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《自由落体运动》教学设计
 作者: 张毅 出自: 教导处 2013-05-28

一、教材内容分析

 《自由落体运动》是高一物理第二章第五节的内容。本节内容是在学生学习了运动学的知识后编排的,是匀变速直线运动的特例。通过对自由落体运动的研究一方面是对前面知识的复习和巩固,同时也加强了课本与实际生活的联系。另一方面通过实验培养学生的自主、合作、探究的科学研究方法,为学生的终身发展打下了良好的基础。因此本节课是本章知识的复习课,培养学生思维的研究课,联系生活的应用课,也是后面课程的知识准备的垫底课。所以本节课在本章中具有重要的地位和作用。

二、教学目标(知识,技能,情感态度、价值观)

知识与技能

1、知道物体做自由落体运动的条件。

2、掌握自由落体运动的特点和规律。

过程与方法

1、培养学生观察能力和分析、处理实验数据的能力,使之会验证匀变速直线运动;

2、通过分析,归纳出自由落体运动的速度,位移公式,培养分析、推理、综合的能力。

3、通过实验探究自由落体运动 加速度的大小,体会实验在发现自然规律中的作用。

情感态度与价值观

1、使学生领悟突出主要因素,忽略次要因素的哲学思想。

2、通过实验探究,使学生形成实事求是的科学态度

教学重点:自由落体运动的性质和规律。

教学难点:设计实验并验证自由落体运动为匀变速直线运动。

三、学生特征分析

   在前面的教学中,学生已经初步掌握了匀变速直线运动的规律,并利用电磁打点计时器研究过匀速直线运动和匀变速直线运动,同时对物理学中的理想模型有了一定的认识,具备了初步的逻辑思维能力和实验设计能力。因此在学习过程中,要让学生主动参与,设计实验,注重搜集和处理信息。

采用:提取旧知识——积极思维——实验探索——构建新知——巩固深化的学法。

四、教学策略选择与设计

1.以问题解决为主的教学策略

   通过课前观看视频,从生活中引出本节课题,激发学生的学习兴趣。引导学生发现直觉经验和逻辑推理的矛盾,激发好奇心与探究欲望,明确本节的研究目标,通过用旧知识解决新问题,体验成功的愉悦。

2.以合作探究为主的教学策略

在探究自由落体的运动性质时采取了分组实验的形式,让学生经历实验的设计、操作和测量,处理实验数据的过程。在做中学,让学生在师生和谐、互动的氛围中,愉快地、自然地、主动的探究新知识,通过学习,培养学生辨证思维的方法和能力,以及严谨的治学精神。

教学中创设物理情景是教师引导,学生边实验边思考,引导学生来探索规律并让学生试着自己得出结论。最大限度地调动学生积极参与教学活动,教师可给予恰当的思维点拔。

突破方法,在课堂上精心设计实验,用实验实例帮助学生建立起正确的观点。利用多媒体课件,依据学生已有的知识和物理研究方法,通过实验观察、分析数据、归纳结论、类比迁移自己推导出自由落体的运动性质和规律。

采用:“复习提问—直观演示—分析讨论—实验探究—揭示规律—巩固知识”并辅以现代教育教学手段等多种形式的综合启发式教学。

五、教学环境及资源准备

1、演示实验:橡皮、纸片、纸团、多媒体设备、牛顿管视频;

2、分组实验:打点计时器、纸带、交流电源、刻度尺。

六、教学过程

一、           温故知新

匀变速运动规律

            V=V0+at    X=V0 t + a t2     V2­­­–V02=2aX   

二、           新课导入

问题导学:究竟是重的物体下落快,还是轻的物体下落快?       

三、           新课教学

(一)自由落体运动

影响物体下落快慢的因素有哪些?

学生实验1:橡皮和大纸片,由同高度同时下落

学生实验2:大纸片和小纸片,且小纸片揉成团,由同高度同时下落

学生通过分组实验观察进而对原有的观念产生质疑,

猜想:下落快慢不同可能是由于空气阻力的影响

问题导学:若没有空气阻力的影响,物体仅受重力作用时,轻重不同的物体下落快慢如何?

