2.4 自由落体运动 教案-高中物理人教版必修第一册

教学基本信息课题必修一第二章第五节自由落体运动作者及工作单位 武云杰黄土梁子中学指导思想与理论依据   将自己在本节课教学中的亮点设计所依据的指导思想或者核心教育教学理论简述即可，指导思想和依据的教育理论应该在后面的教学过程中明确体现出来。本部分内容必须和实际的教学内容紧密联系，避免出现照搬课标中整个模块的教学指导思想等情况 “自由落体运动”是高中物理“直线运动”一章的内容，教材的目的显然是把它作为匀变速直线运动的特例来处理。由于学生对重的物体下落得快、轻的物体下落得慢的印象很深，因此本节教材的重点和难点，在于不同物体下落的快慢是一样的，以及不同物体在同一位置的重力加速度都是g。教材的思想体系是：(1)通过牛顿管实验，证明在无阻力情况下物体下落快慢相同，并观察其轨迹是直线。(2)利用教材的闪光照片和数据表以及匀变速直线运动的研究方法，确定自由落体运动是匀变速的。(3)揭示重力加速度的概念，给出常用值。(4)归纳出其运动性质和运动规律，并能运用。因此，教材的主体思想是，经过实验及分析，学习自由落体运动、重力加速度的概念以及自由落体运动的规律，以达到培养学生研究物理问题的方法和思维能力的目的。教材分析（可以从以下几个方面进行阐述，不必面面俱到）l        课标中对本节内容的要求；本节内容的知识体系；本节内容在教材中的地位，前后教材内容的逻辑关系。l        本节核心内容的功能和价值（为什么学本节内容），不仅要思考其他内容对本节内容学习的帮助，本节内容的学习对学科体系的建立、其他学科内容学习的帮助；还应该思考通过本节内容的学习，对学生学科能力甚至综合素质的帮助，以及思维方式的变化影响等。  1．课标要求是：“通过实验认识自由落体运动现象”，要求学生能通过一些实验或具体的活动来了解和体验自由落体运动。理解自由落体运动产生的条件与实质。2．本节教材是学生学完匀变速直线运动规律后，知识的迁移和应用部分，因此本节是本章的一个比较重要的、典型的应用型知识点。表现其一：落体运动快慢的产生原因分析，要用到实验探究，突破原有认知，体会并应用忽略次要因素、抓住主要因素这一科学思维方法，这不仅有利于学生掌握分析物理问题的方法，也有助于培养学生的探究能力．其二，这是一个贴近日常生活的实际问题，能激发学生的学习兴趣和体会物理的生活化。3．自由落体运动是日常生活中比较常见的物理现象，学生往往能感受到，但并没有注意到这一现象的特点，也不明确这就是自由落体运动现象。怎样才能让学生不是机械化地记住自由落体运动的现象，而是通过各种方式真正理解自由落体运动的条件与本质所在，才是本堂课学习重点和难点。学情分析 （可以从以下几个方面进行阐述，但不需要格式化，不必面面俱到）教师主观分析、师生访谈、学生作业或试题分析反馈、问卷调查等是比较有效的学习者分析的测量手段。l        学生认知发展分析：主要分析学生现在的认知基础（包括知识基础和能力基础），要形成本节内容应该要走的认知发展线，即从学生现有的认知基础，经过哪几个环节，最终形成本节课要达到的知识。l        学生认知障碍点：学生形成本节课知识时最主要的障碍点，可能是知识基础不足、旧的概念或者能力方法不够、思维方式变化等。 自由落体运动，学生有一定感性和模糊的体会，但理解自由落体运动概念，对学生而言有一定的困难。我觉得主要来自两方面，首先是物理语言的误导，使学生认为只要从某一高度随意下落的物体做的就是自由落体运动；其次生活中的落体运动与自由落体运动的区别──现实与理想的差异。因此在本节课教学中利用了实验和理论探究的方法，自主学习与小组合作学习的方式，让学生自己体验、分析、归纳、讨论、评价等得出结论。激发了学生的学习兴趣，养成动手与合作能力，生成学生透过现象看本质的物理意识。 学生有匀变速直线运动规律、打点计时器及纸带分析的学习基础，完全可以通过自主体验与自主学习来完成本节课的内容。