“自由落体运动”教学设计.doc

“自由落体运动”教学设计 南通市第三中学 高敏 摘要：本节教材主要是运用刚学的匀变速直线运动的有关知识来研究一种具体的特殊的匀变速直线运动自由落体运动，它有着广阔的实验背景和能力与方法教育的深厚内涵。在教学过程中，可凭借合适的教学媒体，创设巧妙的问题情境，激发学生的学习兴趣，引导学生把握重点，突破难点。同时，渗透能力的培养和科学方法的传授，促进学生的可持续性发展。 关键词：重点；难点；能力；方法；问题情境；教学媒体；可持续性发展一设疑激趣，突破难点 由于日常经验的误导，使学生产生了“物体越重，下落越快”这一片面的错误的认识，对学生的正确认知造成了思维障碍，在本节课的一开始就形成了教学难点。为此，我利用一些简单的教学媒体，设计了以下两个概念冲突的问题情境，极大地激发了学生学习兴趣，在较为轻松的氛围下解决了该难点。 演示1：等面积的一元硬币和纸片从同一高度同时下落。 问：1）硬币与纸片谁轻谁重？（纸片轻。） 2）硬币与纸片谁下落快？（硬币下落快。） 演示2：从一张大纸片上撕下一角，将撕下的一角团成纸团，再和大纸片从同一高度同时下落。 问：1）纸片与纸团谁轻谁重？（纸团轻。） 2）纸片与纸团谁下落快？（纸团下落快。） 3）两次演示的结果说明了什么问题？ 演示1的结果似乎支持了“物体越重，下落越快”的观点，而演示2的结果则给该观点以致命打击。运用这种“欲擒故纵”的手段，可给学生留下深刻的印象：物体下落快慢不同不是由物体的轻重不同引起的。 接着，学生自然而然会思考这样一个问题：到底是什么因素引起上述不同物体下落快慢不同的呢？ 演示3：不排除牛顿管内空气，将之快速倒转。 问：管内铜片、羽毛等物体下落快慢是否相同？（不同，铜片下落快，羽毛下落慢。） 演示4：设法排除管内空气后，再将之快速倒转。 问； l）管内钢片、羽毛等物体下落快慢是否相同？（相同。） 2）由两次演示的结果可得出什么结论？ 在老师的启发下，学生应能较为顺利地得出以下结论：空气阻力影响了物体下落的快慢。只在重力作用下，不同物体在同一地点从同一高度下落的快慢是相同的，从而引入自由落体运动的概念。针对牛顿管实验的可视性不强，可预先用摄像机拍摄下实验现象，导入电脑，在做完实验后，通过投影屏幕放大显示其结果。二把握重点，培养能力 认知心理学认为：只有认知因素才是决定学习效率和学习结果的直接因素。而认知因素主要是指学生头脑中的认知结构和学习时学生头脑中的信息加工过程。因而，本课的教学重点定位在引导学生研究自由落体运动，进而明确其性质及规律上。教学中要注意合理运用教学媒体，因势利导地设置问题，充分发挥学生的主观能动性。 因为前面学生已利用打点计时器研究过物体的运动，所以他们首先考虑利用打点计时器来研究自由落体运动。由于时间关系，在学生提出该种方案后，教师可出示一下实验装置，具体实验则安排学生课外到实验室完成。课上重点介绍一种更为先进的研究方法闪光照相法，其效果可用电脑来模拟。打点计时器是每隔相等的时间打出一个点迹，闪光照相是每隔相等的时间对物体拍摄一次，两种方法对数据的处理是相似的。所以教师可将教学录像带“实验总动员”中自由落体（小球）的闪光相片及实验数据调用到显示屏幕上，引导学生运用前面学过的知识由浅入深、分层次地对自由落体运动进行研究。 问：l）小球运动是不是直线运动，为什么？由于照片上小球的像均在一条竖直线上，故学生很易答出：小球的运动是竖直方向上的直线运动。 2）小球运动是不是匀速直线运动，为什么？ 从照片上可看出，在相等的时间间隔里，小球下落的位移越来越大，表明小球在做加速运动。 3）小球运动是不是匀加速直线运动，如何判断？ 根据提供的实验数据，学生经简单计算后可发现：在实验误差范围内，小 球在任意两个连续相等时间里的位移之差均相等，由此可判断出小球在做匀加 速直线运动。 4）小球运动的加速度大小和方向怎样？ 小球在做竖直向下的加速运动，故加速度的方向与速度方向一致，是竖直 向下的。小球加速度大小的求法与运用纸带求加速度的方法类似。 在学生明确了自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀加速直线运动 后，可让学生由已学过的匀变速直线运动的规律推导出自由落体运动的规律。 这儿，自由落体运动性质及规律的得出，均是由教师引导学生运用旧知识来获新知识的，这样不仅可使学生牢固掌握知识，体验到成功的快感，也培养和 发展了学生的能力，使学生最终成为独立的学习者。三重视方法传授，促进学生的可持续性发展 约在 4 0 0年前，培根提出：“知识就是力量”。而在科技迅猛发展、知识迅速增殖、竞争日益激烈的今天，能力比知识更重要。站在知识的码头，遥望能力的彼岸，方法就是连接两地的桥梁。本节教材中蕴涵着丰富的方法教育素材，教师应充分加以挖掘。 1自由落体运动是一个过程理想模型。实际物体在下落过程中，总会受到空气阻力的作用，当物体所受的空气阻力远小于它的重力时，我们可以抓住事物的 的主要矛盾，忽略次要因素，将物体的运动视为自由落体运动。这样处理的结果与实际情况相差很小，却可大大简化问题，这是物理学中常用的一种方法。 2我们研究物理问题时，常常先从最简单的、便于研究的情况入手，层层深入，逐步揭示出比较复杂的规律。例如，研究物体的运动，先研究最简单的直线运动一一匀速直线运动，接着研究最简单的变速直线运动匀变速直线运动，再研究更为复杂的运动。研究物体的下落运动，先研究不计空气阻力的自由落体运动，以后再研究考虑空气阻力的下落运动。我们在利用闪光照片分析自由落体运动的性质时，也是按照这种思路，先判断它是不是匀速直线运动，再判断它是不是匀变速直线运动。 3阅读材料中介绍了伽利略对自由落体运动的研究，他首先对旧理论提出质疑，并通过科学推理和比萨斜塔实验推翻了流传两千余年的“物体越重，下落越快”的错误学说。接着，他假设自由落体运动是初速度为零的匀加速运动，并运用数学和逻辑的手段得出易验证的推论：若物体做初速度为零的匀加速运动；物体运动的位移应与时间的平方成正比。接下来，他进行了著名的斜面实验（理想实验），发现从斜面上滚下的小球都做匀加速运动，并将此结论外推到自由落体运动。伽利略所创立的实验方法、理想化方法和严格的逻辑与数学推理的方法