1.7第七节 自由落体运动

阆中中学高一物理高效课堂导学案

《自由落体运动》预习案

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1．通过历史知识,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。 2．了解伽利略的实验研究过程，认识伽利略有关实验的科学思想和方法。

课前预习

〖自主学习〗

1.绵延两千年的错误

亚里士多德根据平常观察到的落体现象得出了结论：____________的物体比____________的物体下落得快，这一结论在其后两千年的时间里，被人们奉为经典.

2.逻辑的力量

（1）伽利略利用逻辑推理的方法对亚里士多德的论断进行了推断，得出了____________的结论，使亚里士多德的理论陷入了困境. （2）伽利略对落体现象提出了一种新的观点：重物与轻物下落得____________. 3.伽利略的假说与实验验证

（1）伽利略猜想落体运动是一种____________运动，这种运动的速度应该是____________变化的.

（2）伽利略让小球从斜面的不同位置由静止滚下，得出小球滚下的_________与__________成正比，即速度均匀变化.当倾角等于90°，即物体竖直下落时，____________与____________仍成正比，即速度是均匀变化的，得到了落体运动的规律.

4.伽利略的科学方法

伽利略科学思想方法的核心是把____________和____________（包括数学推演）和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学认识的发展.

5.自由下落的物体，它的初速度为_______，其加速度叫做_____加速度，通常大小取为_____，符号为_____。在地球上不同的地方，一般来说，g的方向是_____（填“相同”或“不相同”），但都是竖直_____的；g的大小是_____（填“相同”或“不相同”）。自由下落的物体，1秒末的速度是_____米/秒；5秒内的位移是_____米。

6．小球A 的质量是小球B的质量的2倍，从同一地点高度自由下落，则： A.小球A比小球B先落地。

B.小球A 着地时速度比小球B着地时的速度大。 C.小球A的加速度比小球B的加速度大。 D.两球着地时速度相等。

《自由落体运动》行课案

一、教材分析

自由落体运动是匀变速直线运动的一种具体情形。此前，学生已经学习了匀

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变速直线运动的规律，也学习了研究匀变速直线运动的基本方法，对本课的学习，实际上是引导学生利用已有知识解决生活实际中的问题。组织学生进行探究活动，既有利于巩固所学的知识，培养学生解决实际问题、探求规律的能力，还能对学生进行科学方法和科学思想的教育。

本节课的教学重点在于说明不同物体自由下落的加速度都是重力加速度ｇ。由于学生受日常经验的影响，对重的物体下落快，轻的物体下落慢的印象很深，所以本节课做好实验十分重要。教学时可以引导学生从日常生活经验出发，通过实验逐步提出问题（设疑），让学生自己探究（解疑），得出结论。充分体现了物理是以实验为基础的学科，让学生体会科学推理和科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。

本节课的教学难点是掌握并灵活运用自由落体运动规律解决实际问题。 二、教学目标

1、知识与能力

（1）理解自由落体运动，理解是重力加速度， （2）掌握自由落体运动的规律，

（3）培养学生分析和综合、推理和判断等思维能力。 2、过程与方法

通过观察轻重不同物体在真空中的下落过程，实际测量重物自由下落的加速度等探究活动，让学生体会科学推理和科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。

3、情感态度和世界观

感受前人（亚里士多德）崇尚科学、勇于探索的人格魅力，培养学生严谨务实的科学态度。促进学生形成科学思想和正确的世界观。 三、教学重点难点

重点

1.对落体规律的研究以及“所有物体自由落体运动的加速度相同，与

重量无关”的结论的得出。

2.自由落体运动的规律及应用。

难点实验时的数据处理和理想化方法的应用及“自由落体运动的加速度

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相同”这个规律的得出。

四、教 具 牛顿管两个、羽毛两片、多媒体

五、课时安排：1课时 六、教学过程 新课引入

通过学生举例，展示日常生活中的落体运动（如树叶飘然落下、雨滴下落、苹果落地等），再比较轻的树叶和重的苹果下落快慢不同，让学生误以为“物体越重下落就越快”，然后本着“物理学中一切的概念和规律都需要通过实验去验证，只有经过实验反复验证了的规律我们才能去承认它”的基本原则，自然地引出接下来的两个探究实验。

