自由落体的速度
-在社会中成长
2023年2月15日发(作者：小美盒)八自由落体运动
教材分析:2001年教育部颁布的《全日制普通高级中学课程计划(试验修订稿)》中，
将研究型课程列为高中必修课。
《自由落体运动》是一种简单的、最基本的运动形式，在我们生活中有很
多物体的运动可看做是自由落体运动，研究自由落体运动有着普遍的意义。所
以，我在自由落体运动这节教材中将引导学生进行研究性学习。把让学生体会
伽利略开创的研究自然规律的科学方法(抽象思维、数学推导和科学实验相结合
的方法)作为本堂课的主要目的之一。
《自由落体运动》是高一物理第二章第八节的内容。本节内容是在学生学
习了运动学的知识后编排的，是匀变速直线运动的特例。通过对自由落体这种
常见的，特殊的运动的研究,一方面是对前面知识的复习和巩固，同时也加强了
课本与实际生活的联系。
所以本节课在本章、乃至在整个高中物理中都有着具有重要的地位和作用。
实验处理:物理是一门以实验为基础的科学。如何用实验来验证自由落体运动是
匀变速直线运动，课本上用的是频闪照片，然而，在普通中学没办法在教室拍
摄频闪照片。通常情况下，教师只能是灌输式地教学（即便用电脑做动画，学
生也没有真实感）。
在这节课中，我尝试用数码相机的多段连拍功能，自制器材拍摄自由落体
运动的“频闪照片”。
自制器材简介:用电磁铁控制小球的下落,辅以刻度尺用以读取小球下落的高
度。用数码相机中的连拍功能，拍摄时间间隔设置为1/30秒，在按下快门的同
时释放小球。然后把相机接入电脑，用多段拍摄播放软件“SV-1”即可进行播
放。
知识目标:1、理解自由落体运动与物体的质量无关，掌握自由落体运动规律。
2、知道重力加速度的大小、方向和与地理位置的关系。
能力目标:培养学生抽象思维、数学推导和科学实验相结合的物理科学探索
模式。
德育目标:培养学生事实求是的科学态度和科学方法。
教学重点:培养科学探索的模式,理解自由落体运动的规律，知道重力加速度
的物理意义。
教学难点:培养物理科学探索模式。有效地调动学生进行研究性的学习。
教具:学生实验:铁球、塑料球、纸片、纸团、直尺、水槽
演示实验:牛顿管、抽气机、数码相机、自制自由落体运动装置、学生电源、
多媒体演示等。
教法:探究式
教学过程:一、引入新课、提出问题、辩析正误
利用被称为世界建筑史上的奇迹的意大利的象征比萨斜塔引入。
比萨斜塔的举世闻名还因为伽利略在这里进行了一项对物理学的发展有着
深远意义的的物理实验。我们今天就一起来沿着伽利略的足迹研究这一物理现
象。
自由落体运动
物体自由下落的运动是一种常见的运动，挂在线上的重物、如果把线剪断，
从手中释放的物体（同时释放手中的小球与纸片），成熟的果实从树上落下等在
重力的作用下都沿着竖直方向下落。
根据日常生活的经验，你知道物体自由下落的运动有何规律吗？你认为物
体自由下落一定的高度所用的时间（即下落快慢）可能与哪些因素有关呢？
可能跟物体的质量、空气阻力等有关。
物体下落的运动可能跟这些因素有关，那要用哪种实验方法确定大家提出
的各种可能因素对物体自由下落的影响？
控制变量法
猜想实验:物体的质量、空气阻力对物体自由下落运动的影响。
结论:如果空气阻力相对物体重力很小，各种不同质量的物体自由下落的快
慢相同。
验证实验一:用牛顿管演示
强调管内空气已被抽得很稀薄，空气阻力的影响非常小。
结论:空气阻力相对物体的重力很小时，各种不同质量的物体自由下落的快
慢相同。如果没有空气阻力，则各种物体自由下落时的运动规律完全一致。
既然各种物体在忽略空气阻力时的运动规律相同，所以，研究这种运动具
有普遍的意义。
定义:自由落体运动----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。
介绍伽利略巧妙推理物体自由下落的快慢跟它们的质量无关。
在日常生活中，如果空气阻力的作用比较小，可以忽略不计，物体的下落
也可以看做是自由落体运动。
请大家猜想自由落体运动是什么性质的运动呢？
学生猜想（大家的猜想跟伟大的物理学家伽利略的猜想是相同的）
二、理论推导
伽利略认为:任何物体做自由落体运动时运动情况相同,那它就应该是一种
最简单的运动形式—初速度为零的匀加速直线运动。
在物理学中，要通过测量哪些物理量来定性、定量地研究物体的运动？
速度、位移、时间、加速度等物理量。
我们猜想自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，那么在初速度为
零的匀变速直线运动中这些物理量的关系是？
速度公式:v=at位移公式:s=at2/2速度位移公式:v2=2as
介绍伽利略的理论推导.s与t2的比值为一常数。
三、实验验证
由于在短距离内做自由落体运动的物体运动时间较短，所以，我们现在用
拍摄物体运动的照片来定性地研究这一问题。
验证实验二:利用数码相机对自由落体运动的物体进行多段拍摄（介绍仪器,说
明数码相机能每隔1/30秒连续拍摄16幅照片，每次拍摄的曝光时间是一定的）。
播放做自由落体运动的小铁球的运动情况。并在电脑中模拟频闪照片.
