《自由落體運(yùn)動(dòng)》教案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上2.5 勻變速直線運(yùn)動(dòng)實(shí)例自由落體運(yùn)動(dòng)【內(nèi)容與地位】本節(jié)為普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)共同必修模塊“物理1”中第一個(gè)二級(jí)主題“運(yùn)動(dòng)的描述”中所涉及到的內(nèi)容。內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)中這節(jié)有關(guān)的條目是：（1）通過史實(shí)，初步了解近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)產(chǎn)生的背景，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)對(duì)物理學(xué)發(fā)展的推動(dòng)作用。（2）經(jīng)歷勻變速直線運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)過程，理解位移、速度和加速度，了解勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，體會(huì)實(shí)驗(yàn)在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的作用。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容要體現(xiàn)實(shí)驗(yàn)在認(rèn)識(shí)自由落體規(guī)律中的作用，并通過介紹伽利略對(duì)自由落體的研究，體會(huì)科學(xué)研究方法對(duì)物理學(xué)發(fā)展的作用。物體的下落運(yùn)動(dòng)是日常生活中最為常見的現(xiàn)象，學(xué)生對(duì)物體的下落運(yùn)動(dòng)已有自己的認(rèn)識(shí)，這

2、可以成為教學(xué)的起點(diǎn)，通過實(shí)驗(yàn)和科學(xué)的辨析，認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要實(shí)例，通過自由落體直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的研究，加深對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解。另外，在學(xué)習(xí)過程中要讓學(xué)生逐步體會(huì)伽利略的“提出假設(shè)數(shù)學(xué)推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證合理外推”的研究方法，伽利略對(duì)自由落體的研究開創(chuàng)了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)方法，促進(jìn)了物理學(xué)的發(fā)展,為人類認(rèn)識(shí)自然提供了一種重要的研究方法.因此，伽利略對(duì)自由落體的研究是方法教育和情感教育的好素材，教學(xué)過程還應(yīng)讓學(xué)生感受科學(xué)家的探索精神?！窘虒W(xué)目標(biāo)】知識(shí)和技能1知道自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。2知道自由落體運(yùn)動(dòng)加速度大小和方向，知道不同地點(diǎn)重力加速度不一樣

3、。3能根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律，建立自由落體的運(yùn)動(dòng)方程。4能運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律解決有關(guān)實(shí)際問題。過程和方法1、通過實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和規(guī)律，培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和邏輯推理能力.2、體驗(yàn)物體下落的快慢，了解生活中物體的下落運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法教育。3、用理想化方法去比較重力與空氣阻力的大小，識(shí)別自由落體運(yùn)動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生探求知識(shí)能力，提高學(xué)生解題能力。情感、態(tài)度與價(jià)值觀1、體會(huì)伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)的思路和科學(xué)思維方法，學(xué)習(xí)科學(xué)家的探索精神，體會(huì)科學(xué)探索的艱辛。2、體會(huì)實(shí)驗(yàn)和多媒體手段在研究物理問題中的作用?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】重點(diǎn)：探究自由落體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和規(guī)律的過程，知道僅受重力作用的不同物體

4、，具有相同的重力加速度g，體會(huì)伽利略的科學(xué)推理方法。難點(diǎn)：物體下落快慢與物體所受重力大小無關(guān)及重力加速度的測量?！窘虒W(xué)時(shí)數(shù)】 1課時(shí)【教學(xué)方法】 探究啟發(fā)法【教學(xué)器材】（1）小鐵球×1，乒乓球×1（G鐵G乒）；泡沫塑料板×1（G泡沫G乒），托盤天平一架；紙一張（裁成相等的兩半，G半張=G紙團(tuán)）（2）牛頓管、抽氣機(jī)【教學(xué)過程】新課導(dǎo)入 教師：對(duì)于物體下落快慢情況，請(qǐng)同學(xué)們從生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)提出自己的看法，并舉例說明。預(yù)測學(xué)生對(duì)物體下落的認(rèn)識(shí)可能有：1重物下落快；例如：小石塊下落得比樹葉快2輕重物體下落一樣快；例如：小石塊和小紙團(tuán)下落得一樣快3體積小的物體比體積大的物體下

