必修一 人教版第二章《自由落体运动的研究》

《相互作用》主题单元设计
主题单元标题
匀变速直线运动的研究
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适用年级
高中一年级
所需时间
8课时+1研究性学习
主题学习概述
本章是在学习了描述物体运动的几个物理量：位移、速度、加速度等概念的基础上，用实验探究的方法，具体研究一种最简单的变速运动——匀变速直线运动的规律.这种研究不是从抽象的概念出发，而是让学生探究小车在重物牵引下做的变速运动，学生观察、记录小车的速度随时间变化情况.从这个实例出发，教材引导我们研究匀变速直线运动的速度与时间的关系和位移与时间的关系以及速度与位移的关系.最后研究一种简单的匀加速直线运动，即常见的自由落体运动，领会伽利略对自由落体运动的研究方法对近代科学的影响.　　本章的特点是概念多、公式多和规律多.要教给学生在学习中不能死记硬背这些概念、公式和规律，重要的是领会概念的实质和把握公式规律的来龙去脉.如：对匀变速直线运动规律和概念的矢量性的掌握.要列举一些具体实例，通过对实际物理现象的分析、物理情景的构建和物理过程的认识，逐渐掌握物理规律，这样学到的知识将不再是枯燥生硬的结论.在掌握相关规律的同时，通过对某些推论的导出过程，体验物理规律“条件”的意义和重要性，明确很多规律都是有条件的，科学的推理也有条件性.　　本章不仅要求理解匀变速直线运动的规律，会在实际问题中应用规律，还要求我们要重视运动规律与学生生活、现代社会及科学发展的联系.鼓励学生大胆实验，激发探究的兴趣，经过思考讨论的过程，逐步培养学生的科学探究能力，形成严谨的治学态度.在研究匀变速直线运动中速度与时间的关系、位移与时间的关系时，体会公式表述和图象表述的优越性，为进一步应用规律奠定基础，体会数学在处理问题中的重要性.通过史实了解伽利略研究自由落体所用的实验和推论方法，体会科学推理的重要性，提高自己的科学推理能力.
把教材五个标题的内容设计成六个专题来组织学习活动。
主题学习目标
知识与技能：
1．了解匀变速直线运动的规律， 掌握匀变速直线运动的速度与时间的关系和位移与时间的关系以及速度与位移的关系。
2．认识自由落体运动，掌握与其相关的处理方法。
3．能用公式和图像描述匀变速直线运动，体会数学在研究物理问题中的重要性。
过程与方法：
1．通过实验，尝试在实验操作过程中发现问题、探索问题、解决问题，并最终掌握规律，体会物理是建立在实验基础上的一门学科和数学是解决物理问题的工具
情感态度与价值观：
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。
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。
渗透研究自然规律的科学方法。
对应课标
1．通过历史事实，初步了解近代实验科学的产生，认识实验对物理学发展的推动作用。
2．经历匀变速直线运动的实验研究过程。了解匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用。
3．能用公式和图像描述匀变速直线运动，体会数学在研究物理问题中的重要性。
主题单元问题设计
1．匀变速直线运动有什么特点？
2．匀变速直线运动的速度与时间的关系和位移与时间的关系以及速度与位移的关系？
3．怎样正确处理自由落体运动？
4．怎样用公式和图像描述匀变速直线运动？
专题划分
专题一：探究小车速度随时间变化的规律；
专题二：匀变速直线运动的速度与时间的关系；
专题三：匀变速直线运动的位移与时间的关系
专题四：匀变速直线运动的位移与速度的关系
专题五：自由落体运动
专题六：伽利略对自由落体运动的研究
专题五
专题五：自由落体运动
所需课时
2课时
专题五详述
“自由落体运动”一节内容编排在《高中物理》（必修1）第二章第五节中，这部分知识，特别是对匀变速直线运动的规律的巩固起着重要的的作用，是本章的一个基础性的重点，学好这部分知识，可以为巩固前面几节的内容做好必要的提升。本节从距我们三百多年前的伽利略经过大量的实验、严密的数学推理、得出：自由落是初速度为零的匀加速直线运动。后来人们采用先进的实验手段测得：一切物体的自由落体的加速度都相同，这个加速度叫重力加速度，用g表示。给出了自由落体的定义，知道自由落体运动就是初速度为零的匀变速直线运动，推出了运动规律的三个公式。