新课教学

（一）是否重的物体就一定下落得快？

实验一 轻的纸团和重的纸片同时下落

现象一 轻的物体下落得快

具体过程：准备大小两张纸，大的纸片重，将小的纸片揉成团，让纸团和纸片同时从同一高度释放，观察谁先着地。一位同学做这个演示实验，另一位同学观察实验现象。

实验二 等重的纸团和纸片同时下落

现象二 等重的物体下落的快慢也不一样

具体过程：准备两张一模一样的纸，将其中一个揉成团，再让它们同时从同一高度释放，观察谁先着地。一位同学做这个演示实验，另一位同学观察实验现象。

教师引导分析上面两个实验，得出“物体下落快慢不能单凭轻重来判断”，等重的纸片和纸团下落快慢的不同可能与空气阻力有关。为了验证猜想，接下来做钱毛管实验。如果没有空气阻力，轻重不同的物体下落快慢一样，就能说明确实是空气阻力这个因素造成的。

（二）是否由于空气阻力才导致物体下落的快慢不同？

真空牛顿管实验

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（由于时间关系，课前已将管中真空抽上，此时里面空气相当稀薄），实验时迅速将牛顿管管倒转，让一位同学上前观察，发现轻的羽毛和重的铁片几乎同时着地。再将管中充入空气，重复上面的实验，发现有空气时羽毛后着地，说明了如果没有空气阻力，轻重不同的物体下落的快慢程度一样。

真空中拍摄的苹果和羽毛的频闪照片

频闪相机每经过相同的时间就拍摄一次，在真空实验室中发现羽毛和苹果始终处于同一高度，再次证明如果没有空气阻力，所有物体下落的快慢程度一样。

教师再适当引导学生分析在真空中物体的受力情况（只受重力作用，并且初速度又为0），自然引出自由落体运动的定义（只在重力作用下，物体由静止开始下落的运动叫做自由落体运动）。再由定义发现自由落体运动的两个基本条件（只受重力，并且初速度为0）。

强调自由落体运动是一种理想化模型，在我们周围找不出这样的真空环境，但如果物体所受的空气阻力与重力相比，可以忽略不计，可近似的认为是自由落体运动。

（三）再现伽利略对自由落体运动规律的探究之路

①发现问题。同样用亚里士多德的观点去比较两种情况下石块下落的快慢，却得到两个相互矛盾的结论。否定了亚里士多德“物体越重下落得就越快”这一观点。

②实验证实。讲述比萨斜塔实验，再次否定亚里士多德的观点。 ③提出v∝t这一假说。

④在假说的基础上由数学知识演算得出h∝t2。让学生分组讨论，如何根据自己所学由v∝t推导出h∝t2。

⑤实验间接验证自由落体时h∝t2。

⑥合理外推。说明抓住主要因素，忽略次要因素是物理学中常用的研究方法。

（四）探究自由落体运动的加速度

匀加速直线运动中速度方向跟加速度方向相同，可判断出加速度方向竖直

向下。

加速度大小根据小球频闪相片的数据，再结合逐差法（之前已经讲过），学生很容易算出加速度大小为9.81 m/s2。

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教师适时说明我们计算时加速度大小取9.8 m/s2，粗略计算时取10 m/s2，自由落体运动加速度又称为重力加速度，用符号g表示。在同一地点，所有物体的重力加速度相同，随着纬度和海拔的不同，这个值略有差异。采用多媒体展示“不同纬度的重力加速度”图表，让同学通过观察，分析总结出重力加速度随纬度变化的规律。。

（五）自由落体运动的规律

由匀变速直线运动规律得自由落体运动的规律

h?12gt，v?gt 2蚂蚁从高处落下来为什么摔不死？

众所周知，人从楼上掉下摔不死也会摔成重伤，可是蚂蚁从高处落下却会安然无恙，你知道其中的秘密吗？

原来是这样：物体在空气中运动时会受到空气的阻力，其阻力的大小与物体和空气接触的表面积大小有关.越小的物体其表面积大小和重力大小的比值越大，即阻力越容易和重力相平衡，从而不致于下降的速度越来越大，也就是说微小的物体可以在空气中以很小的速度下落，所以蚂蚁落地时速度很小，不致于摔死.

