自由落體運動案例分析

1、自由落體運動案例分析長沙市天心一中 陳霞一、教學(xué)目標(biāo)1知識與技能：(1)理解什么是自由落體運動，知道它是初速度為零的勻加速直線運動。(2)知道什么是自由落體加速度，知道它的方向。知道在地球的不同地方,重力加速度大小不同。(3)掌握自由落體運動的規(guī)律并用來解決實際問題。2過程與方法(1)通過觀察演示實驗，否定了亞里士多德的觀點，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和邏輯推理能力；(2)通過研究自由落體運動，獲得科學(xué)探究過程的體驗并感悟科學(xué)研究的基本方法(3)通過運用計算機(jī)處理實驗數(shù)據(jù)，體會科技發(fā)展對實驗研究的促進(jìn)作用3情感態(tài)度與價值觀：(1)通過演示實驗和學(xué)生分組實驗的師生互動和生生互動，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)

2、度，激發(fā)學(xué)生認(rèn)識自然、主動探究科學(xué)的熱情，并使學(xué)生學(xué)會交流與合作。(2)通過自由落體規(guī)律的獲得和應(yīng)用，使學(xué)生認(rèn)識物理學(xué)對現(xiàn)代文明的重要作用，進(jìn)而對科學(xué)產(chǎn)生親近感，對物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生深厚的興趣。(3)通過救一高樓墜落小孩的故事與自由落體教學(xué)的結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實際的能力，使學(xué)生既品嘗到獲得知識的愉悅，又培養(yǎng)學(xué)生高尚精神情懷和遠(yuǎn)大理想。二、教學(xué)重點、難點1教學(xué)重點及其教學(xué)策略：重點：不同物體下落的加速度都是g教學(xué)策略：學(xué)生通過自主實驗探索，得出自由落體運動的不同物體在同一地點加速度都是g，且方向豎直向下2教學(xué)難點及其教學(xué)策略：難點：物體下落的快慢與物體所受重力無關(guān)教學(xué)策略：由于學(xué)生對重的物體下落快

3、、輕的物體下落慢的印象很深，因此在課堂教學(xué)中精心設(shè)計實驗，用事實戰(zhàn)勝假象，幫助學(xué)生建立正確的觀點。三、設(shè)計思路本節(jié)課在教學(xué)設(shè)計時主要體現(xiàn)以學(xué)生發(fā)展為本的追求，對學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變的引導(dǎo)倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)，同時對主題內(nèi)容的探究，采取與學(xué)生生活比較熟悉的真實案例入手，據(jù)此展開探究學(xué)習(xí)，最終揭示出自然現(xiàn)象的科學(xué)規(guī)律，實現(xiàn)與學(xué)生的經(jīng)驗和生活世界的有機(jī)結(jié)合。本節(jié)課在教學(xué)時突出以下幾個特點：1.注重對學(xué)生科學(xué)方法的教育：在自由落體運動概念的形成過程中，突出理想化的科學(xué)研究方法；在探究自由落體規(guī)律時，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)研究過程：“提出問題，假設(shè)猜想,設(shè)計方案，實驗研究，得出規(guī)律，遷移運用，提出新問題

4、,再作探索”，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。2.注重德育教育：在習(xí)題中設(shè)置以“青年工人不顧個人安危，在極短的時間救了一個高速墜落的小孩”的故事，對學(xué)生是一次很好的教育。結(jié)合反應(yīng)時間測算，使學(xué)生意識到我們正常人是有能力完成這件事的。這樣把德育貫穿于理科課堂教學(xué)當(dāng)中，激發(fā)學(xué)生樂于助人，勇于助人的熱情。3.重視多媒體教學(xué)手段的運用：運用多媒體展示直觀的自由落體實例，給出自由落體的最新科學(xué)證實；運用計算機(jī)處理實驗數(shù)據(jù)，把傳統(tǒng)的實驗手段與先進(jìn)的電腦數(shù)據(jù)處理方法相結(jié)合；充分體現(xiàn)教學(xué)的直觀性、形象性、趣味性等特點。4.突出自主、合作、探究學(xué)習(xí)：在課堂上創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生主動學(xué)習(xí)的教學(xué)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生積極參與小

