《自由落體》教學設計第二組成員：楊艾凡、徐巍、、、20XX年12月23日

【教學分析】1、教材分析《自由落體運動》是人教版高一第二章第五節內容。自由落體運動是一種理想化模型，它在高中物理教學中具有特殊地位。教材將自由落體運動放在此處有兩個原因：其一，它是我們前面學習的勻變速直線運動的一種特例；其二，在它的定義中，用了“僅在重力作用下”的定義，初步滲透了用力的觀點研究運動的方法。由此可知，本節課的內容既是前面運動學的延續，又是下一章牛頓運動定律的序幕，起著承上啟下的作用。2、學情分析由于受到日常生活的影響，學生對于“重的物體下落的快，輕的物體下落的慢”印象很深，因此在教學過程中做好演示實驗就顯得尤為重要。學生在學習本節內容以前，已經在前面的學習中掌握了勻變速直線運動的相關知識，具備了學習本節課內容的基本知識。3、學習任務分析

本節內容是對前幾節運動學的知識和研究方法的應用和提升。通過演示實驗和學生合作實驗，分析得出自由落體運動的性質，明確重力加速度的意義，不僅使學生對自由落體運動規律有具體、深入的認識和規律在實際問題中的應用，而且使學生在獨立獲取物理知識、探究物理規律、解決物理問題等方面獲得具體的成果，體驗科學研究的方法，讓學生得到成功的體驗，享受成功的愉悅，激發學習的熱情和責任感。

