自由落體運(yùn)動教學(xué)設(shè)計

1、 §2.5自由落體運(yùn)動 一、教學(xué)分析1、教材分析本節(jié)內(nèi)容屬于高中物理人教版必修1第二章第五節(jié)的內(nèi)容，是對前幾節(jié)運(yùn)動學(xué)的知識和研究方法的應(yīng)用和提升。通過演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生合作實(shí)驗(yàn)，分析得出自由落體運(yùn)動的性質(zhì)，明確重力加速度的意義，不僅使學(xué)生對自由落體運(yùn)動規(guī)律有具體、深入的認(rèn)識和規(guī)律在實(shí)際問題中的應(yīng)用，而且使學(xué)生在獨(dú)立獲取物理知識、探究物理規(guī)律、解決物理問題等方面獲得具體的成果，體驗(yàn)科學(xué)研究的方法，讓學(xué)生得到成功的體驗(yàn)，享受成功的愉悅，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情和責(zé)任感。2、學(xué)情分析學(xué)生前面已認(rèn)識描述運(yùn)動的基本物理量位移、路程、速度、加速度，掌握勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律，并且通過對以上問題的研究，已體會到物

2、理學(xué)研究問題的一些方法，如運(yùn)用理想模型和數(shù)學(xué)方法（圖象、公式），以及測加速度、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等方法。二、教學(xué)重點(diǎn)本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)在于引導(dǎo)學(xué)生思考研究自由落體運(yùn)動的實(shí)驗(yàn)原理和方法，特別是利用打點(diǎn)計時器記錄運(yùn)動軌跡和時間的方法及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、結(jié)論得出、誤差分析等實(shí)驗(yàn)方法。三、教學(xué)難點(diǎn)本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)探究的思路、方法。四 、教學(xué)目標(biāo)（一）知識與技能目標(biāo)1認(rèn)識自由落體運(yùn)動，知道影響物體下落快慢的因素，理解自由落體運(yùn)動時初速度為零的勻加速直線運(yùn)動。2知道什么是自由落體運(yùn)動的加速度，知道它的大小和方向。3掌握自由落體運(yùn)動的規(guī)律，能用勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律解決自由落體問題。4能用打點(diǎn)計時器或其它儀器定量研究

3、自由落體運(yùn)動的性質(zhì)。（二）過程與方法目標(biāo)1培養(yǎng)學(xué)生觀察問題，解決問題的能力。2通過探索自由落體運(yùn)動的性質(zhì)和自由落體加速，培養(yǎng)學(xué)生的分析能力，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理能力和歸納能力。（三）情感態(tài)度與價值觀目標(biāo)1通過指導(dǎo)學(xué)生探究，調(diào)動學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣。2培養(yǎng)學(xué)生事實(shí)求是的科學(xué)態(tài)度。五、教學(xué)策略與手段 本節(jié)課的授課形式以探究式教學(xué)為主，做好相關(guān)資料的查詢和課件制作。教師主要起引導(dǎo)和提示作用，以討論、探究、結(jié)合直觀資料進(jìn)行啟發(fā)式教學(xué)。創(chuàng)設(shè)問題情境，激發(fā)學(xué)生的認(rèn)識興趣和求知欲。讓學(xué)生利用已有的知識和方法，經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，培養(yǎng)科學(xué)探究能力，體現(xiàn)物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)這一特點(diǎn)。六、教學(xué)過程一、通

4、過演示實(shí)驗(yàn)，引出要探究的問題1概括落體運(yùn)動是豎直向下的直線運(yùn)動 (1)懸掛在鐵架臺上的小球，它受到幾個力的作用？（重力、懸線拉力）演示1：用火將懸線燒斷，引導(dǎo)學(xué)生觀察小球的運(yùn)動。（學(xué)生觀察到：小球在重力作用下，沿豎直方向作直線運(yùn)動。）(2)落體運(yùn)動是最常見的一種運(yùn)動演示2：粉筆頭從手中落下(3)結(jié)論：任何物體只在重力作用下自由下落，都是沿著豎直方向作直線運(yùn)動。（過渡：這節(jié)課，我們就來學(xué)習(xí)一種特殊的下落運(yùn)動。）（板書：自由落體運(yùn)動。）2物體下落快慢的因素分析(1)提出問題：究竟是重的物體下落快還是輕的物體下落快呢？演示3：重的紙團(tuán)和輕的紙片同時、等高、無初速下落。（學(xué)生觀察到：重的紙團(tuán)

