人教版2022年高中物理必修第一册2.4 自由落体运动 教案

伽利略对自由落体运动的研究教材分析：人教版必修1把《伽利略对自由落体运动的研究》单独的作为一节来进行研究学习，其目的在于让学生回到历史时期去感受科学家的探索过程，体验科学研究方法的形成过程及其意义，感受历史上科学研究过程的艰辛，培养学生坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神，培养学生振兴中华、将科学服务于人类社会的责任感。本节内容侧重于三维目标中对情感态度价值观的培养。教学目标：（一）知识与技能1、认识空气阻力对落体运动的影响，知道自由落体运动的概念；2、明确伽利略对自由落体运动的研究方法，领会伽利略的科学思想。3、通过对自由落体频闪照片的数据处理得出自由落体运动的加速度大小；4、通过匀变速直线运动的规律得到自由落体运动的规律；（二）过程与方法1、体验伽利略对自由落体运动的科学研究方法。2、培养学生科学探究的能力3、帮助学生建立起科学的直觉与经验（三）情感态度与价值观1、体验伽利略对自由落体运动的科学研究方法。2、培养学生的想象力和分析处理物理问题的能力3、体验科学研究过程的艰辛4、形成科学的直觉与经验5、培养学生坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神教学重点：让学生了解抽象思维、数学推导和科学实验相结合的科学方法。教学难点：使学生体会“发现问题——对现象的观察——提出假设——运用数学和逻辑手段得出推论——实验验证——合理外推——得出结论”的科学探究方式 教学资源：牛顿管、抽气机、纸片、铁片、刻度尺、小球、天平、放有海绵的缓冲盒、频闪照片、自制PPT课件。教法与学法：讲述法，类比法，教学设计流程：结合教材知识内容和教学目标，本课的教学环节及时间分配如下：历史回顾思考分析数学辨析数学总结提出问题建立猜想总结概括归纳线索理论思辨数学推理创设情境体验过程观察实验体验方法创设情境引发研究设计实验方案 教学过程：   教学过程教师活动学生活动设计意图问题导入   设置问题，科学探究                教师总结历史回顾：类似的现象生活中很常见，早在公元前4世纪，古希腊伟大的哲学家亚里斯多德根据与我们同样的观察直接得出结论：物体越重，下落得越快！这一论断流传了近二十个世纪即两千年。伽利略认为亚里士多德的观点是错误的，认为物体下落的快慢与物体的重量没有关系（PPT展示亚里士多德和伽利略的观点。）同学们想想看，是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢？在16世纪末，意大利的物理学家伽利略有一个巧妙的推理。（称“落体佯谬”）推理是这样的：假设重的物体下落得快是正确的话，现在有两块石头，一大一小大的比小的重，根据假设，让这两块石头单独下落，大石头下落得快，如果把这两块石头拴在一起下落的话，大石头会被小石头往上拖着比原来慢，而小石头反过来也会被大石头往下拖着比原来快，所以整体下落速度会比原来的大石头单独下落慢。换一个角度去分析，两块石头连在一起肯定比原来的大石头要重，所以根据重的物体下落快的假设，两块石头加一起应该比大石头单独下落要快。发现问题可见，用同一个假设得出了两个截然相反的结论。可知，假设不成立！提出假说：      学生注意听讲，跟随教师的思路一起去理解。感悟伽利略推理的巧妙！   学生看书结合教师的讲解体会过程                          结论得出                   物体下落的过程是一个速度逐渐增大的过程,其速度与时间成正比.     V∝t在没有进行数学推导和实验之前，他的认识是十分模糊的，于是从最简单原则出发，猜想速度应均匀变化，具体表现有两种，一种为v∝t，另一种为v∝x，后经推算，后一种将很复杂，于是将注意力集中在对前一种的研究中。又从上面假设出发，巧妙地导出了物体下落的距离与时间的平方成正比关系. h∝t²间接验证：怎样证明猜想是正确的？大家几乎不约而同的想到实验，暂不说实验怎样设计，单就这一想法就体现了伽利略的伟大之处，因为在此之前，学者们总是通过思辨性的论战决定谁是谁谁非，伽利略是将实验引入物理学领域的第一人。伽利略的上百次实验表明：小球沿斜面滚下的运动确实是匀加速直线运动，换用不同质量的小球，从不同高度开始滚动，只要斜面倾角一定，小球的加速度都是相同的，增大斜面倾角，加速度随之增大。合理外推：由斜面实验得出的结论并非严格意义上的落体，适当增大斜面倾角，结论仍正确，再进一步增大斜面倾角，由于小球运动过快而无法对时间进行测定的情况下，合理的将实验结论外推到900，从而完成了对自由落体运动规律的研究，得出了自由落体运动是匀加速直线运动，而且所有物体下落时的加速度都是相等的结论。 