5、組活動，讓學(xué)生在探索的過程中自主地建構(gòu)知識，在與人交往，與人合作，以及師生互動中自己教育自己，由“知”內(nèi)化為“信”，為“導(dǎo)行”打下思想基礎(chǔ)。四、教學(xué)資源1學(xué)生實驗器材：物理課本、等大的紙片若干張、打點計時器、鐵架臺、學(xué)生電源、紙帶、重錘（重量不等）、刻度尺、剪刀、天平等。2演示器材：金屬片、小羽毛等；物理課本，等大的紙片若1張；牛頓管及抽氣機(jī)1臺；米尺1把；多媒體教學(xué)系統(tǒng)及自制課件等。3.圖片資料：自由落體的閃光動畫、月球的落體實驗圖片、科學(xué)館圖片等。五、教學(xué)設(shè)計教師活動學(xué)生活動點 評創(chuàng)設(shè)情景,引入課題多媒體展示蹦極的錄像：精彩刺激的畫面，閃出蹦極宣傳語：“蹦極體驗自由落體的樂趣”。提出：我們

6、今天就來研究這種物體下落的運動落體運動。同學(xué)們，你們認(rèn)為我們需要研究這種運動的哪些問題呢？教師副板書：學(xué)生的想知道內(nèi)容過渡：下面我們來逐一解決這些問題。觀看畫面并展開討論：運動特點、運動性質(zhì)、運動規(guī)律以及實際應(yīng)用等等從學(xué)生身邊或社會現(xiàn)實生活中選取典型事例來創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，由真實的問題引入，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的強(qiáng)烈興趣。體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會”的新課程教學(xué)理念。觀察現(xiàn)象，提出問題一、物體從同一高度下落到地面的時間比較1、演示：不同落體運動（分別演示紙的下落，物理課本的下落，）提出：它們的下落快慢相同嗎？再對比演示 老師：對，這就是我們的生活經(jīng)驗，這也是公元前希臘的哲學(xué)家亞里斯多德的

7、觀點。這個觀點正確嗎？我們怎樣去辯駁呢？2、且再看實驗：把剛才的紙放在書的上面由靜止同時下落，結(jié)果會怎樣呢？老師：同一張紙，為什么兩次其下落快慢不一樣呢？3、在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上,教師提問:如果沒有空氣阻力的影響,輕重不同的物體下落的快慢是否相同呢? 演示:（牛頓管實驗）在抽去空氣的牛頓管內(nèi)，金屬片、小羽毛下落的快慢趨于相同。（多媒體展示月球上的落體實驗，提供最新的實驗證據(jù)）教師小結(jié)，提出自由落體運動的概念5、自由落體運動只有在沒有空氣的空間里才能發(fā)生，那么在有空氣的空間里，物體的下落能否看做自由落體運動？空氣阻力使下落物體的運動表現(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

8、力的運動。6、從實驗中知道，自由落體運動是一種變速直線運動，這種運動是什么性質(zhì)的運動呢？是一般的變速直線運動，還是勻變速直線運動呢？假設(shè)猜想,設(shè)計方案二、自由落體運動的性質(zhì)1、請大家先根據(jù)學(xué)過的知識進(jìn)行假設(shè)猜想2、如果自由落體運動是一種初速度為零的勻加速直線運動，那么如何驗證你們的猜想呢？請同學(xué)們設(shè)計實驗方案給學(xué)生展示頻閃照相的多媒體動畫。3、上面這幾個方案設(shè)計得都較精妙,也符合實驗要求.但在幾個設(shè)計中哪個測量得會更準(zhǔn)確,操作更簡便呢?下面我們通過實驗探索自由落體運動快慢的本質(zhì)。實驗研究,尋求規(guī)律4、請同學(xué)們首先根據(jù)方案乙制定實驗步驟、設(shè)計實驗數(shù)據(jù)記錄表格.然后開始實驗研究。5、同學(xué)們，根據(jù)實

9、驗數(shù)據(jù)我們得出了什么結(jié)論？教師小結(jié): 自由落體是初速度為零的勻變速直線運動。三、自由落體加速度1、前面我們多次提到物體下落的“快”、“慢”，這可以是指物體在一定時間內(nèi)下落距離的大小（或下落一定距離的時間長短），也可以指物體下落的速度大小。那么，對一種變速運動來說，最能反映它的運動本質(zhì)特點的物理量是什么呢？2、請同學(xué)們根據(jù)老師所提供的思考問題閱讀教材教師小結(jié)：自由落體加速度也叫做重力加速度不同的地理位置，重力加速度的大小不同（引導(dǎo)學(xué)生看g值表），通常情況下g 取9.8m/s2 ，粗略計算時g 取10m/s2 。重力加速度是矢量，它的方向總是豎直向下總結(jié)歸納,遷移運用四、自由落體運動的規(guī)律、由于自

