必修一 人教版——《自由落体》教案（山东省第十二届高中物理教学优质课评选活动教学设计）

物理必修1 第二章 匀变速直线运动的研究
第5节 自由落体运动
二○一二年十月
第5节 自由落体运动（教学设计）
一、设计思想
本节课是必修一的重点，有两个关键点：一是自由落体运动的概念的探究与建立；二是通过实验探究自由落体运动的性质。
教学设计注重学生知识的形成过程和对知识的真正理解，采用实验探究的学习方式，培养学生收集信息、处理信息、分析论证的能力，养成实事求是的科学态度和良好的合作习惯。
二、教材分析
在《普通高中物理课程标准》共同必修模块物理一的内容标准中涉及本章内容有：
1、通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，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，理解位移、速度和加速度，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。
本教材把自由落体运动编排在匀变速直线运动之后，当作一个特例出现的，这种由一般到特殊的编排，强化了对匀变速直线运动规律的探究，将自由落体运动作为初速度为零的匀加速直线运动的特例处理，将把教学过程设置成学生经历问题提出、问题解决和知识方法应用的过程，重视物理学的科学发生和发展的过程，注重物理文化、关注科学精神和科学方法的过程。
三、教学目标
【知识与技能】
1、理解物体做自由落体运动的条件
2、掌握自由落体运动的性质和规律
【过程与方法】
1、经历探究过程，体会“观察-猜想-实验-验证-应用”的科学探究方法
2、通过实验探究，学会从实验中获得数据，利用图像法处理实验数据的科学方法
3、在处理数据中利用处理纸带问题的方法解决频闪照相的数据处理问题，培养知识迁移能力
【情感态度与价值观】
利用身边的器材进行物理学探究，激发探究的兴趣，形成科学态度
四、教学重点、难点
探究自由落体运动的性质和规律
五、教具准备：
　　演示实验：多媒体设备一套、牛顿管、抽气机、自制课件、纸片若干张、小球、数码相机、频闪光源、频闪照相实验辅助箱（自制，含电磁铁、一控三继电器 、延时继电器、电源、开关、数码相机快门信号控制线、频闪光源信号控制线）、反应时间测量尺
六、教学方法
思维点拨 实验探究 自学引导
七、课时安排
1课时
八、教学过程
教学环节
教 学 活 动
设计说明
引入
新课
教师：视频引入：据新闻报道，登月第一人美国宇航员阿姆斯特朗于今年8月25日逝世，他在踏上月球时所说的：“这是个人迈出的一小步，但却是人类迈出的一大步。”成了传世名言，为了缅怀他。我们看一个与他同一时期的登月者大卫·斯科特在月球上做的实验：播放视频，视频展示的是斯科特双手分持铁锤和羽毛使其同时自由下落的情景。
教师：同学们看到了什么现象？
学生：观察实验，描述现象
通过创设情境，激发学习兴趣，同时快速进入课题。
新
课
教
学
探究得出自由落体运动定义
教师：我们可以在地球上做一个类似的实验
演示：一张纸和一个金属球同时从同一高度静止释放
学生：观察实验，描述现象
演示：把纸揉成团重复刚才的实验
学生：观察实验，描述现象
教师：是什么原因使我们在地球上做的实验与在月球上做的实验现象不一样呢？
学生：提出空气阻力的因素
如果没有空气阻力，轻重不同的物体下落的一样快吗？
演示：空气被抽出的牛顿管内，用电磁铁控制羽毛和铁片同时释放
学生：观察实验，描述现象
演示：将空气放入牛顿管，再次同时释放羽毛和铁片
学生：观察实验，描述现象，得出结论
教师：引出自由落体运动的概念和条件
1.概念: 物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫自由落体运动
2. 条件: ⑴只受重力作用 ⑵v0 = 0
判断：小球的运动与纸片的运动是否是自由落体运动？
结论：实际物体自由下落，如果受到的空气阻力与重力相比可以忽略，可近似看作自由落体运动
教师：这是处理问题时常采用的方法：抓住主要因素忽略次要因素
