高中物理 第一章 第7节《对自由落体运动的研究》教学设计 教科版必修11

1.7 对自由落体运动的研究教材分析本节课选自物理必修1（教科版）第一章第7节“对自由落体运动的研究”。本节内容紧跟在匀变速直线运动的后面，要借助学生对刚刚学习过的匀变速直线运动规律的迁移来顺利完成这一节课的教学。自由落体运动是一种非常重要的运动过程模型，在现实生活中有许多落体运动可以近似看成是自由落体运动，研究自由落体运动有着普遍的意义。在讲解亚里士多德和伽利略的研究过程时，介绍了归谬法，这也是理论推导的一种重要方法。同学们在学习中重要的是研究解决问题的方法而不是知识本身，知识的结论当然重要，但更重要的是如何获取知识，中学学习的一个非常重要的方面就是如何获取知识、处理知识。在研究自由落体运动的过程中，我们运用了物理学中的理想化方法，从最简单、最基本的情况入手，抓住影响运动的主要因素，去掉次要的非本质因素的干扰，建立了理想化的物理模型自由落体运动，并且研究了自由落体的运动规律，理想化是研究物理问题常用的方法之一，在后面的学习中我们还要用到。自由落体运动是一种简单的基本的运动形式，抛体运动可以看成是另一个运动形式与自由落体运动的合成，也就是说自由落体是研究其他抛体运动的基础，一定要抓住其产生的条件和运动规律。学情分析学生刚刚学习过匀变速直线运动的相关规律，而且学会了运用打点计时器测量速度，要引导学生把自由落体运动当成一种特殊的匀变速直线运动进行研究。学生头脑中对物体下落的问题有大量感性认识，但未必都是正确的。对于亚里士多德的一些错误观点，教师应当带领学生进行分析，设计多个演示实验来支持学生的学习进程。为了让学生更容易理解自由落体运动的规律，教学中设计了观看阿波罗登月的视频。宇航员在月球表面所做的自由落体实验，不仅有力地说明了物体自由下落时的运动特点，而且是一次科学精神熏陶的良好契机。教学目标1.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，知道它是初速度为零的匀加速直线运动； （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； （3）知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同；（4）掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律，并能够运用自由落体规解决实际问题；（5）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。2过程和方法（1）由学生自主进行实验探究，采用实验室的基本实验仪器打点计时器，记录下运动的信息，定量地测定重物自由下落的加速度，探究运动规律的同时让学生进一步体验科学探究方法； （2）培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力； （3）引导学生养成进行简单物理研究习惯、根据现象进行合理假设与猜想的探究方法； （4）引导学生学会分析数据，归纳总结自由落体的加速度g随纬度变化的规律； （5） 教师应该在教学中尽量为学生提供制定探究计划的机会，根据学生的实际能力去引导学生进行观察、思考、讨论和交流。 3情感态度和价值观（1）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； （2）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；（3）培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解。教学重难点分析（一）教学重点分析：自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程；掌握自由落体运动的规律，并能运用其解决实际问题。（二）教学难点分析：理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题。教学资源多媒体课件、牛顿管、硬币、天平、小纸片、打点计时器、刻度尺、铁架台、纸带，重物(两个质量不同)等。