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1、司南版高中物理必修 1 教案設(shè)計(jì) 3.3 自由落體運(yùn)動(dòng)本節(jié)教學(xué)案例設(shè)計(jì)人:福州三中 林杰一、教學(xué)內(nèi)容分析1、內(nèi)容與位置本節(jié)為一般高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)共同必修模塊“ 物理 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” 中第一個(gè)二級(jí)主題“ 運(yùn)動(dòng)的(1)通過史實(shí),初步明白近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)產(chǎn)生的背景,熟悉試驗(yàn)對(duì)物理學(xué)進(jìn)展的推動(dòng)作用;(2)經(jīng)受勻變速直線運(yùn)動(dòng)的試驗(yàn)過程,懂得位移、 速度和加速度, 明白勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律,作用;本節(jié)教學(xué)內(nèi)容要表達(dá)試驗(yàn)在熟悉自由落體規(guī)律中的作用,體的爭(zhēng)論,體會(huì)科學(xué)爭(zhēng)論方法對(duì)物理學(xué)進(jìn)展的作用;體會(huì)試驗(yàn)在發(fā)覺自然規(guī)律中的 并通過介紹伽利略對(duì)自由落物體的下落運(yùn)動(dòng)是日常生活
2、中最為常見的現(xiàn)象,同學(xué)對(duì)物體的下落運(yùn)動(dòng)已有自己的認(rèn) 識(shí),這可以成為教學(xué)的起點(diǎn),通過試驗(yàn)和科學(xué)的辨析,熟悉自由落體運(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)律的爭(zhēng)論,加深對(duì)勻變速“ 提出假設(shè)數(shù)學(xué)推 直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的懂得;另外, 在學(xué)習(xí)過程中要讓同學(xué)逐步體會(huì)伽利略的 理試驗(yàn)驗(yàn)證合理外推”的爭(zhēng)論方法, 伽利略對(duì)自由落體的爭(zhēng)論開創(chuàng)了科學(xué)的試驗(yàn)方 法,促進(jìn)了物理學(xué)的進(jìn)展 , 為人類熟悉自然供應(yīng)了一種重要的爭(zhēng)論方法 . 因此,伽利略對(duì)自由 落體的爭(zhēng)論是方法訓(xùn)練和情感訓(xùn)練的好素材,教學(xué)過程仍應(yīng)讓同學(xué)感受科學(xué)家的探究精神;2、教學(xué)目標(biāo)(1)用抱負(fù)化的方法比較重力與空氣阻力的
3、大小,識(shí)別自由落體運(yùn)動(dòng);(2)通過試驗(yàn)探究熟悉自由落體運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和規(guī)律,體驗(yàn)物體下落的快慢,明白生活中 物體的下落運(yùn)動(dòng);(3)體會(huì)伽利略爭(zhēng)論自由落體運(yùn)動(dòng)的科學(xué)思維方法,學(xué)習(xí)科學(xué)家的探究精神;(4)體會(huì)試驗(yàn)在物理問題爭(zhēng)論中的作用;3、重點(diǎn)、難點(diǎn)探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的過程,體會(huì)伽利略的科學(xué)推理方法是本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn);重力加速度的測(cè)量是本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn);二、案例設(shè)計(jì)(一)新課的引入 師:請(qǐng)同學(xué)們從生活體會(huì)動(dòng)身對(duì)物體下落快慢情形提出自己的看法,并舉例說明;說明:讓同學(xué)展現(xiàn)對(duì)物體下落已有的體會(huì)熟悉,并引導(dǎo)同學(xué)留意觀看身邊物理現(xiàn)象,體會(huì)到物理學(xué)問就在我們身邊,感悟物理規(guī)律爭(zhēng)論的價(jià)值;猜測(cè):同學(xué)對(duì)物體下落的熟悉可