5、落更快；例如：小球下落得比氣球快4物體下落中速度越來越大；例如：小石塊下落5物體下落很快，例如：從四層樓高的物體掉下來，瞬間就可落至樓底 6（提出懸念，展示對(duì)物體下落已有的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)識(shí)，并引導(dǎo)學(xué)生注意觀察身邊物理現(xiàn)象，體會(huì)到物理知識(shí)就在我們身邊，感悟物理規(guī)律研究的價(jià)值，激起學(xué)生的求知欲。）教師：同學(xué)們所舉實(shí)例和看法都是正確的，然而卻出現(xiàn)這些看起來似乎是互相矛盾的結(jié)論，是什么原因造成的？（讓學(xué)生對(duì)已有觀點(diǎn)進(jìn)行分析和比較，提出新的問題，然后對(duì)新問題進(jìn)行進(jìn)一步的研究。對(duì)已有現(xiàn)象和結(jié)論進(jìn)行進(jìn)一步的思考和分析是科學(xué)研究的起點(diǎn)。）預(yù)測：學(xué)生分析出的原因可能是1有沒有受到空氣阻力造成的；2空氣阻力和物體重力大小

6、關(guān)系。3教師：當(dāng)物理現(xiàn)象可能與幾個(gè)因素有關(guān)時(shí)如何繼續(xù)研究下去？可通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步的研究；也可以通過科學(xué)的推理進(jìn)一步研究。請(qǐng)同學(xué)們一起用實(shí)驗(yàn)來探究阻力和重力對(duì)物體下落的影響。（遇到問題和困難時(shí)如何進(jìn)一步研究下去，必須讓學(xué)生親身體會(huì)，學(xué)習(xí)中不要只給學(xué)生唯一正確的方法和過程，可讓學(xué)生在嘗試中體驗(yàn)成功和失敗的快樂。）（一）空氣阻力對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的影響 （板書）演示實(shí)驗(yàn)1：小鐵球和乒乓球（G鐵G乒），在同一高度同時(shí)自由下落現(xiàn)象：鐵球先落地結(jié)論：較重的先落地 （板書）演示實(shí)驗(yàn)2：泡沫塑料板和乒乓球（G泡沫G乒），在同一高度同時(shí)自由下落現(xiàn)象：乒乓球先落地結(jié)論：較輕的先落地 （板書）演示實(shí)驗(yàn)3：一張紙裁成相等的

7、兩半（G半張=G紙團(tuán)），一半揉成紙團(tuán)，另一半不變；在同一高度同時(shí)自由下落現(xiàn)象：紙團(tuán)先落地結(jié)論：等重的落地有先后 （板書）教師：實(shí)驗(yàn)確實(shí)出現(xiàn)“較重的先落地、較輕的先落地、等重的落地有先后” 這些似乎是互相矛盾的結(jié)論，為什么呢？（以往結(jié)論往往是教師直接給出，沒有給學(xué)生思考總結(jié)的時(shí)間，這樣學(xué)生的實(shí)驗(yàn)只流于形式，沒有達(dá)到通過實(shí)驗(yàn)揭示現(xiàn)象本質(zhì)的功能，同時(shí)也不能給學(xué)生帶來研究問題的樂趣。）預(yù)測：學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察和思考可能得出的結(jié)論是:1. 空氣阻力對(duì)物體下落是有影響的，同一物體受到空氣阻力時(shí)運(yùn)動(dòng)得較慢2當(dāng)有受到空氣阻力時(shí)物體下落還與物體重力有關(guān)3當(dāng)物體在沒有受到空氣阻力的情況下，物體下落的快慢似乎與重

