自由落体运动

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《自由落体运动》教学设计
一．基本说明
1.教学内容所属模块：高中物理必修1
2.年级：高中一年级
3.所用教材出版单位：人民教育出版社
4.所属章节：高中物理（必修1）第二章第8节
5.学时数：45分钟（教室授课）
二．教学目标
1.知识与技能
（1）了解什么是自由落体运动；
（2）自由落体产生的条件；
( 3 ) 认识自由落体运动的特点；
( 4 ) 掌握自由落体运动的规律；速度随时间的变化规律，位移随时间变化的规律(定量)。
2.过程与方法
（1）通过观察演示实验概括出自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动，从而培养学生的观察、概括能力，通过相关物理量变化规律的学习，培养分析、推理能力。
（2）渗透物理方法的教育，运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型——自由落体，研究物体下落在理想条件下的运动。
3.情感态度与价值观
（1）培养学生善于交流的合作精神，在交流合作中发展能力，并形成良好的学习习惯和学习方法；
（2）通过自由落体运动的研究，领会科学探究中严谨、务实的精神和态度；
（3）让学生积极参与课堂活动，设疑、解疑、探求规律，使学生始终处于积极探求知识的过程中，达到最佳的学习心理状态。
二．教学重点
使学生掌握自由落体的速度和位移随时间变化的规律。
三．教学难点
实验探究方案的设计与实施，自由落体运动的加速度。
四．学习者特征分析
1．学生是湘潭县一中的高一学生；
2.高一的学生，具有较强的探究欲望；
3.学生有过较多的小组合作经验；
4.学生已学习完了匀加速直线运动，掌握了一定的运动学规律；
五．教学环境和教学资源准备
学校在教室配有多媒体投影仪和音响，教师配有笔记本电脑，有网络。本人平时收集了部分教学资料。
演示器材：投影仪 牛顿管 抽气机 金属片 纸片 细绳 小球
学生实验器材:打点计时器 低压交流电源 纸带 重锤 铁架台 直尺 导线若干 坐标纸等
六．文本教材与信息技术整合点分析
1.计算机作图分析，动态呈现，印象深刻；
2.题目的出示、解答过程示范等，美观规范、提高效率；
七．教学方法和策略分析
教师启发、引导，学生思考、讨论，交流学习成果
八、教学策略与手段
在教学活动上：体现学生的主体性，体现教师的指导性和服务性。在教学媒体设计上：强调以试验教学为主，以多媒体为辅助（投影问题与习题）。在教学程序上基本上按照加涅信息加工模型。引起注意──告知学生学习目标──刺激回忆先决性的学习──呈现刺激材料──提供学习帮助──引出作业──提供作业──提供反馈──评价作业──促进保持和迁移，通过问题链把教、学、练、评有机整合。在学习过程上：突出学生发现问题──猜想──探究──验证──结论──应用。在探究方法上：突出整合数学知识解决物理问题。认知过程上：突出人类的学习规律和认知规律，即，由粗略研究到精细研究，由特殊到一般再到特殊的过程。在理念上：突出科学的研究源于生活实践，服务于生活实践；认识到“下结论必须要有科学依据”。
九．教学过程
教学内容 师生互动 设计意图
自由落体运动 我们今天研究一种常见的运动，物体下落的运动。
（一）、新课的引入
教学环节 教学内容及教师组积活动 学生主体活动 设计意图及说明
情景设疑 引入新课 教师演示1：剪断悬挂小球的细线，观察小球的运动。观察小球的运动，思考小球做直线运动的原因。教师演示2：一手掷金属片，另一手掷一张与金属片大小相同的纸片，从同一高度由静止开始同时释放，观察二者是否同时落地。问：物体下落的快慢是否与物体的重量有关？ 教师演示3：将纸片捏成纸团，重复演示实验，再观察二者是否同时落地。问：物体产生下落快慢不同的原因。提问：假设纸片和金属片都在真空中同时从同一高度下落，会不会同时这地呢 教师演示4：牛顿管实验,将抽过气的牛顿管内的硬币与轻鸡毛从静止一起下落，观察实验结果, 硬币落下有声，眼可直接观察鸡毛下落，两者几乎同时落到牛顿管的下端. 1.观察实验现象，对现象和老师提出的问题进行思考，产生悬念。2.同学们通过观察、思考和交流，得出结论。 1.从日常生活情景中构建物理情景，以培养学生把生活与物理联系一起的习惯，特别是演示实验的现象，使学生产生悬念，激发好奇心和探索欲望。2. 提高学生分析、归纳、总结的能力。
（二）、新课教学
教学过程 教师活动 学生活动 设计意图
学生分析、归纳、总结，教师给出自由落体运动的定义以及物体做自由落体运动的条件。第一部分 实验方案探讨： 学生设想各种对于平抛运动的留迹法，并相互交流讨论不同方法的优点和不足， 同学们通过分析比较，选出本次实验探究自由落体运动的方法。 第二部分 学生动手实验： 在探究自由落体运动性质的方法的基础上学生动手实验，得出自由落体运动的特点。 第三部分： 研究自由落体运动特点，利用得到的纸带： 1．判断自由落体运动是不是匀加速直线运动； 2．计算出加速度的大小。 知识应用课堂练习 课堂小结 小结，1.定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。2.物体做自由落体运动的条件是：（1） 只受重力而不受其他任何力，包括空气阻力。（2） 从静止开始下落提问思考：为什么实验3会下落一样快？在实际问题中有空气时，空气的阻力相比物体所受重力小很多时，可忽略不计，物体的下落可以近似看成是自由落体运动。 请大家猜想，自由落体运动是一种什么特性的运动呢？