人教版2022年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》教学分析定远二中曹士举一、教学内容分析  本节是人教版《物理1（必修）》第二章第五节内容。它是在学习“匀变速直线运动”规律之后编排的，是匀变速直线运动的特例。通过对自由落体运动的研究，使学生既了解一种具体的运动，又巩固匀变速直线运动规律，也加强了课本知识与实际生活的联系。通过研究物理问题的基本思路和科学方法的学习，为今后研究“平抛物体的运动”打下良好的基础。本课利用闪光照片来研究物体运动的方法，也将在后续课程中得到应用。因此，本节课是本章知识的复习课，是培养学生思维的研究课，是联系生活的应用课，也是后续学习的知识准备课。 二、学生学习情况分析 （一）学生由于受日常经验的影响，对物体的下落运动普遍存在重快轻慢的错误认识。本节课拟通过学生之间的辩论，使学生明确认识到：日常见到的现象是因为受空气阻力影响的缘故，从而有效地消除学生从生活中得来的错误观念，培养学生透过现象看到本质的辩证唯物主义认识观。 （二）学生已学过“匀变速直线运动规律”的运动学知识，具备了一定的学习基础，通过演示实验总结出自由落体运动的特点，得出自由落体加速度的概念，然后结合匀速直线运动规律“水到渠成”地推导出自由落体运动的规律。 三、教学目标 （一）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，知道它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进行分析。 3.知道什么是自由落体运动的加速度，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.掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律。 （二）过程与方法   引导学生利用打点计时器，记录下运动的信息，研究自由落体运动的特点，在探究运动规律的同时让学生进一步体验科学探究的方法。 （三）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.培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解。 四、教学重点和难点 重点：自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程和掌握自由落体运动的规律。 难点：理解自由落体运动的条件及规律。 五、教学过程 [引入]：很高兴来到美丽的靖远二中和大家一起交流，先和大家做一个小游戏，我这里有一张钞票，我提住它的顶端，你用两个手指头放在钞票的中间，做好夹得准备，但是注意在我放手之前你的手的任何部位都不能碰到钞票，当看到我松手时就立刻去夹，如果夹得住归你，否则归我，哪位试试？为啥夹不住呢？这个钱太短了，如果长点就好了。为什么反应灵敏和物体长短有关系呢？通过本节课的学习大家就知道其中的奥妙了，本节课我们学习《自由落体运动》。（板书课题）   通过这节课的学习，同学们要实现以下学习目标（多媒体出示）：  （1）知道什么是自由落体运动和自由落体运动的条件。 （2）经历用打点计时器实验探究过程得到自由落体运动的特点。 （3）知道自由落体加速度的大小和方向，知道在地球上不同纬度的地方，重力加速度的大小不同。 （4）掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动的规律。   物体下落运动是一种常见的运动，下落的物体有的轻有的重，那么轻重物体下落的快慢情况如何呢？   【多媒体探究一】轻重不同的物体下落的快慢情况？   请同学们利用硬币（有吗？）没有就换成橡皮擦或课本与纸张一起来观察。   [演示实验]①让一张纸与小硬币同时同高度自由下落，可看到什么现象？哪个重？   ②同学们可以将自己的废纸做这样一个实验撕一小片，将小的这片揉成团，从同一高度同时释放观察落地的情况。哪个重？   ③把刚才的纸袋揉成团，和小钢球由静止同时下落（几乎同时落地）。   提问学生：为什么会出现这么多矛盾呢？这是什么原因？（这是因为空气的阻力的影响。把纸片揉成团，所受空气的阻力要比纸片所受空气的阻力小得多，所以与小钢球几乎同时落地。）那么如果要验证他的想法需要怎样的环境呢？（学生：真空中，没有空气阻力的环境。）   [演示实验]老师这里有这么一个实验仪器——“牛顿管”（上课前老师已经将其抽成了真空，先将牛顿管弄成真空演示，再将空气进入演示，观察羽毛和铁片的运动），充分说明了空气阻力导致它们不能同时下落。