“天上”与“地下”现象不同，激发探索欲望，让学生解释原因，使学生积极思考。
牛顿管实验可达到“天地同规”并顺利得出空气阻力对物体运动的影响。
得出定义
学以致用，进行判断，训练不留痕迹。同时渗透方法教学。
新
课
教
学
探究自由落体运动的性质
教师：猜想自由落体运动的运动性质是什么？
学生回答预设：初速度为零的匀加速直线运动
教师：如何用实验验证自由落体运动是匀加速直线运动？（我们以前学过哪些研究物体运动的实验方法？）
学生回答预设：打点计时器打纸带的方法
教师：如何根据纸带上的点判断纸带是否做匀变速直线运动
学生回答预设：（1）v-t图像法，获得的速度图像是一条倾斜的直线
（2）Δs是一个定值，可以判断是匀变速直线运动
教师：通过检验相邻两段位移差为定值的方法判断物体做匀变速直线运动便于操作和测量，前提条件是任意相邻两个时间间隔都相等。今天我们用频闪照相的方法记录小球的运动情况来进行研究
演示实验：使用频闪照相的方法来研究小球的运动，请同学们观察频闪照相方法是怎样记录小球的位移与时间的
师生共同参与实验，实时获得小球自由下落的频闪照片，并传送到电脑展示到大屏幕，利用Photoshop处理并打印照片
教师：PPT展示思考与讨论的任务：
1.已知频闪光源每秒闪光25次，相邻两个亮点之间的时间间隔是多少？
2. 如图在频闪照片中如何获得小球在各时间段的位移？
3.求出的各段位移要经过怎样的处理才能够判断小球做的是否是匀变速直线运动
学生：分组讨论后展示结果
教师：学生经过三个问题的讨论明确了实验数据的处理方法，将打印好的实验数据图像分发给学生，每四个人一组进行数据处理
学生：数据处理，填写学案上的表格
实验结论预设：考虑到实验误差，各时间间隔内的位移之差大致相等
教师总结：通过大量实验可以证明，自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动
探究运动性质一直本节课的核心。采用的方法是“观察现象-提出猜想-实验探究-得出结论”的科学探究方法。
实验原理的讨论是很有必要的，与学生的知识基础有关可适当思维发散。同时确定实验方案。
本部分探究采用了频闪照相的技术，与纸带处理的方式有相似之处，可培养学生的知识迁移能力，同时让学生树立利用身边的器材来进行研究物理问题的意识。
数据收集与处理部分很重要，更体现洞察物理规律的敏锐性。
新
课
教
学
自由落体加速度
教师：要求学生结合以上实验结论和原理ΔS=aT2计算小球的加速度
学生：计算并展示结论，考虑到实验的误差，学生依据正确的方法会得出9.5～10.0范围附近的数值，只要和9.8差别不是太大，都是可取的
教师：展示自由落体加速度的知识点：
1.概念：在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度
2.方向：竖直向下
3.大小：一般取 g = 9.8m/s2 , 粗略计算可以取g =10m/s2
教师：PPT展示处于不同纬度的地点自由落体加速度的大小
教师设问:图示信息显示了自由落体加速度具有怎样的分布特点？学生回答预设：1.大致相等，都为9.8m/s2左右2.随纬度升高而变大
利用实验数据进行计算加速度，同时验证学生数据处理精度。在实验室多次重复本实验，相对误差不超过1%。学生处理的误差主要来自照片的清晰度及学生读数的随意性。
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课
教
学
自由落体运动的规律
教师：依据自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动的性质，结合学生之前的匀变速直线运动的规律的基础，让学生变换出自由落体运动的规律：
学生明确自由落体运动是匀变速直线运动的特例。由匀变速直线运动规律转换为自由落体运动的规律即可。
课堂
总结
教师活动： 出示PPT总结板书
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
做一做
用反应测量尺测量你的反应时间
九、板书设计：