5、先落地。）(2)得出“物體越重下落越快”的結(jié)論。觀點(diǎn)是否正確呢？你能否設(shè)計實(shí)驗(yàn)證明你的觀點(diǎn)？（激發(fā)學(xué)生思考）(3)引導(dǎo)學(xué)生上講臺演示其設(shè)計的實(shí)驗(yàn)，并說明其觀點(diǎn)。學(xué)生演示（一）：較重的紙片和輕小紙團(tuán)同時、等高、無初速下落。（學(xué)生觀察到：輕小紙團(tuán)比較重的紙片下落快。）學(xué)生演示（二）：較重的紙團(tuán)和輕小紙團(tuán)同時、等高、無初速下落。（學(xué)生觀察到：下落一樣快。）(4)引導(dǎo)學(xué)生得出正確結(jié)論根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)和分析，同學(xué)們猜想一下，物體下落的快慢跟重力的大小有什么關(guān)系呢？（生：沒有關(guān)系。）那怎么解釋前面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢？（生：空氣阻力影響了物體下落的快慢。）同學(xué)們猜想一下，如果完全沒有空氣阻力的影響，輕、重物體誰下落

6、得快呢？演示4：科普知識：1971年美國宇航員斯科特在月球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。演示5：牛頓管實(shí)驗(yàn)演示（學(xué)生觀察到：在抽去空氣的牛頓管內(nèi)，輕重不同的鐵片、羽毛同時落下。而打開閥門，進(jìn)入空氣后，重的鐵片下落要快。）結(jié)論：在沒有空氣阻力時，物體下落的快慢跟物體重力無關(guān)。我們把這樣的運(yùn)動稱為自由落體運(yùn)動。（板書：定義：物體只在重力作用下，由靜止開始的下落運(yùn)動叫自由落體運(yùn)動。）(5)在日常生活中，我們平時見到的落體運(yùn)動由于大氣層的存在，自由落體運(yùn)動是一種理想運(yùn)動，但掌握了這種理想運(yùn)動的規(guī)律，也就為研究實(shí)際運(yùn)動打下了基礎(chǔ)。當(dāng)空氣阻力不太大，與重力相比較可以忽略時，實(shí)

7、際的落體運(yùn)動可以近似地當(dāng)作自由落體運(yùn)動。（讓學(xué)生體會自由落體運(yùn)動有著普遍的意義和現(xiàn)代科技的發(fā)展與人類科學(xué)探究進(jìn)程的關(guān)系。）結(jié)論：（板書：自由落體運(yùn)動的條件：a·從靜止開始下落，初速為零；b只受重力，或其他力可忽略不計。）（說明：讓學(xué)生思考、討論，明確空氣阻力使下落物體的運(yùn)動表現(xiàn)得很復(fù)雜，科學(xué)研究的第一步是先忽略空氣阻力，研究物體不受空氣阻力的運(yùn)動。在這樣的學(xué)習(xí)中，學(xué)生不僅可以提高觀察與推理的能力，而且會逐漸形成觀察與思考的習(xí)慣。）（過渡：人們根據(jù)簡單的觀察所得到的直覺觀念和結(jié)論往往不一定都是可靠的，應(yīng)當(dāng)用科學(xué)實(shí)驗(yàn)對它們進(jìn)行檢驗(yàn)。）二、探究研究過程1提出問題(1)那么自由落體運(yùn)動是什么

8、性質(zhì)的運(yùn)動呢？（生：（部分）是勻變速直線運(yùn)動。）如是，怎樣通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證？(2)它的加速度與哪些因素有關(guān)？與落體質(zhì)量有關(guān)嗎？(3)你的說法有根據(jù)嗎？你研究過嗎？（反問）2猜想假設(shè)(l)落體運(yùn)動既然是自然界最常見、最普遍的一種運(yùn)動，那么其中必然蘊(yùn)藏著最簡單的規(guī)律。(2)方法教育：大物理學(xué)家們對猜想假設(shè)的理解。一旦科學(xué)插上幻想的翅膀，它就能贏得勝利。法拉第（英國）沒有大膽的猜測就作不出偉大的發(fā)現(xiàn)。牛頓（英國）(3)讓學(xué)生大膽猜想自由落體運(yùn)動是一種最簡單的一種變速運(yùn)動初速度為零的勻加速直線運(yùn)動。(4)怎樣研究物體運(yùn)動的規(guī)律？對于初速度為零的勻加速直線運(yùn)動，加速度為常量，物體運(yùn)動的位移s、時間t、速度v

