必修1《5自由落體運(yùn)動(dòng)》新課標(biāo)優(yōu)質(zhì)課教案設(shè)計(jì)

自由落體運(yùn)動(dòng)人教版必修一第二章第5節(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)人教版必修一第二章第5節(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)一、教材分析自由落體運(yùn)動(dòng)是人教版物理必修1第二章直線運(yùn)動(dòng)第五節(jié)的內(nèi)容。自由落體運(yùn)動(dòng)作為生活中一種特殊的勻加速直線運(yùn)動(dòng)普遍存在，是高中物理課程中一種非常典型的運(yùn)動(dòng)模型。自由落體運(yùn)動(dòng)既是對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)知識(shí)的一個(gè)鞏固應(yīng)用，也是必修2中學(xué)習(xí)拋體運(yùn)動(dòng)的重要知識(shí)儲(chǔ)備。課程標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)本節(jié)知識(shí)的要求是，會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、頻閃照相或其他實(shí)驗(yàn)方法研究自由落體運(yùn)動(dòng)，并體會(huì)實(shí)驗(yàn)在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的作用，對(duì)學(xué)生的科學(xué)探究能力要求較高。由此可見(jiàn)，自由落體運(yùn)動(dòng)在教材中的地位非常重要，當(dāng)作為重點(diǎn)教學(xué)內(nèi)容對(duì)待。二、學(xué)情分析學(xué)生通過(guò)對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)知識(shí)的學(xué)習(xí)，已經(jīng)較為熟練掌握了用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、數(shù)字傳感器、頻閃照相、運(yùn)動(dòng)圖像等方法研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，而且可以很好的的對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，具有學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容的基本知識(shí)和能力儲(chǔ)備。但是，由于日常生活經(jīng)驗(yàn)影響，學(xué)生易認(rèn)為質(zhì)量大的物體比質(zhì)量小的物體下落更快，影響對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)概念的理解，對(duì)學(xué)習(xí)帶來(lái)一定干擾。三、教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：1、理解自由落體運(yùn)動(dòng)概念，通過(guò)探究知道自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律；2、會(huì)測(cè)量重力加速度大小，并知道其變化特點(diǎn)。過(guò)程與方法：1、培養(yǎng)觀察能力和邏輯推理能力；2、經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，提高發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)交流與合作的能力，能體會(huì)到生活經(jīng)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證相結(jié)合的過(guò)程。情感態(tài)度與價(jià)值觀：1、進(jìn)行科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法教育，培養(yǎng)正確的科學(xué)觀；2、引導(dǎo)中學(xué)生正確使用智能手機(jī)，開(kāi)發(fā)智能手機(jī)對(duì)學(xué)習(xí)有利的一面。四、教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：1、建立自由落體的概念。2、通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。難點(diǎn)：1、通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)探究得出正確的有關(guān)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，走出生活中的思維誤區(qū)。2、掌握探究性實(shí)驗(yàn)的一般方法。五、教學(xué)器材常規(guī)器材：直尺、牛頓管、自由落體實(shí)驗(yàn)儀、數(shù)字化探究實(shí)驗(yàn)儀（含光電門）創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)器材：智能手機(jī)、手機(jī)軟件FastBurstCamera。