自由落體運動教學案例
黃基利【教材內容分析】
新課標有關本節的條目是：（1）通過史實，初步了解近代實驗科學產生的背景，認識實驗對物理學發展的推動作用。（2）經歷勻變速直線運動的實驗過程，理解位移、速度和加速度，了解勻變速直線運動的規律，體會實驗在發現自然規律中的作用。
自由落體運動是一種理想化模型，在高中物理教學中具有特殊的地位。在知識內容上，它是勻變速直線運動的乙個特例，在思維方法上滲透著理想化模型的重要研究方法。在必修一整個運動學的教學中，勻變速直線運動的教學重點就在於規律的應用，而自由落體運動規律的應用就包含了整個勻變速直線運動規律應用的思維方法，因而本節課對學生怎樣分析運動學問題具有重要的指導和意義。
【教學目標】
1. 知識與技能
（1）知道做自由落體運動的條件，理解影響物體下落快慢的因素；
（2）能夠利用打點計時器或其他實驗儀器分析自由落體的運動軌跡並能分析測量重力加速度的大小；
（3）知道自由落體的加速度大小和方向；
（4）知道豎直上拋運動與自由落體運動的相同點和不同點，並能解決豎直上拋運動的簡單題型。
2. 過程與方法
（1）培養學生的觀察能力和邏輯推理能力；
（2）進行科學態度和科學方法教育，了解研究自然規律的科學方法，培養探求知識的能力；
（3）通過對重力加速度測量的實驗**，初步會進行**實驗的設計。
（4）初步了解探索自然規律的科學方法。培養學生的觀察、概況能力。
3. 情感態度與價值觀
（1）調動學生積極參與討論的興趣，培養邏輯思維能力及表達能力；
（2）滲透物理方法的教育，在研究物理規律的過程中抽象出一種物理模型——自由落體。
（3）通過實驗，培養學生的合作精神。
三、重點、難點
【學習者特徵分析】
學生已經學習了位移、加速度、時間等描述運動的知識，而且對勻變速直線運動規律的應用方面具有一定的基礎。日常生活中，落體運動的現象隨處可見，學生對這種運動也有了初步的認識，然而對自由落體運動的概念以及如何**自由落體運動的規律還存在一定的不足，需要教師課堂上引導學生通過實驗來**其運動規律。
【教學策略選擇與設計】
本節課總體上採用「設定情景，提出問題」——「 師生**， 分析問題」——「設計方案，計算求解」——「總結規律，拓展練習」的主線開展。
首先通過乙個遊戲來初步認識落體運動，進而思考並用實驗得出做自由落體運動的條件，然後師生通過設計實驗來驗證自由落體運動的性質並共同**「怎樣測量重力加速度？」的問題。總體上，教師先提出問題，學生開展討論設計實驗方案並進行理論推導計算；教師給出方案，學生自由**計算，並在教師的指導下完成實驗並得出結論。
【教學重點及難點】
重點：1.**自由落體運動規律的過程
2.理解自由落體運動特點和規律
3.體會伽利略的科學推理方法
難點：理解自由落體運動特點和規律、重力加速度的測量。
【教案設計】
（一）新課引入
師：上課之前，我們來做乙個遊戲。這裡有一張4cm*7cm的飯卡，我手捏飯卡的上端，請同學們派乙個代表手靠近下端。
當老師鬆手後，請這位同學試著在手不上下移動的情況下抓住飯卡。如果連續三次能抓住飯卡，大家就用這張飯卡吃中飯，好不好？
學生產生極大的興趣，個別好勝心強的同學會上講台試著抓飯卡，但結果都失敗。
師：我可以很大膽的說，沒有乙個同學可以連續三次抓住飯卡，即使乙個非常機靈的成年人也不可能，這是為什麼呢？今天我們就通過這節課的學習來解決這個問題。
（二）**新課：自由落體運動
師：手鬆開後，飯卡開始豎直下落，我們把這種運動叫做落體運動。那麼同學們在日常生活中還遇到哪些類似的運動或現象？
說明：讓學生展示對物體下落已有的經驗認識，並引導學生注意觀察身邊物理現象，體會到物理知識就在我們身邊，感悟物理規律研究的價值。
生：1.雨滴從葉片上落下來；
