《自由落体运动》一、设计思想本节课的内容是高中物理必修Ⅰ第二章第五节，为了充分体现新课程的“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，在本节课的教学设计中,先通过对生活中相关事例的研究,引出自由落体,再通过实验,得出自由落体的相关规律,最后让同学运用自由落体运动的知识,测自己的反应时间.紧密联系生活实际，适时渗透物理思想，强调物理实验在物理教学与研究中的重要性，培养学生勇于探究与日常生活有关的物理问题，以及将物理知识应用于社会实践的意识与能力。二、教材分析“自由落体运动”是高中物理必修Ⅰ第二章第五节的内容，是高中物理基础章节“匀变速直线运动的研究”的倒数第二节，它是全章的归纳、应用、扩展。对自由落体运动的深入分析有利于学生更加深刻的理解匀变速直线运动，也为后面的平抛运动的学习打好基础。新教材对这部分的内容分为二块。一块通过演示、实验，分析得出自由落体运动的规律，明确重力加速度的意义，使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识。另一块即下一节“伽利略对自由落体运动的研究”介绍落体运动的研究历史，主要是介绍伽利略对自由落体运动的研究过程和他的科学思维方法，使学生对自由落体运动的认识上升到更高的层次。本节课是在知道了什么是自由落体的基础上通过实验探究自由落体的运动性质。三、学情分析1、高一学生认识事物的特点是：通过质点的学习，已经知道研究问题时，有时要抓住主要因素，忽略次要因素。但在具体应用时，还是有很大的难度，学生不清楚所研究的问题，哪些因素是主要因素，哪些是次要因素，所以在得出自由落体运动概念的过程中，要通过做一些实验，让学生明白在有些运动中，空气阻力是次要因素，得出自由落体运动的概念。2、学生在学习本节内容时已具有的知识：已经掌握了物体做直线运动的种类、相应的概念、规律与特征，初步掌握了研究物理问题的基本思路和描述物体运动规律的基本方法。自由落体运动是匀变速直线的实例和特例，所以本节课的重点是让学生如何运用已经学过的知识，探究得出自由落体运动的规律。3、可能存在的困难：学生对实验的数据处理。4、在本堂课的教学设计中，以建构主义学习理论为基础，体现了新课程中“自主、探究、合作”的教学理念，从生活中到处可见的落体运动着手，然后层层深入，以师生互动、生生互动为主要的课堂形式，最终得出自由落体运动的规律，在实现知识构建的同时，提升学生的探究能力与合作学习能力。四、教学目标
1、知识与技能：(1)、通过实验探究去理解自由落体运动的性质是初速度为零的匀加速直线运动。(2)、能用打点计时器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析。(3)、知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。(4)、初步了解探索自然规律的科学方法．培养学生的观察、概括能力。2、过程与方法：（1）、培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力。（2）、引导学生养成进行简单物理研究习惯、根据现象进行合理假设与猜想的探究方法。（3）、引导学生学会分析数据，归纳总结自由落体运动的实质。3、情感、态度与价值观：（1）、调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表述能力。（2）、渗透物理科学研究方法的教育。（3）、培养学生的团结合作精神和协作意识。五、重点难点分析1、教学重点:（1）、通过实验探究自由落体运动的过程。 （2）、理解自由落体运动的性质及自由落体的加速度。2、教学难点:自由落体运动中不同物体下落的加速度相同。六、教学策略与手段1、根据本节课特点，抓住实验探究这条主线。演示实验和操作实验的现象观察、数据处理、所得结论均由学生自主完成，因此在充分落实“双基”教学和体现教师的主导作用和学生主体作用，使教学过程真正成为学生学习过程，使学生既学到知识，又培养探索能力的思想指导下，使学生能主动获取知识、培养能力、学会学习和科研的方法，调动学生学习积极性，使学生获得成就感。2、本节课的教学方法采用：实验法、讨论法、探究法。让学生通过观察实验与动手合作操作实验，同学之间对实验现象的相互讨论，来明白什么样的运动称为自由落体运动，自由落体运动的是什么性质的运动，以及自由落体运动的规律。培养学生的操作、分析及知识迁移能力，有效地突出重点。这样做能很好地体现“三动”教学模式的特征，即“让学生最大限度地参与到学习的全过程”，符合教师的主导作用和学生的主动性相结合的原则。七、课前准备1、学生的学习准备；