通过这些照片，你发现了什么？说明小铁球做的是什么运动？
在相等的时间间隔里，小球下落的位移越来越大。表明小球的速度越来越
大。证明自由落体运动是初速度为零的匀加速度直线运动。
伽利略生活的时代，技术不够发达，没办法象我们现在这样能拍摄频闪照
片，更没有办法准确地测量瞬时速度。他利用间接实验并合理外推得出结论。
（用电脑动画演示伽利略对自由落体运动的数学推导和实验验证）。
伽利略对自由落体运动的研究。开创了研究自然规律的科学方法，这就是
抽象思维，数学推导和科学实验相结合的方法，并对物理学的发展有着深远影
响。这种方法至今仍是重要的科学方法之一。
自由落体运动是初速度为零的匀加速度直线运动。
四、探索规律、阅读理解
自由落体加速度（g）
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，从同一高度同一地点同时
自由下落的物体运动快慢相同，这说明，它们具有相同的加速度。
请同学们用拍摄来的照片，计算出自由落体加速度。选哪点计算更准确？
g=2S/t2(结果在误差允许的范围内)
阅读不同纬度的地方重力加速度表
通过表格，重力加速度跟地理位置的关系是？
同一地点一重力加速度随纬度的增加而增大
g通常取9.8m/S2，方向:竖直向下，
重力加速度就是我们在初中学过的g=9.8牛/千克
引导同学们得出自由落体运动的规律
自由落体运动规律:
速度公式:v=gt位移公式:h=gt2/2速度位移公式:v2=2gh等
利用自由落体运动的规律,我们就可求出做自由落体运动的物体的v、h、t
的关系。
五、体验应用
自由落体运动的应用—测定反应时间
刘翔起跑的反应时间通常在0.14s——0.16s之间。人的反应时间这么短，
你能想出利用我们刚学的知识方便地间接测量反应时间吗？
利用h=gt2/2得出t=2h/g
师生互动:用尺测量反应时间。布置学生课后把刻度尺改制成反应时间测定
仪。
六、巩固小结、巧留作业
小结
一、伽利略研究自由落体运动的科学方法。
抽象思维、数学推导和科学实验相结合
二、自由落体运动: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。
自由落体运动是初速度为零的匀加速度直线运动。运动的快慢跟物体的质
量无关。
三、自由落体加速度（通常用g表示）
1、在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同。
2、g通常取9.8m/S2，方向:竖直向下
在同一地点，所有自由落体运动的物体运动规律相同，加速度相同，你想
知道我们这个地方的重力加速度的数值吗？
布置课外作业:给你米尺和秒表，利用从自来水龙头上做自由落体运动的水滴，
测量重力加速度。测量中影响误差的主要因素是什么？如何测量才能尽可能地
准确（提示学生如何准确测时间）？
我们刚刚的学习过程，还有很多问题没有解决，如:
伽利略开创的抽象思维、数学推导和科学实验相结合的研究自然规律的科
学方法在后来物理学的发展中还有哪些应用呢？你想知道研究自由落体运动在
日常生活中还有什么应用吗？为什么重力加速度与物体的质量无关?你想知道
重力加速度产生的原因吗？你想知道为什么重力加速度的大小跟地理位置有关
吗?„„请继续认真学习高中物理以后的知识。
板书设计
自由落体运动
1、条件:只受重力，初速度为零
2、性质:初速度为零的匀变速直线运动
3、重力加速度:g=9.8m/S2，方向:竖直向下
4、规律:速度公式:v=gt位移公式:h=gt2/2速度位移公式:v2=2gh等
课后反思:在本节的教学设计上突出以下特点：
1、重视实验
物理是一门以实验为基础的科学，所以在本凶课中做了多个学生实验和演
示实验。即通过实验验证猜想，又通过实验巩固所学知识。
2、重视对学生进行研究自然规律的研究方法教育。
通过反复应用设疑理论分析实验验证。培养学生学习物理兴趣。对学生
进行科学态度和科学方法的教育。本节课从能力目标的制定到教学内容的讲述、
都十分重视这点。
3、注重联系实际
物理知识来源于生活，最终服务于生活。所以在整堂课中围绕现实生活的问题
来展开。