《自由落体运动》课后提高

班级 姓名 评价

课时作业

1.在物理学的发展历程中，下面的哪位科学家首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，并首先采用了实验检验、猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展（ ）

A.伽利略 B.亚里士多德 C.牛顿 D.爱因斯坦

2.亚里士多德的命题“重的物体下落快，轻的物体下落慢”失误的根源在于他（ ）

A.不注意观察自然现象 B.对此没有做深刻的逻辑思辨 C.对此没有进行科学实验 D.对此没有进行归纳和总结 3.在学习物理知识的同时，还应当十分注意学习物理学研究问题的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要.伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍然具有重要意义.请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定下列哪个过程是伽俐略的探究过程（ ）

A.猜想—问题—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论 B.问题—猜想—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论

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C.问题—猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论 D.猜想—问题—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论

4.伽利略用实验验证v∝t的最大困难是（ ） A.不能很准确地测定下落的距离 B.不能测出下落物体的瞬时速度 C.当时没有测量时间的仪器 D.当时没有记录落体运动的数码相机

5.一个铁钉和一团棉花同时从同一高处下落，总是铁钉先落地，这是因为（ ）

A.铁钉比棉花团重 B.棉花团受到的空气阻力不能忽略 C.铁钉不受空气阻力 D.铁钉的重力加速度比棉花团的大 6.根据伽利略的猜想x∝t2可知，自由下落的物体，它下落一半路程所用的时间和全程所用的时间之比（ ）

A.

1 2 B.2 C.

2 2 D.2

7.历史上，对于伽利略用斜面实验验证v∝t有许多争议.人们认为，他的时间测量不够准确；斜面上的小球是滚下来的，而做落体运动的小球没有滚动.你认为伽利略的实验还存在哪些问题？请提出来并加以讨论.

8.物理学家曾评选出十个最美的物理实验.这种“美”是一种经验概念：最简单的仪器和设备，最根本、最单纯的科学结论.其实，科学美蕴藏于各科的实验之中，有待于我们在学习过程中不断地感悟和发现.

伽利略的自由落体实验和加速度实验均被评为最美的实验. 在加速度实验中，伽利略将光滑直木板槽倾斜固定，让铜球从木槽顶端沿斜面由静止滑下，并用水钟测量铜球每次下滑的时间，研究铜球的运动路程与时间的关系.亚里士多德曾预言铜球的运动速度是均匀不变的.伽利略却证明铜球运动的路程与时间的平方成正比.请将亚里士多德的预言和伽利略的结论分别用公式表示（其中路程用x、速度用v、加速度用a、时间用t表示）.亚里士多德的预言：____________；伽利略的结论：____________.

伽利略的两个实验之所以成功，主要原因是在自由落体实验中，忽略了空气阻力，抓住了重力这一主要因素.在加速度实验中，伽利略选用光滑直木板槽和铜球进行实验研究铜球运动，是为了减小铜球运动过程中的____________，同时抓住____________这一主要因素.

课时作业

1.A 2.BC 3.C 4.B 5.B 6.C

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7.解析：如释放小球时跟开始计时的时刻难以同步，无法保证小球的初速度等于零. 答案：略

8.解析：亚里士多德的预言是铜球的运动速度是均匀不变的，即铜球做匀速运动，所以有：v=

x1；伽利略得出的是初速度为零的匀加速运动，x=at2，伽利略选用光滑直木板槽t2和铜球进行实验研究铜球运动，是为了减小铜球运动过程中的摩擦阻力，同时利用铜的密度

较大，而抓住了重力这一主要因素.

答案：v=

x1 x=at2 摩擦阻力 重力 t2

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