高一物理《自由落体运动》教案物理组夏贻勤摘要：本文结合高中物理新课程标准的基本理念和自己近三十年来的教学认识，对高一物理“自由落体运动”进行教学设计，在突出“教什么”、“怎么教”的同时，重点阐述了“为什么这样教”，整个教学设计充分体现了“以学生为本”、“科学探究”的物理新课程理念和要求。关键词：高中物理；课程标准；自由落体运动；教学设计1教材分析《自由落体运动》是在学习了运动学的基本概念、匀变速直线运动等知识的内容，自由落体运动作为匀变速直线运动的一种特例，一种理想模型，在日常生活中的应用非常多，具有重要的研究价值。通过对自由落体运动的研究，一方面在复习和巩固前面所学知识的同时，加强了课本知识与实际生活的联系；另一方面，通过对分析物理问题的基本思路和科学方法的学习，为学生今后研究比较复杂的运动规律打下良好的基础。因此，本节课既是“匀变速直线运动的研究”的复习课，是培养学生思维的探究课，是联系生活的应用课，也是后继学习的知识准备课，具有重要的地位和承上启下作用。2学情分析2.1知识经验落体运动在生活中非常常见，学生很容易根据生活经验而形成错误的前概念，即“物体下落快慢与物体的重量有关”、“物体越重下落越快”。通过“运动的描述”、“匀变速直线运动的研究”等内容的学习，学生已经基本掌握了处理直线运动问题的方法，为进一步进行实验探究打下比较坚实的基础。2.2心理特征高一学生处于从初中向高中转变的过渡期，兴趣爱好广泛，求知欲胜，好奇心强，有一定的学习能力和自制力。但普遍感觉物理学难，学习不适应，导致部分学生对物理学习存在一定的心理障碍。2.3认知规律由于物理规律有较高的概括性和抽象性，学生的认知发展水平会影响物理规律的学习。刚进入高中的学生的思维能力主要偏重于形象思维和感性思维，抽象逻辑思维和理性思维还处于初级发展阶段。针对上述学情分析，我们在教学中有意识的结合了大量实例，培养学生对物理学习的兴趣，并且由易到难、深入浅出的探索每一个知识点，给予学生适当的鼓励，增强学生的自信心，帮助学生打破“物理学习难”的心理障碍。同时，通过学生自主实验，充分调动学生学习的积极性，并加强物理思维和学习方法的引导，逐步培养学生的自主学习能力。3教学目标3.1知识与技能·了解自由落体运动的概念和适用条件。•正确理解自由落体运动的规律，并能灵活运用。•初步了解探索自然规律的科学方法，培养学生的实验能力和推理能力。3.2过程与方法指导学生进行不同层次、不同形式的实验探究，在探究过程中让学生进一步体验科学探究方法。•会根据现象进行合理假设与猜想的探究方法。•会利用实验数据分析并能归纳总结出物理规律的方法。•善于进行观察，并能独立思考或与别人进行讨论、交流。3.3情感态度与价值观•
通过实验探究、交流与讨论等，培养学生学习物理的浓厚兴趣、团结合作精神和协作意识、实事求是的科学态度和透过现象看本质的正确认识观。 •通过对我国探月工程的介绍，培养学生热爱科学、报效祖国的爱国主义情操。4教学重点难点4.1教学重点•自由落体运动概念、基本规律的理解与灵活应用。•探究自由落体运动的过程。4.2教学难点•探究影响物体下落快慢的因素。•综合应用自由落体运动规律以及相关知识，分析、解决实际物理问题。5教具准备多媒体课件，牛顿管（实物、视频），铁片，纸片若干张，钢球（大小各一个），频闪照片拍摄设备、铁架台、米尺等。6教学设计思路物理学是一门以观察和实验为基础的自然科学，自由落体运动的规律来源于实验探究。教学实践表明：科学（实验）探究，能够强化物理知识的形成过程，培养学生的自主学习能力和创新意识。“授之以鱼，不如授之以渔”，在教学过程中我们不仅要让学生“学会”，而更重要的是让学生“会学”！