多媒体演示:牛顿管实验

演示:管内空气近似抽空时,轻重物体下落的快慢?

演示:管内充满空气时,轻重物体下落的快慢?

学生通过对比观察证实猜想:真空时不同物体下落快慢相同,

下落快慢不同是由于空气阻力的影响。

引入自由落体运动的概念

①物体只在重力作用下从静止开始下落运动,叫自由落体运动。

②特点:a、初速度为零

b、只受重力

(说明“自由落体运动”是理想化模型,实际生活中在重力比阻力大得多的情况下,可以忽略阻力的影响。使学生了解突出主要因素,忽略次要因素的哲学思想。)

(二)自由落体运动的性质

自由落体运动是一种什么样的运动?

学生猜想:“自由落体运动”可能是匀加速直线运动

问题导学:怎么证明你的猜想?

学生:根据实验

问题导学:自由下落很快,怎样抓住它运动的轨迹?

验证:重物自由下落时用打点记时器打出的纸带

  自由落体运动的频闪相片

学生进行分组实验,测量数据。

学生对数据进行处理和分析

教师引导:假设自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,则可以用哪些方法证明呢?

学生回答:

A、连续相等时间的位移差ΔX=aT2

B、初速度为零的匀加速直线运动从零时刻起,在连续相等时间内的位移之比等于(X1∶X2∶X3∶…=1∶3∶5∶…)

C、初速度为零的匀加速直线运动从零时刻起,在ts内、2ts内、3ts内…的位移之比等于(X∶X∶X∶…=1∶22∶32∶…)

D、位移与时间关系X= at2/2,建立X-t2图象,看位移与时间成正比关系。

E、根据一段时间的平均速度等于这段时间中点的瞬时速度,计算各点速度大小,再由V=at,看速度与时间是否是正比的关系……

同学根据刚才提出的方案,判断自由落体运动是否是初速度为零的匀加速直线运动。经数据验证,假设成立。此时要充分发挥学生学习自主性、积极性,让学生自己讨论、分析得出结论,使学生真正成为课堂的主题。掀起课堂气氛的第二个高潮。

(三)自由落体加速度

问题导学:重锤和木块自由下落时的加速度是否相同?

教师引导学生:由牛顿管实验所知的,不同物体在仅受重力作用时的下落快慢相同,既而得出不同物体下落时具有相同的重力加速度g

1.在同一地点,一切物体自由下落的加速度都相同;方向:竖直向下。

让学生阅读书中“自由落体加速度”部分,得出:

     2.地球上不同地方,重力加速度不同,从赤道到两极,重力加速度逐渐增大,

3.一般g取9.8m/s2或10m/s2

(教师引导学生:由牛顿管实验所知的,不同物体在仅受重力作用时的下落快慢相同,既而得出不同物体下落时具有相同的重力加速度g)

自由落体运动的规律?

问题导学:根据匀加速直线运动的规律推导出“自由落体运动”的规律?

学生推导:

匀变速运动规律

自由落体运动规律

V=V0+at

Vt=gt

X=V0 t + a t2

h= g t2

V2 ­­­–V02=2aX

V2=2gh

 

 

 

(三)课堂小结:

主要内容:自由落体运动     自由落体运动的性质     自由落体运动的规律

(小实验)学生互测反应时间

(四)巩固练习

例题:1991年5月11日《北京晚报》,报道了一位青年奋勇接住了一个从15层高楼窗口跌出的孩子的动人事迹。设每层楼高2.8米,这位青年从他所在的地方冲到楼窗下需要的时间是1.3s,请你估算一下他要接住孩子,至多允许他有多长的反应时间?(小孩的下落运动可看成自由落体运动,结果保留两位有效数字。)

(五)作业布置:课本 P4714;

课后探究:测量登封的重力加速度

七、板书设计

第四节    自由落体运动

一、定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动

二、运动性质:初速度为零的匀加速直线运动(a=g)

大小:通常g=9.8m/s2或g=10m/s2    方向:竖直向下

三、运动规律

  

V=g t   h= g t2       V2=2gh

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