2019-2020年沪科版物理高一上1-G《自由落体运动》教案1 (I).doc

2019-2020年沪科版物理高一上1-G自由落体运动教案1 (I)【教学目的】： 知识与技能：1. 理解自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动；2. 知道重力加速度的大小和方向，知道在地球的不同地方，重力加速度大小不同；3. 能运用自由落体运动规律懈决简单的实际问题。过程与方法：1. 能设计不同方法(如频闪照相、光电门等)研究自由落体运动的规律，经历自主实验探究的过程；2. 了解伽利略对自由落体运动的研究，感受观察、假说、推论、验证等一系列研究。情感、态度与价值观：1. 通过对自由落体运动的实验研究，体会实验在发现自然规律中的作用；2. 通过了解伽利略的生平事迹，体会科学发展的曲折和艰辛；3. 在探究中培养合作精神。【教学重点】：1.探知自由落体运动规律；2.体会科学探究的一般方法，感受基础研究的价值。【教学难点】：难点是通过自主探究获得自由落体运动规律。【教学准备】：PPT课件、毛钱管、学生分组、DIS实验系统、白纸硬币等【教学过程】：（3课时）引入：比萨斜塔与物理学的联系意大利的比萨斜塔与物理学的联系可以追溯到300多年前，一位叫伽利略的科学家在比萨斜塔上做了一个举世闻名的实验，正是这个实验，创造了一套对近代科学发展有决定性影响的科学研究方法。这是一个研究物体下落快慢的实验。正课：一、 提出问题：物体下落的快慢跟什么有关？学生：各种猜测（形状，密度，体积，质量等）演示实验：纸片和硬币下落快慢的比较纸团和硬币下落快慢的比较提问：物体下落快慢跟质量是否有关？介绍科学家伽利略在300多年前做的，他在斜塔顶层上同时释放了两个球，一个铁制重球，一个木制轻球。虽然它们的质量差别很大，但它们却几乎同时到达地面。1971年，“阿波罗15号”宇航员斯科特一踏上月球表面，就忍不住在电视镜头面前重复了这个实验，让一根羽毛和一柄锤子同时落下。教师：这说明什么问题呢？二、探究规律：演示实验：如图，在一根玻璃管中放入羽毛和小硬币等物品，让它们同时下落，观察它们的下落情况。然后，将玻璃管抽真空，重新实验，观察实验现象有何变化?学生小结：在实验中发现空气阻力对落体运动有影响。如果没有空气阻力所有物体下落的一样快。教师：我们把物体只受重力作用从静止开始下落的运动叫做自由落体运动。当空气阻力很小，可忽略不计时，物体的下落运动就可近似地看成是自由落体运动。教师：这种运动有什么规律呢？PPT演示：图是利用频闪摄影拍摄的小球做自由落体运动的照片，频闪时间间隔为0.03秒，它直接显示了自由落体的路程和时间的关系。从这张频闪照片中，你发现了什么?可以从中得出自由落体的运动规律吗？通过以上的学习活动，相信你对自由落体运动已经有了一定认识，但同时又会产生许多问题。例如： 1.自由落体运动是怎样一种类型的运动？ 2.我们可以采用哪些实验方法，验证对自由落体运动规律的猜想? 3.如何用公式、图像等来描述自由落体运动的规律?4.当年伽利略是如何研究落体运动规律的?他开创了怎样的科学研究方法，对今日的科学、技术和社会产生了怎样的作用？ 5.自由落体运动的规律在实际中有哪些应用？要回答这些个问题，如果仅仅根据简单的观察，凭直觉就得出结论，这往往是靠不住的。要对提出的问题给予科学的解答，应该通过“作出假设”“实验设计”“分析数据”和“得出结论”等过程，今天就让我们像科学家那样开展科学探究活动，把由实验获得的各种线索和数据收集在一起，进行甄别、分析与归纳，得出结论。 下面我们以“探究自由落体运动是怎样一种类型的运动”为例，了解科学研究的主要过程。 作出假设 假设是对实验结果的预测。和所有的预测一样，假设是建立在观察和以往的知识经验上的。我们观察自由落体的频闪照片，会发现落体在相等的时间间隔内通过的位移越来越大，这表明下落物体的速度越来越大，加上我们对日常生活种种运动的认识，我们就会产生各种预测，如：自由落体运动可能是初速为零的匀加速直线运动。然而，假设必须能够被检验。可以检验假设本身，也可以检验假设的推论。实验设计 实验设计的目的是制定可行的检验假设或推论的实验方案。在方案中应该写明所需实验器材和测量工具、详细的实验步骤以及实验中要进行哪些观察和测量等。选用不同的测量工具进行实验，会有不同的实验进程。在研究自由落体运动规律时距离和时间是两个基本物理量，对它们可以进行直接而方便的测量，但无法直接测量物体运动的速度，也就不能对“自由落体运动可能是初速为零的匀加速直线运动”这个假设进行检验。然而，根据初速为零的匀加速直线运动规律可以进一步推知，如果自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，那么物体下落的高度与时间的平方成正比。因此，我们可以通过测量物体下落的高度与时间，检验下落的高度与时间平方是否成正比，通过对推论检验的结果，判断自由落体运动是不是初速度为零的匀加速直线运动。 在现代实验技术中，相应的测量技术已相当成熟和丰富，精度也很高。例如，资料中提供了一种利用DIS中的位移传感器进行实验的方案。同学们还可以选择光电门和加速度传感器等实验器材，设计相应的实验方案。 分析数据 在完成实验设计后，根据实验方案确定的实验步骤，进行实验观察与记录，然后进分析。通过实验获得数据后，要对数据进行分析，把数据整理成表格或者图表，看看是存在什么规律或趋势。 在我们利用DIS研究自由落体运动规律时，DIS能把自由落体的速度随时间变化的情况用V-t图来研究。而在研究自由落体运动的加速度是否与物体所受重力有关时，我们则可以通过使不同质量的物体自由下落，测出它们各自的加速度，通过列表分析数据，得出结论。在分析数据的过程中，要思考这些数据说明了什么。例如，它们能不能支持你的假说或者推论?它们是否指出了你实验中存在的缺陷?是否需要收集更多的数据? 得出结论 数据处理的目的是为了得出结论。结论是对实验研究发现的总结。在下结论时，要定收集的数据是否支持原先的假设。通常需要重复多次实验才能得出最后的结论。1. 自由落体运动是 运动。2. 实验数据表明：不同质量的物体做自由落体运动的加速度值 3. 本次实验测得自由落体运动加速度的平均值g 。4. 用g表示自由落体运动的加速度，根据以上实验结论，联系学过的相应运动规律，可以写出物体下落的高度h、时间t、速度v和加速度a之间的关系：三、拓展与应用 课题1：借助频闪光源观察(或拍摄)自由落体的水珠下落。 课题2：了解各地的重力加速度。 课题3：利用自由落体运动规律测定你的“反应时间”。 一位同学站立着，用手指捏住一根有刻度的直尺的一端，如图所示。被测者在其下方，做握住直尺的准备，但不要碰到直尺。当同学突然放手让直尺下落时，要求被测者尽快将它握住。测出直尺的下落高度，并由此推算出被测者在这一试验中的反应时间。请你和同学一起制作一把能直接读出反应时间的