得出结论：自由落体运动是初速度为零、加速度恒定的匀加速直线运动。同一地点一切物体下落的加速度都相同，方向竖直向下,这个加速度叫做自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。伽利略遇到的困难和解决方案：困难之一：无法测量瞬时速度。解决方案：改测位移与时间的关系（静止开始作匀加速直线运动的物体s∝㎡）困难之二：没有准确的计时工具。解决方案：“冲淡重力”的斜面实验                     认识只考虑主要因素而忽略次要因素的研究方法。   体会真理的来之不易培养学推理能力。                                让学生讨论、分析出自由落体运动的运动特点和受力特征；根据匀变速直线运动的规律得出自由落体运动的运动学规律；自由落体运动是初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动。速度公式：Vt＝gt位移公式：h＝gt2/2  伽利略的研究过程：发现问题——对现象的观察——提出假设——运用数学和逻辑手段得出推论——实验验证——合理外推——得出结论由于实验条件所限，伽利略无法精确计算出加速度的小，现在我们已经能比较容易的计算出加速度的大小。教师播放频闪照片获得原理的动画片段。得出自由落体运动的频闪照片引导学生对数据进行分析处理。得出自由落体运动的加速度大小。由∆X=at²可得a=∆X/t² 得a=9.8m/s²同一地点一切物体的重力加速度都相同，大小约为9.8m/s²,方向竖直向下,通常用g表示。粗略计算时还可取g=10m/s²学以致用：问题：同学们思考如何利用今天所学知识测量悬崖、峡谷的高度、或一口井的深度。 小游戏： 学生通过已知匀变速直线运动的规律结合自由落体运动的特点总结出自由落体运动的运动学规律    学生看幻灯片听教师介绍  学生处理照片数据，在教师的引导下计算出自由落体运动的加速度大小  学生利用直尺设计测反应时间的方法      重温伽利略对自由落体运动的探究过程                                     利用直尺测反应时间教师引导提示出方法，并让个别同学上讲台当场测试。并用事先准备好的“反应时间测量尺”直接读出学生的反映时间。让学生解释其反应时间的测量方法。小结：通过本堂课的学习，同学们收获了什么？教师帮助梳理本堂课知识要点。随堂练习：1.在物理学的发展历程中，下面的哪位科学家首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念来描述物体的运动，并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展。A 亚里士多德     B伽利略C 牛顿        D 爱因斯坦2.伽利略用巧妙的推理推翻了亚里士多德的错误观点，从而提出了自由落体是一种最简单的变速运动，速度应该是均匀变化的观点，这种方法在科学研究中叫（   ）A  数学推演    B 实验验证  C  猜想与假设    D 逻辑推理3.某同学摇动苹果树，从同一高度一个苹果和一片树叶同时从静止直接落向地面，苹果先着地，下面说法正确的是 （   ）A苹果和树叶做的都是自由落体运动B苹果和树叶的运动都不能看成自由落体运动C苹果的运动可以看成自由落体运动，树叶的运动不能看成自由落体运动学生回答本堂课所学知识                            D假如地球上没有空气，则苹果和树叶会同时落地结束语：较之于伽利略所处的年代，我们的环境是非常好的，希望大家能从伽利略的思维闪光点以及科研方法的程序中得到启发，真正做到善于观察，勤于思考，勇于探索。 作业设计：（1）在网上搜集亚里士多德和伽利略相关资料，学习这两位科学巨人的为追求真理而不懈努力的精神；板书设计§1.2.6伽利略对自由落体运动的研究一、对落体运动的两种不同观点：1、 亚里士多德：2、 伽利略：导致物体下落快慢的原因：空气阻力结论：在没有空气阻力的空间，物体下落只受重力的作用时物体下落快慢相同。二、自由落体运动：只在重力的作用下，物体由静止开始下落的运动叫自由落体运动。条件：1、只受重力 2、初速度为0性质：自由落体运动是初速度为0，加速度为g的匀加速直线运动。  运动学规律：Vt＝gt  h＝gt2/2三、伽利略的科学方法：发现问题——对现象的观察——提出假设——运用数学和逻辑手段得出推论——实验验证——合理外推——得出结论     教学反思：