《探究自由落体运动》教学设计

 《探究自由落体运动》教学设计  科目 物理 执教 陈xx 班别 高一（7）班 课题 第二章第一节 探究自由落体运动 时间 第五周 星期四 第四节       2016年9月29日   教材、学情分析     本节主要内容是探究自由落体运动，是本章的重点内容，同时也是后面学习匀变速直线运动的基础。从亚里士多德和伽利略观点的冲突，经过实验探究，得出物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关，引出自由落体运动的概念。再通过打点计时器记录自由落体运动轨迹，得到纸带数据。教材在本节设计上的特点：突出实验探究，重视物理知识在生活中的实际应用。    在前面的教学中，学生已初步掌握了平均速度、瞬时速度、加速度的概念，对落体运动也有过思考，接触过亚里士多德的观点和伽利略著名的比萨斜塔实验，对伽利略观点已有一定的认识。          教学目标 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、能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行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。过程与方法 1、会根据现象进行合理假设与猜想的探究方法。 2、善于进行观察，并能独立思考或与别人进行讨论、交流。  情感态度与价值观 1、通过指导学生探究，调动学生积极参与讨论，培养学生学习物理的浓厚兴趣。 2、培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于积极探索并能提出与别人不同的见解。3、渗透物理方法的教育，在研究物理规律的过程中抽象一种物理模型---自由落体。 教学重点 1、探究自由落体运动的过程及自由落体运动的概念。 教学难点 1、物体下落快慢与物体质量无关。 教学方法 探究法、实验法、演示法、讲授法 教学过程 设计思想 一：导入环节师：我们在生活中看到过很多这种现象，如秋天了树叶 从树上飘落下来，下雨天雨滴从屋檐上落下了，苹果从树上掉落，又如老师手中的粉笔，把它放手，它会下落......所以我们把这类物体落下的运动叫落体运动。那么它们下落快慢相同吗？哪一个下落快呢？二、进入新课（一）、落体运动的思考    物体从空中落下的快慢与什么因素有关？从生活经验来看，很多时候我们发现铁球与羽毛谁下落的快？生：铁球师：那石头跟树叶呢？生：石头师：再看老师手中的粉笔和纸片，哪个下落的更快一些？生：粉笔师：咦，我们发现好像都是重的物体下落得更快点哦，那是不是真的是重的物体落得快呢？早在两千多年前，古希腊学者亚里士多德曾认为重的物体下落得快。【实验演示】明显的生活现象：一块石头比一片树叶下落快！    在当时很多学者都认为亚里士多德的观点是正确的，是真理。那么他的观点究竟是不是正确的？后来伽利略提出了不一样的结论，他说“物体下落快慢与物体质量没有必然的联系”。这完全否定了亚里士多德的观点，因此，在当时两个观点引起了物理界的激烈辩论，每个派别都不服对方，因此形成了亚伽之争。那伽利略最后是怎么证实他的观点的？    反证法：假设这个观点成立，在这个成立基础上得出与观点相矛盾的结论。伽利略由亚里士多德的观点出发得到以下两个结论，自相矛盾吗？请学生来谈谈看法。    结论1：如果把石头和树叶捆在一起，其重量一定比其中任一物体重，其下落速度也应该比其中任一物体的下落速度快。    结论2：如果把石头和树叶捆在一起，独自下落较慢的树叶就会拖慢独自下落较快的石头，最终其下落速度应该比石头慢些。（让学生看书，在书上画出这两个结论，然后再请个学生来谈谈自己的理解和看法。）师：根据上面的结论2，我们发现把石头和树叶捆在一起时，加起来的重力比大石头还要重，这样，就从重物体比轻物体下落得快的结论，推出一重物体比轻物体下落得慢的结论。使此结论陷入自相矛盾的境地，由此我们可以推断出重物体不会比轻物体下落得快。不同物体的下落运动，情况是否相同呢？（即重的物体下落快还是轻的物体下落快？）【实验演示】（让学生上台演示）实验1、将一枚硬币和一张展开的纸片从同一高度自由下落生：硬币先着地，纸片后落地。重的物体下落快。实验2、把一张纸片捏成纸团，将纸团和一张展开的纸片从同一高度自由下落生：纸团先着地，纸片后落地。质量相同的物体下落快慢不一样。实验3、将一枚硬币和一枚表面贴有纸片的硬币从同一高度自由下落生：硬币和表面贴有纸片的硬币几乎同时着地。结论：说明物体越重，下落得越快是不对的。就这样，伽利略就证实了他的观点“物体下落快慢与物体质量没有必然的联系”。师：那么究竟物体下落的快慢由什么因素决定呢？首先我们看物体在下落过程中受到什么力作用？