说看到的实验现象和实验结论







学生回答对自由落体运动的认识，并给出一个定性的说法






学生练习







阅读课文结合之前学的知识说一说实验器材






阅读实验步骤

















学生观察纸带并计算瞬时速度，然后画出图像，
























学生看书中列表，尝试从表中寻找规律，这一规律是怎样产生的？
















学生掌握自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，并说出自由落体运动的规律






学生阅读课文











学生练习









锻炼学生自主学习能力以及总结能力


















了解实验实验过程








锻炼学生的观察总结能力。









培养学生利用物理语言，归纳总结规律的能力。








掌握自由落体运动基本概念






锻炼学生的观察能力








了解自由落体运动打纸带的方法
















锻炼学生处理数据的能力


























理解掌握自由落体运动的加速度是一个定值（在同一地点）。引导学生学会分析数据，归纳总结规律。














注重知识结构的逻辑性，不但掌握物理规律，还要掌握研究物理过程中使用的科学的思想方法。







了解伽利略对自由落体运动的研究









巩固本节知识











课堂小结
1、自由落体运动：初速度为零的匀加速直线运动。
2、条件：初速度为零，只受重力
3、大小：一般 g =9.8m/s2,粗略计算 g=10m/s2
4、自由落体运动规律

梳理自己本节所学知识进行交流
根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
板书
一、自由落体运动