《自由落体运动》教学案例及设计思想一、《自由落体运动》教学案例（一）教材分析自由落体运动是匀变速直线运动的一种具体情形。此前，学生已经学习了匀变速直线运动的规律，也学习了研究匀变速直线运动的基本方法，对本课的学习，实际上是引导学生发现问题，利用已有知识解决生活实际中的问题。组织学生进行探究活动，既有利于巩固所学的知识，培养学生解决实际问题、探求规律的能力，还能对学生进行科学方法和科学思想的教育。本节课的教学重点在于说明不同物体自由下落的加速度都是重力加速度ｇ。由于学生受日常经验的影响，对重的物体下落快，轻的物体下落慢的印象很深，所以本节课做好实验十分重要。教学时可以引导学生从日常生活经验出发，通过实验逐步提出问题（设疑），让学生自己探究（解疑），得出结论。充分体现了物理是以实验为基础的学科，让学生体会科学推理和科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。本节课的教学难点是掌握并灵活运用自由落体运动规律解决实际问题。（二）教学目标1、知识与能力（1）理解自由落体运动，理解是重力加速度，（2）掌握自由落体运动的规律，（3）培养学生分析和综合、推理和判断等思维能力。2、过程与方法通过观察轻重不同物体在真空中的下落过程，实际测量重物自由下落的加速度等探究活动，让学生体会科学推理和科学实验是揭示自然规律的重要方法和手段。3、情感态度和世界观感受前人（亚里士多德）崇尚科学、勇于探索的人格魅力，培养学生严谨务实的科学态度。促进学生形成科学思想和正确的世界观。先通过观察生活中的一些现象和提出亚里士多德的理论和设疑“重物体比轻物体下落快吗?”，让学生通过分组实验及演示实验（牛顿管）解疑，理解什么是自由落体运动，明确物体做自由落体运动的条件。并得出做自由落体运动的不同物体，在同一地点从同一高度下落的快慢相同的结论。接着引导学生探究“自由落体运动是一种怎样的运动呢？”，通过分组实验对自由落体运动进行研究，得出自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。再提出“5
你能求出自由落体运动的加速度吗?”，引导学生去研究，从而圆满解决问题。（三）教学准备(1)牛顿管；(2)纸片、铁架台、打点计时器（带复写纸片）、纸带、重锤、海绵垫、接线板；刻度尺。（四）教学过程回顾学过的知识：+引入新课：在日常生活中，我们会看到这种现象：把小石头和树叶举到相同高度，石头的重量比树叶重，同时由静止开始释放。观察哪个先落地？（演示：石头和树叶）观察结果：石头先落地类似的现象在生活中还有很多，早在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德通过观察大量物体下落的现象，归纳出：物体越重，下落得越快。在我们今天看来，他这个说法是否正确呢？让学生自己提出问题：是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢？让学生自己设计一些实验方案来解决这一问题。学生可能会提出很多实验方案，教师可以选择其中一个简单可行的实验方案，让每个学生动手自己做。1、两张纸平摊，同一高度，同时静止释放。2、把质量小的纸捏成纸团，同一高度，同时静止释放。（让学生自己试一试）我们通过观察这个现象说明了什么？可见，重的物体不一定下落得快，轻的物体下落不一定慢。那么是什么原因造成的呢？（学生：受空气阻力的影响）正是由于有空气阻力的影响，物体下落得才有快有慢。引导学生提出问题，如果没有空气阻力会怎样？（演示牛顿管）一根玻璃管，管中的空气已经用抽气机抽掉了，里边有一个金属片和羽毛，观察牛顿管里的羽毛和金属片下落的快慢。（观察实验）5
定义：物体在只受重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。要注意理解“自由”这两个字：只受重力、初速度为零。结合上面的实验我们一起总结下，小结：如果没有了空气阻力，不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运动情况是相同的。这种运动只在没有空气的空间里才能发生。不过，在存在空气的空间里，如果空气阻力的影响很小，物体的下落也可以近似看作自由落体运动。亚里士多德是古希腊的圣人，恩格斯称他是最博学的人。限于当时科技发展的水平，他在物理方面的论述，今天看来很多是不恰当的。但是，在两千年前他能够通过观察、归纳，形成自己的一套理论体系，已经很不简单了。我们应该正确评价他在科学发展史上的地位。我们知道了什么是自由落体运动，下面我们继续深入的分析这种运动。引导学生分析自由落体运动的规律。学生很容易得到自由落体运动是加速直线运动，是不是匀加速直线运动呢？学生也会很自然的想到这个问题。引导学生自己设计实验来验证是不是匀加速直线运动。