六、教學(xué)過(guò)程師生互動(dòng)探究活動(dòng)過(guò)程學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖教學(xué)過(guò)程一、情景劇導(dǎo)入新課【學(xué)生互動(dòng)】陳逸然同學(xué)扮演一個(gè)騙子，和其他同學(xué)配合完成類似抓直尺（圖1、圖2）游戲，發(fā)現(xiàn)無(wú)論如何也抓不住下落的直尺。從而引出課題---自由落體運(yùn)動(dòng)。圖1圖2圖1圖2二、自由落體運(yùn)動(dòng)概念【演示實(shí)驗(yàn)一】使材質(zhì)相同的揉成團(tuán)的半張紙和揉成團(tuán)的一張紙由同一高度、同時(shí)下落，觀察發(fā)現(xiàn)下落快慢相同。【演示實(shí)驗(yàn)二】使材質(zhì)相同的揉成團(tuán)的半張紙和伸開(kāi)的一張紙由同一高度、同時(shí)下落，觀察發(fā)現(xiàn)下落快慢不同【演示實(shí)驗(yàn)三】牛頓管中有空氣時(shí)，羽毛和金屬片同時(shí)下落，金屬片下落快。用抽氣機(jī)將牛頓管中抽成真空，羽毛和金屬片同時(shí)下落，下落一樣快?！窘處煱鍟?shū)】自由落體概念強(qiáng)調(diào)自由落體是一種理想化模型，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：初速為零，只受重力，加速下落。三、探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律【學(xué)生思考，提出問(wèn)題】1、自由落體運(yùn)動(dòng)是一種加速運(yùn)動(dòng)，那是一種什么樣的加速運(yùn)動(dòng)？圖52、請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案來(lái)證明你的猜想？圖5圖4圖4【小組討論（圖4），制定方案】方案一：主要器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、鐵架臺(tái)等方法：結(jié)合規(guī)律，做出圖像（圖6）圖圖6方案二：主要器材：頻閃相機(jī)等方法：結(jié)合規(guī)律，做出圖像（圖6）【小組實(shí)驗(yàn)方案評(píng)價(jià)】以上實(shí)驗(yàn)方案大家都比較熟悉了，請(qǐng)通過(guò)對(duì)比指出三種實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。項(xiàng)目?jī)?yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)方案一(打點(diǎn)計(jì)時(shí)器)器材簡(jiǎn)單易獲取，操作熟悉。紙帶與計(jì)時(shí)器阻力影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。數(shù)據(jù)處理麻煩。方案二(頻閃相機(jī))實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象直觀易懂，且避免摩擦力干擾。要求暗室中操作，環(huán)境要求太嚴(yán)格。而且頻閃相機(jī)設(shè)備專業(yè)，快門時(shí)間不易把握，價(jià)格昂貴。【創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案】通過(guò)分析我們發(fā)現(xiàn)，以上三種常見(jiàn)方案中均存在不足之處，主要問(wèn)題一是摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響，二是實(shí)驗(yàn)設(shè)備價(jià)格較高。那么能不能設(shè)計(jì)一種方案既能有效避免摩擦力對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的干擾，還能保證實(shí)驗(yàn)器材易獲?。俊拘畔㈤喿x】高速連拍軟件可設(shè)置拍攝間隔為1/20s，即每0.05s拍攝一幅畫(huà)面，通過(guò)軟件設(shè)置可任意調(diào)節(jié)拍攝間隔。問(wèn)題：根據(jù)以上信息，結(jié)合頻閃照相原理，你能想到其他探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的好方法嗎？高速連拍照相探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律【高速連拍照相法】器材：智能手機(jī)+手機(jī)軟件FastBurstCamera原理：通過(guò)智能手機(jī)軟件調(diào)整拍攝間隔，使得每隔0.05s拍攝一幅畫(huà)面，再通過(guò)每張照片中的標(biāo)尺讀出小球的位置信息。實(shí)驗(yàn)步驟：1、智能手機(jī)下載連拍APP-FastBurstCamera2、軟件設(shè)置：分辨率設(shè)置：右上角-Preferences-PhotoResolution(分辨率)-640*480。連拍時(shí)間間隔：1/20s，即0.05s拍攝一張圖片。3、觸摸屏幕中央對(duì)焦清晰后，按下右下角拍攝按鈕不松手，然后由靜止釋放小球，直至小球落地時(shí)松開(kāi)拍攝按鈕。4、在手機(jī)相冊(cè)找到拍攝圖片，按小球下落順序依次讀出標(biāo)尺上坐標(biāo)并將示意圖畫(huà)在下面表格。可重復(fù)實(shí)驗(yàn)，減小誤差。