自由落体运动一、教案[教学目标]理解什么是自由落体运动，知道它的运动性质；理解什么是自由落体加速度，知道它的方向和大小；掌握自由落体运动的规律，尝试规律的简单应用。[教学方法]体现新教材的特色，指导学生在参与和合作中学习，并体验简单的科学研究过程和方法。[教学仪器]石头，羽毛，金属片，纸片；牛顿管，抽气机；自由落体仪，光电计时装置；金属书签，30cm刻度尺，计算器。[教学过程]1．自由落体运动启发学生思考：你们看见过落体运动吗？你们仔细观察过落体运动吗？演示：从同一高度同时释放石头和羽毛，再释放金属片和纸片。观察现象。公元前4世纪，希腊哲学家亚里士多德通过观察大量物体下落的现象，归纳出：物体越重，下落得越快。提出问题：是不是重的物体一定比轻的物体下落得快？学生分组进行实验探索，最后请学生演示（不同方案），并说明实验现象，得出结论：重的物体不一定下落得快。介绍意大利物理学家伽利略的推理。得出结论：物体下落的快慢不是由物体的轻重决定的。进一步思考：如果没有空气阻力的影响，物体下落的图景是什么样子呢？教师演示牛顿管。物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。如果空气阻力的影响很小，物体的下落也可以近似看作自由落体运动。不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运动情况是相同的。教师讲有关落体运动的物理学史，正确认识从亚里士多德到伽利略的科学发展历程。2．自由落体运动的性质初步观察小球做自由落体运动，可以知道：自由落体运动是加速直线运动，而且初速度为零。提出问题：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动吗？指导学生回顾初速度为零的匀加速直线运动的规律：速度vt=at，位移s=at2，其中s∝t2。教师简单介绍伽利略对自由落体运动的研究。然后，介绍自由落体仪、光电计时装置，并演示。通过实验研究得出：s∝t2。大量的实验可以证明，自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。3．自由落体加速度在同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用g表示。重力加速度g的方向总是竖直向下的，它的大小可以用实验的方法测定。利用自由落体仪测出当地的重力加速度。指导学生看课本第37页的表格，请学生说说获取到的信息。国际上取北纬45°海平面上的重力加速度值作为标准值，g=9.80665m/s2。通常的计算中，可以把g取作9.8m/s2，在粗略的计算中，还可以把g取作10m/s2。提出继续研究的问题：为什么不同地点的重力加速度g的数值不同？
4．例题：从楼顶释放一个铅球，请你估算：从开始运动起，它在1s内、2s内、3s内下落的位移分别是多少？在0.1s内、0.2s内、0.3s内下落的位移又是多少？通过这道例题，教师指导学生联系实际，建立自由落体运动的图景。5．小实验师生合作做一个小游戏。这个小游戏能检验人反应的灵敏程度。人从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间。学生分组做实验——测定反应时间：（1）读一读：阅读课本第38页的“做一做”，弄清楚实验原理、器材、步骤、数据的采集和处理、结论。（2）做一做：两人一组，测出各自的反应时间。（3）想一想：如何制成一把直接测量反应时间的“尺子”？（4）继续研究：跟踪检测自己的反应时间；检测不同人群（性别、年龄、职业等）的反应时间；研究反应时间跟哪些因素有关？等等。6．作业：阅读课本第二章第八节，并把练习八（1）至（4）题做在作业本上。二、设计思想破：重的物体下落得快立：自由落体运动的概念研究：自由落体运动的性质研究：自由落体加速度例题、小实验——将所学新知识联系生活1、重视科学方法教育伽利略开创了研究自然规律的科学方法——抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法，在其后的几百年时间里，物理学逐渐发展成为科学知识与科学方法相结合的自然科学。因此，在物理教学中，指导学生学习科学知识的同时，还应当重视科学方法的教育。“自由落体运动”这节课的教学中，有两段教学内容都体现了对学生进行科学方法教育：物体下落的快慢不是由它们的轻重决定的；自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。2、渗透人文教育物理学史是一部人类的进步史，每一项重大的发现，都联系着社会，联系着人。许多物理学家的治学态度、研究方法，以及他们的人格、品行，都是我们学习的榜样。因此，物理学史中蕴藏着极其丰富的人文思想。在指导学生学习物理知识的同时，适当进行一些学史的介绍，就能潜移默化地对学生进行人文教育。在进行“自由落体运动”的教学前，教师应当指导学生课前预习：阅读课本上的阅读材料——伽利略对落体运动的研究，还可以阅读伽利略的传记。号召学生不仅要学习伽利略研究自然规律的科学方法，还要学习他尽管身处逆境却始终不屈不挠地探求真理的精神。
