第四節(jié)《自由落體運動》擺究式教學(xué)設(shè)計

1、第四節(jié)自由落體運動探究式教學(xué)設(shè)計蘭溪市職業(yè)中專 朱壽清教學(xué)設(shè)計理念：本教學(xué)設(shè)計以建構(gòu)主義為設(shè)計理念。根據(jù)建構(gòu)主義教學(xué)觀，認(rèn)為學(xué)習(xí)環(huán)境由情境、協(xié)作、會話和意義建構(gòu)四個要素構(gòu)成，其中情境是意義建構(gòu)的必要前提，是教學(xué)設(shè)計的最重要內(nèi)容；意義建構(gòu)是學(xué)習(xí)目的，它靠學(xué)生主動地完成；教師與學(xué)生之間、學(xué)生與學(xué)生之間的協(xié)作和會話是意義建構(gòu)的具體過程。建構(gòu)主義的教學(xué)策略強調(diào)以學(xué)生為中心，最大限度地促進學(xué)生與情境的交互作用，以主動地建構(gòu)所學(xué)知識的意義。建構(gòu)主義教學(xué)觀認(rèn)為，在教學(xué)過程中教師起組織者、幫助者、促進者作用。教學(xué)設(shè)計模式：這節(jié)課教學(xué)模式為指導(dǎo)探究教學(xué)模式。在本節(jié)課中教師為學(xué)生創(chuàng)設(shè)、模擬和再現(xiàn)一種類似科學(xué)探索研

2、究的情境、途徑和過程，并以科學(xué)研究者的身份，采用“猜想推理驗證”的科學(xué)研究方法，主動探索、發(fā)現(xiàn)和獲取知識。本課教學(xué)設(shè)計的主線為：提出問題合理猜想實踐驗證總結(jié)規(guī)律知識運用。教學(xué)目的：知識與技能1認(rèn)識自由落體運動，理解自由落體運動是在理想條件下的初速度為零的勻加速直線運動。2能利用電磁打點計時器進行實驗，并能對實驗結(jié)果進行分析。3知道自由落體加速度概念、方向。4掌握自由落體運動規(guī)律，并能進行實踐運用。5初步了解探索自然規(guī)律的科學(xué)方法，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和思維抽象能力。過程與方法1培養(yǎng)學(xué)生根據(jù)實驗數(shù)據(jù)進行歸納總結(jié)規(guī)律的能力。2引導(dǎo)學(xué)生養(yǎng)成根據(jù)自然現(xiàn)象進行合理假設(shè)與猜想的探究方法。情感態(tài)度與價值觀1激

3、發(fā)學(xué)生積極參與課堂討論與實驗研究的興趣。2滲透物理方法的教育。3培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作精神和協(xié)作意識。教材分析：落體運動是一種常見的自然現(xiàn)象，自古以來人類就對它進行研究過。但伽俐略對自由落體運動的研究意義巨大。本節(jié)通過演示、實驗，分析得出自由落體運動的規(guī)律，明確重力加速度的意義，使學(xué)生對自由落體運動規(guī)律有具體、深入的認(rèn)識。學(xué)好本節(jié)內(nèi)容，對進一步理解掌握運動學(xué)基本規(guī)律具有較大作用。教學(xué)重點：1自由落體運動的概念。2掌握自由落體運動的規(guī)律及其應(yīng)用。教學(xué)難點：1理解自由落體運動的條件。2自由落體運動規(guī)律的應(yīng)用。學(xué)情分析：學(xué)生對落體運動的自然現(xiàn)象有了一定的生活體驗和知識積累，但生活經(jīng)驗往往是不可靠的。為此

