第5节 自由落体运动（表格式教学设计） 物理鲁科版2019必修第一册

本文围绕自由落体运动展开，承接之前运动学知识，为后续复杂运动学习奠基。通过实验探究、问题引导等环节，培养学生物理观念、科学思维、科学探究及科学态度与责任等核心素养，如推导规律强化科学思维，牛顿管实验渗透科学探究。 该设计亮点在于结合生活实例与趣味实验，采用问题驱动法教学。从学生层面看，提升探究与逻辑推理能力；从教师层面看，提供清晰授课思路；从课堂效果看，有效突破教学重难点。

第5节 自由落体运动（教学设计） 年级 高一年级 学科 物理 教师 课题 第5节 自由落体运动 教学 目标 物理观念 学生理解自由落体运动的规律，建立对只受重力作用下物体运动的基本物理观念。 科学思维 通过分析自由落体运动现象，培养用逻辑推理推导运动规律的科学思维能力。 科学探究 设计实验探究自由落体运动，尝试改进实验装置，提升探究与创新能力。 科学态度 与责任 结合史实认识自由落体运动研究价值，培养严谨探究态度和科学责任感。 教学重难点 教学重点： 掌握自由落体运动规律及公式，能进行相关计算。 教学难点： 理解自由落体运动条件及与匀变速直线运动的关联。 教学过程 教师活动 学生活动 教学引入 下边使用石块测量井深的漫画与真实场景隐藏着怎样的物理道理？ 【视频】抖音视频跳楼机，气球下落，观察运动的共同点。 【提出问题】：重的物体一定下落的快吗？ 【演示】：重的物体粘上气球后，比较轻重物体的下落快慢。 【提出问题】：影响物体下落快慢的因素是什么？ 【教师演示】 牛顿管实验 观察并思考，提出自己的猜想。 新课讲授 一、自由落体运动 【归纳总结】PPT展示 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。 2 条件：“只受重力”和“静止开始” 【提出问题】生活中，有没有真正的自由落体运动？ 【教师演示】 在牛顿管中通入少量气体演示，通入全部气体演示。 总结：自由落体运动是一种理想化的运动模型，生活中是没有的。生活中时，物体下落可以看做是自由落体运动 初步认识自由落体运动。 通过定义，推出自由落体运动的条件。 结合实际，思考 观察现象，总结规律。 新课讲授 二、自由落体运动加速度 【提出问题】自由落体运动具有怎样的运动性质？ （引导学生猜想假设） 初速度为0的匀加速直线运动，有哪些运动特征？ 【设计实验】 以上方法最简单的是？ 【总结归纳】自由落体运动是一个初速度为0的匀加速直线与运动。 【提出问题】已知自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，请问它的加速度是多少？ 请各小组举起做自由落体的重物。观察是否一样。 【归纳总结】PPT展示 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相同。这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用g表示。 2、 大小： 3.方向：竖直向下 【例题1】关于玻璃管内羽毛、铁片下落演示实验对比的结论，下列选项正确的是（　　） A．物体下落的快慢跟它的轻重有关 B．把玻璃管内的空气抽出去，铁片下落的更慢了 C．把玻璃管内的空气抽出去，是为了减小空气阻力的影响 D．在现实生活中如果没有空气阻力，所有物体下落的快慢都不一样 【答案】C 【详解】A．物体下落的快慢跟它的轻重无关，故A错误； B．把玻璃管内的空气抽出去，铁片下落的更快了，故B错误； C．把玻璃管内的空气抽出去，是为了减小空气阻力的影响，故C正确； D．在现实生活中如果没有空气阻力，所有物体下落的快慢都一样，故D错误。 故选C。 针对训练1 智能手机内置运动传感器，让手机沿任意方向移动一下，便可显示三个维度的运动随时间的变化情况。甲同学的手机只能显示y轴方向的数据。若要利用他的手机测量当地重力加速度，则释放手机的情形应为（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】由题知，只能显示y轴方向的数据，即只有y轴方向有加速度，故手机的y轴处于竖直方向。 