教师还应当指导学生正确评价亚里士多德在科学发展史上的地位：亚里士多德是古希腊的圣人，恩格斯称他是最博学的人。他的著作很多，对西方的哲学和自然科学的发展都有很大的影响。限于当时科技发展的水平，他在物理方面的论述，今天看来很多是不恰当的。但是，在两千多年前他能够通过观察、归纳，形成自己的一套理论体系，已经很不简单了。3、引入新的教学理念新的教学理念明确指出了三个维度的教学目标：知识和技能；过程和方法；情感、态度和价值观。因此，在设计教学时，不能只考虑知识目标，还应兼顾另外两方面的教学目标。在“自由落体运动”这节课中，“测定反应时间”的教学使这三个维度的教学目标融于一体。4、应用现代信息技术以计算机和互联网为代表的信息技术，正以惊人的速度改变着我们的生存方式和学习方式。为适应数字化生存新环境，我们在物理教学中应当积极探索应用现代信息技术，提高教学的效率。在“自由落体运动”这节课的教学中，现代信息技术的应用体现在两方面：用MicrosoftPowerPoint编制了计算机教学软件，将文字、表格、图片、动画等投影到大屏幕上，替代了板书；用自由落体仪、光电计时装置和计算机（硬件、软件）研究自由落体运动的位移s和时间t的关系，测定重力加速度g。三、专家点评（杨帆老师，北京市教研部物理教研室主任）：2002年10月，在南昌市举行的全国第五届中学物理青年教师教学大赛中，北京四中的王运淼老师荣获一等奖，他上的“自由落体运动”一课，堪称大赛优质课的典范，他的教学设计富有新意，挖掘深刻，听课后给人以启示。在设计这节课的教案时，他不仅在知识上做文章，而且在培养能力、激发学习热情上下工夫，从知识与技能、过程与方法、情感态度与价值观三个维度来构思和实现这节课的具体目标。在“自由落体运动”这节课中，“测定反应时间”的教学使这三个维度的教学目标融于一体：1．师生合作做一个小游戏教师出示一枚金属小书签，用两个手指捏住书签上端。请一位学生，伸出拇指和食指，在书签下端做捏书签的准备。告诉学生，如能捏住，就送给他做纪念。在学生注意力不集中时释放书签（措施：教师若无其事地对学生说：这枚书签漂亮吧。说的同时，松手），学生一般捏不住。可鼓励该生再捏一次，这次教师要有意识地让他捏住（措施：书签的下端距学生的手远些）。然后，教师指出这个小游戏能检验人反应的灵敏程度，提出“反应时间”的概念。2．指导学生设计一个测定反应时间的实验看到桌上的直尺（带刻度、长30cm），联想到刚刚做过的小游戏，多数学生已经有了一些想法。请一组学生谈谈他们设计的方案：原理、器材、怎么操作、怎么读数、怎么计算出反应时间。其他组学生不断补充。最后，形成完整的实验方案：[原理]人的反应时间等于直尺下落的时间。[器材]直尺、计算器。[操作]一人捏住尺子的上端，保持直尺竖直不动。另一人两手指呈捏的姿势，在直尺的下端零刻度处等待。前者释放，后者捏住（注意后者要紧盯着前者的手，且在捏的过程中自己的手不能向下移动）。[读数]直尺下落的距离s，即后者捏住处的刻度值。[处理数据]根据位移公式s=gt2可计算出直尺下落的时间，即人的反应时间t=。学生分组做实验，测定自己的反应时间。3．教师用一根“神秘”的尺子检测学生，直接读出反应时间让学生猜一猜这根尺子的奥秘。学生经过思考能够明白，教师事先完成了时间和位移的转换，把时间标在了尺子上。这样就制成了一把“反应时间测量尺”。4．提出一个研究性学习小课题建议学生在课外动手做一把“反应时间测量尺”
，用它跟踪检测自己的反应时间；检测不同人群的反应时间（性别、年龄、职业等）。研究采集到的数据，总结出反应时间跟哪些因素有关？等等。在14名不同教师的“自由落体运动”教学中，有不少教师是用陈述知识的方式处理“测人的反应时间”这段教材的。王运淼老师从三个纬度的课程目标出发，创造性地设计和实施了以上教学过程，课堂反映很好，说明从新的课程理念的角度来思考物理课堂教学改革，的确存在着很大的空间。
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