4、進行本課題教學(xué)時，既要充分利用這些經(jīng)驗創(chuàng)設(shè)教學(xué)情境，又要對這些經(jīng)驗進行科學(xué)驗證與分析，并尋找運動變化規(guī)律，因此組織討論和實施探究是學(xué)好本課題的重要方法。實施這種教學(xué)方法，對學(xué)生來說具有較強的挑戰(zhàn)性，它不僅要求學(xué)生具有一定的動手能力，還要具有更強的抽象思維能力，在學(xué)習(xí)過程中，要鼓勵學(xué)生大膽動手，勤于思考，放手質(zhì)疑，使不同學(xué)生通過本次探究活動，各方面能力都能有所收獲、提高和發(fā)展。教具準(zhǔn)備：多媒體課件、小紙片、電磁打點計時器、刻度尺、鐵架臺、紙帶、重物（兩個質(zhì)量不同）、學(xué)生電源、導(dǎo)線若干等。課時安排：2課時。教學(xué)過程：一、創(chuàng)設(shè)情境，提出問題，合理猜想1創(chuàng)設(shè)情境師：物體下落運動是我們經(jīng)常見到的一種運動

5、，自古以來就有許多人對此進行研究。同學(xué)們，你們想過這種運動嗎？物體下落的過程有沒有一定的規(guī)律可循呢？今天我們將一起探究這種運動自由落體運動。2啟迪設(shè)疑師：對于物體下落運動，2000多年來有一種觀點一直統(tǒng)治著人們的頭腦，這種觀點認(rèn)為，重的物體比輕的物體落得快。這種觀點好象符合我們的生活經(jīng)驗，事實果真如此嗎？3提出猜想師：重的物體一定下落得快嗎？請同學(xué)們對此進行合理猜想，提出假設(shè)。（教師提出問題后，抽查學(xué)生回答情況：部分學(xué)生認(rèn)為重的物體下落快，部分學(xué)生認(rèn)為重、輕物體同時下落。）二、設(shè)計實驗，理論研究，尋求規(guī)律1設(shè)計實驗實驗1：取二支大小不同的粉筆，小的粉筆是大的粉筆的一半左右。師：讓二支大小不同的

6、粉筆從同一高度自由落下，猜一猜：哪個先落到桌面？（同時落到桌面。全班學(xué)生都能看到，實驗雖簡單，但效果較好，本實驗1可由一位學(xué)生在講臺上演示，學(xué)生興趣更濃。）生：同時到地。師：結(jié)論：不同質(zhì)量的物體在同一地點從同一高度下落時，同時到地。實驗2：取一支粉筆與一小張紙片從同一高度自由落下。猜一猜：哪個先落到桌面？（本實驗2同樣由一位學(xué)生在講臺上演示。）師：如何解釋此現(xiàn)象？生：粉筆先落到桌面，因為此時小紙片受到空氣阻力。實驗3：同樣這支粉筆，但將紙卷緊紙團，猜一猜：哪個先落到桌面？（本實驗3同樣由一位學(xué)生在講臺上演示。）師：如何解釋此現(xiàn)象？生：卷緊的紙團，體積減少，空氣阻力變少，對紙團下落時產(chǎn)生的阻力影

7、響不大，所以它們同時到達(dá)桌面。實驗4：多媒體課件：“牛頓管”實驗。師：介紹牛頓管實驗所用器材，然后播放課件。首先播放牛頓管內(nèi)有空氣時金屬片、小羽毛、小木塞、小玻璃球等物體從管內(nèi)同時下落時情況。其次，播放把牛頓管內(nèi)空氣抽掉，再把以上物體放到管內(nèi)，觀看此時這些物體下落情況。師：通過以上實驗，可得出的結(jié)論是什么？生：物體下落過程的運動情況與物體質(zhì)量無關(guān)。師： 在物理上把物體只在重力作用下，從靜止開始下落的運動叫自由落體運動。現(xiàn)實中物體在下落過程中除受到重力作用外，還受到空氣阻力作用，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動規(guī)律，如果物體在下落過程中所受空氣阻力遠(yuǎn)小于重力，則物體下