本专题学习目标
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。
能用打点计时器得到相关的运动信息
知道自由落体的加速度，知道它的方向，在地球不同地方有不同的重力加速度。
本专题问题设计
1．理解自由落体的条件是什么？
2．什么是重力加速度？在各地重力加速度有什么不同？
3．自由落体运动有什么特点和规律？
所需教学材料和资源(在此列出学习过程中所需的各种支持资源)
信息化资源
视频、图片、多媒体课件
常规资源
打点计时器、低压交流电源、纸带、重锤、铁架台、直尺、导线等
教学支撑环境
具有多媒体操作平台的教室
其 他
学习活动设计（针对该专题所选择的活动形式及过程）
第一课时
活动一：用投影片出示本节课的学生目标
1、知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
2、知道不同的物体在同一地点自由下落时加速度相同。都是重力加速度g，方向竖直向下。
3、知道自由落体运动的公式为，vt=gt，vt2=2gh，会应用这些公式解自由落体的有关问题。
活动二：演示实验：让一个纸袋与小钢球同时自由下落，可看到什么现象？
学生：钢球落得快。
老师：对，这就是我们的生活经验，这也是公元前希腊的哲学家亚里斯多德的观点。这个观点使人们在错误的结论下走的2000多年。同学们听说过伽利略的两个铁球同时落地的故事吗？伽利略做过大量的由静止下落的实验，并且还用归谬法、数学图利都证明了亚里斯多德的观点是错误的。同学下去看课后阅读材料，伽利略为了证明亚里斯多德观点的错误，他就拿了一个质量是另一个质量10倍的铁球站在比萨斜塔上，使两铁球同时下落，结果两铁球几乎同时落地。且再看实验：把刚才的纸袋揉成团，和小钢球由静止同时下落，同学再观察：
学生：几乎同时落地。
师：同一个纸袋，为什么形状不一样，其下落时间就不一样呢？
学生：这是因为空气的阻力的影响。把纸袋揉成团，所受空气的阻力要比纸袋所受空气的阻力小得多，所以与小钢球几乎同时落地。
老师：如果真的把质量、形状不同的物体放在真空中，从同一高度自由下落，和伽利略的结论一样吗？
演示：把事先抽成真空（空气相当稀薄）的牛顿管拿出来，让牛顿管中的硬币、鸡毛、纸片、粉笔头从静止一起下落。
学生：同时落下。
演示：把小钢球装进纸袋，与另一个小钢球同时下落。
现象：同时落地。
老师：这就是自由落体运动。同学们根据这些过程、结论，给其下一个定义。
学生回答：
在真空中物体只受重力，或者在空气中，物体所受空气阻力很小，和物体重力相比可忽略的条件下，物体从静止竖直下落。
1、自由落体运动
板书：自由落体运动：物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动。
活动三：学生利用打点计时器探究自由落体运动，学习使用打点计时器。
通过打出的纸带观察点迹的特点，通过处理纸带分析自由落体是否为匀加速直线运动？如果是加速度为多少？
板书：2、自由落体运动的加速度
距我们三百多年前的伽利略经过大量的实验、严密的数学推理、得出：自由落是初速度为零的匀加速直线运动。
后来人们采用先进的实验手段测得：一切物体的自由落体的加速度都相同，这个加速度叫重力加速度，用g表示
同学们请阅读材料P31页内容，能得到什么知识？
总结：地球上不同的纬度、g值不同。其方向为竖直向下。通常的计算，g值取9.8m/s2，粗略计算：g=10m/s2
活动四：总结自由落体运动的规律处理课本的视频照片
可由学生自己拍摄，小组内协同合作，完成测量计算
教学评价
可评价的学习要素
自由落体运动的特点与规律
评价方法：现场评价
评价指标：1、参与程度、积极程度 2、举例恰当程度 3、课前材料的准备情况
自由落体运动的的实验研究
评价方法：测验
评价指标：①纸带处理时间 ②数据处理方法 ③实验结论的得出
学习活动过程
评价方法：量规
① 参与程度、积极程度 ②思维逻辑、严密性 ③表达展示 ④协作精神