心理学家曾指出：“一切学科教学正确的做法是把启发点指向教材的重点，让学生学有所思，思有所得。”为了达成“教学目标”，突出重点，突破难点，我们在教学过程中“以学生为本”，围绕学生学习“自由落体运动”的各个方面，采取“设定情景，提出问题——分析问题，提出假设——设计实验，验证假设——观察分析，交流讨论——揭示规律，巩固知识”的探究教学模式：首先通过生活现象和演示实验，让学生大胆提出猜想，暴露前概念，然后引导学生自主实验探究，验证假设，通过分析实验现象，结合“牛顿管”实验的视频，帮助学生建立起“物体下落快慢与物体重量无关”的正确思想和自由落体运动的概念，接下来结合我国的“探月工程”简介、钢球自由下落的频闪照片的拍摄与分析、“反应时”的测定等活动，辅以典型例题和课堂活动卡，引导学生自主归纳总结自由落体的规律，并灵活运用该规律分析一些解决实际的物理问题。同时向学生渗透理想实验法、物理模型等在物理研究中的价值，以及如何透过表面现象，深入分析问题本质的科学思维方式。7教学程序设计简介7.1新课引入通过多媒体展示和学生举例，从展示日常生活中的落体运动（如跳水运动、蹦极运动、跳伞运动、雨滴下落、苹果落地、花瓣下落等）入手，以“问题”为导向，逐步引导学生通过分析，初步建立自由落体运动的概念及其适用条件，突出自由落体运动是一种理想模型；然后回归到生活实际中去，通过让学生判断一些生活中常见的物理现象是否为自由落体运动，来巩固学生对自由落体运动定义的理解。设计意图：《物理课程标准》明确指出：“学习终身发展必备的物理基础知识和技能，了解这些知识与技能在生活、生产中的应用，关注科学技术的现状及发展趋势”。通过学生感兴趣的各类落体运动图片展示，结合学生举例、提出问题、分析判断等教学手段，一方面促使学生初步形成并理解自由落体运动的概念，另一方面使学生明确物理知识与实际生活息息相关，提高学生的学习兴趣。7.2新课教学针对《物理课程标准》所提出的“学习科学探究方法，发展自主学习能力，养成良好的思维习惯，能运用物理知识和科学探究方法解决一些问题”的要求，为了突出“自由落体运动的规律的理解与应用”的教学重点，突破教学难点。我们设计了以下两组系列探究实验：实验一：探究影响物体下落快慢的因素在前面落体运动的基础上，提出问题“物体下落的快慢与哪些因素有关？”
引导学生依据已有知识和经验大胆猜想与假设，然后围绕这些猜想与假设进行简要分析，剔除明显错误的假设，得出需要验证的猜想与假设，然后全班同学分成几个小组，运用纸片、铁片、钢球等简单实验器材，设计实验方案，并分工合作，自主进行实验探究，并通过分析、交流，得出科学的结论。（设计意图：通过自主实验探究，一方面让学生运用控制变量法分析研究实际物理问题，另一方面让学生分工合作，充分发挥不同学生的优点，逐步培养学生的团结合作精神和协作意识，激发他们学习物理的兴趣。）然后，运用多媒体展示“牛顿管”（真空环境中）铁片和羽毛的下落的录像，并用慢动作播放。（设计意图：由于在“牛顿管”中物体下落快，学生难以观察，而且普通高中实验室中牛顿管大多不精确、演示效果较差，不便于全体学生观察、分析、得出正确结论，而借助多媒体（动画视频）可以让全体学生更加直观的看到羽毛和铁片同时下落，加深学生的感性认识。这样，结合图像、视频，更易于学生理解掌握。）第一组探究实验完成后，学生已认识到“重物下落快”观念的错误。此时，简介伽利略对自由落体运动的巧妙推理及有关物理学史，一方面让学生受到科学精神、科学方法的熏陶；了解科学发展的艰辛，能极大地激发学生的求知欲，提高学习兴趣，培养学生情感态度与价值观，另一方面为学习下一节内容“伽利略对自由落体运动的研究”埋下伏笔。