2.5 自由落体运动 教学设计（二）
教学实录
导入新课
师：生活中，我们见过很多能从空中自由下落的物体，雨滴、飘落的雪花、落叶、苹果落地……
上述物体之所以落地是因为受到重力的作用.研究这种运动对生活和生产有很重要的意义，比如我们可以通过撂一块石子来测量楼宇的高度，可以计算空投救灾物资的时间等等.这节课我们来探究自由落体运动的规律.
推进新课
师：（教师出示实验装置如图1）现在我们来研究挂在细线下的小球.小球是静止的，它受几个力？
图1 图2 图3
图2-5-6
生：受两个力.（学生对小球作受力分析，如图2）
师：现在我们用火把细绳烧断，那么小球受几个力？它将怎样运动？
生：小球只受重力（作受力图如图3），小球会向下运动.
师：（演示用火将绳烧断，小球自由下落）这就是我们今天要研究的自由落体运动.
一、自由落体运动.（板书）
1.物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动.（板书）
点评：这样引入课题，先不涉及空气阻力问题，便于单刀直入地提出自由落体运动的定义.
师：这种运动有什么规律呢？
生：是匀速直线运动.
生：不对，是匀变速直线运动.
师：到底哪位同学说得对呢？这个问题很早就有人研究过了，他就是——古希腊哲学家亚里士多德.
师：古希腊哲学家亚里士多德是一位知识渊博的伟大学者，他研究了物体下落现象，重物体与轻物体哪一个下落得快？
生：当然是重物下落得快了.
师：（演示：木球比纸片下落得快）和大家一样，他看到重物体比轻物体下落得快，提出了物体下落的快慢是由物体的重力决定的.亚里士多德研究的方法是观察与思考，他认为人类只要凭借观察自然现象，再加上大脑的思考便足以建立起宇宙间万物变化的规律.
师：伽利略不同意亚里士多德的结论，而且伽利略在研究方法上与古希腊哲学家大为不同，他认为不仅需要用眼观察，还需要动手实验，不仅需要定性思考，还需要对实验结果用数学方法进行定量研究，伽利略开创了近代物理研究的新方法.
生：伽利略是怎样研究自由落体运动的？
师：这个问题我们下一节课讨论，就像伽利略说的那样——不仅需要用眼观察，还需要动手实验；不仅需要定性思考，还需要对实验结果用数学方法进行定量研究.今天我们就来研究物体做自由落体运动的规律.
师：我们来做实验.（演示：从同样高处静止释放大小相同的木球与乒乓球，几乎同时落地；相同的两张纸片，把其中的一张揉成团，同时同高由静止释放，结果纸片后落地）
生：原来物体下落的快慢不是由重力决定的.
师：亚里士多德错在哪里？
生：有空气阻力.
师：对！排除了空气阻力，物体就只在重力作用下运动.我们现在再来做一个实验，（演示：在有空气的玻璃管里羽毛比硬币下落慢，抽去空气后，羽毛与硬币下落一样快，再逐步地适量放入空气，羽毛与硬币下落速度的区别逐渐显著）
师：在排除了空气阻力之后，羽毛与硬币、木球与乒乓球、形状不同的纸片……不同的物体都只在重力作用下运动，它们的运动有什么特点呢？
实验探究
按照教材第43页的图2.5-1装置做实验，将一系列连接纸带的重物从一定的高度自由下落，利用打点计时器记录重物的下落过程.
实验注意事项：（1）按照教材图示和实验要求连接好电路，并用手托重物将纸带拉到最上端;
(2)打点计时器的安装要使两限位孔在同一条竖直直线上，以减少摩擦阻力；
（3）应选用密度和质量较大的重物，以减小摩擦力的影响，增大密度可以减小体积，以减小阻力；
（4）先接通电源再放开纸带；
（5）手捏纸带放开之前，手不要晃动，以保证打出的第一个点清晰；
（6）重复上述步骤，直到选取打出的第一个点与第二个点之间的间隔约为2 mm的纸带才是有效的；
（7）教师一定要指导学生思考影响实验准确度的因素有哪些？并加以指导；
（8）提醒学生保留好纸带，为下一节研究运动规律作准备.
