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自由落體運(yùn)動(dòng)的教案設(shè)計(jì)
自由落體運(yùn)動(dòng)的教案設(shè)計(jì)
一、教學(xué)思路設(shè)計(jì)
自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的一種具體情形。此前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，也學(xué)習(xí)了研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本方法，對(duì)本課的學(xué)習(xí)，實(shí)際上是引導(dǎo)學(xué)生利用已有知識(shí)解決生活實(shí)際中的問(wèn)題。組織學(xué)生進(jìn)行探究活動(dòng)，既有利于鞏固所學(xué)的知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題、探求規(guī)律的能力，還能對(duì)學(xué)生進(jìn)行科學(xué)方法和科學(xué)思想的教育。
本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)在于說(shuō)明不同物體自由下落的加速度都是重力加速度ｇ。由于學(xué)生受日常經(jīng)驗(yàn)的影響，對(duì)重的物體下落快，輕的物體下落慢的印象很深，所以本節(jié)課做好實(shí)驗(yàn)十分重要。教學(xué)時(shí)可以引導(dǎo)學(xué)生從日常生活經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)逐步提出問(wèn)題（設(shè)疑），讓學(xué)生自己探究（解疑），得出結(jié)論。充分體現(xiàn)了物理是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，讓學(xué)生體會(huì)科學(xué)推理和科學(xué)實(shí)驗(yàn)是揭示自然規(guī)律的重要方法和手段。
二、教學(xué)三維目標(biāo):
1.知識(shí)與能力目標(biāo)：理解自由落體運(yùn)動(dòng)的概念、條件和性質(zhì)；理解自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度；掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律并能靈活運(yùn)用。
2.過(guò)程與方法目標(biāo)：觀察演示實(shí)驗(yàn)，分析歸納出自由落體運(yùn)動(dòng)的發(fā)生條件；通過(guò)實(shí)驗(yàn)與動(dòng)手計(jì)算，驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。
3.情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)：讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，從生活經(jīng)驗(yàn)中得到的某些認(rèn)識(shí)，可能是不正確的，而需要采用實(shí)驗(yàn)來(lái)研究問(wèn)題，培養(yǎng)實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。
三、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析
重點(diǎn)：對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的推導(dǎo)及運(yùn)動(dòng)規(guī)律的掌握和運(yùn)用；
難點(diǎn)：自由落體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的推導(dǎo)。
突破的方法：在課堂上精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用實(shí)驗(yàn)事實(shí)幫助學(xué)生建立起正確的觀點(diǎn)。利用多媒體課件，依據(jù)學(xué)生已有的知識(shí)和物理研究方法，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察、分析數(shù)據(jù)、歸納結(jié)論、類比遷移自己推導(dǎo)出自由落體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和規(guī)律。
四、教學(xué)流程
觀察、分
析 演 示
實(shí) 驗(yàn) 引
出課題
引導(dǎo)學(xué)生確定、
研究自由落
體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的
實(shí)驗(yàn)方案
學(xué)生實(shí)驗(yàn)，索
確定自由落體
運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)、
確定重力加速度
歸納自由落
體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律
鞏固應(yīng)用，測(cè)定反應(yīng)時(shí)間
自主學(xué)習(xí)
問(wèn)題一：什么是自由落體運(yùn)動(dòng)？在日常生活中你見(jiàn)過(guò)自由落體運(yùn)動(dòng)嗎？
問(wèn)題二：自由落體運(yùn)動(dòng)的快慢與哪些因素有關(guān)？
問(wèn)題三：自由落體運(yùn)動(dòng)是什么性質(zhì)的直線運(yùn)動(dòng)？
問(wèn)題四：從勻加速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律中總結(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律?
