自由落体运动教学设计.docx

《自由落体运动》教学设计
【学习任务分析】
本节内容是对前几节运动学的知识和研究方法的应用和提升。通过演示实验和学生合作实验，分析得出自由落体运动的性质，明确重力加速度的意义，不仅使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识和规律在实际问题中的应用，而且使学生在独立获取物理知识、探究物理规律、解决物理问题等方面获得具体的成果，体验科学研究的方法，让学生得到成功的体验，享受成功的愉悦，激发学习的热情和责任感。 
本节教学的重点在于引导学生思考研究自由落体运动的实验原理和方法，特别是利用打点计时器记录运动轨迹和时间的方法及实验数据处理、结论得出、误差分析等实验方法。
 本节教学的难点在于实验探究的思路、方法。
【学习者分析】
学生前面已认识描述运动的基本物理量──位移、路程、速度、加速度，掌握匀变速直线运动的规律，并且通过对以上问题的研究，已体会到物理学研究问题的一些方法，如运用理想模型和数学方法（图象、公式），以及测加速度、处理实验数据等方法。
【教学目标】 
1．通过观察演示实验概括出自由落体运动的条件，渗透物理方法，从而培养学生的观察、概括、科学抽象能力。
2．通过学生的合作实验研究自由落体运动的规律，领会科学探究方法（提出问题、猜想假设、设计实验方案、分析实验数据、总结交流结论成果），理解自由落体运动的实质是加速度为g的匀加速直线运动。
3．运用理想化方法，通过比较重力与空气阻力的大小，将实际问题转化为自由落体问题。
4．会运用匀变速直线运动的规律解决自由落体的问题，激发学生探究科学的热情，增强学生将物理知识应用于生活和生产的意识。
【教学过程设计】
让学生利用已有的知识和方法，经历科学探究的过程，培养科学探究能力，体现物理学是以实验为基础这一特点，具体设计思路流程如右图。虚线框内为探究过程。

【教学过程】 
一、通过视频，引出要探究的问题
 1．物体下落快慢的因素分析 
(1)提出问题：究竟是重的物体下落快还是轻的物体下落快呢？ 
演示1：从同一高度同时释放一枚硬币和一个与硬币面积相同的纸片，可以观察到谁下落得快？
（学生观察到：重的硬币先落地。）
(2)得出“物体越重下落越快”的结论。观点是否正确呢？你能否设计实验证明你的观点？
（激发学生思考）
(3)让学生上讲台演示其设计的实验，并说明其观点。
学生演示：
两张完全相同的纸片，将其中一张卷紧后从同一高度同时释放，可以观察到谁下落得快？
一块面积较大的硬纸板和一张小纸团，（纸板比纸团重），从同一高度同时释放它们，可以观察到谁下落得快？
（学生观察到：小纸团比纸片下落快，纸板没有纸团下落快。）

(4)引导学生得出正确结论
①根据前面的实验和分析，同学们猜想一下，物体下落的快慢跟重力的大小有什么关系呢？（生：没有关系。）
②那怎么解释前面的实验现象呢？
（生：空气阻力影响了物体下落的快慢。）
③同学们猜想一下，如果完全没有空气阻力的影响，轻、重物体谁下落得快呢？
演示：牛顿管实验
（学生观察到：在抽去空气的钱羽管内，轻重不同的铁片、羽毛同时落下。）
结论：在没有空气阻力时，物体下落的快慢跟物体重力无关。我们把这样的运动称为自由落体运动。
二、探索研究过程
1．提出问题
(1)那么自由落体运动是什么性质的运动呢？（生：（部分）是匀变速直线运动。）如是，怎样通过实验验证？
(2)让学生大胆猜想自由落体运动是一种最简单的一种变速运动──初速度为零的匀加速直线运动。
(3)怎样研究物体运动的规律？
对于初速度为零的匀加速直线运动，加速度为常量，物体运动的位移s、时间t、速度v之间存在如下关系：      

3．设计实验方案（教师引导，学生通过学生分组合作讨论，提出设计方案。） 
方案一：用打点计时器记录的纸带研究物体的自由落体运动   
设计原理： 
设计要求： 
(1)如何提高本实验的准确度？ 
(2)完成实验后，对纸带进行分析，如何判断其是匀变速运动？
(3)如何利用实验来说明不同物体的自由落体运动规律相同？   
设计思路：用打点计时器研究物体的运动时，为提高实验的准确度，应从减少阻力、正确安装器材及操作步骤合理等入手。打点计时器最大的特点就是每打两点的时间间隔相等，它直接记录下的实际是物体在连续相等时间间隔内的位移，通过研究这些位移，看连续相等时间间隔内的位移差△s是否相等，从而得知物体的运动性质。  
设计结果： 
(1)从相邻两点间的距离可看出，物体越往下落，相同时间间隔内下落的距离越大，即速度越来越大。
(2)各组利用各自的纸带选择清晰的，并量出相邻各点间的距离。 
分组实验：按设计要求操作实验，进行分组实验时，同组实验者要求相互合作。各组实验时所用的重物质量、形状各不相同。

（说明：学生可能会根据匀变速运动的特点会提出多种方案，以下方案的设计老师要给予肯定，有条件的可以根据实际条件进行教师课堂演示，没条件的可以用光电门替代作为学生课外研究性课题。）
方案二：利用找出落体物体的速度与时间的关系
测速度随时间变化的关系
总结：运动规律：公式：　　 
【教学后记】
1．通过演示实验，激发了学生的学习兴趣，培养了学生的观察、概括、科学抽象能力。教学时，教学过程的第一部分（通过演示实验，引出要探究的问题）可以适当紧凑些，尽量缩短教学时间。研究物体下落快慢的因素分析时，尽量激发学生思考，利用已有的实验器材（纸片、铁片），放手让学生上讲台来演示，这不仅激发学生学习兴趣，而且活跃了课堂氛围。
2．通过探索研究过程，得出重要的结论：自由落体是匀加速运动、加速度为g；同时“让学生经历科学探究的过程，培养科学探究能力”的精神。最后，自由落体运动规律的得出及应用等知识也就水到渠成。因此，对课本知识的适当延伸、拓展，让学生经历设计实验、合作完成实验、交流实验成果、得出结论，再理论联系实际，有利于培养学生探究能力，观察、分析、解决实际问题的能力，这正是当今素质教育所要求的。 
3．在探究过程中，学生会提出很多方案。用打点计时器记录的纸带研究物体的自由落体运动时，学生可能会提出按学生实验“研究小车速度随时间变化的规律”那样测出加速度，或不用小车，用钩码直接钩住纸带跨过滑轮水平拉纸带等，教师要利用自由落体运动的定义出发，引导学生对实验方案进行完善。分组实验时，可以两个或三个同学为一组，数据的处理时一定要灵活，同组实验者分别用计算器计算，这样，可以节省课堂时间，又达到了总结规律的目的。学生也可能会提出用方案二、三，利用图象来研究运动规律，教师要给予肯定，由于实验条件的限制，可以根据实际条件进行演示。通过演示不仅拓展学生的思维，而且巩固了利用图象研究运动的方法。