9、之間存在如下關(guān)系： ， ， ， 3設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案（教師引導(dǎo)，學(xué)生通過學(xué)生分組合作討論，提出設(shè)計方案。）方案一：用打點(diǎn)計時器記錄的紙帶研究物體的自由落體運(yùn)動  設(shè)計原理： 設(shè)計要求：  (1)如何提高本實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度？  (2)完成實(shí)驗(yàn)后，對紙帶進(jìn)行分析，如何判斷其是勻變速運(yùn)動？(3)如何利用實(shí)驗(yàn)來說明不同物體的自由落體運(yùn)動規(guī)律相同？  設(shè)計思路：用打點(diǎn)計時器研究物體的運(yùn)動時，為提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，應(yīng)從減少阻力、正確安裝器材及操作步驟合理等入手。打點(diǎn)計時器最大的特點(diǎn)就是每打兩點(diǎn)的時間間隔相等，它直接記錄下的實(shí)際是物體在連續(xù)相等時間間隔內(nèi)的位移，通過研究這些位移，

10、看連續(xù)相等時間間隔內(nèi)的位移差是否相等，從而得知物體的運(yùn)動性質(zhì)。  設(shè)計結(jié)果：  (1)由自由落體運(yùn)動的定義知，要提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確度，應(yīng)該從盡量減少阻力入手。具體辦法是：整個裝置應(yīng)豎直（如圖所示），紙帶應(yīng)平行于打點(diǎn)計時器的限位孔，先打點(diǎn)后放手等。(2)從相鄰兩點(diǎn)間的距離可看出，物體越往下落，相同時間間隔內(nèi)下落的距離越大，即速度越來越大。(3)各組利用各自的紙帶選擇清晰的，并量出相鄰各點(diǎn)間的距離。  分組實(shí)驗(yàn)：按設(shè)計要求操作實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行分組實(shí)驗(yàn)時，同組實(shí)驗(yàn)者要求相互合作。各組實(shí)驗(yàn)時所用的重物質(zhì)量、形狀各不相同。（說明：學(xué)生可能會根據(jù)勻變速運(yùn)動的特點(diǎn)會提出多種方案，以下方案

11、的設(shè)計老師要給予肯定，有條件的可以根據(jù)實(shí)際條件進(jìn)行教師課堂演示，沒條件的可以用光電門替代，作為學(xué)生課外研究性課題。）分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)  利用量出的XAB、XBC、XCD算出s，看是否在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)相等。若是相等，利用計算出a=？并根據(jù)紙帶判斷出A的方向。鼓勵學(xué)生猜想設(shè)計其它處理數(shù)據(jù)的方案（學(xué)生思考提出）：方案二：利用找出落體物體的速度與時間的關(guān)系測速度隨時間變化的關(guān)系方案三：利用找出落體物體的位移與時間的關(guān)系測位移隨時間變化的關(guān)系設(shè)計原理：v-t圖x-t圖設(shè)計思路：利用儀器測出v、x、t各量設(shè)計結(jié)果：通過描點(diǎn)作圖，得出圖象對應(yīng)的規(guī)律。（說明：教師對以上幾種方案進(jìn)行評價，特別對于方案一要

12、著重分析引導(dǎo)，有利于養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣。對于方案二、三教師先給予肯定?？偨Y(jié)交流結(jié)論成果利用各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，進(jìn)行交流，判斷得出結(jié)論是否相同？算出的口是否相等？進(jìn)行交流后，發(fā)現(xiàn)不同物體所做的試驗(yàn)結(jié)論都相差不大，都在95 m/s2左右，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)可以認(rèn)為相同。板書：(1)運(yùn)動性質(zhì)：初速度為零的勻變速直線運(yùn)動。不同重量的物體加速度相同；這個加速度稱為重力加速度。加速度的大小為：_（學(xué)生由實(shí)驗(yàn)中測量的值）。板書：(2)自由落體的加速度重力加速度g在同一地點(diǎn)，一切物體做自由落體的加速度都相同。強(qiáng)調(diào)：“在同一地點(diǎn)”。就是說，在不同的地點(diǎn)，物體自由落體的加速度不同。（教師介紹精確實(shí)驗(yàn)測定的北極9832