新課教學(xué)
�。ㄒ唬﹩�(wèn)題的提出
1．通過(guò)實(shí)驗(yàn)直接引入新課
前面我們學(xué)習(xí)了直線運(yùn)動(dòng)，掌握了勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律以及研究它們的方法，今天我們將應(yīng)用這些知識(shí)研究一種常見(jiàn)而重要的運(yùn)動(dòng)。
〔演示 1〕重錘從手中由靜止釋放后下落。指出在地面附近的任何物體，脫離支持物后，沿著豎直方向落向地面的運(yùn)動(dòng)叫做落體運(yùn)動(dòng)。
問(wèn)題一：落體運(yùn)動(dòng)的快慢與哪些因素有關(guān)？我們?cè)鯓觼?lái)研究落體運(yùn)動(dòng)？
2．實(shí)驗(yàn)設(shè)疑，引出矛盾的結(jié)論，揭示問(wèn)題的復(fù)雜性
〔演示2〕取金屬片一塊、薄紙片一張，讓它們從同一高度同時(shí)下落。觀察到金屬片先著地。是否可以得出結(jié)論：物體越重下落越快？
兩千三百多年以前，就有學(xué)者研究過(guò)這個(gè)問(wèn)題，最典型的就是亞里士多德，他提出物體下落快慢是由它們所受重力決定的，物體越重，下落得越快。在其后兩千多年的時(shí)間里，人們一直信奉他的這種看法。那么他的看法是否正確呢？
〔演示3 〕取兩個(gè)同樣的氣球，一個(gè)充氣后用夾子夾好，讓它們從同一高度同時(shí)下落。觀察出重量輕的氣球先著地，得出輕的物體也可能下落得快。
可見(jiàn)：亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。
實(shí)際上在三百多年前：偉大的物理學(xué)家伽利略首先發(fā)現(xiàn)了亞里士多德這個(gè)觀點(diǎn)的內(nèi)部矛盾，他用簡(jiǎn)單的邏輯推理，證明了亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的。介紹伽利略的這個(gè)著名的科學(xué)推理。
3．歸納小結(jié)，找出使問(wèn)題復(fù)雜的原因
生活中所看到的物體下落的快慢和物體的輕重關(guān)系比較復(fù)雜，既不能說(shuō)物體越重下落越快，也不能說(shuō)物體越輕下落越快，重力相同的兩個(gè)物體下落快慢可能不同。這說(shuō)明影響物體下落快慢的還有別的因素，那么別的因素是什么呢？
〔演示4〕①將前面的薄紙片揉成團(tuán)仍與金屬片，從同一高度同時(shí)下落。
②將前面的充氣氣球，放氣后與另一個(gè)同樣的氣球，從同一高度同時(shí)下落。
觀察到它們均同時(shí)著地。引導(dǎo)分析演示實(shí)驗(yàn)，得出是空氣阻力的作用使問(wèn)題變得復(fù)雜。
4．提出假設(shè)，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，引出課題
研究問(wèn)題往往從最簡(jiǎn)單的入手，我們?cè)O(shè)想，如果在沒(méi)有空氣阻力的情況下，輕重不同的物體下落快慢會(huì)怎樣？
〔演示5〕牛頓管實(shí)驗(yàn) （先介紹儀器，并演示抽去空氣時(shí)的情況，再將閥門(mén)打開(kāi)，讓空氣進(jìn)入，進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)）。在抽去空氣的牛頓管內(nèi)，其空氣很稀薄，空氣阻力的影響非常小，可以忽略不計(jì)，金屬片、羽毛只受重力作用，下落的快慢相同。放入空氣以后，由于受空氣阻力的作用，金屬片比羽毛下落得快。
把物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)叫自由落體運(yùn)動(dòng)。引出課題。
〔板書(shū)〕自由落體運(yùn)動(dòng)
〔板書(shū)〕1. 自由落體運(yùn)動(dòng)：物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)，叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。
自由落體運(yùn)動(dòng)只發(fā)生在沒(méi)有空氣的空間里，是一種理想化的運(yùn)動(dòng)模型。在有空氣的空間里，物體的下落不是自由落體運(yùn)動(dòng)，如果空氣阻力的作用很小（與重力相比較 ）可以忽略不計(jì)時(shí)，物體的下落也可以看作自由落體運(yùn)動(dòng)。例如演示實(shí)驗(yàn)中的重錘從靜止開(kāi)始下落的
運(yùn)動(dòng)可以看作是自由落體運(yùn)動(dòng)。
（二）探索自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)
問(wèn)題二：自由落體運(yùn)動(dòng)是什么性質(zhì)的直線運(yùn)動(dòng)？怎樣來(lái)研究？
〔板書(shū)〕 2.自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)
引導(dǎo)學(xué)生完成下面內(nèi)容：
第一步：確定研究自由落體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的實(shí)驗(yàn)方案。
今天我們實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象是重錘，它從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)可以看作自由落體運(yùn)動(dòng)。這節(jié)課我們要解決的問(wèn)題是 “自由落體運(yùn)動(dòng)是不是勻變速直線運(yùn)動(dòng)”，下面同學(xué)們根據(jù)現(xiàn)有的器材來(lái)設(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)，并根據(jù)你的實(shí)驗(yàn)作出結(jié)論。引導(dǎo)學(xué)生用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶來(lái)研究。
第二步：學(xué)生實(shí)驗(yàn)
請(qǐng)同學(xué)們兩人組成一個(gè)小組，根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑O(shè)計(jì)自己的實(shí)驗(yàn)方案，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上記錄的點(diǎn)來(lái)確定重錘的運(yùn)動(dòng)情況。指導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中要盡量減少摩擦，以提高實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確程度。
第三步：學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)
抽出幾組學(xué)生介紹實(shí)驗(yàn)的整個(gè)過(guò)程和數(shù)據(jù)的處理方法，并總結(jié)它們從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中得出的結(jié)論。
1.分析紙帶，定性判斷。
從紙帶中可以看出，在相等的時(shí)間間隔里(0.02)秒 小球下落的位移越來(lái)越大，表明小球在做加速運(yùn)動(dòng)。是變加速直線運(yùn)動(dòng)還是勻加速直線運(yùn)動(dòng)呢?