五、自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律結(jié)論：自由落體運(yùn)動(dòng)是初速為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且加速度g=9.8m/s2。六、知識(shí)應(yīng)用（首尾呼應(yīng)）【即學(xué)即用】1、物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，第1s下落的高度是多少？2、人體的反應(yīng)時(shí)間是0.1s問(wèn)題：結(jié)合以上兩條信息，你能回答為什么課堂一開(kāi)始幾位同學(xué)抓不住鈔票嗎？積極參與課堂互動(dòng)，認(rèn)真觀察思考，為什么幾位同學(xué)都無(wú)法抓住下落的鈔票？觀察并思考：1、為什么同是相同的半張紙和一張紙下落快慢不同？2、牛頓管中的金屬片和羽毛為什么兩次下落快慢不同？分小組進(jìn)行討論，并初步制定實(shí)驗(yàn)方案。根據(jù)前面所學(xué)知識(shí)，學(xué)生很容易猜測(cè)可能是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，并給出勻加速直線運(yùn)動(dòng)所遵循的規(guī)律，結(jié)合規(guī)律進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。學(xué)生對(duì)自己的實(shí)驗(yàn)方案優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)價(jià)總結(jié)。學(xué)生經(jīng)歷短暫的思考，可以積極設(shè)計(jì)新方案。思考后閱讀提示信息，新實(shí)驗(yàn)方案呼之欲出。結(jié)合自己思考成果，閱讀實(shí)驗(yàn)原理和實(shí)驗(yàn)步驟。思考并閱讀課本內(nèi)容，了解重力加速度相關(guān)知識(shí)。通過(guò)小組討論找到重力加速度變化規(guī)律。運(yùn)用所學(xué)解決實(shí)際問(wèn)題，解開(kāi)課堂開(kāi)始的疑惑。學(xué)生怎么樣都抓不住鈔票，卻又想不明白為什么，利用學(xué)生不服輸?shù)男睦?，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣和求知欲望。引導(dǎo)學(xué)生注意空氣阻力對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的影響。證實(shí)空氣阻力對(duì)落體運(yùn)動(dòng)快慢有影響，引出自由落體運(yùn)動(dòng)的概念。該部分重在讓學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)原理，明確基本探究方法。具體實(shí)驗(yàn)操作課堂不做要求。在思維上學(xué)生要知道我們有多種器材來(lái)完成實(shí)驗(yàn)。要傳遞給學(xué)生這樣一種理念：課堂是有限的，但思維是無(wú)限的。通過(guò)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)這幾種方案都有不足之處，從而為新方案的提出做鋪墊。問(wèn)而不答，激發(fā)學(xué)生創(chuàng)新思維。給學(xué)生一定信息，又不完全告知結(jié)果，引導(dǎo)學(xué)生積極思考。通過(guò)即學(xué)即用，與課堂引入部分首尾呼應(yīng)，解答最初疑惑，也能讓學(xué)生深刻體會(huì)到科學(xué)與生活的緊密關(guān)系。七、教學(xué)反思本節(jié)課的內(nèi)容讓物理從生活中來(lái)，回到生活中去，學(xué)以致用，密切聯(lián)系和關(guān)注時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步如：充分利用智能手機(jī)特點(diǎn)，結(jié)合手機(jī)軟件完成實(shí)驗(yàn)。完成教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，激發(fā)學(xué)生積極思考，課堂效果非常好。本節(jié)課的最大亮點(diǎn)在于對(duì)傳統(tǒng)頻閃照相模式的改良，使得無(wú)需暗室，也無(wú)須專業(yè)頻閃相機(jī)，僅依靠伸手可得的智能手機(jī)和App即可完成誤差較小的實(shí)驗(yàn)，使得這一實(shí)驗(yàn)手段可以在中學(xué)物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)中廣為開(kāi)展。傳統(tǒng)頻閃照相與創(chuàng)新頻閃照相的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比：【傳統(tǒng)頻閃照相】器材：頻閃相機(jī)+暗室原理：在相機(jī)快門時(shí)間內(nèi)，讓閃光燈多次閃光，從而使小球多次曝光，并在底片上留下多個(gè)位置信息。弊端：①頻閃相機(jī)設(shè)備過(guò)于專業(yè)，不好獲取。②小球落下的時(shí)間極短，快門不易操作。③暗室要求遮光效果好，實(shí)際難以達(dá)到。【高速連拍】器材：智能手機(jī)+手機(jī)軟件FastBurstCamera原理：通過(guò)智能手機(jī)軟件調(diào)整拍攝間隔