往往直观感觉是不够准确的，连聪明的大哲学家亚里士多德也受到了现象的蒙骗。   分析总结：大量事实证明影响落体运动快慢的因素是空气的阻力，如果没有空气阻力，只在重力作用下轻重不同的物体，下落快慢相同。我们把满足这种条件的运动叫做自由落体运动，   提问学生：总结一下什么叫自由落体运动？   一、自由落体运动（板书）   1.定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。   2.条件：（1）只受重力；（2）从静止开始。   说明：这种运动只能在真空中进行。而实际生活中这种真空常见不常见呢？（不常见，因为我们生活在空气中。）有些物体的下落，像羽毛、纸片等把它们由静止释放所受空气阻力较大，但是硬币下落和苹果的下落所受空气阻力比较小，可以忽略，它们的下落可以近似地看做自由落体运动。   [提问过渡]大家猜想一下自由落体运动是匀速运动吗？显然不是，它从静止开始运动经历了一个变化的过程。运动越来越快了，它可能是什么运动呢？（视学生回答的情况）是不是匀变速直线运动呢？  【多媒体出示】探究二：自由落体运动是否为匀变速直线运动？   提问学生：同学们回想一下，如果一个物体做匀变速直线运动那么它有一些什么特点呢？（大家可以先回忆一下，引导学生回答它的速度随时间均匀变化，加速度是一定的。）   【多媒体出示】匀加速直线运动特点：   相同时间间隔内的速度的变化量相等；   在v-t图上是一条通过原点的直线。   要验证这个特点就要设计一个实验：请同学们回想前面我们探究小车速度随时间的变化规律的方法，讨论设计实验方案。可以结合课本44页实验来互相讨论。    提示：选择相隔相同时间的若干个计数点进行测量它们的瞬时速度，观察物体在相同时间内的速度变化是否相同。   介绍仪器：打点计时器、重物（密度大体积小）。如何操作这个实验呢？叙述实验过程。   [演示实验]用打点计时器测量物体下落的位移关系，分析纸带得出自由落体运动的特点。那位同学叙述一下实验过程呢？   【强调】我们分两种情况实验，拉纸带的重锤质量不同。   （1）将计时器的限位孔与铅垂线平行固定在铁架台上；   （2）将纸带穿过限位孔用手提着纸带，使重物静止在靠近计时器的下方；   （3）先接通电源再松开纸带。重复几次从其中选出点迹比较清晰的一条纸带。进行数据的测量，第一个点为计数0点，每隔1个点为一个计数点。依次标号。注意读数时有效值；   （4）设计表格记录数据，计算各计数点的瞬时速度的数值关系，并作图。   下面请几位同学到前面来做实验打几条纸带？【安排学生具体任务，装纸带、开电源、测量、计算、绘图。】教师巡回指导。打出纸带后交代直尺测量。选几个点计算瞬时速度。注意单位和有效数字的统一。   图像作出来了大家观察点的分布，看描的点大致在一条直线上，说明了什么？（学生：是匀变速直线运动。）   大家通过图像可以看到在v-t图上是一条倾斜的直线。说明自由落体运动具有匀变速直线运动的特点。   分析：大量的实验表明：自由落体运动就是初速度为0的匀加速直线运动。   [板书]3.运动性质：初速度为0的匀加速直线运动。   通过刚才的实验，知道了自由落体运动的性质。既然轻重物体做自由落体运动的快慢是相同的，那么也就是说自由落体运动在同一地点有一个相同的加速度。那大家能不能根据刚才图像计算一下一条纸带如果用另一条纸带是否一样呢？反复多次试验得到相同的结论。   现在我们知道了自由落体运动是一个初速度为零，加速度为g的匀加速直线运动。请同学们写出自由落体运动速度、位移关系及速度与位移的关系式。公式为：   【点击多媒体】三、自由落体运动的规律[板书]   [学生活动]请参照匀变速直线运动的公式写出自由落体运动相应的公式。 【课堂练习】 略【课堂小结】这节课我们学习了对自由落体运动和规律的认识和理解。首先大家要注意自由落体运动实际上是物体从静止开始的只受重力作用的匀加速直线运动，加速度为g。大家要结合匀变速直线运动的规律来理解它。在做题时，首先要物体所做的是自由落体运动，才能使用相应的规律解题。   自由落体运动实际上是一个理想化的模型，但是在现实生活中有很多落体运动可以看成是自由落体运动，研究自由落体运动有普遍的意义。 六、教学反思   本案例设计从课程标准出发，定位于力求做到对学生进行物理学研究方法的教育。恰当分析学情，将学生已有的生活知识考虑在内，使教学起点尽量定位准确，并从三维目标要求，确定教学要求和教学重点和难点。   教学过程从实验引入课题，层层设问，引发学生思考问题，让学生产生思维矛盾冲突，以激发学生学习兴趣，并且反复多次通过实验分析、讨论认识规律。关注课堂教学过程中生成性资源的应用，充分体现学生主体、自主合作、探究学习等新课程所倡导的教学方法。