本節教學的重點在于引導學生思考研究自由落體運動的實驗原理和方法，特別是利用打點計時器記錄運動軌跡和時間的方法及實驗數據處理、結論得出、誤差分析等實驗方法。

本節教學的難點在于實驗探究的思路、方法。4、學習者分析

學生前面已認識描述運動的基本物理量──位移、路程、速度、加速度，掌握勻變速直線運動的規律，并且通過對以上問題的研究，已體會到物理學研究問題的一些方法，如運用理想模型和數學方法（圖象、公式），以及測加速度、處理實驗數據等方法。【三維目標】1.知識與技能(1)明白影響物體下落快慢的主要因素是空氣阻力，在忽略空氣阻力時物體下落快慢相同；(2)掌握自由落體運動的定義及條件。2．過程與方法(1）學會運用理想化方法，體驗抓住主要因素、忽略次要因素的物理學研究方法，并能將實際問題轉化為自由落體運動的模型進行處理；（2）引導學生觀察思考物理實驗，根據實驗現象進行合理地假假設與猜想，最后進行驗證，這也是物理學中研究問題的一般方法。3.情感態度與價值觀(1)在教學中滲透對物理方法的教育，使學生體會對問題的研究要善于抓住事物的主要矛盾,透過現象看本質；（2）通過提問，鼓勵、啟發學生的積極參與和大膽發言，促進課堂和諧氣氛，使學生在愉快的環境中學習知識，感悟學科價值魅力。【教學重點、難點】重點：1.幫助學生改正日常生活中形成的“重的物體下落的快”這個錯誤的觀念；2.自由落體運動的定義及條件。難點：對“物體下落的快慢與物體輕重無關”這個觀念的認識。理解空氣阻力是影響物體下落快慢的主要因素。突破方法：落體運動在生活中比較常見，學生很容易根據生活經驗形成錯誤的觀念，認為“物體越重，下落越快”，這種觀念對于學生建立“自由落體運動”的正確概念是非常不利的。為了突破這個難點，采取用實驗演示的方法來幫助學生建立起正確的自由落體概念。【教學策略方法】新課程倡導探究式學習，強調科學與社會、生活實踐的聯系，強調對過程和方法的學習。為了使學生成為教學活動的主體，本節課以情景創設與實驗探究相結合為主，充分體現新課標強調培養學生科學探究能力的要求，將物理情景、實驗探究與邏輯推理結合在一起，滲透了對學生的實驗技能、探究意識、科學思維能力的培養。采取多媒體教學與啟發式教學相結合的方法。具體處理方式是：一、在課堂教學上首先通過設疑，引起學生的主動思考，然后通過演示實驗，教師引導學生觀察、思考，激發學生探究的興趣、活躍課堂的氣氛。教師提示，讓學生思考、討論，先讓學生得出自己的結論后，教師總結出自由落體運動的定義。由此培養學生的觀察能力、空間想象能力、合作能力，使學生的學習過程變得輕松而高效。【教學用具】石塊、金屬片、薄紙片、抽氣機、錢羽管、重錘、打點計時器、紙帶、學生電源、鐵架臺、導線、直尺、有關知識的多媒體軟件。【教學過程】一、通過演示實驗，引出要新課探究的問題1．概括落體運動是豎直向下的直線運動(1)懸掛在鐵架臺上的小球，它受到幾個力的作用？（重力、懸線拉力）演示1：用火將懸線燒斷，引導學生觀察小球的運動。（學生觀察到：小球在重力作用下，沿豎直方向作直線運動。）(2)落體運動是最常見的一種運動演示2：石塊、粉筆頭從手中落下(3)結論：任何物體只在重力作用下自由下落，都是沿著豎直方向作直線運動。（過渡：這節課，我們就來學習一種特殊的下落運動。）2．物體下落快慢的因素分析(1)提出問題：究竟是重的物體下落快還是輕的物體下落快呢？演示3：等大鐵片和紙片同時、等高、無初速下落。（學生觀察到：重的鐵片先落地。）(2)得出“物體越重下落越快”的結論。觀點是否正確呢？你能否設計實驗證明你的觀點？（激發學生思考）(3)讓學生上講臺演示其設計的實驗，并說明其觀點。學生演示：較重的鐵紙片和輕小紙團同時、等高、無初速下落，或等大的鐵片和紙片疊在一起無初速下落。（學生觀察到：輕小紙團比較重的鐵片下落快，或鐵片和紙片一樣快。）(4)引導學生得出正確結論①根據前面的實驗和分析，同學們猜想一下，物體下落的快慢跟重力的大小有什么關系呢？（生：沒有關系。）②那怎么解釋前面的實驗現象呢？（生：空氣阻力影響了物體下落的快慢。）③同學們猜想一下，如果完全沒有空氣阻力的影響，輕、重物體誰下落得快呢？演示4：科普知識：1971年美國宇航員斯科特在月球上讓一把錘子和一根羽毛同時下落，觀察到它們同時落到月球表面。演示5：錢羽管實驗（學生觀察到：在抽去空氣的錢羽管內，輕重不同的鐵片、羽毛同時落下。）結論：在沒有空氣阻力時，物體下落的快慢跟物體重力無關。我們把這樣的運動稱為自由落體運動。(5)在日常生活中，我們平時見到的落體運動由于大氣層的存在，自由落體運動是一種理想運動，但掌握了這種理想運動的規律，也就為研究實際運動打下了基礎。當空氣阻力不太大，與重力相比較可以忽略時，實際的落體運動可以近似地當作自由落體運動。（讓學生體會自由落體運動有著普遍的意義和現代科技的發展與人類科學探究進程的關系。）演示6：體積相同的小木球和小鐵球同時、同高、無初速落下。(學生觀察到：兩球幾乎同時落地。）（說明：讓學生思考、討論，明確空氣阻力使下落物體的運動表現得很復雜，科學研究的第一步是先忽略空氣阻力，研究物體不受空氣阻力的運動。在這樣的學習中，學生不僅可以提高觀察與推理的能力，而且會逐漸形成觀察與思考的習慣。）（過渡：人們根據簡單的觀察所得到的直覺觀念和結論往往不一定都是可靠的，應當用科學實驗對它們進行檢驗。）二、探索研究過程1．提出問題(1)那么自由落體運動是什么性質的運動呢？（生：（部分）是勻變速直線運動。）如是，怎樣通過實驗驗證？(2)它的加速度與哪些因素有關？與落體質量有關嗎？(3)你的說法有根據嗎？你研究過嗎？（反問）2．猜想假設(l)落體運動既然是自然界最常見、最普遍的一種運動，那么其中必然蘊藏著最簡單的規律。(2)方法教育：大物理學家們對猜想假設的理解。一旦科學插上幻想的翅膀，它就能贏得勝利。──法拉第（英國）沒有大膽的猜測就作不出偉大的發現。──牛頓（英國）(3)讓學生大膽猜想自由落體運動是一種最簡單的一種變速運動──初速度為零的勻加速直線運動。(4)怎樣研究物體運動的規律？對于初速度為零的勻加速直線運動，加速度為常量，物體運動的位移s、時間t、速度v之間存在如下關系：