学生可能将自由落体运动与匀变速直线运动知识割裂，教学中要注意引导学生，将新知识纳入旧知识结构，让学生体会到自由落体运动只是匀变速直线运动规律的迁移与应用而已。教学目标（教学目标的确定应注意按照新课程的三维目标体系进行分析） 1、知识与技能（1）认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动。（2）能用打点计时器得到相关的运动轨迹，并能自主分析纸带上记录的位移与时间等运动信息。（3）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、过程与方法通过对落体运动的实验探究，初步学习使用控制变量法。3、情感态度价值观（1）通过实验探究落体运动的规律，激发学习兴趣，增强求知的欲望。（2）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。（3）渗透物理方法的教育，在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型——自由落体。（4）培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神。（5）培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风。教学重点和难点 重点：什么是自由落体运动及产生自由落体运动的条件、实质。 难点：（1）物体下落快慢影响因素的探究； （2）自由落体运动的运动性质的分析。教学流程示意 （按课时设计教学流程，教学流程应能清晰准确的表述本节课的教学环节，以及教学环节的核心活动内容。因此既要避免只有简单的环节，而没有环节实施的具体内容；还要避免把环节细化，一般来说，一节课的主要环节最好控制在4~6个之间，这样比较有利于教学环节的实施。）1创设情景、激发兴趣，导入新课2通过录像提出问题设计实验并思考讨论3通过实验得出规律4总结概念规律5教师点评教学过程（教学过程的表述不必详细到将教师、学生的所有对话、活动逐字记录，但是应该把主要环节的实施过程很清楚地再现。）教学环节教师活动预设学生行为设计意图 （一）引入新课我们已经学习匀变速直线运动的规律，下面我们一起来研究我们常见的运动——落体运动。（二）进行新课1、活动设计：测“反应时间”教师活动：课前设计制作好“测反应时间尺”（在一约50cm长的尺的一面标记上自由下落对应长度所用的时间，以一面朝向学生）引出问题：“一般刻度尺是用来测量什么的？”学生活动：学生习惯性回答：测长度。教师活动：老师手中的这把尺很神奇，它不仅能测量长度，还能测量时间，并且能测出同学们的大脑反应时间，谁想知道自己的大脑反应时间是多少？可以用我的这把尺来测量。（选3～4名学生上来玩“测反应时间”的游戏。）学生抓住尺的同时就报出其反应时间，可采用“比比谁的反应时间短”的方式调动学生积极性。（实际教学效果表明学生对这一活动非常感兴趣，踊跃参与）设计说明：在此将教材中的“做一做”栏目中的“测定反应时间”改为放在课前引入，目的是通过这一游戏产生“惊奇”效果，激发学生探究的兴趣，增强学生的感性认识，激发学习物理的兴趣，活跃课堂气氛。2、引入课题教师活动：同学们一定想知道这把尺为什么能测出你的反应时间。它的“奥秘”与我们今天要认识和研究的一种运动密切相关。录像演示：a.石头从空中落下b.重力使屋檐下的雨滴下落c.树叶从树上竖直飘落教师引问：观察并指出以上物理情景中物体相似的运动特点。学生活动：观察，思考，总结教师活动：教师在学生表述的基础上总结：画面中的物体都是从高处落到地处，这类下落的运动称为落体运动，这节课我们一起来研究落体运动是否具有一定的规律。设计说明：从生活中构建物理情景或模型，以培养学生在生活中联系物理知识的好习惯。3.关于落体运动的进一步思考A.