故选B。 【猜想假设】自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。 【实验验证】分小组实验，轮流发言展示结果。 【分组计算】用手里的纸带进行计算，并且展示结果。 观察各组所用中重物不一样。 观察课本图，比较思考。 新课讲授 三、自由落体运动的规律 做一做：用手机测自由落体加速度？ 推导自由落体运动的规律： 【ppt 展示】悬在城市上空的痛 高空坠物 【神奇的尺子】开展趣味游戏 (1)若给你一把刻度尺，你是否可以测一下你的反应时间呢？两名同学相互配合试试看。 (2)你是否可以用一把测长度的刻度尺改造成一把测“人反应时间的测量尺”呢？ 【例题2】如图所示，有一个足够长竖直的深井，井口到水面的高度为h。小明同学将铁球1从井口由静止释放，经过时间听到铁球落水的声音。他又将一个铁球2从井口同一位置由静止释放，经过时间听到铁球落水的声音，已知铁球2的质量是铁球1质量的2倍，重力加速度为g，下落过程中铁球均与井壁无碰撞，忽略空气阻力。则（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】AB．铁球1和铁球2都做自由落体运动，下落的加速度均为重力加速度g，与铁球的质量无关。根据自由落体运动的位移公式，它们下落的高度相同，所以下落时间相同，物体落水后声音传播时间也相等，所以，故A正确，B错误； CD．井口到水面的高度，但是由于声音传播时间未知，所以不能确定井口到水面具体数值，故CD错误。 故选A。 针对训练2 巴黎奥运会女子单人10米跳台比赛中，运动员在跳台上倒立静止，然后下落，前一半位移完成技术动作，后一半位移完成姿态调整后几乎无水花进入水面。假设整个下落过程近似为自由落体运动，则运动员用于完成技术动作和姿态调整的时间之比为（　　） A． B． C． D． 【详解】运动员下落过程的总时间 用于完成技术动作的时间 用于姿态调整的时间 则运动员用于完成技术动作和姿态调整的时间之比，故选D。 认识高空坠物的危害，创建文明城市，防止高空坠物。 参与游戏，思考尺子测反应时间的原理。 课 堂 练 习 课 堂 练 习 1．关于自由落体运动的说法，正确的是（　　） A．物体沿竖直方向的运动就是自由落体运动 B．物体初速度为零加速度是g的运动就一定是自由落体运动 C．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动是自由落体运动 D．只要是从静止开始下落的运动就是自由落体运动。 【答案】C 【详解】物体的运动能否看作自由落体应注意两点：一是由静止开始竖直下落；二是物体只受重力。 故选C。 2．校园里的银杏树上有两颗银杏果先后落下，假设两颗银杏果均由静止从同一高度下落，忽略银杏果所受阻力，下列说法正确的是（    ） A．银杏果和银杏叶的下落均可近似为自由落体运动 B．下落过程中两银杏果的间距越来越大 C．先下落的银杏果相对后下落的银杏果做匀加速运动 D．先下落的银杏果落地速度较大 【答案】B 【详解】A．忽略银杏果所受阻力，银杏果的下落均为自由落体运动；银杏叶所受阻力较大，不能忽略不计，银杏叶的下落不可近似为自由落体运动，故A错误； BC．由于先后下落的银杏果的加速度均为重力加速度，所以先下落的银杏果相对后下落的银杏果做匀速运动，则先后下落的银杏果的相对距离为 可知下落过程中两银杏果的间距越来越大，故B正确，故C错误； D．根据 由于下落高度相同，所以先后下落的银杏果落地速度一样大，故D错误。 故选B。 3．在轻绳的两端各拴一个小球，一个人用手拿着绳子上端的小球，站在三层楼的阳台上，释放小球，使小球自由下落，两小球相继落地的时间差为Δt，如果人站在四层楼的阳台上，用同样的方法释放小球，让小球自由下落，则两小球相继落地的时间差将（　　） A．不变 B．变小 C．变大 D．无法确定 【答案】B 【详解】设两球分别为球a和球b，落地时两球的速度分别为va、vb。无论是从3层还是4层阳台上自由下落，两小球落地时，两球的距离差始终为绳长，则人站在4层阳台上放手后，a球在b球落地瞬间的瞬时速度及之后a球下落绳长距离内的平均速度均比在3层阳台释放时大，而位移相同，则时间差变小。 