人教版高中物理必修第一册2.4 自由落体运动 教案

《自由落体运动》教学设计一、学情分析：学生在从小学到初中的生活中有太多的实际现象表明物体的质量大小决定了物体下落速度的大小，前面同学们已经了解v=v.^at,速度的大小取决与加速度与时间有关，所以从现象与规律的矛盾入手，木节课就是以此为出发点展开学习活动，先从实验现象定性方面让学生了解速度与质量大小无关，在引导学生思考探究下落物体速度大小的与加速有关，那么这个加速度如何测定？由于学生已经了解通过打点计时器能够测加速度，并且以经掌握传感器的相关知识，让学生自己设计实验，对实验数据分析，自己总结规律。二、教学思路1.从实际生活现象走向物理，从物理走向社会。2.注重学生的发展需求和认知特点。3•适当淡化知识点的传授，鼓励进行实验反思，引导学生自主建构。4•注意科学探究，运用先进科技设备，提倡实验方式的多样化。三、教学过程：1・物理学家名言导入，引出朴实物理课题你能认出真理，因为它既美又简单。费曼(RichardFeynman)用著名物理学家费曼的名言来引出课题,一下子吸引了学生们的眼球一一今天需要研究怎样的课题，其中又蕴含着怎样的真理，又为何说这个真理既美又简单。学生充满了期待，情不自禁地跟着教师把名言读了一篇，此时，教师顺理成章地今天研究的课题是“自由落体运动”。2•创设下落快慢实验情境，点燃对比实验中的思维火花探究一：影响物体下落快慢的因素是什么？准备了一把榔头和一根羽毛，并问学生：若把它们举高并从同一高度释放，是否同时下落，乂是谁先落地？探究二：如果没有空气阻力，轻重不同的物体下落的快慢如何？在简要介绍牛顿管之后，刻意让阀门打开，迅速倒置，此时学生看到羽毛明显先于 铁片落到管底。接着，安排学生利用手摇抽气机对牛顿管进行抽气一段时间，关闭阀门,再次迅速倒置，铁片和羽毛几乎同吋落到管底。并介绍和放映美国宇航员斯科特做的月球落体实验视频，视频中铁锤和羽毛同时落到月球表面，和地球上同样的实验形成鲜明对比。3•定义、分析自由落体运动，感受物理思维的严谨通过上述多个实验的铺垫，指岀若把探究二中的落体运动视作自由落体运动，并启发学生从受力和初速度两个角度对该运动下个定义:物体只在重力作用下由静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。4•探究自由落体运动性质，尝试物理思维可视化本节课的重点和难点均是自由落体运动性质的研究，书本上介绍的是打点计时器和纸带实验，而且可以算出当地的重力加速度。但是，实际教学中该实验有诸多不尽如人意的地方，比如纸带和限位孔的摩擦、电压频率欠稳定，若用手提纸带述会引入释放纸带时手的抖动，等等，而这些客观原因常会导致：纸带在连续相等时间内位移差某些时候相差很大或较大，即使有少数纸带勉强可以认为是定值，但得到的&距离9.8m/s2相差很多，而这也是屡屡让教师不敢在课堂上真实展示实验纸带的原因。鉴于此，木节课常用的突破方法是频闪照片技术，但该技术需要暗室来支持成为了学生参与探究的最大瓶颈；述有不少教师利用光电门结合传感器来实现突破，但在实际教学中该方法也有很大的制约，比如对学生的抽象思维能力和相关光电门和运动学知识准备要求偏高，而传感器把小球的下落直接阅读为v-t或v」x显得比较突兀，v-t或v-x图像表面形象的同时给学生以化简单为复杂的感觉。自由落体运动转瞬而过，于是尝试能否自制教具并利用单反相机拍摄视频并通过帧播放来实现瞬间定格，从而实现可视化课堂探究自由落体运动性质计算巩留当地重力加速度go探究三：自由落体运动性质是怎样的？请提出你的研究方案！学牛对自由落体运动的直接感受是加速运动，至于是匀加速还是变加速，显然需要学生猜想，因此研究的思路：猜想一提出实验方案一实验探究一结论。学生普遍猜想自由落体运动为匀加速直线运动，并提出用纸带来研究。 实验方案一：打点计时器+纸带实验探究1：因为匀变速直线运动必定有：Ax二Xn-XiPT：即连续相等时间内位移差是一定值，反之也成立。实验探究2：分别利用匚=x“求岀人、b、c、D各点的瞬吋速度，并由此判断v-l是否成线性递增关系，若是，即为匀加速直线运动。实验方案二：单反相机+频闪光源这个方案即频闪照片法，由教师介绍和阐述，但是由于暗室的限制，通常教师只能通过放映Flash课件来模拟喑室里进行拍摄，最后投影，然后启发学生频闪照片拍摄过程非常类似纸带打点过程，分析方法相同。实验方案三：单反相机+自制教具发现这是一幅完成可以比拟频闪照片的图片，这也再次说明方案三能够兼具其他多个实验方案的优点。五、阐述重力加速度g,突出人文关怀重力加速度的大小主要与地理位置、海拔高度有关，并出示重力加速度的表格：此时，让学生去发现表格的蕴含“纬度越高，重力加速度越大”的特征显然合理而自然，但其实还会很自然地联系到自己当地的重力加速度有多大。对于“重力加速度的方向竖直向下”作了如下处理，因为学生根据白=竺的矢量\t性已经知道加速度a的方向同于速度变化Ay的方向，而在自由落体运动过程屮，速度不断在竖直方向增加，所以的方向竖直向下，换言之，重力加速度的方向也必定竖直向下。六、小结自由落体运动规律，实现课堂规律的生成课堂到此，学生对自由落体运动是“初速度为0的匀加速直线运动”的理解已经到位，那么让学生小结自由落体运动规律也是水到渠成。比如：速度、时间关系:v=gt位移、时间关系:h=gt2/2速度、位移关系:v2=2gh连续相等时间的位移比：力］:力2：力3…：力"=1：3：5…：（2/?一1）■■■ 七、实践“做一做”实例，感受物理应用乐趣在课堂上安排的学生实验是人教版必修1的P45“做一做”：看看你反应的快慢，这个实验需要两个同学互相配合，器材只需要一把30cm左右的刻度尺。简单的器材，简单的操作，带给学生却是合作的意识，物理规律实践的乐趣，也能从侧面检验学生课堂知识与技能目标的达成情况。八、课堂总结，重述和升华物理之美1.自由落体运动是一种既美乂简单的运动一一只受重力，初速度为0,加速度为g的竖直向下的匀加速直线运动。2.自由落体运动性质的探究方案：可以是纸带法、频闪法、视频帧播放法，核心思想或是但都是利用了类似纸带△x^x-x.FaT2,或是匕二竺二沁并由此绘制v-t图像，等等。3.视频帧播放法很好地定格和展现了自由落体运动的物理之美，但在物理学史上又是如何巧妙地研究白由落体运动和发现它蕴含的物理Z美，同学们可以阅读人教版必修1《伽利略对自由落体运动的研究》或上网查看相关资料。