提出问题 落体运动的快慢与什么因素有关？（可以用观看赛跑的生活情景来说明我们研究物体运动往往首先关心的是物体运动的快慢，从而直接引入该问题）（1）提示学生想象生活中经常见到的落体运动（或具体举例）。提出疑问：以经验来看是否重的物体一定下落得快？（2）直接经验：重得物体下落快——也是历史上亚里士多德认可的观点（简介亚里士多德）。学生小组内相互交流对落体运动快慢的经验感受。设计说明：此环节将对落体运动的研究落实在其运动的快慢上，直接问“是否重的物体一定下落得快”是为了更易进入主题B.引导学生从亚里士多德的观点进行逻辑推理，得出矛盾。相互矛盾的结论既是对学生头脑中错误概念的震撼，也是激发学生进一步学习的手段，学生进行逻辑推理，可相互讨论，然后小组代表举手发言，其余倾听、思考。逻辑推理为后面的研究指明了方向，使学生明确下一步要解决的问题。C.组织学生进行实验探究（1）教师引导学生设计实验，分别用一枚硬币（一元的效果不错）、两枚和硬币大小面积相同的硬纸片、一枚粘有硬纸片的硬币、一粒小塑料球，一团棉花（质量要比小塑料球的大）来比较轻重不同或相同的物体下落快慢。①.一枚硬币与一枚与硬币面积相同的纸片等高同时下落，比较下落快慢。②.一枚硬币与一枚粘有面积相同的纸片的硬币等高同时下落，比较下落快慢③.将一枚硬纸片团成团，与另一枚大小面积相同的硬纸片等高同时下落，比较下落快慢。④.一粒小塑料球与一大团棉花等高同时下落，比较下落快慢。设计说明：学生实验过程中教师在各个小组间巡视，收集学生实验过程中会出现的问题，引导学生在实验操作时如何创设实验条件（如怎样保证等高同时释放等）；启发学生注意总结实验现象中两物体下落快慢与物体轻重进行关联比较。学生准备材料：硬币、纸片。课前要求学生准备材料时并没有告知学生具体用途，学生对此充满好奇，这也从一个侧面调动了学生的学习兴趣。（2）学生进行实验与探究，小组成员分工进行实验操作、观察记录，在实验现象的基础上进行分析、讨论，得出本小组的结论。结论一般有三种情况：a.重的物体下落快；b.轻重不同而下落快慢相同；c.轻重相同而下落快慢不同。考虑到如果能有与直觉经验完全相反的现象出现，学生的认识会更明确，故增加了“一粒小塑料球与一大团棉花下落快慢比较”的实验设计，体现“轻的物体可以比重的物体下落快”。（3）分析小节（a）选小组代表描述所观察的实验情景及小组的讨论。（b）在学生探究的基础上教师讲解，引导学生明确：实验结果显示出物体下落快慢与其质量没有必然联系。设计说明：教学的重心应放在精心准备的语言讲解上，归纳、认识、分析、发现。作出科学猜想，然后验证猜想，对学生进行科学方法教育，强化学生对自行探究问题的过程与方法的理解。此处由学生做结论时可以的，但学生的结论不应是最后结论，最后结论应是教师给出的，以加深学生的认识。4.进一步探究影响物体下落快慢的因素（1）引问：既然物体下落快慢与其质量没有必然联系，实际生活中物体下落快慢不同可能是受什么因素的影响。学生从实验现象和生活经验可以猜想到是空气阻力影响。（2）猜想：影响物体下落快慢的因素是空气阻力吗？教师演示实验，验证猜想：毛钱管实验。（可考虑用电脑课件，老师同步讲解。）（3）引导学生从观察到的实验现象得出结论。猜想、观察、思考、理解、体会。学生在教师的引导下可以从实验中得出结论：物体下落受到空气阻力的影响。没有空气阻力时，物体下落过程中运动快慢与质量无关。通过毛钱管实验使学生认识：（1）探究现象背后的实质原因必须考虑或排除外界因素干扰。（2）科学实验是科学探究的有效方法。5.自由落体运动的概念（1）.概念引入 引问：由于落体运动受到空气阻力影响，要想研究落体运动就必须排除空气阻力，那么，如果物体在下落过程中忽略空气阻力，物体的受力有什么特征。学生以原有的力学基础可以很快答出：忽略空气阻力，则物体只受重力作用。（2）.自由落体运动物体仅在重力作用下，从静止（即初速度为零）开始竖直下落的运动，叫做自由落体运动。