（课件展示）
（1）自由落体的运动轨迹怎样？
（2）物体速度有无变化？
（3）相邻间隔的位移差怎样？
（4）影响实验精确程度的因素有哪些？
学生分组讨论，教师巡回指导.
参考信息：(1)自由落体运动的轨迹是一条直线，速度方向不变；（2）速度的大小改变，具有加速度；（3）相邻间隔的位移差相等；（4）主要是阻力.
2.自由落体运动是初速为零的匀变速直线运动.（板书）
师：不同的物体从相同高度由静止落下，它们的运动状态会有什么不同吗？
生：从相同高度由静止落下，时间是相同的.由v0相等，时间t相同，下落的高度h相等，由h=at2,所以不同的物体的加速度是相同的，和物体的质量没有关系.物体做的是初速度等于零的、加速度相同的匀加速直线运动.
二、自由落体加速度
1.不同重力的物体，下落的加速度相同.（板书）
师：那么物体下落的加速度又该是多少呢?（教师出示自由落体闪光照片）
图2-5-7 测定重力加速度闪光照片
（求出加速度的值，再介绍精确实验测定的北京、北极、赤道的重力加速度值，并给出一般取值.）重力加速度g=9.8 m/s2.(板书)
师：在地球上不同地点的加速度值大小有所不同，请同学们看下面的g值表（课件展示）：
一些地点的重力加速度g/(m·s-2) 标准值：g=9.806 65 m/s2
地点 纬度 重力加速度
赤道 0° 9.780
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
师：通过观察g值表大家有没有发现什么规律呢？
生：地球上不同的地方重力加速度的值大小不一样,一般随着纬度的增加而增大，赤道处g值较小，两极g值较大.
师：加速度是矢量，那么它的方向如何呢?
生：应该沿着物体的运动方向，即加速度的方向竖直向下（板书）.
师：我国北京的重力加速度是9.801 m/s2，一般取值为g＝9.8 m/s2，在粗略计算中，还可以把g取作10 m/s2.
师：由初速度为零的匀变速直线运动公式得v-t图：
图2-5-8
师：需要说明的是：这种运动只有在没有空气的空间里才能发生，在有空气的空间里，如果物体下落过程中所受空气阻力的作用比较小，可以忽略不计，它的运动也可以当作自由落体运动.
2.自由落体运动的规律（板书）
vt=v0+at→vt=gt
s=v0+at2→s=gt2
vt2-v02=2as→vt2=2gh(板书)
（课件展示）
例题：某人要测一座楼的高度，他从楼顶上静止释放一个小石块，测得石块从释放到落地的时间是3.0 s，问楼有多高？
解析：石块做自由落体运动，由自由落体计算式得：
H=gt2=×9.8×32 m=44.1 m.
师：同学们从这道题的解题中可以看到自由落体运动规体的应用，它使我们把长度测量的问题变换为时间测量的问题，物理科学的研究中经常运用测量变换的方法.
课堂训练
为了测出井口到井里水面的深度，让一个小石块从井口下落.测得经2 s钟听到石块落到水面的声音，求井口到水面的大约深度.（不计声音传播的时间）
解：石块做自由落体运动，由h＝gt2得井口离水面深度h＝×9.8×4 m＝19.6 m.
课堂小结
本节课主要学习了自由落体加速度的概念，自由落体加速度的规律以及规律的测定方法、原理.本节课不仅是知识的学习，更为重要的是渗透着理想实验的科学思维方法，这在物理学研究中以及整个人类探索自然规律科学的研究中，发挥着极其重要的作用.
布置作业
教材第45页“问题与练习”3、4题.
实录点评
本节课教师循循善诱，学生积极主动，充分展现自我，体现了以学生为本的教学理念.缺点是练习较少，应注意在讲解知识的同时注重课堂训练，提高学生根据教材知识解决问题的能力.
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