自由落體運動教學設計 摘要：本節教材主要是運用剛學的勻變速直線運動的有關知識來研究一種具體的特殊的勻變速直線運動自由落體運動，它有著廣闊的實驗背景和能力與方法教育的深厚內涵。在教學過程中，可憑借合適的教學媒體，創設巧妙的問題情境，激發學生的學習興趣，引導學生把握重點，突破難點。同時，滲透能力的培養和科學方法的傳授，促進學生的可持續性發展。 關鍵詞：重點；難點；能力；方法；問題情境；教學媒體；可持續性發展一設疑激趣，突破難點 由于日常經驗的誤導，使學生產生了“物體越重，下落越快”這一片面的錯誤的認識，對學生的正確認知造成了思維障礙，在本節課的一開始就形成了教學難點。為此，我利用一些簡單的教學媒體，設計了以下兩個概念沖突的問題情境，極大地激發了學生學習興趣，在較為輕松的氛圍下解決了該難點。 演示1：等面積的一元硬幣和紙片從同一高度同時下落。 問：1）硬幣與紙片誰輕誰重？（紙片輕。） 2）硬幣與紙片誰下落快？（硬幣下落快。） 演示2：從一張大紙片上撕下一角，將撕下的一角團成紙團，再和大紙片從同一高度同時下落。 問：1）紙片與紙團誰輕誰重？（紙團輕。） 2）紙片與紙團誰下落快？（紙團下落快。） 3）兩次演示的結果說明了什么問題？ 演示1的結果似乎支持了“物體越重，下落越快”的觀點，而演示2的結果則給該觀點以致命打擊。運用這種“欲擒故縱”的手段，可給學生留下深刻的印象：物體下落快慢不同不是由物體的輕重不同引起的。 接著，學生自然而然會思考這樣一個問題：到底是什么因素引起上述不同物體下落快慢不同的呢？ 演示3：不排除牛頓管內空氣，將之快速倒轉。 問：管內銅片、羽毛等物體下落快慢是否相同？（不同，銅片下落快，羽毛下落慢。） 演示4：設法排除管內空氣后，再將之快速倒轉。 問； l）管內鋼片、羽毛等物體下落快慢是否相同？（相同。） 2）由兩次演示的結果可得出什么結論？ 在老師的啟發下，學生應能較為順利地得出以下結論：空氣阻力影響了物體下落的快慢。只在重力作用下，不同物體在同一地點從同一高度下落的快慢是相同的，從而引入自由落體運動的概念。針對牛頓管實驗的可視性不強，可預先用攝像機拍攝下實驗現象，導入電腦，在做完實驗后，通過投影屏幕放大顯示其結果。二把握重點，培養能力 認知心理學認為：只有認知因素才是決定學習效率和學習結果的直接因素。而認知因素主要是指學生頭腦中的認知結構和學習時學生頭腦中的信息加工過程。因而，本課的教學重點定位在引導學生研究自由落體運動，進而明確其性質及規律上。教學中要注意合理運用教學媒體，因勢利導地設置問題，充分發揮學生的主觀能動性。 因為前面學生已利用打點計時器研究過物體的運動，所以他們首先考慮利用打點計時器來研究自由落體運動。由于時間關系，在學生提出該種方案后，教師可出示一下實驗裝置，具體實驗則安排學生課外到實驗室完成。課上重點介紹一種更為先進的研究方法閃光照相法，其效果可用電腦來模擬。打點計時器是每隔相等的時間打出一個點跡，閃光照相是每隔相等的時間對物體拍攝一次，兩種方法對數據的處理是相似的。所以教師可將教學錄像帶“實驗總動員”中自由落體（小球）的閃光相片及實驗數據調用到顯示屏幕上，引導學生運用前面學過的知識由淺入深、分層次地對自由落體運動進行研究。 問：l）小球運動是不是直線運動，為什么？由于照片上小球的像均在一條豎直線上，故學生很易答出：小球的運動是豎直方向上的直線運動。 2）小球運動是不是勻速直線運動，為什么？ 從照片上可看出，在相等的時間間隔里，小球下落的位移越來越大，表明小球在做加速運動。 3）小球運動是不是勻加速直線運動，如何判斷？ 根據提供的實驗數據，學生經簡單計算后可發現：在實驗誤差范圍內，小 球在任意兩個連續相等時間里的位移之差均相等，由此可判斷出小球在做勻加 速直線運動。 4）小球運動的加速度大小和方向怎樣？ 小球在做豎直向下的加速運動，故加速度的方向與速度方向一致，是豎直 向下的。小球加速度大小的求法與運用紙帶求加速度的方法類似。 在學生明確了自由落體運動是初速度為零、加速度為g的勻加速直線運動 后，可讓學生由已學過的勻變速直線運動的規律推導出自由落體運動的規律。 這兒，自由落體運動性質及規律的得出，均是由教師引導學生運用舊知識來獲新知識的，這樣不僅可使學生牢固掌握知識，體驗到成功的快感，也培養和 發展了學生的能力，使學生最終成為獨立的學習者。三重視方法傳授，促進學生的可持續性發展 約在 4 0 0年前，培根提出：“知識就是力量”。而在科技迅猛發展、知識迅速增殖、競爭日益激烈的今天，能力比知識更重要。站在知識的碼頭，遙望能力的彼岸，方法就是連接兩地的橋梁。本節教材中蘊涵著豐富的方法教育素材，教師應充分加以挖掘。 1自由落體運動是一個過程理想模型。實際物體在下落過程中，總會受到空氣阻力的作用，當物體所受的空氣阻力遠小于它的重力時，我們可以抓住事物的 的主要矛盾，忽略次要因素，將物體的運動視為自由落體運動。這樣處理的結果與實際情況相差很小，卻可大大簡化問題，這是物理學中常用的一種方法。 2我們研究物理問題時，常常先從最簡單的、便于研究的情況入手，層層深入，逐步揭示出比較復雜的規律。例如，研究物體的運動，先研究最簡單的直線運動一一勻速直線運動，接著研究最簡單的變速直線運動勻變速直線運動，再研究更為復雜的運動。研究物體的下落運動，先研究不計空氣阻力的自由落體運動，以后再研究考慮空氣阻力的下落運動。我們在利用閃光照片分析自由落體運動的性質時，也是按照這種思路，先判斷它是不是勻速直線運動，再判斷它是不是勻變速直線運動。 3閱讀材料中介紹了伽利略對自由落體運動的研究，他首先對舊理論提出質疑，并通過科學推理和比薩斜塔實驗推翻了流傳兩千余年的“物體越重，下落越快”的錯誤學說。接著，他假設自由落體運動是初速度為零的勻加速運動，并運用數學和邏輯的手段得出易驗證的推論：若物體做初速度為零的勻加速運動；物體運動的位移應與時間的平方成正比。接下來，他進行了著名的斜面實驗（理想實驗），發現從斜面上滾下