4、能有下面幾種 1重的物體下落快;例如:小石塊下落的比樹葉快2輕和重的物體下落一樣快;例如:小石塊和小紙團(tuán)下落的一樣快 3體積小的物體下落的比大的物體下落快;例如:小球下落的比氣球快 4物體在下落過程中,速度越來越大;例如:小石塊下落5物體下落的很快,例如:從 3 層樓高出物體下落的樓底,只需 1 秒多一點(diǎn)時(shí)間 6 師:同學(xué)們提出的這些看法從每個(gè)實(shí)例上看都是正確的 互沖突的結(jié)論呢?是什么緣由造成的?, 那么為什么物體下落有這些相說明:讓同學(xué)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)一步的爭(zhēng)論;對(duì)已有 現(xiàn)象和結(jié)論進(jìn)行進(jìn)一步的摸索和分析是科學(xué)爭(zhēng)論的起點(diǎn);猜測(cè):同學(xué)分析出的緣由可能是:
5、1有沒有受到空氣阻力;2空氣阻力和物體的重力;師:當(dāng)物理現(xiàn)象可能與幾個(gè)因素有關(guān)時(shí)如何爭(zhēng)論下去?可通過試驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步的爭(zhēng)論;也可以通過科學(xué)的推理進(jìn)一步爭(zhēng)論;下面先通過試驗(yàn)來爭(zhēng)論阻力和重力對(duì)物體下落的影響;請(qǐng)同學(xué)們針對(duì)這個(gè)問題設(shè)計(jì)試驗(yàn);說明:對(duì)于遇到的問題和困難如何進(jìn)一步爭(zhēng)論下去,這是要讓同學(xué)體會(huì)的,因此在學(xué)習(xí)中不要只給同學(xué)唯獨(dú)正確的方法和過程,讓同學(xué)嘗試中體驗(yàn)勝利和失敗的歡樂;猜測(cè):同學(xué)提出的試驗(yàn)方案可能是:1拿兩張相同的紙張,一張揉成紙團(tuán),另一張不變;讓它們一起下落;那么觀看到現(xiàn)象來說明空氣 阻力對(duì)物體下落的影響;(空氣阻力阻礙物體向下運(yùn)動(dòng),沒有阻力情形下物體運(yùn)動(dòng)的快)2拿重量不一樣的木球和和
6、鐵球,讓它們一起下落;拿重量不一樣的紙片和硬紙片讓它們一起下落;這組試驗(yàn)發(fā)覺在有空氣阻力和沒有空氣阻力的情形下物體下落情形不一樣;3 師:從同學(xué)們的試驗(yàn)可以得出什么結(jié)論?說明: 以往結(jié)論往往是老師直接給出,沒有給同學(xué)摸索總結(jié)的時(shí)間,這樣同學(xué)的試驗(yàn)只流于形式, 沒有達(dá)到揭示通過試驗(yàn)揭示現(xiàn)象本質(zhì)的功能,題的樂趣;猜測(cè):同學(xué)對(duì)試驗(yàn)現(xiàn)象的觀看和摸索可能得出的結(jié)論是同時(shí)也不能給同學(xué)帶來爭(zhēng)論問(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)的較慢;2當(dāng)有受到空氣阻力時(shí)物體下落仍與物體重力有關(guān) 3當(dāng)物體在沒有受到空氣阻力的情形下,物體下落的快慢好像與重力無關(guān) 4 師:從以上爭(zhēng)論中,我們可以發(fā)覺
7、空氣阻力對(duì)物體下落的確有影響,而且較為復(fù)雜,日 , 經(jīng)常可以忽視 常生活中很多物體下落時(shí)受到的空氣阻力很小 , 與物體的重力比較小的很多 不計(jì),我們今日就是爭(zhēng)論在沒有空氣阻力的情形下物體的下落情形,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) 1、輕、重物體自由落體運(yùn)動(dòng)的過程運(yùn)動(dòng)情形一樣下落的一樣快老師通過牛頓管演示試驗(yàn)來證明在沒有空氣阻力的情形下,輕、重物體下落情形一樣;試驗(yàn)裝置如右圖所示,在一根長(zhǎng)約 1.5m 的玻璃管中,放入一些外形 和重力均不同的小物體,如羽毛、金屬片、軟木塞、小玻璃球等;演示試驗(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,觀看物體下落情形(2)抽去玻
8、璃管中部分空氣,將玻璃管倒立過來,觀看物體下落情形(3)連續(xù)抽泣玻璃管中空氣,再將玻璃管倒立過來,觀看物體下落情形在 師:從該試驗(yàn)中,同學(xué)們看到什么現(xiàn)象,從這些現(xiàn)象中說明白什么問題?說明: 演示試驗(yàn)的功能是為了揭示現(xiàn)象的本質(zhì),提高同學(xué)學(xué)習(xí)的愛好;演示試驗(yàn)中如何提高同學(xué)觀看的愛好是老師在完成試驗(yàn)過程中要考慮的;本演示試驗(yàn)并沒有一下就做“ 真空” 情形下,物體下落的情形;而是不斷地抽出玻璃管中的空氣,觀看減小物體下落阻力, 物體的運(yùn)動(dòng)情形;這樣每次試驗(yàn)現(xiàn)象均不相同,有利于形成科學(xué)的觀看習(xí)慣和觀看敏捷性;猜測(cè):同學(xué)可能的觀看到的現(xiàn)象和結(jié)論 1玻璃管中空氣越少,那么物體運(yùn)動(dòng)快慢越一樣 2可以推出在沒有