2.成熟的蘋果落到地上；
3.小石子從樓頂上掉下來
……師：大家這麼一說，生活中原來有這麼多的落體運動，那麼請大家思考乙個問題，如果把重的物體和輕的物體從同一高度下落，誰會先落地呢？
【演示實驗一】左手拿一金屬片，右手拿一張紙片，雙手舉至相同高度，然後同時釋放，觀察二者誰先落地；將紙片揉成紙團，再重複上面的實驗，再觀察二者誰先落地？
生：第一次是金屬片先落地；第二次是大概是同時落地。
師：思考怎麼會出現兩種截然不同的結果，物體下落的快慢是否與物體的質量有關，為什麼？
生：兩次實驗，兩個物體的質量都不變，但出現不同的結果；第二次，金屬片與紙團質量不相同，但看起來好像是同時落地，所以我認為物體下落快慢與物體質量無關。
師：既然和物體質量無關，你覺得物體下落快慢可能與哪些因素有關。
說明：讓學生對已有觀點進行分析和比較，提出新的問題，然後對新問題進行進一步的研究。對已有現象和結論進行進一步的思考和分析是科學研究的起點。
生：1. 第一次下落的時候，紙片好像是飄下來的，我想應該和空氣阻力有關；
2. 兩次實驗金屬片體積不變，但紙片展開的面積大小不同，所以我認為下落快慢與物體的面積大小有關；
3. 我個人覺得紙片展開的面積大小不同，說明受到的空氣阻力大小不同；面積小，受到的阻力小。因此，物體下落快慢主要還是與空氣阻力大小有關。
師：這幾位同學都說得非常好，都能分析出物體下落快慢可能與空氣阻力有關，而且第二位同學的觀點被第三位同學進行了昇華，觀點非常鮮明。當然，上面的論述還都是停留在猜想階段，物體下落快慢到底是否真與空氣阻力有關還需要進一步來驗證。
當物理現象可能與某個因素有關時如何研究下去？可通過實驗進行進一步的研究；也可以通過科學的推理進一步研究。下面先通過實驗來研究空氣阻力和重力對物體下落的影響。
請同學們針對這個問題設計實驗。
說明：對於遇到的問題和困難如何進一步研究下去，這是要讓學生體會的，因此在學習中不要只給學生唯一正確的方法和過程，讓學生嘗試中體驗成功和失敗的快樂。
生：1. 拿兩張相同的紙張，一張揉成紙團，另一張不變；讓它們一起下落。那麼觀察到現象來說明空氣阻力對物體下落的影響。（空氣阻力阻礙物體向下運動，沒有阻力情況下物體運動的快）
2．拿重量不一樣的木球和和鐵球（表面積相同），讓它們一起下落。拿重量不一樣的紙片和硬紙片讓它們一起下落。這組實驗發現在有空氣阻力和沒有空氣阻力的情況下物體下落情況不一樣。
3．……
師：從同學們的實驗可以得出什麼結論？
生：1．空氣阻力對物體下落是有影響的，同一物體受到空氣阻力時運動的較慢；
2．當有受到空氣阻力時物體下落還與物體重力有關
3．當物體在沒有受到空氣阻力的情況下，物體下落的快慢似乎與重力無關
師：從以上討論中，我們可以發現空氣阻力對物體下落的確有影響，而且較為複雜。下面來看老師的這個實驗，大家仔細觀察並思考你從中能得到怎樣的結論。
【演示實驗二】實驗裝置如右圖所示，在一根長約1.5m的玻璃管中，放入一些形狀和重力均不同的小物體，如羽毛、金屬片、軟木塞、小玻璃球等。演示實驗時按如下步驟：
（1）不抽出玻璃管中的空氣，將玻璃管倒立過來，觀察物體下落情況
（2）抽去玻璃管中部分空氣，將玻璃管倒立過來，觀察物體下落情況
（3）繼續抽泣玻璃管中空氣，再將玻璃管倒立過來，觀察物體下落情況在
師：從該實驗中，同學們看到什麼現象，從這些現象中說明了什麼問題？
說明：演示實驗的功能是為了揭示現象的本質，提高學生學習的興趣；演示實驗中如何提高學生觀察的興趣是教師在完成實驗過程中要考慮的；本演示實驗並沒有一下就做「真空」情況下，物體下落的情況；而是不斷地抽出玻璃管中的空氣，觀察減小物體下落阻力，物體的運動情況；這樣每次實驗現象均不相同，有利於形成科學的觀察習慣和觀察敏銳性。