8、力無關(guān)4教師：不錯(cuò)，空氣阻力對(duì)物體下落的確有影響，而且較為復(fù)雜，日常生活中許多物體下落時(shí)受到的空氣阻力與物體的重力比較小得很多，常?？梢院雎圆挥?jì)，我們所要研究的就是在沒有空氣阻力情況下物體的下落情況，這種運(yùn)動(dòng)就叫自由落體運(yùn)動(dòng)。（二）自由落體運(yùn)動(dòng) （板書）1、輕重不同物體下落快慢相同 （板書）演示實(shí)驗(yàn)4：牛頓管演示實(shí)驗(yàn)教師通過牛頓管演示實(shí)驗(yàn)來證實(shí)沒有空氣阻力的情況下，輕重物體下落情況一樣。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，在一根長約1.5m的玻璃管中，放入羽毛、金屬片。演示實(shí)驗(yàn)時(shí)按如下步驟：（1）不抽出玻璃管中的空氣，將玻璃管倒立過來，觀察物體下落情況（2）抽去玻璃管中部分空氣，將玻璃管倒立過來，觀察物體下落情

9、況（3）繼續(xù)抽去玻璃管中空氣，再將玻璃管倒立過來，觀察物體下落情況教師：同學(xué)們從實(shí)驗(yàn)中看到了什么現(xiàn)象？這些現(xiàn)象說明了什么問題？（1）中觀察結(jié)果：金屬片先于羽毛落到管的底部。（2）中觀察結(jié)果：金屬片先于羽毛落到管底部，但兩者落到管底的時(shí)間差變短。（3）中觀察結(jié)果：金屬片和羽毛幾乎同時(shí)落到管的底部（演示實(shí)驗(yàn)的功能是為了揭示現(xiàn)象的本質(zhì)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣；演示實(shí)驗(yàn)中如何提高學(xué)生觀察的興趣是教師在完成實(shí)驗(yàn)過程中要考慮的；本演示實(shí)驗(yàn)并沒有一下就做“真空”情況下物體下落情況；而是不斷地抽出玻璃管中的空氣，觀察減小物體下落阻力，物體的運(yùn)動(dòng)情況；這樣一來每次實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象均不相同，有利于形成科學(xué)的觀察習(xí)慣及觀察的敏

10、銳性。）猜想：設(shè)想如果沒有空氣，結(jié)果又將如何？預(yù)測學(xué)生從觀察到的現(xiàn)象可能得到的結(jié)論是：（1）玻璃管中空氣越少，輕重不同的物體下落快慢情況越接近（2）在沒有空氣阻力的情況下，輕重不同的物體下落得一樣快（3）（展示多媒體課件，模擬上述三種情況）結(jié)論：在空氣阻力很小時(shí)，一切物體在同一高度上的落地時(shí)間都相等。即輕重不同的物體下落快慢相同。 （板書）2、定義：物體只在重力作用下（理想化模型），從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)，稱為自由落體運(yùn)動(dòng)。 （板書）在學(xué)生得出不同物體自由落體運(yùn)動(dòng)情況一樣后，將事先復(fù)印的頻閃圖（可從原人教版中復(fù)制得到必修1 P47不太清晰的圖326內(nèi)容），即小球做自由落體運(yùn)動(dòng)的頻閃照片發(fā)給每組學(xué)

11、生一張，讓學(xué)生探究是否滿足s=at2，以確認(rèn)自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)。3、性質(zhì)：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。（板書）很早研究自由落體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的典型人物有古希臘哲學(xué)家亞里士多德和意大利物理學(xué)家伽利略，他們的研究方法分別為：亞里士多德的研究方法：觀察與思考物體下落快慢由重力大小決定伽利略的研究方法：巧妙推理提出假說數(shù)學(xué)推理實(shí)驗(yàn)結(jié)論合理外推伽利略對(duì)亞里士多德給物體下落所作的研究結(jié)論產(chǎn)生懷疑，通過推理進(jìn)行進(jìn)一步分析得出輕、重物體下落是一樣快的分析方法如下：在古希臘，哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為物體下落的速度與物體所受的重力大小成正比，即重物比輕物先落地。伽利略用亞里士多德的觀點(diǎn)推出了互相矛盾的結(jié)果