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的物體，它在任意兩個(gè)連續(xù)相等的時(shí)間里的位移之差相等。
2.進(jìn)一步測(cè)量，定量判斷。
引導(dǎo)學(xué)生講出具體方法：利用重錘自由下落對(duì)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打下的紙帶，在紙帶上舍掉開(kāi)頭較密集的點(diǎn)，確定好計(jì)數(shù)起點(diǎn)0，再每五個(gè)點(diǎn)取一個(gè)計(jì)數(shù)點(diǎn)，依次標(biāo)明1、2、3、4，正確地用刻度尺測(cè)出每點(diǎn)到起始點(diǎn)的距離S01、S 02、S 03、S04 ，求出相鄰計(jì)數(shù)點(diǎn)間的距離S1、S 2、S 3、S4。進(jìn)而求出各相鄰間的距離差△S1、△S 2、△S 3 ，在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)各△S相等，從而定量判斷出自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
〔板書(shū)〕（1） 運(yùn)動(dòng)性質(zhì)：是一種初速度等于零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
其實(shí)偉大的科學(xué)家伽利略不但用簡(jiǎn)單明了的科學(xué)推理，巧妙地揭示了亞里士多德學(xué)說(shuō)內(nèi)部的矛盾，他還做了許多研究工作推斷自由落體運(yùn)動(dòng)是一種勻加速直線運(yùn)動(dòng)。他研究了物體沿不同角度的光滑斜面運(yùn)動(dòng)的情況，進(jìn)行了上百次的定量研究，發(fā)現(xiàn)從斜面上滾下的小球都做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。傾角越大，小球的加速度越大。由此他推想，當(dāng)斜面增大到90° ，小球做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)，仍然會(huì)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。后來(lái)，伽利略的這個(gè)推論得到了證實(shí)。
〔板書(shū)〕（2） 加速度：在同一地點(diǎn)，不同物體作自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度相同，用g表示。
自由落體的加速度是多少? 利用上面的數(shù)據(jù)，根據(jù)△S=aT2，求得加速度的數(shù)值。
不同地理位置的重力加速度不同，用實(shí)驗(yàn)的方法可測(cè)出不同地方的重力加速度課本第 44頁(yè)的表格中列出一些地方的重力加速度數(shù)值。
引導(dǎo)觀察不同的地理位置，重力加速度的大小不同，而且隨著地理緯度的增加重力加速度增大。但是變化不大，大多在9.8m/s 2左右，所以通常情況下，g的大小一般取9.8m/s 2，在粗略的計(jì)算中還可以把g取作10 m/s 2。
〔板書(shū)〕大小：一般取9.8m/s 2(指出這個(gè)值其實(shí)就是重力計(jì)算式中的常數(shù)g)
方向：總是豎直向下
(三 )自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律
〔板書(shū)〕3. 自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(設(shè)問(wèn)、探索、歸納自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律)
問(wèn)題三：自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是什么?
從前面的演示實(shí)驗(yàn)我們知道，不同物體在同一地點(diǎn)自由下落都做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，而且下落相同高度所需時(shí)間相同，由公式x=1/2at2 ，可知自由落體運(yùn)動(dòng)的物體都具有相同的加速度。
由于自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律及其推論都適用于自由落體運(yùn)動(dòng)，只要把v0 取零，并且用 g來(lái)代替加速度就行了。
〔板書(shū)〕速度： 位移：
〔板書(shū)〕推導(dǎo)出（位移和速度）：
鞏固應(yīng)用
1.做一做：測(cè)定反應(yīng)時(shí)間
日�；顒�(dòng)中，有時(shí)需要人的反應(yīng)靈敏度，對(duì)戰(zhàn)士、司機(jī)、飛行員、運(yùn)動(dòng)員等尤其如此，當(dāng)發(fā)現(xiàn)某種情況時(shí)，能及時(shí)采取相應(yīng)行動(dòng)，戰(zhàn)勝對(duì)手，或避免危險(xiǎn)。人從發(fā)現(xiàn)情況
到采取相應(yīng)行動(dòng)經(jīng)過(guò)的時(shí)間叫反應(yīng)時(shí)間。下面是一種測(cè)定反應(yīng)時(shí)間的方法。請(qǐng)一位同學(xué)甲用兩個(gè)手指捏住木尺頂端，另一位同學(xué)乙用一只手在木尺下部做欲握住木尺的動(dòng)作，但手的任何部位都不要碰到木尺。當(dāng)看到甲同學(xué)放開(kāi)手時(shí)，乙同學(xué)立即握住木尺。測(cè)出木尺降落的高度，根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的知識(shí)，算出乙同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間。
2.為了測(cè)出井口到井里水面的深度，讓一個(gè)小石塊從井口下落。測(cè)得經(jīng)25秒聽(tīng)到石塊落到水面的聲音，求井口到水面的大約深度。 (不計(jì)聲音傳播的時(shí)間)
本節(jié)課對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)、推理、探索，請(qǐng)同學(xué)們思考并回答下面的問(wèn)題：
1.做自由落體運(yùn)動(dòng)的條件是什么?( 理論和實(shí)踐兩方面上回答)
2.自由落體運(yùn)動(dòng)是什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)? 敘述它的規(guī)律。
3.你對(duì) “科學(xué)實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理是揭示自然規(guī)律的重要方法和手段”這句話是怎樣理解的?
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