（演示实验：将打点计时器呈竖直方向固定在铁架台上，让纸带穿过计时器，纸带下方固定在重锤上，先用夹子夹住纸带上方，使重物静止在靠近打点计时器的下方，然后接通电源，待打点稳定后再松开纸带，让重物自由下落，打点计时器就在纸带上打出一系列小点，那么这些点记录了重物的运动情况。）下面大家结合学案来分析下纸带。提问：是匀速直线运动吗？答：在连续相等的时间内通过的位移不相等，逐渐的增大，所以是加速直线运动。提问：是匀加速吗？是如何判断出来的？（提示：回忆前面学过的匀变速直线运动规律：连续相等的时间内，物体通过的位移之差为定值。这是一个判断公式，，已知的=0.02s。）答：可以测出连续相等的时间内，物体通过的位移之差为定值（在误差允许的范围内）。则物体做匀变速直线运动。我们一起总结一下：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。提问：能求出自由落体运动的加速度吗?（同样根据上面的公式，我们对自由落体运动的加速度进行计算一下，大家选取不同的时间间隔来读取数据，见学案表格）通过多次测量计算：g9.8m/s25
1、我们通常用g来表示自由落体加速度，也叫重力加速度，数值近似为9.8，重力加速度的方向总是竖直向下的。在实验中，如果要获得更精确的数据，还可以用频闪照相来测量。（看到课本44页的表格，从表格上可以看出，在不同的地方，g的取值是不同的，纬度越高数值越大，越靠近赤道数值越小。）学生可以猜想g的值可能和纬度有关，然后老师告诉学生这个结论，激发学生对以后学习的兴趣。2、地球上不同的地方，g取值不同。从赤道到两极，g逐渐增大。同一地点g值相同。3、既然自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动，那么其运动规律与一般规律类似：不同的物体在同一地点，从相同高度同时自由下落的物体，同时到达地面，根据，则它们的加速度是相同的。应用：1、做一做测定反应时间小实验。2、估测相机曝光时间3、测量物体从一定高度的楼房掉下，已知落地时的速度，求高度和下落时间。二、《自由落体运动》设计思想在教学中教师应充分运用教材中的材料、生活中的物理现象、设计有趣、生动的实验等途径，创设良好的情境，激发学生的问题意识，使学生想问。在自由落体运动的教学中，课堂中演示了生活中常见的下落的运动，看到重的物体下落快。一些同学可能会发出挑战，认为并不一定是重的物体下落快，他们可以自己来设计一些实验来推翻这一观点。在以前的教学中，都是教师提出问题：是不是重的物体一定下落的快呢？然后拿出自己实现准备好的一些实验器具——两张纸片，将质量小的揉成纸团，然后从同一高度同时下落，得到质量小的物体下落快。这里我们可以大胆的交给学生自己来发现问题。因为学生肯定不会轻易的去得到结论，肯定会发出挑战，激发学生们的问题意识，然后让学生自己设计实验，可以充分调动学生的积极性，唤起学生求知欲望，诱导学生以饱满热情投入到探求知识和谋求释疑的情景中去，使之乐于学，勤于问。5
现在的教材也安排了很多探究性的问题，比如自由落体运动的规律，不象以前那样直接就告诉学生通过实验和理论都能得到自由落体运动时初速度为0的匀加速运动，而是让学生先有思考，会是怎样的运动，学生可能会认为是匀速运动，也可能会认为匀加速运动或者是变加速运动。有些学生的有些想法也是为了表现和其他同学的不同，带有很强的主观性，这些猜想没有实验依据的，但是作为老师要认真对待每个同学的猜想，耐心解答，尽量给予肯定和鼓励，让他们从中感受到成功的喜悦。教师不能轻视、不能嘲笑、不应该求全责备。而是要满腔热情地接受和喜爱学生提出的问题。对提出问题的学生要想尽办法进行鼓励和表扬，对于问题中的“合理”成分要及时给予肯定，哪怕只有一点点闪光点。只有这样才能，使学生有机的融入物理教学，体验提问的乐趣，使学生爱问，乐问。然后让事实说话，设计探究性的实验，通过实验自己去发现这一规律——匀加速直线运动。最后还可以根据实验数据测得重力加速度。教师告诉学生通过后面的学习可以知道地球表面不同的地方重力加速度是不同的，但是差别不大，一般的计算中取g=9.8m/s2或g=10m/s2，这样也可以使学生心存疑惑，激发学生对后面知识学习的兴趣。对于课本上表格里的一些地点的重力加速度，课本也设计成了探究性的问题，课本也没有给出结论，可以让学生大胆的猜想。在物理教学中经常性地通过此类开放性问题的探究，不仅能充分调动学生的探究兴趣，启发了学生积极思维，更有效培养学生观察问题、发现问题和提出问题的能力，从而强化学生的问题意识，更深刻地掌握了所学物理知识。问题是教育的起点，也是教育的终点,知识是产生问题、解决问题的手段。让学生带着问题走进课堂,通过新知识学习，带着带着更深刻、甚至更多的问题走出课堂，这样才能更好地培养学生的创新能力，这也是实施新课程标准的今天，课堂教学改革应该追求的目标。5
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