10、由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，所以勻變速直線運動的基本公式及其推論都適用于自由落體運動，只要把初速度V0取為，加速度a取為g就可以了。請同學(xué)們自己總結(jié)歸納出自由落體運動的規(guī)律。、下面我們來討論一個發(fā)生在北京的真實故事：一個小男孩從15層高樓窗口不慎落下，千鈞一發(fā)之際，恰好路過一個青年工人，他跳下自行車，飛身沖上前，在小孩即將落地的一剎那，救下了孩子。假設(shè)每層樓高為2.8m，這位青年從他所在的地方?jīng)_到樓窗下需要的時間是1.3s，請你估算一下他要接住孩子，至多允許他有多長的反應(yīng)時間？、提問：如果這位青年換了是你自己，你是否也可以救下孩子呢？為了解決這個問題，我們首先來：測定我們自己反應(yīng)時

11、間。（詳見教材p46“做一做”）請同學(xué)們思考：為什么可以測自己的反應(yīng)時間，是什么原理，自己的反應(yīng)時間又是多少呢？下面請同學(xué)開始測量自己的反應(yīng)時間教師再一次提出：如果換了你們自己，能不能救下孩子呢？教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)自由落體運動規(guī)律的應(yīng)用：由剛才的實例分析我們來看看應(yīng)用自由落體運動規(guī)律可以解決哪些實際問題呢？ 學(xué)生拿出課本和紙與一起實驗。學(xué)生： 重物下落得快學(xué)生：這個觀點不正確。學(xué)生再動手實驗并觀察學(xué)生：幾乎同時落地。學(xué)生：這是因為空氣的阻力的影響。學(xué)生根據(jù)已做的實驗可猜想出：重物體與輕物體下落一樣快。學(xué)生自由回答：如果空氣阻力的作用可以忽略不計，物體的下落能看做自由落體運動。學(xué)生小組討論后，學(xué)生

12、代表回答：自由落體運動可能是一種勻加速直線運動。學(xué)生回答：通過實驗。學(xué)生分組(前后、左右四人一組)設(shè)計實驗方案。然后學(xué)生交流：方案甲:根據(jù)勻變速直線運動的規(guī)律:在相鄰的相等時間內(nèi)的位移差是一恒量,=2.利用頻閃照相的方法,拍攝每隔相等時間物體的位置,再用刻度尺測量并處理數(shù)據(jù).方案乙:也是根據(jù)=2,利用打點計時器在與做自由落體運動物體相連的紙帶上打出一系列的點子,再測量數(shù)據(jù),列表研究.方案丙:根據(jù)初速度為零的勻加速直線運動的位移,利用光電計時器，測出小球自由落體時經(jīng)過不同位置時的時間和位移，分析位移與時間的關(guān)系,如果位移與時間的平方成正比,那么結(jié)論正確.其它方案:(略)學(xué)生討論,發(fā)表見解：方案乙

13、在測量上較準(zhǔn)確、操作上較簡便,是現(xiàn)實的最佳實驗方案.請學(xué)生代表說說步驟,展示表格.數(shù)據(jù)記錄表格如下表所示學(xué)生回答：s是恒量，說明自由落體運動是勻變速直線運動。學(xué)生討論后回答：、最能反映自由落體運動本質(zhì)特點的物理量是加速度、由公式Sat2/2，得出在同一地點自由落體運動的物體都具有相同的加速度。、從同學(xué)中收集得到的a的結(jié)果，取七八個值進(jìn)行平均值計算，得到自由落體運動的加速度為g，大小大約為9.8m/s2。方向豎直向下的，與重力方向相同。、從表中發(fā)現(xiàn)：重力加速度在赤道處最小，兩極最大；g值與緯度有關(guān)，隨著緯度增大而增大這可能是由于物體受到地球的吸引力隨著緯度的增大而增大學(xué)生自己得出自由落體運動的規(guī)