生：重力和空气阻力师：既然物体下落快慢与物体质量没有必然的联系，那么只剩下空气阻力了，会不会是与空气阻力有关呢？【猜想】师：如果影响物体下落快慢的因素是空气阻力，那么在没有空气阻力时，物体的下落快慢应该是一样的，这种猜想是不是正确的呢？我们来做个实验验证一下。【实验演示】牛顿管实验：首先先演示有空气时的铁片和羽毛的运动状况师：大家注意听铁片落下的声音和看羽毛下落的情况。（演示实验）大家发现什么？生：铁皮比羽毛下落得快。教师再重复两次给学生观看，避免偶然事件。然后把牛顿管里的空气抽干净，此时牛顿管里没有空气，处于真空状态，意思是此时物体不受空气阻力作用。师：大家再来观察此时铁片和羽毛的运动情况。（演示实验）咦，大家发现什么？生：铁片和羽毛同时落地。教师重复多次给学生观察清楚，然后再把牛顿管里的空气阀打开，放空气进去，再演示一遍有空气状态的给学生看。由此得出结论：在没有空气阻力即物体只受重力的情况下，所有物体由静止下落的快慢是一样的。师：其实这一现象我们在现实生活也做过的，在1971年美国阿波罗15号宇航员在月球表面将锥子和羽毛同时释放，它们同时落在月球表面，这是通过电视转播过的。（二）、自由落体运动1、 定义：物体仅在重力的作用下，从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。师：大家要注意，自由落体运动是一种“理想化”条件下的运动模型，当空气阻力对物体运动的影响可以忽略时，物体从静止开始下落的运动可以近似看作自由落体运动。这个有点类似于第一章学习的“质点”模型。另外，大家从自由落体运动的定义我们可以看出什么？它的前提条件是？2、条件：（1）只受重力    （既不受其它力作用或其它力可以忽略不计。）（2）初速度为零3、练一练师：大家来判断一下这些运动属于自由落体运动吗？（1）把手中的硬币放手，硬币的下落是自由落体运动吗？   （生：是）（2）纸片的下落？（生：不是）因为纸片下落过程中，纸片受到的空气阻力远远大于其重力。（3） 把粉笔向地面扔去？（生：不是）因为初速度不为零。师：物体运动是有规律的，要研究自由落体运动遵循什么规律，就需要分析它的运动信息，则必须先记录下物体自由落体运动的轨迹。自由落体运动实在是太快了，很难直接用笔把运动的信息记录下来。怎么办？（三）、记录自由落体运动的轨迹1、记录方法：打点计时器2、使用打点计时器记录物体运动轨迹，注意事项：（1）选用质量和密度较大的重锤（减小空气阻力的影响），并将纸带固定在重锤上。 （2）打点计时器的安装要使两限位孔在同一竖直线上，纸带穿过限位孔并将纸带压在碳粉纸下面。（3）用纸带把重锤拉到靠近打点计时器处，先接通打点计时器的电源，再释放纸带。 （4）多打几条纸带，选取点迹清晰、第一点与第二点之间间隔约为2mm的纸带。 （5）打点计时器通电时间只需持续通电几秒即可完成实验，打点完毕必须及时断开打点计时器电源开关，以免造成不良后果。【实验】学生自主进行实验探究活动，教师巡视指导。并让学生分析纸带填写如下表格：   S Sn-Sn-1 1     2     3                 三、 课后作业   根据上表格，分析思考课本P30页的实验与探究的问题：（1） 重物做自由落体运动的过程中，其速度有没有发生变化？如何从实验结果中判断出来？（2） 有的同学从实验结果中得出s与t2成正比，有的同学得出s与t成正比，你的结论又如何？     调动学生积极性和注意力         引发思考          怎样反驳     引导学生看书、理解伽利略的推导    学生通过实验探究，分析、讨论得出结论，提高实验动手能力、分析推理能力，进而理解物理知识。       通过“牛顿管”实验使学生认识：须进行科学实验，才能清楚认识物理现象的本质。科学实验探究是物理学的基础。      强调自由落体运动是理想运动模型。     及时练习，加深对自由落体运动概念的理解。    学生亲自实验巩固使用打点计时器，分析纸带记录的信息得出物体运动规律。    学生实验操作、合作学习，教师巡视指导。 学生课后思考处理纸带，为了进一步研讨自由落体运动规律做准备。    板书设计  一、探究自由落体运动1、物体下落快慢与质量无关2、自由落体运动定义：物体只受重力，从静止开始下落的运动。条件：（1）只受重力     （2）初速度为零2、记录自由落体运动轨迹   打点计时器的使用     教学反思      本节课先学习了物体下落运动的知识和伽利略对亚里士多德错误观点的反驳和实验验证，同学们相互合作进行了实验探究，得出了物体下落快慢与物体的质量无关，再用“牛顿管”实验证明忽略空气阻力影响的情况下，轻重物体下落的快慢相同。进而学习了一种“理想化”的运动模型---自由落体运动。通过打点计时器记录下自由落体运动的轨迹。整节课思路清晰、条理清楚，通过让学生参与实验，培养学生动手能力和更能深刻理解记录自由落体运动轨迹的方法。