提问思考：我们如何去验证自由落体运动是一个匀变速直线运动呢？请设计实验方案。方法一:定义法利用打点计时器，先求出各点的速度，再求出各阶段的加速度。方法二: 图象法利用打点计时器，先求出各点的速度，再作出物体运动的v-t图象。 教师介绍仪器及实验中的注意事项， 安全（人身和仪器）、成功率高、仪器简单，操作容易、误差小、效率高，可重复性强等等；分组学生实验。 通过纸带数据的处理，分析自由落体运动是否为匀加速直线运动？如果是匀加速直线运动，要求出加速度的大小。 组织学生交流探究结果，教师个别指导，随时解答学生遇到的问题，得出实验结论：（1）自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动（2）重物下落的加速度为a=9.8m/s24.自由落体的加速度——重力加速度①定义：在同一地点，做自由落体运动的物体均具有相同的加速度，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用g表示。 ②数值及单位 g=9.8m/s2 初中g=9.8N/kg(常量) 粗略计算g=10m/s2 ③方向：竖直向下，它的标准值：g=9.8m/s2提问：重力加速度的大小有什么规律？（1）在地球上同一地点，一切物体的重力加速度都相同。（2）在地球上不同的地方，重力加速度是不同的，由教材第37页表格可知，纬度愈高，数值愈大。 5、自由落体运动的规律v=gtx=(1/2)gt2 g取9.8m/s2v2=2gx注意式中的x是指下落的高度6、自由落体运动的应用应用1：要想测量井口到井里水面的深度，以便能知道井里水的容量，该如何办呢？教师引导学生思考 让一石块从井口自由落下，在落下的同时开始计时，测出从井口一井底水面的运动过程所花费的时间，再根据x=(1/2)gt2即可算出。应用2：测反应时间（1）先进行测量，激发学生的兴趣；（2）让学生思考测量尺的制作方法（3）引导学生探究与宣传“饮酒对驾驶员的危害”应用3：估测曝光时间 练习：某人在室内以窗户为背景摄影时，恰好把窗外从高处落下的一小石子摄在照片中。已知本次摄影的曝光时间是0.02s，量得照片中石子运动痕迹的长度为1.6cm，实际长度为100cm的窗框在照片中的长度是4.0cm，凭以上数据，你知道这个石子是从多高的地方落下的吗？计算时，石子在照片中0.02s速度的变化比起它此时的瞬时速度来说可以忽略不计，因而可把这极短时间内石子的运动当成匀速运动来处理。（g取10m/s2） 教师个别指导，随时解答学生遇到的问题。 这节课你学到了什么？ 我们用到了哪些物理方法和思想？ 回忆，思考，回答问题并提出猜想 自由落体运动是一种匀加速直线运动学生讨论，设计实验方案学生交流方案， 1．指出各方案的优点， 2．指出各方案的不足， 3．如何改进方案，4.分析实验中应注意的事项。采用打点计时器测物体的加速度，来判断物体的运动规律。由于纸带和计时器间有摩擦，以及空气阻力，有误差，应选用密度大，体积小的重物。 如果用频闪照相机拍照，效果一定更好。 图象准确，作图用计算机技术。 简单，方便，让重物竖直下落，并将纸带拿竖直，可以减小误差。 学生思考，体会 讨论并回答： 学生动手操作实验 学生处理纸带，得出结论。 用事先做好的方格图套在图片上，可以快速检验如图v一t图，判断是否 是过原点直线 根据坐标中轨迹上点的v,t，可求g， 得出实验结论： （1）实验得到的自由落体运动是否是匀加速直线运动； （2）自由落体的加速度是多大。 思考，计算，得出结论学生回答 学生回顾初速度为零的匀加速直线运动的规律，写出自由落体运动的规律性方程，速度、位移的表达式。 学生思考方案，讨论，交流，评估方案 学生完成进行测量，激发兴趣。学生完成 创设轻松愉快的情景 交流中培养学生语言表达能力，分析问题的能力，培养学生合作与交流的精神，质疑精神和坚持原则，求真务实的态度 鼓励学生去创新和实践，提倡多动脑、动手的创新精神，对学生进行创新意识和创新品德培养过程，激发学生创新意识 注重物理问题的探究思想和实验设计思想，了解设计实验的基本方法 培养学生动手动脑能力 会处理实验操作结果，进一步理解实验原理 进一步强调物理思想和方法──-化曲线为直线 理解实验目的，知道实验的意义，培养科学素养 用所学知识解决生活中的实际问题，提高运用知识的灵活性。体会求识的乐趣。
板书设计 自由落体运动1.定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。2.物体做自由落体运动的条件是：（1） 只受重力而不受其他任何力，包括空气阻力。 （2） 从静止开始下落3.探究：自由落体运动的特点（1）自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动（2）重物下落的加速度为a=9.8m/s24.自由落体的加速度——重力加速度g=9.8m/s2，，方向竖直向下。5、自由落体运动的规律vt=gtx=(1/2)gt2 g取9.8m/s2vt2=2gx注意式中的x是指下落的高度6、自由落体运动的应用
教学反思 思维方法是解决问题的灵魂，是物理学的根本：带领学生亲自参与知识的探究过程是培养学生能力的关键。本节课比较好的体现了这种思想，也是这节课的成功之处，课堂上学生思维活跃，思考积极，效果较好。教学中还可以用到频闪照相机的视屏图像。整个这节课学生反响较好，达到了预期的效果。
打点计时器
纸带
夹子
重物
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