实验二：研究自由落体运动的位移、速度随时间的变化规律利用钢球、频闪照片拍摄设备、铁架台、米尺等器材，师生共同完成钢球自由下落的频闪照片的拍摄，然后把所得照片投影到大屏幕上，引导学生通过观察、分析、讨论、交流，结合所学的相关知识，归纳总结出自由落体运动遵循的规律。（设计意图：科学探究贵在充分调动学生积极思维。通过自由落体运动规律的探究过程，一方面使学生感受高科技的魅力，激发学生的学习欲望，另一方面巩固前面所学知识，培养学生的观察能力、分析问题和归纳总结的能力。）第二个实验完成后，学生明确了自由落体运动是初速度为“0”的匀加速直线运动，在此基础上，引导学生进行有效的知识迁移，结合匀变速直线运动相关知识（Δs=aT2），总结得出适用于自由落体运动的公式以及自由落体运动加速度的大小和方向，并辅以生活中的例子进行巩固提高。（设计意图：教育学研究表明，系统地总结归纳所学知识比单一的学习某几个知识点的效果要好的多。这样设计既可避免学生死记硬背公式，明确在特定条件下公式的形式，实现知识的迁移，又可以启发学生平时学习要多思考、多归纳总结。）对于自由落体加速度（重力加速度）的理解，除了利用频闪照片初步确定其大小外，我们还采用多媒体展示“地球不同纬度的重力加速度”图表的形式，让同学通过观察图表，分析总结出重力加速度随纬度变化的规律。另外，针对《物理课程标准》提出的“发展好奇心与求知欲，发展科学探索兴趣，有振兴中华，将科学服务于人类的社会责任感”的要求，我们在“牛顿管”实验后，介绍人类登月的伟大创举以及我国在航空航天领域上所取得的可喜成就，让学生明确在月球上（即真空中）科学家所做的自由落体运动实验与我们得出的结论完全吻合。以此来培养学生的爱国情操，激励学生努力学好科学文化知识，将来报效祖国，成为祖国的栋梁之才！7.3应用巩固与思维训练为落实“以学生为本”的教学理念，力求使大部分学生参与到教学活动中来，我们从深度、广度、和难易程度等几个方面，针对不同的学生设计了不同的提问。并且，这种以提问来巩固反馈的教学模式贯穿于整个堂课教学之中。此外，在归纳总结出“自由落体运动规律”之后，我们以某新闻报道为素材设计了如下自由落体实例：1991年5月11日《北京晚报》报道了一位青年奋勇接住一个从15层高楼窗口跌出的孩子的动人事迹。假设每层楼高是2.8米，这位青年从他所在的地方冲到一楼窗下需要的时间是1.3秒，请估计一下，他要接住孩子至多允许他有多长的反应时间？（将剪报与题同时投影至屏幕上）（设计意图：一方面可以让学生灵活运用自由落体运动规律分析解决实际问题，培养学生科学的思维方式，让学生感受到物理就在我们的身边，另一方面促使学生学习报道中的青年那种“奋不顾身、救助他人”的精神，渗透思想道德的教育。）探讨自由落体运动的其他应用。7.4小结•知识小结
口诀总结：物体从空自由下，轻重没有快慢差；你我一个加速度，共同享受9.8。•方法小结（略）7.5作业布置•课外探究活动：测“反应时间”和测定重力加速度•完成课堂活动卡中的最后一题（阅读伽利略和亚里士多德的论战，然后谈谈自己的感受或受到的启发）设计意图：作业设计极具趣味性，相比于传统计算型习题，学生更愿意也更有兴趣去完成此类作业，因为此类题可以让学生在动手操作、巩固理论知识、学以致用的同时体会物理学在实际生活中的应用，增加学生自主探究与学习兴趣。7.6板书设计自由落体运动（理想模型）概念：物体只在重力作用下由静止下落的运动叫自由落体运动。条件：（1）物体只受重力作用；（2）物体的初速度为零。特点：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。公式：（其中g=9.8m/s2）
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