8、落可看作自由落體運動。師：自由落體運動的特點是什么？生：特點是：初速度為零只受重力作用2探究規(guī)律實驗5：利用打點計時器研究自由落體運動規(guī)律。 師：前幾節(jié)課已經(jīng)利用打點計時器研究物體運動規(guī)律，本節(jié)課繼續(xù)利用打點計時器研究自由落體運動，并尋找自由落體運動規(guī)律。師：本實驗研究的目的是什么？需哪些器材？學(xué)生問答后開始按要求連接實驗器材。師：在學(xué)生安裝實驗器材時進行指導(dǎo)，并提出注意事項： 連接好線路，把重物拉到最上端；兩限位孔在同一豎直線上；選用質(zhì)量和密度較大重物；先接通電路再放紙帶；手不要晃動。師：完成實驗操作后，分析紙帶上記錄的信息，問：自由落體運動的軌跡是怎樣的？速度如何變化？相鄰相等時間間隔的位

9、移之差有怎樣關(guān)系？影響實驗精確程度的因素有哪些？學(xué)生運用自己所學(xué)知識計算重力加速度，通過分析歸納得出結(jié)論。師：本實驗的結(jié)論是什么？生：自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。不同重物加速度相同。加速度大小大約是98m / S2。3概括規(guī)律師：在同一地點，一切物體自由下落的加速度與物體重量無關(guān)而為一定值，通常用g表示，g = 98m / S210 m / S2，方向豎直向下。自由落體運動的規(guī)律：V = V0 + at V = gt x = V0t +at2 x = gt2V2 V02 = 2ax V2 = 2gx三、理解應(yīng)用，掌握規(guī)律，培養(yǎng)能力例1：教材第46頁列表，問：從表中尋找出什么規(guī)律？

10、生：越往北重力加速度越大，說明重力加速度與地理緯度有關(guān)，緯度越高，重力加速度越大。例2：一位同學(xué)進行“用打點計時器測量自由落體的加速度”實驗。（1）現(xiàn)有下列器材可供選擇：鐵架臺、電火花計時器及碳粉紙、電磁打點計時器及復(fù)寫紙、紙帶若干、220V交流電源、低壓直流電源、天平、秒表、導(dǎo)線、電鍵。其中不必要的器材是： ；缺少的器材是 。（2）這位同學(xué)從打出的幾條紙帶中，挑出較為理想的一條紙帶，把開始打的第一個點標(biāo)為A，隨后連續(xù)的幾個點依次標(biāo)記為點B、C、D、E和F，測量出各點間距離，如圖1所示。請你在這位同學(xué)工作基礎(chǔ)上，思考求紙帶加速度的方法，寫出你所依據(jù)的公式： （3）根據(jù)你的計算公式，設(shè)計表格記錄

11、需要的數(shù)據(jù)，計算紙帶下落的加速度。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）（4）估計你的計算結(jié)果的誤差有多大？試分析誤差的來源及其減小誤差的方法。例3：甲、乙兩物體的質(zhì)量之比為1：4，不考慮空氣的阻力作用，它們在同一高度處同時下落，則下面說法正確的是（ ） A甲比乙先著地B乙比甲先著地C甲和乙同時落地D甲比乙的加速度大例4：如果從高樓相隔1S先后釋放兩個相同材料制成的小球，假設(shè)小球做自由落體運動，則它們在空中各個時刻（ ）A兩球的距離始終保持不變B兩球的距離越來越小C兩球的距離先越來越小，后越來越大D兩球的距離越來越大例5：物體由屋頂自由下落，經(jīng)過最后2m所用時間為015S，求屋頂?shù)母叨?。（抽查二位學(xué)生，要求到黑板上做此題，然后教師進行分析講解。）例6：求小球從高處落下，則小球下落到距地面處的速度與下落一半時間的速度之比。（抽查二位學(xué)生，要求到黑板上做此題，然后教師進行分析講解。）四、課堂總結(jié)，布置作業(yè)師：1自由落體運動是物體從靜止開始的只受重力作用的勻加速直線運動。2自由落體運動只是勻加速直線運動的一個特例，即V0 = 0，a = g，所有勻變速直線運動的規(guī)律及推論，在自由落體運動中均可使用。3在研究自由落體運動過程中，運用了物理