3．設計實驗方案（教師引導，學生通過學生分組合作討論，提出設計方案。）方案一：用打點計時器記錄的紙帶研究物體的自由落體運動

設計原理：設計要求：

(1)如何提高本實驗的準確度？

(2)完成實驗后，對紙帶進行分析，如何判斷其是勻變速運動？(3)如何利用實驗來說明不同物體的自由落體運動規律相同？

設計思路：用打點計時器研究物體的運動時，為提高實驗的準確度，應從減少阻力、正確安裝器材及操作步驟合理等入手。打點計時器最大的特點就是每打兩點的時間間隔相等，它直接記錄下的實際是物體在連續相等時間間隔內的位移，通過研究這些位移，看連續相等時間間隔內的位移差△s是否相等，從而得知物體的運動性質。

設計結果：

(1)由自由落體運動的定義知，要提高實驗的準確度，應該從盡量減少阻力入手。具體辦法是：整個裝置應豎直（如圖所示），紙帶應平行于打點計時器的限位孔，先打點后放手等。

(2)從相鄰兩點間的距離可看出，物體越往下落，相同時間間隔內下落的距離越大，即速度越來越大。(3)各組利用各自的紙帶選擇清晰的，并量出相鄰各點間的距離。

分組實驗：按設計要求操作實驗，進行分組實驗時，同組實驗者要求相互合作。各組實驗時所用的重物質量、形狀各不相同。（說明：學生可能會根據勻變速運動的特點會提出多種方案，以下方案的設計老師要給予肯定，有條件的可以根據實際條件進行教師課堂演示，沒條件的可以用光電門替代，作為學生課外研究性課題。）方案二：利用找出落體物體的速度與時間的關系測速度隨時間變化的關系方案三：利用找出落體物體的位移與時間的關系,測位移隨時間變化的關系設計原理：v-t圖s-t圖設計思路：利用儀器測出v、s、t各量設計結果：通過描點作圖，得出圖象對應的規律。三、總結自由落體加速度1．分析引導：在同一地點，從同一高度同時下落的物體，下落到同一位置時（這個位置是任意的）所用時間總是相同的。可知：這些初速度為零的勻加速運動，在相同時間里發生了相等的位移，由知，它們的加速度必相同。2．讓學生看書，記住重力加速度的方向，了解一些地區的重力加速度的數值。并讓學生比較與前面學到的g的數值大小，并強調這個重力加速度就是前面我們學到的常數g。

3．讓學生根據勻變速運動的公式，推導出自由落體運動的公式：，，若學生基礎較好，可根據自由落體頻閃照片，用分析紙帶的方法由粗算一下自由落體加速度。四、例題

例《北京晚報》報道：一小孩從15m高的樓層掉下，被下面的一位叔叔伸開雙臂接住化險為夷，幸免于難，試求：

(1)該小孩在空中下落的時間為多少？

(2)該叔叔接住小孩時，小孩的速度為多少？五、課后探究

測自己的反應時間：（請學生說明這樣測量的理由。并要求學生課后測量一下自己的反應時間。現場可測幾個同學的反應時間。）六、板書設計

（一）自由落體運動

1．定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動。

2．條件。

(1)只受重力作用。

(2)從靜止開始下落。

3．性質：初速度為零的勻加速直線運動。

（二）自由落體加速度

1．方向：豎直向下。

2．大小：通常取g=9．8m/s2，有時g=10m/s2。

相關因素：（1）隨緯度的增加而增大。

（2）隨高度的增加而減少。（三）例題【教學建議】1、重力加速度的大小。在不同地點，g的值不同，北京9.801m/s2,標準值為9.80665m/s2。一般計算取9.8m/s2,粗略計算可取10m/s2。2、重力加速度在地面不同的高度，取值也不同，離地面越高，g值越小。3、只有滿足f阻<<G,時，才能認為物體下落為自由落體運動。4、本節教學重點和關鍵在于說明不同物體下落的快慢相同，具有相同的加速度即重力加速度。5、重力加速度的數值課本上是直接給出的。要讓學生知道重力加速度的大小隨地點不同而不同，從地面的赤道到兩極其大小逐漸增大；在離地面越高的地方，重力加速度減小。不給學生解釋為什么。6、在得出自由落體運動是初速度為零，加速度為g的勻加速運動的結論后可讓學生自己寫出自由落體運動的公式和幾個推論。【教學評價】大部分的學生能夠完成上面的練習，其中對于概念性的問題