故选B。 4．科技馆中有一个展品，该展品放置在暗处，顶部有一个每隔相同时间由静止向下滴水的装置，在频闪光源的照射下，可以看到水滴好像静止在空中固定位置不动；若适当调整频闪光源的发光时间间隔，还可以看到这些水滴在空中“缓慢上升”的场景。若每当一个水滴从高处开始滴下，就会有一个水滴正好落地，且空中另外还有19个水滴正在下落，取重力加速度为。下列说法错误的是（　　） A．当时，可以看到水滴好像静止在空中固定的位置 B．当时，可以看到水滴好像静止在空中固定的位置 C．当略大于时，可以看到水滴在空中“缓慢上升” D．当略小于时，可以看到水滴在空中“缓慢上升” 【答案】C 【详解】A．每当一个水滴从高处开始滴下，当该水滴下落地面过程有 解得 由于空中另外还有19个水滴正在下落，令相邻水滴滴落的时间间隔为，则有 当时，即频闪时间间隔等于相邻水滴滴落的时间间隔，此时可以看到水滴好像静止在空中固定的位置，故A正确，不符合题意； B．由于，即频闪时间间隔等于相邻水滴滴落的时间间隔的两倍，此时可以看到水滴好像静止在空中固定的位置，故B正确，不符合题意； C．当略大于时，即频闪时间间隔略大于相邻水滴滴落的时间间隔，可知，在频闪时，水滴下落的高度略大于内水滴下落的高度，则频闪时水滴的位置略微下降，即可以看到水滴在空中“缓慢下降”，故C错误，符合题意； D．当略小于时，即频闪时间间隔略小于相邻水滴滴落的时间间隔，可知，在频闪时，水滴下落的高度略小于内水滴下落的高度，则频闪时水滴的位置略微上升，即可以看到水滴在空中“缓慢上升”，故D正确，不符合题意。 故选C。 5．小明从某砖墙前的高处由静止释放一个石子，让其自由落下，距离石子下落起始位置3.2m时，拍摄到石子下落过程中的一张照片如图所示。由于石子的运动，它在照片上留下了一条模糊的径迹AB。已知每层砖的平均厚度为6.0cm，重力加速度的大小g取。由此估算照相机本次拍照曝光时间约为（    ）    A．1.5s B． C． D． 【答案】B 【详解】由，石子下落3.2m的速度大小为 由图可以看出，在曝光的时间内，物体下降了大约有两层砖的厚度，即 在较短的曝光时间内，石子的下落视为匀速直线运动，则照相机本次拍照曝光时间约为 故选B。 6．用如图所示的实验装置研究小铁球做自由落体运动的规律。小铁球的半径为R，小铁球先后通过两个光电门，计时器记录了小铁球通过光电门1、2的时间分别为Δt1和Δt2，回答下列问题： (1)为了测小铁球的加速度，下列给出的实验器材中，可能需要的是（　　） A．刻度尺 B．打点计时器 C．天平 (2)小铁球通过光电门1时的速度大小为 （用已知量字母表示）； (3)若光电门1到光电门2的距离为L，则重力加速度大小为 （用已知量字母表示）。 【答案】(1)A；(2)；(3) 【详解】（1）研究小铁球做自由落体运动的规律，所以实验中不需要用天平测量质量，有光电门也不需要打点计时器测量速度，但需要用刻度尺测量两光电门间的距离。 故选A。 （2）小铁球通过光电门1时的速度大小为 （3）若光电门1到光电门2的距离为L，则 则重力加速度大小为 板 书 设 计 自由落体运动 纸带 匀加速直线 运动性质 自由 落体 实验探究 总结 应用 提出问题 猜想假设 现象 科学探究的过程 课 堂 小 结 作 业 布置 1. 用手机慢动作视频（240fps）拍摄钢球/纸片的下落过程，通过逐帧分析验证"轻重物体加速度相同"的结论，提交截图并标注时间-位移数据（参考教材第48页【实验方法】）。 2. 2.设计"反应尺"测反应时间：根据自由落体公式h=1/2gt²，在直尺上标注不同下落距离对应的时间刻度（要求至少标注0.15s、0.20s、0.25s三个关键点）。 教学反思 牛顿管实验和打点计时器探究激发了学生兴趣，伽利略理想实验故事增强了科学体验。但学生对自由落体条件的理解易忽略“初速度为零”，公式应用时对g的取值情境判断模糊。实验耗时过长导致练习仓促，后续需优化分组并增加变式训练，结合生活案例深化概念理解。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$