13、 m/ s2、北京9801m/s2、長沙9791m/s2、赤道9780m/s2的重力加速度值，總結(jié)出：越靠近赤道，重力加速度的值越??；越靠近兩極，重力加速度的值越大。并給出一般取值。）板書：通常計算中，g=98m/s2方向：豎直向下。6探究過程小結(jié)：通過觀察、思考、分析，提出所要研究的問題，然后作出假設(shè)，選擇實(shí)驗(yàn)方案，分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、總結(jié)交流結(jié)論成果，是科學(xué)探究的重要途徑。三、應(yīng)用 1閃光照片現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展為我們研究自由落體運(yùn)動的性質(zhì)提供了更為科學(xué)的手段，請同學(xué)們看彩圖，彩圖是自由落體的小球的閃光照片按比例的縮小圖。（簡介閃光照相）照片上相鄰的球是相隔1/30秒的時間拍攝的，請大家用刻度

14、尺測相鄰的每兩個球之間的距離X，在計算出相鄰每兩段的位移差，看是否是恒量？（生：（測量、計算）是恒量，說明自由落體運(yùn)動是勻變速直線運(yùn)動。）2能否找出剛才紙帶上所打的第一個點(diǎn)嗎？ （利用 只要距第二個點(diǎn)約為2 mm的點(diǎn)）3為了測出井口到井里水面的深度，身邊沒有尺子，但有一秒表，如何粗略測量其深度?？勺屢粋€小石塊從井口下落，若測得經(jīng)2s鐘聽到石塊落到水面的聲音，求井口到水面的大約深。（不計聲音傳播的時間）(196米)小結(jié)：從這題中可以看到應(yīng)用自由落體運(yùn)動規(guī)律，我們可以把長度測量問題轉(zhuǎn)換為時間測量問題。這是物理學(xué)研究中常用的測量轉(zhuǎn)換方法。  4（參見教科書45頁做一做）測定反應(yīng)時間：測人的

15、反應(yīng)時間，一個人從發(fā)現(xiàn)情況到采取相應(yīng)行動經(jīng)過的時間叫反應(yīng)時間?？梢杂孟旅娣椒y定：請一位同學(xué)用兩個手指捏住木尺頂端，請你拳起一只手的手指在木尺的下部，作握尺的準(zhǔn)備，但手的任何部位都不要碰到木尺，當(dāng)看到那位同學(xué)放手時，你立即握木尺，測出木尺下降的高度，就可以用自由落體規(guī)律求出反應(yīng)時間。假設(shè)測得某人握住木尺時，木尺下降了20 cm，求該人的反應(yīng)時間。5測量“傻瓜”照相機(jī)曝光時間（參見書45頁做一做）總結(jié)：運(yùn)動規(guī)律：公式： ， ， 四、板書設(shè)計a定義b條件c特點(diǎn)d規(guī)律 五、教學(xué)反思 關(guān)于自由落體運(yùn)動這一節(jié)課，回顧一下，有以下幾點(diǎn)值得思考：1通過演示實(shí)驗(yàn)，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)了學(xué)生的觀察、概括、

16、科學(xué)抽象能力。教學(xué)時，教學(xué)過程的第一部分（通過演示實(shí)驗(yàn)，引出要探究的問題）可以適當(dāng)緊湊些，盡量縮短教學(xué)時間。研究物體下落快慢的因素分析時，盡量激發(fā)學(xué)生思考，利用已有的實(shí)驗(yàn)器材（紙片、紙團(tuán)），放手讓學(xué)生上講臺來演示，這不僅激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，而且活躍了課堂氛圍。2通過探索研究過程，得出重要的結(jié)論：自由落體是勻加速運(yùn)動、加速度為g；同時“讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，培養(yǎng)科學(xué)探究能力”的精神。最后，自由落體運(yùn)動規(guī)律的得出及應(yīng)用等知識也就水到渠成。因此，對課本知識的適當(dāng)延伸、拓展，讓學(xué)生經(jīng)歷設(shè)計實(shí)驗(yàn)、合作完成實(shí)驗(yàn)、交流實(shí)驗(yàn)成果、得出結(jié)論，再理論聯(lián)系實(shí)際，有利于培養(yǎng)學(xué)生探究能力，觀察、分析、解決實(shí)際問題的能力，這正是當(dāng)今素質(zhì)教育所要求的。3在探究過程中，學(xué)生會提出很多方案。用打點(diǎn)計時器記錄的紙帶研究物體的自由落體運(yùn)