12、。他說如果重的物體先落地，那么把輕的物體和重的物體拴在一起，那么它比重的物體還重，根據(jù)亞里士多德的觀點(diǎn)它下落至地面的時(shí)間應(yīng)比原來重的物體的下落時(shí)間更短；再根據(jù)亞里士多德的觀點(diǎn)，重物下落的比輕物快，那么在下落過程中，重物會(huì)受到輕物的牽扯而變慢，輕物會(huì)受到重物的牽扯而變快；那么拴在一起的物體下落的速度應(yīng)比重物下落的速度慢；這樣伽利略就用亞里士多德的觀點(diǎn)推出兩個(gè)互相矛盾的結(jié)論，這說明亞里士多德的觀點(diǎn)是有缺陷的，因此伽利略認(rèn)為輕、重不同的物體它們下落的速度是一樣的。為了說明他對(duì)物體下落的結(jié)論是正確的，據(jù)說他在比薩斜塔上把木球和銅球同時(shí)下落，發(fā)現(xiàn)它們幾乎同時(shí)落地。伽利略利用科學(xué)的思辨方法指出了亞里士多德

13、對(duì)物體下落的觀點(diǎn)的自相矛盾，通過實(shí)驗(yàn)揭示了物體自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。（展示多媒體伽利略斜塔實(shí)驗(yàn)）4、自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度g （板書）（1）同一地點(diǎn)，不同物體的自由落體運(yùn)動(dòng)情況相同，即一切物體在自由落體中的加速度（重力加速度g）相同。 （板書）教師：用什么物理量來表示自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律都相同呢？（在研究得出輕、重不同的物體自由落體運(yùn)動(dòng)得一樣快后，學(xué)生很可能會(huì)產(chǎn)生這樣的疑問，為什么輕重物體下落得會(huì)一樣快？其內(nèi)在原因是什么？產(chǎn)生這樣的疑問是非常好的，對(duì)這個(gè)問題的思考和討論正是揭示了力和運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。但并不是本節(jié)課研究的主要問題；教師可通過問題把學(xué)生的思維引導(dǎo)到研究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律這方面。如果學(xué)生有這

14、方面的疑問，教師應(yīng)給以積極的肯定，并且鼓勵(lì)學(xué)生課后給以解決。）預(yù)測學(xué)生對(duì)老師提出的問題可能的答案是：A用物體的速度來表示B用物體的運(yùn)動(dòng)加速度來表示C引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)到物體運(yùn)動(dòng)的加速度是用于確定物體的運(yùn)動(dòng)變化快慢，知道物體運(yùn)動(dòng)的加速度就能知道物體的運(yùn)動(dòng)速度的變化規(guī)律，知道物體的速度變化規(guī)律就能知道物體的位置變化規(guī)律，因此只要知道物體的運(yùn)動(dòng)加速度（和運(yùn)動(dòng)初速度）就能知道物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。（2）g的方向：永遠(yuǎn)豎直向下 （板書）（3）g的大?。和ǔＨ=9.8m/s2，估算時(shí)g=10m/s2，不同地點(diǎn)g不一樣（4）g的測量：紙帶、頻閃照片、滴水法等教師：如何測得自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度呢？請(qǐng)思考設(shè)計(jì)測量重力加速

15、度的實(shí)驗(yàn)方案。說明：自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一個(gè)實(shí)際例子，本節(jié)課目的不僅要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，而且還要通過對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究來加深對(duì)勻變速直線規(guī)律的掌握和應(yīng)用。因此可讓學(xué)生利用所學(xué)勻變速直線運(yùn)動(dòng)知識(shí)設(shè)計(jì)研究自由落體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。預(yù)測學(xué)生設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)方案可能是：（1）讓小球從高為h處下落，測出下落所用時(shí)間t；那么自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度為 g=（評(píng)析：由于物體自由落體運(yùn)動(dòng)很快，因此時(shí)間的測量較難，故此方案并不切實(shí)可行）（2）利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來測量自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度 g=（評(píng)析：只要重物重力較大，重物下落過程中受到的阻力可忽略不計(jì)，本方案容易實(shí)現(xiàn)）（3）利用閃光照片來測量自由落體運(yùn)