9、空氣阻力的情形下,輕、重物體下落的一樣快 在同學(xué)得出不同物體自由落體運(yùn)動(dòng)情形一樣后,老師介紹伽利略是如何對(duì)亞里士多德對(duì) 物體下落的爭(zhēng)論結(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)推出了相互沖突的結(jié)果;他說假如重的物體先落地,那么把輕的物體和重 的物體栓在一起,那么它比重的物體仍重,依據(jù)亞里士多德的觀點(diǎn)它下落的地面的時(shí)間應(yīng)比重的物體短;但我們?cè)僖罁?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
10、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)相互沖突的結(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)論是正確的的,據(jù)說他在比薩斜 塔上把木球和銅球同時(shí)下落,發(fā)覺它們幾乎同時(shí)落地;伽利略利用科學(xué)的思辨方法指出了亞里士多德對(duì)物體下落的觀點(diǎn)的沖突通過試驗(yàn)揭示 了物體自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律;2、自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度 師:自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律都相同,用什么物理量來表示自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律呢?說明:在爭(zhēng)論得出輕、重不同的物體自由落體運(yùn)動(dòng)的一樣快后,同學(xué)很可能會(huì)產(chǎn)生這樣的疑問,為什
11、 么輕重物體下落的會(huì)一樣快?其內(nèi)在緣由是什么?產(chǎn)生這樣的疑問是特別好的,對(duì)這個(gè)問題的摸索和爭(zhēng)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)課爭(zhēng)論的主要問題;因此在此處,老師通過問題把同學(xué)的 思維引導(dǎo)到爭(zhēng)論自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律這方面;假如同學(xué)有這方面的疑問,老師應(yīng)給以積極的確定,并且勉勵(lì) 同學(xué)課可后給以解決;猜測(cè):同學(xué)對(duì)老師提出的問題可能的答案是 1用物體的速度來表示 2用物體的運(yùn)動(dòng)加速度來表示 引導(dǎo)同學(xué)熟悉到物體運(yùn)動(dòng)的加速度是用于確定物體的運(yùn)動(dòng)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
12、)就能知道物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;師:那么如何測(cè)得自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度呢?請(qǐng)摸索測(cè)量重力加速度的試驗(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)課目的不僅要讓同學(xué)熟悉到自由落體運(yùn) 動(dòng)的規(guī)律,而且仍要通過對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的爭(zhēng)論來加深對(duì)勻變速直線規(guī)律的把握和應(yīng)用;因此可讓同學(xué)利 用所學(xué)勻變速直線來設(shè)計(jì)來爭(zhēng)論自由落體運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律;猜測(cè):同學(xué)設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方案可能是:1讓小球從高為 h 下落,測(cè)出下落所用時(shí)間 t ;那么自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度為g2 h(此種方法由t2于物體自由落體運(yùn)動(dòng)很快,因此時(shí)間的測(cè)量較難;此種方法并不行行)2利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)來測(cè)量自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度gTs 2(重物重力應(yīng)較大,這樣