熟识匀加速运动的规律；提前预习本课内容。2、教师的教学准备；教师自制PowerPoint课件进行辅助教学。3、教学用具的设计和准备。（1）演示器材：牛顿管、抽气机、两张相同的纸片，两个体积不等的重锤。（2）实验器材：打点计时器、铁架台、纸带及复写纸、重锤、刻度尺。八、教学过程[多媒体展示]1、情景引入(图1) （图2） （图3）〈问题1〉：同学仔细观察，图1中的露珠，图2中的雪，图3中的苹果，它们都在做什么运动呢?〈学生〉：落体运动。〈问题2〉：上面图中的露珠、雪、苹果若同时下落，运动同样的高度，它们所需的时间相同吗?〈学生〉：不相同，雪是慢慢飘下来的，而露珠与苹果是快速下落。〈问题3〉：物体做落体运动的快慢与哪些因素有关呢?实验探究（一）{学生猜想、讨论}：学生甲：与物体的质量有关；学生乙：与物体的休积有关；与空气阻力有关。（注：一般学生很难想到与物体受到的空气阻力有关的，如果没有想到教师做适当的提醒。）〈实验验证〉：（1）验证落体运动下落的快慢与物体的质量有关：当场从本子中撕下两张相同的纸，一张平铺，一张揉成一团，让他们同时下落。〈问题4〉：同学们你们看到了什么，得出什么结论呢？
〈学生〉：相同质量的两张纸，揉成一团的纸比平铺的纸下落的快，说明物体下落的快慢与物体的质量没有关系呢〈实验验证〉：（2）验证落体运动下落的快慢与物体的体积有关：让两个体积不同的重锤从同样的高度同时下落。〈问题5〉：同学们你们看到了什么，得出什么结论呢？〈学生〉：不同体积的两个重锤，同时落地，说明下落快慢相同。可见物体下落的快慢与物体的体积无关。〈实验验证〉：（3）教师讲解牛顿管相关知识。然后竖起牛顿管让硬币与羽毛一起下落。同学们观察到硬币比羽毛下落的快，然后教师用抽气机抽去空气，再次让硬币与羽毛一起下落。同学们观察到什么呢？[多媒体展示]〈学生〉：硬币与羽毛下落快慢相同，可见物体下落的快慢与物体所受空气阻力有关。（注：①教师在做牛顿管实验时，从水平到竖起的过程中会非常地快，学生根本不可能看到硬币与羽毛是同时下落的，所以在做此实验时，可使用一块小磁铁吸住硬币，让硬币压住羽毛。这样就可以很从容地竖起牛顿管，拿起小磁铁后，硬币与羽毛便同时下落，学生会得非常清楚，以便提高教学效果。②抽气机应放在讲台上，让学生看得到，增强实验的可信性。在抽完空气做一次实验后，同学们得出物体下落的快慢与空气阻力有关的结论，教师最好在当着同学们的面，放进空气，同学们会听到滋滋的气流声，然后再做一次，会看到硬币比羽毛下落的快，给同学以最深的印象。）〈教师总结〉：通过以上实验我们发现，物体做落体运动的快慢与物体的质量无关，与物体的体积无关，但与它们所受的空气阻力有关。如果物体不受空气阻力，只在重力的作用下，从静止下落，这样的运动我们就称为自由落体运动。这就是我们本节要研究的运动。2、新课教学〈板书〉： 5．自由落体运动一、自由落体运动1、定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
（注：强调“只在重力和从静止开始”。）〈问题６〉：在日常生活中，真空状态是不存在的，那我们为什么还要学习自由落体运动呢？我们不妨想一想我们以前学习过的一个概念：质点。没有形状和大小的物体存在吗？我们为什么要学习质点呢？〈学生〉：质点是在物体的形状和大小对所研究的问题而言是次要因素，可以忽略的情况下，为了抓住主要矛盾，便于更好地研究问题，而将物体看作只有质量的点。〈问题7〉：同样在物体下落的过程中，如果物体所受的空气阻力对于物体的下落运动是次要的，可以忽略，那么我们也可以将物体看作只受重力作用，忽略空气阻力。同学们上面三幅图中，你让为哪些可以看作是自由落体运动呢？〈学生〉：露珠和苹果〈问题8〉：自由落体运动是什么性质的运动呢？实验探究（二）{学生猜想、讨论}：匀速直线运动、匀加速直线运动、变加速直线运动。〈问题9〉：自由落体运动不可能是匀速直线运动，因为物体从静止下落，后速度变大。是匀加速直线运动和变加速直线运动的那一个呢？只能用实验来验证，同学们在你们桌上，有打点计时器，你们说怎么样用打点计时器来研究自由落体运动的性质吗？〈学生〉：如果物体做自由落体运动，打出的纸带相邻相等时间内所走的位移之差是定值即△S恒定，则自由落体运动就是匀加速直线运动，反之则反。[多媒体展示]〈实验介绍〉：教师让学生讲解实验中的相关注意事项，如果不全的，教师要做适当的补充。注意事项包括：纸带要竖直、先接通电源后放纸带、松手时要果断等等。〈学生实验〉：两人一组进行实验，教师在教室里走动，看到学生操作不当之时，要及时纠正。〈数据处理〉：学生打出纸带后，用刻度尺进行测量，请几们学生报出，他们所得到的相邻相等时间内的位移之差即△S，如果S2-S1与S3-S2