14、律為：Vtgthgt2/2Vt22gh學(xué)生解答：小孩自由落體的時間為：至多允許這位青年的反應(yīng)時間是：2.81.3=1.5s學(xué)生回答：根據(jù)直尺下落高度，即算出反應(yīng)時間。原理是：由hgt2/2導(dǎo)出，h為直尺下落的高度，t為反應(yīng)時間。學(xué)生分小組自己動手操作、研究，得出人的反應(yīng)時間約為0.12s得出結(jié)論：如果換了自己，也可以救下孩子。我們的社會需要這種見義勇為。學(xué)生討論并總結(jié)：測時間、測距離、測重力加速度或速度等等。聯(lián)系已有知識，找到新知識的拋錨點，便于學(xué)生通過“同化”或“順應(yīng)”的方式進(jìn)行建構(gòu)性的學(xué)習(xí)。演示實驗加強(qiáng)了學(xué)生對自由落體的感性認(rèn)識。小組的合作學(xué)習(xí)，以及組際競爭，活躍了課堂氣氛，激活學(xué)生思維，

15、讓學(xué)生在短暫的爭論中自主地學(xué)習(xí)，體驗交流與合作的樂趣。通過實驗加深對自由落體和空氣阻力的聯(lián)系，為下一步理解阻力對自由落體的影響作鋪墊。滲透物理方法的教育，運用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型自由落體，研究物體下落在理想條件下的運動。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?？茖W(xué)大師愛因斯坦認(rèn)為：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要、更困難。”要讓學(xué)生知道，提出問題也是學(xué)習(xí)的一個重要組成部分。自由落體運動性質(zhì)的探究，讓學(xué)生置身于類似科學(xué)家研究的氛圍中，親身經(jīng)歷了科學(xué)探究的基本環(huán)節(jié)：提出問題猜想和假設(shè)設(shè)計實驗獲取事實與證據(jù)得出結(jié)論。通

16、過科學(xué)探究式學(xué)習(xí)提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，發(fā)展了學(xué)生科學(xué)探究的能力，并增進(jìn)了學(xué)生對科學(xué)探究的理解。由于絕大多數(shù)學(xué)校都沒有頻閃照相機(jī)，既便有也不可能有過多的時間和學(xué)生一起進(jìn)行頻閃照相，所以幾乎沒有多少學(xué)生見過相關(guān)現(xiàn)象，因此多媒體模擬動畫就派上用場了，信息技術(shù)與學(xué)科整合就顯得尤為重要了。把傳統(tǒng)的實驗手段與先進(jìn)的電腦數(shù)據(jù)處理方法相結(jié)合，大大地節(jié)約了探索規(guī)律的時間，提高了學(xué)生加工處理信息的能力。精心設(shè)計問題串，把學(xué)習(xí)的主題分解成若干問題，在一系列的解決過程中逐漸達(dá)成對概念的深入、全面的認(rèn)識。初中學(xué)過的常數(shù)g =9.8N/，實質(zhì)上是這里的重力加速度。提出了一個開放性的問題（g值變化的規(guī)律和解釋）讓學(xué)生思考，

17、我們并不要求學(xué)生得出肯定的結(jié)論。把自由落體運動作為勻加速直線運動的特例來處理，這樣更有利于學(xué)生形成知識結(jié)構(gòu)，避免死記公式同時讓學(xué)生自己推導(dǎo)相關(guān)物理量的變化規(guī)律，培養(yǎng)了分析、推理能力。在得出結(jié)論后，引導(dǎo)學(xué)生立即應(yīng)用結(jié)論解決問題，這不僅促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識的積極性，而且提高了他們分析和解決實際問題的能力。學(xué)生對這個小實驗興趣極大，個個躍躍欲試。當(dāng)學(xué)生們計算出自己的反應(yīng)時間，從而感悟到，當(dāng)自己目睹小孩下墜的一剎那，只要自己毫不猶豫地沖上前去，也同樣能救下小孩時，個個興奮不已。他們不僅品嘗到了獲得知識的愉悅，又得到了精神的鼓舞。 本課小結(jié)解讀蹦極：（問題設(shè)置）1、蹦極是不是真正意義的自由落體運動？條件、性質(zhì)2、如果把蹦極視為自由落體運動，你能享受多久的自由落體的快樂呢？規(guī)律應(yīng)用學(xué)生回答問題。通過解讀蹦極這一環(huán)節(jié)既總