生：1. 玻璃管中空氣越少，那麼物體運動快慢越一致
2. 可以推出在沒有空氣阻力的情況下，輕、重物體下落的一樣快
師：同學們說得很好，在沒有空氣阻力的情況下，輕、重物體下落一樣快。這種運動具有普遍性，我們就把在沒有空氣阻力的情況下物體只受重力作用從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動。
當然，在日常生活中許多物體下落時受到的空氣阻力很小，與物體的重力比較小的很多，常常可以忽略不計，所以日常生活中的這種運動也可以近似看成是自由落體運動。
在學生得出不同物體自由落體運動情況一樣後，教師介紹伽利略是如何對亞里斯多德對物體下落的研究結論產生懷疑，並通過推理進行進一步分析得出輕、重物體下落是一樣快的。他說如果重的物體先落地，那麼把輕的物體和重的物體栓在一起，那麼它比重的物體還重，根據亞里斯多德的觀點它下落的地面的時間應比重的物體短；但我們再根據亞里斯多德的觀點，重物下落的比輕物快，那麼在下落過程中，重物會受到輕物的牽扯而變慢，輕物會受到重物的牽扯而變快；那麼拴在一起的物體下落的速度應比重物下落的速度慢；這樣伽利略就用亞里斯多德的觀點推出兩個互相矛盾的結論，這說明亞里斯多德的觀點是有缺陷的，因此伽利略認為輕、重不同的物體它們下落的速度是一樣的。為了說明他對物體下落的結論是正確的的，據說他在比薩斜塔上把木球和銅球同時下落，發現它們幾乎同時落地。
（三）**自由落體運動的性質
師：那麼自由落體運動是什麼性質的運動呢？研究某一種運動性質，往往是從運動的軌跡、初速度和速度怎麼變化（即加速度大小）入手來研究的。
【演示】鐵球自由下落，請同學們觀察並思考自由落體運動是什麼性質的運動。
生：1. 自由落體運動的運動軌跡是一條直線，且初速度為零；
2. 鐵球的速度在不斷變大，說明自由落體運動有加速度，物體是做加速運動，。
師：那麼要研究這個問題，首先需要測量出哪些物理量來研究才好？
生：大概是勻變速直線運動，需要測量出物體自由落體運動速度大小，而自由落體運動的速度在不斷變大，還需要測量物體的運動加速度。
師：這位同學說得非常好，認識物體的運動就是確定物體的速度是如何變化的，即知道物體運動的加速度就能知道物體的運動速度的變化規律，知道物體的速度變化規律就能知道物體的位置變化規律。因此，現在的問題就歸結到物體做自由落體運動速度是怎麼變化的，是隨時間均勻變化，還是非均勻變化。
如果速度隨時間均勻變化，就是勻加速，加速度恆定；如果速度隨時間不是均勻變化，就是變加速，加速度不是乙個定值。
自由落體運動教學反思
西安市臨潼區華清中學孫自軍 自由落體運動在高中物理教學中具有特殊的地位，在知識上它是勻變速直線運動的乙個例項，在方法上滲透著理想化模型的重要研究方法。在整個必修一的教學安排上，勻變速運動的教學重點在於其規律的應用，而自由落體運動的新課教學則要向學生介紹一種 物理問題的科學方法，培養學生科學嚴謹的治學...
自由落體運動教學設計
人教版高中物理必修一自由落體運動教案設計 課題主講人 第二章第五節自由落體運動 人民教育出版社高中物理必修一 22130711馮卉 知識與技能 1 研究並認識自由落體運動的特點和規律。2 理解自由落體運動的特點和規律 並會運用自由落體運動的特點和規律解答相關問題。1 聯絡生活，運用實驗，概括自由落體...
《自由落體運動》教學設計
一 教學課題 自由落體運動 二 教學 全日制普通高階中學教科書 試驗修訂必修 第二章第八節。三 教學目標 知識與能力 1 認識自由落體運動，知道影響物體下落快慢的原因。2 知道自由落體加速度的大小和方向。3 初步了解探索自然規律的科學方法，培養學生的觀察概括能力。4 掌握自由落體運動的規律，並能夠運...