教学流程演示牛顿管实验分析实际情景，对比得出自由落体概念观看阿波罗登月视频，感受科技魅力，强化情景总结结论，提出重力加速度g练习评价与反馈探究结果：物体下落情况与什么有关展示情景，问题引入演示实验1：硬币和纸下落演示实验2：两张纸片下落教学过程设计 教学环节教师活动设计学生活动设计教学意图引入实验探究实验演示建立模型实验探究实例分析小结在现实生活中，不同物体的落体运动，下落快慢在不少情况下是不同的从苹果树上落下的苹果和飘下的树叶能一起同时下落吗?提出问题： 1重的物体一定下落得快吗?2你能否证明自己的观点?取两枚相同的硬币和两张与硬币表面面积相同的纸片，把其中一张纸片揉成纸团，在下述几种情况下，都让它们从同一高度自由下落，观察下落快慢情况。 从同一高度同时释放一枚硬币和一个与硬币面积相同的纸片； 两张完全相同的纸片，将其中一张卷紧后从同一高度同时释放； 将一枚硬币与已经粘贴了纸片的硬币从同一高度同时释放； 一块面积较大的硬纸板、一个小软木塞，分别放到已调平的托盘天平的两个盘中，纸板比软木塞重，从同一高度同时释放它们。 结论：物体下落过程的运动情况与物体质量无关“牛顿管”的实验物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫自由落体运动观察下面的图，解释现象展示宇航员在月球上做过的实验在地球表面附近从高处下落的物体，事实上都受到空气阻力的作用，但若物体在下落过程中所受空气阻力远小于重力，则物体的下落也可看作自由落体运动讲述伽利略曾经做过的比萨斜塔实验能否利用前面学过的打点计时器研究自由落体运动呢？纸带应该如何放？做实验，将一系有纸带的重物从一定的高度自由下落，利用打点计时器记录重物的下落过程。根据纸带记录的信息，处理数据后得到一些位置的瞬时速度，并由此画出物体速度随时间的变化图像。分析纸带可获取信息： (1)自由落体运动的轨迹是一条直线，速度方向不变； (2)连续相同时间内的位移越来越大，说明速度越来越大，即速度大小改变，具有加速度； (3)位移x与时间t的平方成正比； (4)相邻、相等时间间隔的位移之差相等； (5)影响实验精确度的因素主要是阻力总结：物体下落过程的运动情况与物体质量无关。重力加速度在地球上不同的纬度数值不一样，并且随纬度增加而增大。强调：在同一地点，一切物体自由下落的运动情况都相同。根据实验结论，得到自由落体运动的相关运动学公式：自由落体运动是一种理想模型，在日常生活中，我们并不能见到完全没有空气阻力的情况。例如，下雨的时候，雨滴假设是从2000米高空落下的，如果没有空气阻力，大家估算一下，雨滴落到地面上的速度有多大？幸亏有空气阻力，要不人类就危险了。这节课你对物体的下落有了哪些认识？猜想出各种可能，一一列举回答下面的结论：可以看到硬币比纸片下落得快，说明质量大的下落得快观察到卷紧的纸团比纸片下落得快，说明质量相同时体积小的下落得快观察到一样快，说明体积相同质量不同时下落一样快可以看出软木塞比纸板下落得快说明在特定的条件下，质量小的下落得会比质量大的还快描述：观察到的现象分析自由落体运动的特点特点是：(1)初速度为零；(2)只受重力作用，没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计解释这两幅图像观看录像资料生活中为了减少阻力，都有哪些设计？子弹头设计，和谐号车头设计实验方案，讲解研究自由落体运动需要知道哪方面的信息？运动轨迹；速度；加速度等总结得出：重物做的自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。根据公式计算，雨滴速度可达200m/s学生回答：知道了自由落体运动的条件、性质、规律和重力加速度。相信了没有空气阻力的情况下，石头和羽毛也可以同时下落。由熟悉的情境引入对比各种实验，和日常观念进行“碰撞”彻底打破旧有观念运用新建立的知识，重新对比日常所见由视频加深认识，建立正确观念迁移匀变速直线运动的知识运用规律计算，认识到自由落体运动规律和生活现象的分析课后作业完成课后32页练习与评价1-4题教学反馈板书设计 自由落体运动一、 自由落体运动的条件1 物体只受重力作用2 由静止开始运动二、 自由落体运动的性质初速度为零的匀加速直线运动三、 重力加速度g1 大小：随纬度的增大而增大，在同一地点数值相同，一般取9.8 m/s2或者为了计算简便，取10 m/s22 方向：竖直向下四、 自由落体运动的规律在同一地点，一切物体自由下落的运动情况都相同。五、 实例分析