自由落體運動教學設計

陳樹興

【中圖分類號】G633.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089（2014）02-0179-01

●導入新課

教師捏住一枚紀念幣，學生用兩個手指在紀念幣下5cm處做捏住紀念幣的準備，當看到教師放開紀念幣時，學生立即嘗試捏住紀念幣，為什么沒捏住？在什么條件下可以捏住？本節我們通過討論物體下落的規律來解決這個問題。（設疑，激發學生學習興趣）

●進行新課

學生舉例見過的類似運動，蘋果下落、樹葉下落、水龍頭滴水、雪花飄落等。（由大量事實引入，讓學生獲取感性認識）

蘋果與樹葉、水滴與雪花下落的快慢不同，下落的快慢由什么因素決定呢？小組討論一下，并利用身邊的材料做一個簡單實驗說明你的結論。（培養學生觀察生活現象的意識，并學會從觀察中自己得出結論）

學生可能做以下兩個實驗：

實驗1：將一張紙和一塊橡皮在同高度同一地點同時釋放。

現象：橡皮先著地，重量大的物體下落較快。

實驗2：將紙揉成的紙團和橡皮同時在同一高度同一地點釋放。

現象：紙團和橡皮幾乎同時著地。

（若學生沒有進行實驗2教師可啟發學生做實驗2，啟發學生認識到物體下落快慢不同是因為受空氣阻力的影響）

猜想：你得到什么結論？若在真空中，下落情況會是怎樣的？

視頻：1971年，美國宇航員斯科特在月球表面上讓一把錘子和一根羽毛同時下落.觀察到它們同時落到月球表面。

網絡資源：

演示1：牛頓管實驗.管內有空氣時重量大的金屬片比重量小的羽毛下落快；管內真空時兩物體下落快慢相同。

（使學生再次認識到生活中觀察到重物下落快和慢的原因是由于空氣阻力的影響，從而引入自由落體運動的概念和物體做自由落體運動的條件）

不同的物體在真空中從靜止開始下落的運動完全相同，我們把這種運動叫做自由落體運動。

板書：自由落體運動

板書：1.定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動。

2.條件：⑴只受重力；

.⑵從靜止開始下落。

實際上，如果空氣阻力同重力相比很小，可以忽略，物體的下落也可以近似看作是自由落體運動.例如剛才觀察到的紀念幣和橡皮的下落運動。

提問：自由落體運動具有怎樣的運動特點呢？

請以小組為單位設計探究方案來證明你的猜想。

板書：3.特點

組織學生討論與交流實驗方案——學生先小組討論，后代表發言.最后總結出以下可能的方案：

方案1：仿照第二章第一節《探究小車速度隨時間變化的規律》的方法，用打點計時器研究自由落體運動，根據打出的紙帶，有兩種處理數據的方法：①連續相等時間內的位移之差是一個常數，即根據△x=aT2；②速度均勻增大，即利用v-t圖像。

學生采用方案1分組實驗，重點強調：實驗前，設計好實驗記錄的表格；將計時器呈豎直方向固定在鐵架臺上；用手提著紙帶，使重物靜止在靠近計時器下方；先接通電源再松開紙帶；通過對紙帶數據的處理，分析自由落體運動是否為勻加速直線運動，另選一小組采用方案2.教師巡視、指導。

組織學生交流探究結果，展示學生作出的v-t圖像和x-t2圖像，為開闊學生的眼界，懂得用多種方法進行研究，教師可當場利用計算機的EXCEL的圖表功能在投影上演示自由落體的x-t2圖像。得出實驗結論：

板書：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。

各小組求出加速度的大小，教師展示各小組加速度計算結果，并根據剛才EXCEL處理的圖像計算加速度的值（各結果有可能有誤差）.請同學討論在誤差允許的范圍內，不同物體做的自由落體運動，它們的加速度是否相同？

在同一地點，一切物體自由下落的加速度都相同，我們把自由落體運動的加速度叫做自由落體加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。

（板書）4.自由落體加速度

閱讀課本46頁的表格，思考不同地點物體的g值都相同嗎？有何規律？

在地球上的不同地方，自由落體加速度的值略有不同，從赤道到兩極，隨著緯度的增大，g值增大.在通常的計算中，g取作9.8m/s2在粗略的計算中，g可取作10m/s2。

（板書）g=9.8m/s2，方向豎直向下。（板書）5.自由落體運動的規律請學生回憶勻變速直線運動規律及公式：請學生討論自由落體運動規律并寫出公式：

式中x是指自由落體下落的高度。（學生獨立推導得出結論，實現知識的遷移）

●拓展遷移

1.測定反應時間

指導學生實驗：原理、怎么操作、怎么讀數、怎么計算出反應時間

2.估算曝光時間

從總的提出方式來看，明確是要求估算，曝光時間很短，石子的速度變化很小，可以把A點（或B點）的速度算出來，再用AB間距離除以這個速度就得到曝光時間.

通過對該問題的處理，要讓學生認識到處理實際問題時應該從實際出發，來考慮處理問題的方法.不要過分考慮理論上的嚴密性.

3.設每層樓高3米，這至多允許他有多長的思考時間？小孩被接住時的速度7月2日，杭州白金海岸小區，兩歲女童妞妞從10層高樓墜落。這一瞬間，鄰居吳菊萍踢掉高跟鞋，伸出雙臂接住了孩子。這個發自本能的動作，令她當場昏迷，左手臂多處骨折，但也挽救了妞妞的生命。這驚險的一幕，感動了億萬人，網友們贊譽吳菊萍為“最美媽媽”，更有人稱她是“英雄”。多大？（小孩的下落運動可看成自由落體運動。）

●鞏固練習

為了測出井口到水面的距離，讓一個石塊從井口自由落下，經過2.5s后聽到石塊擊水的聲音，估算井口到水面的距離。考慮到聲音在空氣中傳播需用一定的時間，估算結果偏大還是偏小？

●課后作業

1.查閱頻閃攝影的相關資料，明確頻閃儀的工作原理.根據教科書第45頁“問題與練習”4提供的材料，判斷自由落體運動的特點，并計算自由落體加速度。

2.閱讀《伽利略對自由落體運動的研究》

教學效果：能夠體現新課程的教學理念，讓學生采用小組合作探究，提高了學生的動手能力，課堂效率明顯提高培養學習物理的興趣。