学生思考，联想，答问。概念认识强调自由落体运动实际上是一种理想条件下的运动，实际生活中物体受到空气阻力，但一般重力大于空气阻力。6.学生自主实验探究自由落体（1）.引问：若要研究某种运动规律，我们可以采用怎样的方法和器材？学会回顾前面学习匀变速直线运动的体验，可想到：利用打点计时器采用示踪（轨迹记录）法研究。（2）组织学生分组实验：利用打点计时器记录重物的下落过程。（提醒学生操作注意事项）（3）引导学生思考、讨论如何合理利用纸带记录的信息作初步分析：A.轨迹——直线方向——竖直向下B.变速——速度越来越大——比较相等时间内发生的位移。小组实验、操作、记录、思考、交流讨论，（可提醒学生课前复习打点计时器的工作原理，重点强调任意两个相邻点（无论匀速或变速）的等时性。）7.引导思考讨论引导学生认识到研究运动规律的方法之一为寻找位移与时间的关系，故可以想到做s－t图象，分析推测自由落体运动规律。基于本实验的特点，不容易确定起始点，故不方便准确测出s，从而给s－t图象的得出带来一定难度，这一点可在下一节课探究自由落体运动规律时解决。（三）课堂总结、点评教师活动：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。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。设计说明：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。板书设计（需要一直留在黑板上主板书） 自由落体运动 一、自由落体运动的概念物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫自由落体运动。二、自由落体运动的规律 初速度为0的匀加速直线运动。三、自由落体加速度 1．一切物体自由下落的加速度都相同，叫做自由落体加速度。2．常取g=9．8m/s2或g=10m/s2。四、自由落体运动的基本公式 教学反思（教学反思的撰写应避免对教学设计思路、指导思想的再次重复。教学反思可以从以下几个方面思考，不必面面俱到）：l    反思在备课过程中对教材内容、教学理论、学习方法的认知变化。l    反思教学设计的落实情况，学生在教学过程中的问题，出现问题的原因是什么，如何解决等，避免空谈出现的问题而不思考出现的原因，也不思考解决方案。l    对教学设计中精心设计的教学环节，尤其是对以前教学方式进行的改进，通过设计教学反馈，实际的改进效果如何。l    如果让你重新上这节课，你会怎样上？有什么新想法吗？或当时听课的老师或者专家对你这节课有什么评价？对你有什么启发？ 落体运动是一种常见的运动，伽利略对自由落体运动的研究意义重大。关于自由落体运动的学习分成两节来讲授。本节按照伽利略对自由落体运动的研究过程和科学思维过程，使学生认识自由落体运动。下一节通过演示、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。本节教学设计以实验探索为主线，充分展现了科学探究方法和科学思维方式。由于本节课学生自主实验探究的活动较多，采用学生分组实验模式进行课堂活动，以小组为单位进行教师引导下的科学探究，加强小组同学间的讨论与交流，师生间的相互反馈，培养了学生合作学习的精神。课堂以问题和小组交流贯穿教学的始终，不断提出新问题，不断解决新问题，培养了学生的逻辑思维能力。从学生的“测反应时间游戏”引入，来创设问题情景，建立问题期待，有效的激发学生学习的动机。从生活情景中构建物理情景或模型，有利于学生将所学的科学知识与社会，生活实际相联系；在教学中，学生经历的实验探究全过程就是一个学生充满兴趣和动力去不断解决问题的过程，学生从中能体会逐步解决问题的方法，提高解决问题的能力，小组内的讨论与交流活动能有效的培养了学生的合作学习能力，达到了教学的三维目标。