不相等但相差很近时，教师要说明这是误差引起的，不能说明物体不是做匀加速直线运动。〈教师总结〉：通过同学们的实验操作，我们得出自由落体运动是匀加速直线运动。实验是学习物理的重要手段，也是验证定律是否正确的唯一方法，所以同学们要重视物理实验。〈板书〉： （2）性质：是初速度为0的匀加速直线运动。重力加速度〈问题10〉：不同的物体做自由落体运动时，下落的快慢是相同的，说明它们有相同的加速度，那么，自由落体运动的加速度多大呢？它的方向怎样呢？我们怎样用我们手中的纸带进行研究呢？〈学生〉：利用公式△S=aT2得出自由落体运动的加速度。〈数据处理〉：学生在处理数据，会出现几组同学得到的加速度值不相等，教师要细心指导，让学生明白是由于误差引起的。〈板书〉：二、自由落体加速度 1、大小：9.8m/s2 2、方向：竖直向下[多媒体展示]〈问题11〉：不同的地点，重力加速度的值不同的，下面是一些地方重力加速度的值，同学们你们能从中发现什么规律吗？〈学生〉：从赤道到北极，纬度越大，重力加速度也越大，但都接近9.8m/s2〈教师总结〉：重力加速度在不同的地方，往往是不同的，但有规律可偱，赤道最小，往两极越来越大，大量的实验还证实，在同一地点，高度越大，重力加速度越小，对于我们生活中常见的高度，我们可以近似看到重力加速度是不变的。〈板书〉： 3、变化：从赤道到两极，越来越大；同一地点，高度越高越小。自由落体运动规律〈问题12〉：自由落体是做初速度为0的、加速度为g的匀加速直线运动，请同学们根据所学知道，到黑板上写出自由落体运动的运动规律。〈学生〉：速度公式：；位移公式:；速度位移公式:。
〈板书〉： 三、自由落体运动规律速度公式：；位移公式:；速度位移公式:。[多媒体展示]3、知识应用两位同学一起来测反应时间。4、本课小结1、教师活动：让学生概括总结本节的内容，请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。2、学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。九、作业设计1、书本P45：《问题与练习》2、课外用书：《新学案》相关内容【设计反思】本教学设计紧紧围绕课本，让教围绕着学生的学展开。学生在问题驱动下，在教师引导下，通过不断地猜想、实验观察、实验操作、分析数据得到自由落体运动的规律，最后结合测反应时间应用这一知识，使知识得到巩固和提高。可以看出整个教学过程是以学生主动探求为主线，以教师点拨、概括为支点，在同学们力所能及的范围内，尽量让他们自己动手、动脑，通过学生的自主讨论、亲手操作、分析研究，让他们自己去发现规律，认识规律，让他们体验成功的乐趣，感受和谐的课堂氛围，从而培养学生学习物理的兴趣和主动参与、勇于实践的精神，逐步培养学生良好的科学态度和科学探究能力。【问题研讨】本节课在上课时，学生使用的是电磁打点计时器，有很多学生得出重力加速度大于9.8m/s2，一开始我以为是学生做实验的错误所至，但后来一想不对，重力加速度的值大于9.8m/s2几个同学错误是有可能的，但很多的学生得出这个结论，肯定有某种原因。于是，我也用不同电磁打点计时器打了几根，其中两根得出的结论确实大于9.8m/s2
。我用电火花计时器在同一地做了实验，一共用了五个电火花计时器得的数据都略小于9.8m/s2，非常精准，可见是电磁打点器有问题，问题在哪里呢？怎么会得出比9.8m/s2大的数据呢？【参考资料】著作类顾明远：《新课程教师技能指导》，中国轻工业出版社2006年版，第14-98页。物理课程教材研究开发中心，课程教材研究所：物理必修（1）教师教学用书，人民教育出版社。文章类王运森：《自由落体运动的教学设计》，物理教学，2003年版
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