13、才能使重物在下落過程中受到的阻力可以忽視不計(jì),本試驗(yàn)簡(jiǎn)潔實(shí)現(xiàn))3利用閃光照片來測(cè)量自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度gTs 2(本試驗(yàn)試驗(yàn)誤差最小,但不簡(jiǎn)潔在課堂上實(shí)現(xiàn),但這種方法老師應(yīng)當(dāng)賜予介紹)在同學(xué)溝通爭(zhēng)論試驗(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 可依據(jù)教學(xué)實(shí)際情形支配試驗(yàn)(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器試驗(yàn))或直接給出打點(diǎn)器打出自由落體運(yùn)動(dòng)的紙帶(或自由落 體運(yùn)動(dòng)的閃光照片) ,讓同學(xué)分析得出測(cè)量出自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度重力加速度;老師在同學(xué)算出重力加速度后,老師可以供應(yīng)不同緯度上的重力加速度,讓同學(xué)發(fā)覺地球不同緯度的 重力加速度是不一樣的,它會(huì)隨緯度的增大而增大; (這點(diǎn)可以在學(xué)習(xí)萬有
14、引力定律后給出更好,因此老師 可以依據(jù)同學(xué)情形自行取舍;假如同學(xué)能提出為什么重力加速度會(huì)隨緯度的增大而增大?那么老師應(yīng)給以 確定,勉勵(lì)同學(xué)探究其產(chǎn)生的緣由)3自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用 生活中很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 ;1請(qǐng)同學(xué)們估算從三樓涼臺(tái)上下落的花盆,經(jīng)過多長(zhǎng)時(shí)間到達(dá)地面,到達(dá)地面速度多 大?說明:該例題讓同學(xué)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;讓同學(xué)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 h2.8 22.8 36.5m 依據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律:h1 gt2t2 hg2.6 1051 . 14 s 花盆落地速度:
15、 vgt 11.4(m)老師在同學(xué)解題的過程,應(yīng)教同學(xué)估算樓高的方法,知道每層樓高; 解題后應(yīng)對(duì)結(jié)論進(jìn)行進(jìn)一步的爭(zhēng)論; 如:?jiǎn)柸龑訕堑粝碌幕ㄅ璧竭_(dá)地面所用時(shí)間1.14s 是長(zhǎng)仍是短, 那么住在高樓同學(xué)應(yīng)留意什么?進(jìn)入工地為什么必需戴上安全帽? 等很多實(shí)際問題;在同學(xué)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試驗(yàn)和推理來爭(zhēng)論自由落體的運(yùn)動(dòng)的規(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,也就是這么短的時(shí)間是沒有方法測(cè)量的;伽利略是如何解決這樣的問題?)話一書)2請(qǐng)同學(xué)們利用刻度尺設(shè)計(jì)測(cè)量人的反應(yīng)時(shí)間(參考伽利略兩種新科學(xué)的對(duì)說明: 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)際問題情形讓同學(xué)在做的過程體驗(yàn)如何應(yīng)用物理學(xué)問解決問題特殊是方案設(shè)計(jì)的爭(zhēng)論有助于促進(jìn)同學(xué)各方面的進(jìn)展,提高同學(xué)學(xué)習(xí)的愛好;這個(gè)問題同學(xué)可在課堂完成也可在可后完成;三、案例評(píng)析:本節(jié)課教學(xué)設(shè)計(jì)不僅留意同學(xué)新學(xué)問的形成過程,讓同學(xué)在學(xué)習(xí)學(xué)問的同時(shí)體會(huì)如何進(jìn)行科學(xué)的思維和試驗(yàn);而且在教學(xué)過程中留意調(diào)動(dòng)同學(xué)自主學(xué)習(xí)的積極性和主動(dòng)性,教學(xué)設(shè)計(jì)留意表達(dá)物理學(xué)的價(jià)值,在教與學(xué)的過程中促進(jìn)同學(xué)科學(xué)的價(jià)值觀和世界觀的形成;本設(shè)計(jì)從同學(xué)日常生活中的例子動(dòng)身引導(dǎo)同學(xué)進(jìn)一步的摸索,發(fā)覺問題, 然
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