16、動(dòng)的加速度 g=（評(píng)析：此方案實(shí)驗(yàn)誤差最小，但難以在課堂上實(shí)現(xiàn)，不夠方法教師應(yīng)該給予介紹，可結(jié)合復(fù)印的頻閃圖加以說明）（4）在學(xué)生交流討論實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的方案中，應(yīng)讓他們對(duì)各種方案闡述自己的觀點(diǎn)，反思方案中的問題。老師可根據(jù)教學(xué)實(shí)際情況安排打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)，或直接給出打點(diǎn)器打出自由落體運(yùn)動(dòng)的紙帶，或直接發(fā)給自由落體運(yùn)動(dòng)的閃光照片復(fù)印件，讓學(xué)生分析得出或測量出自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度重力加速度。在學(xué)生算出重力加速度后，教師可以提供不同緯度上的重力加速度，讓學(xué)生發(fā)現(xiàn)地球不同緯度的重力加速度是不一樣的，它會(huì)隨緯度的增大而增大。（關(guān)于這一點(diǎn)最好安排在學(xué)習(xí)萬有引力定律后給出更好，因此教師可以根據(jù)學(xué)生情況自行取舍；部

17、分學(xué)生會(huì)提出為什么重力加速度會(huì)隨緯度的增大而增大？老師在給以肯定的同時(shí)，可作為研究性學(xué)習(xí)課題鼓勵(lì)學(xué)生超前探究其產(chǎn)生的原因）5自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其應(yīng)用（板書）（1）自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律 v=gt s=（2）自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律應(yīng)用生活中許多物體的下落都可以看成自由落體運(yùn)動(dòng)；如石塊下落、花盆下落等等。A估算從四樓涼臺(tái)上下落的花盆，經(jīng)過多長時(shí)間到達(dá)地面，到達(dá)地面速度多大？（該例題讓學(xué)生體驗(yàn)物理現(xiàn)象就在我們身邊，體驗(yàn)自由落體運(yùn)動(dòng)的快慢。讓學(xué)生學(xué)會(huì)估算的方法。）分析和解：每層樓樓高約2.8m左右，三樓涼臺(tái)離地面高度h（2.8×32.8÷3）9.3m根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律 h=gt2 t=s1.

18、36s花盆落地速度 vgt13.6m/s老師在學(xué)生解題的過程中，應(yīng)教學(xué)生估算樓高的方法，知道每層樓的樓高及涼臺(tái)離地板的高度大約為樓層高度的三分之一左右；解題后應(yīng)對(duì)結(jié)論進(jìn)行進(jìn)一步的討論。如：問四層樓掉下的花盆到達(dá)地面所用時(shí)間1.36s是長還是短？那么住在高樓同學(xué)應(yīng)注意什么？進(jìn)入工地為什么必須戴上安全帽？等許多實(shí)際問題。在學(xué)生體驗(yàn)到自由落體運(yùn)動(dòng)下落很快后，老師可以介紹伽利略是如何通過實(shí)驗(yàn)和推理來研究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的。（當(dāng)時(shí)沒有打點(diǎn)計(jì)時(shí)器和閃光照相的方法，也就是說這么短的時(shí)間是沒有辦法測量的；伽利略是如何解決這樣的問題？）（可作為研究性學(xué)習(xí)課題鼓勵(lì)學(xué)生參考伽利略兩種新科學(xué)的對(duì)話一書）B利用刻度尺設(shè)計(jì)測量人的反應(yīng)時(shí)間（在應(yīng)用物理規(guī)律時(shí)，不僅要做鞏固性練習(xí)，而且要結(jié)合實(shí)際問題情景，讓學(xué)生在實(shí)施的過程中體驗(yàn)如何應(yīng)用物理知識(shí)解決問題，特別是方案設(shè)計(jì)的討論有助于促進(jìn)學(xué)生各方面的發(fā)展，提高學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。可安排學(xué)生在課堂內(nèi)完成同桌兩人互測反應(yīng)時(shí)間，也可在課后完成。）【案例評(píng)析】本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)不僅注重學(xué)生新知識(shí)的形成過程，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)知識(shí)的同時(shí)體會(huì)如何進(jìn)行科學(xué)的思維和實(shí)驗(yàn)；而且在教學(xué)過程中注重調(diào)動(dòng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性，教學(xué)設(shè)計(jì)注意體現(xiàn)物理學(xué)的價(jià)值，在教與學(xué)的過程中促進(jìn)學(xué)生科學(xué)的價(jià)值觀和世界觀的