必修1《5自由落体运动》新课标优质课教案设计

自由落体运动人教版必修一第二章第5节自由落体运动人教版必修一第二章第5节自由落体运动一、教材分析自由落体运动是人教版物理必修1第二章直线运动第五节的内容。自由落体运动作为生活中一种特殊的匀加速直线运动普遍存在，是高中物理课程中一种非常典型的运动模型。自由落体运动既是对匀变速直线运动知识的一个巩固应用，也是必修2中学习抛体运动的重要知识储备。课程标准有关本节知识的要求是，会用打点计时器、频闪照相或其他实验方法研究自由落体运动，并体会实验在发现自然规律中的作用，对学生的科学探究能力要求较高。由此可见，自由落体运动在教材中的地位非常重要，当作为重点教学内容对待。二、学情分析学生通过对匀变速直线运动知识的学习，已经较为熟练掌握了用打点计时器、数字传感器、频闪照相、运动图像等方法研究匀变速直线运动的规律，而且可以很好的的对实验数据进行处理，具有学习本节内容的基本知识和能力储备。但是，由于日常生活经验影响，学生易认为质量大的物体比质量小的物体下落更快，影响对自由落体运动概念的理解，对学习带来一定干扰。三、教学目标知识与技能：1、理解自由落体运动概念，通过探究知道自由落体运动的特点和规律；2、会测量重力加速度大小，并知道其变化特点。过程与方法：1、培养观察能力和逻辑推理能力；2、经历科学探究过程，提高发现问题、分析问题和解决问题的能力，培养交流与合作的能力，能体会到生活经验与实验验证相结合的过程。情感态度与价值观：1、进行科学态度和科学方法教育，培养正确的科学观；2、引导中学生正确使用智能手机，开发智能手机对学习有利的一面。四、教学重难点重点：1、建立自由落体的概念。2、通过实验探究自由落体运动的规律。难点：1、通过科学实验探究得出正确的有关自由落体运动的规律，走出生活中的思维误区。2、掌握探究性实验的一般方法。五、教学器材常规器材：直尺、牛顿管、自由落体实验仪、数字化探究实验仪（含光电门）创新实验器材：智能手机、手机软件FastBurstCamera。六、教学过程师生互动探究活动过程学生活动设计意图教学过程一、情景剧导入新课【学生互动】陈逸然同学扮演一个骗子，和其他同学配合完成类似抓直尺（图1、图2）游戏，发现无论如何也抓不住下落的直尺。从而引出课题---自由落体运动。图1图2图1图2二、自由落体运动概念【演示实验一】使材质相同的揉成团的半张纸和揉成团的一张纸由同一高度、同时下落，观察发现下落快慢相同。【演示实验二】使材质相同的揉成团的半张纸和伸开的一张纸由同一高度、同时下落，观察发现下落快慢不同【演示实验三】牛顿管中有空气时，羽毛和金属片同时下落，金属片下落快。用抽气机将牛顿管中抽成真空，羽毛和金属片同时下落，下落一样快。【教师板书】自由落体概念强调自由落体是一种理想化模型，其运动特点：初速为零，只受重力，加速下落。三、探究自由落体运动规律【学生思考，提出问题】1、自由落体运动是一种加速运动，那是一种什么样的加速运动？图52、请设计实验方案来证明你的猜想？图5图4图4【小组讨论（图4），制定方案】方案一：主要器材：打点计时器、纸带、铁架台等方法：结合规律，做出图像（图6）图图6方案二：主要器材：频闪相机等方法：结合规律，做出图像（图6）【小组实验方案评价】以上实验方案大家都比较熟悉了，请通过对比指出三种实验方案优点和缺点。项目优点缺点方案一(打点计时器)器材简单易获取，操作熟悉。纸带与计时器阻力影响实验结果。数据处理麻烦。方案二(频闪相机)实验现象直观易懂，且避免摩擦力干扰。要求暗室中操作，环境要求太严格。而且频闪相机设备专业，快门时间不易把握，价格昂贵。【创新实验方案】通过分析我们发现，以上三种常见方案中均存在不足之处，主要问题一是摩擦力对实验结果的影响，二是实验设备价格较高。那么能不能设计一种方案既能有效避免摩擦力对实验结果的干扰，还能保证实验器材易获取？【信息阅读】高速连拍软件可设置拍摄间隔为1/20s，即每0.05s拍摄一幅画面，通过软件设置可任意调节拍摄间隔。问题：根据以上信息，结合频闪照相原理，你能想到其他探究自由落体运动规律的好方法吗？高速连拍照相探究自由落体运动规律【高速连拍照相法】器材：智能手机+手机软件FastBurstCamera原理：通过智能手机软件调整拍摄间隔，使得每隔0.05s拍摄一幅画面，再通过每张照片中的标尺读出小球的位置信息。实验步骤：1、智能手机下载连拍APP-FastBurstCamera2、软件设置：分辨率设置：右上角-Preferences-PhotoResolution(分辨率)-640*480。连拍时间间隔：1/20s，即0.05s拍摄一张图片。3、触摸屏幕中央对焦清晰后，按下右下角拍摄按钮不松手，然后由静止释放小球，直至小球落地时松开拍摄按钮。4、在手机相册找到拍摄图片，按小球下落顺序依次读出标尺上坐标并将示意图画在下面表格。可重复实验，减小误差。五、自由落体运动规律结论：自由落体运动是初速为0的匀加速直线运动，且加速度g=9.8m/s2。六、知识应用（首尾呼应）【即学即用】1、物体做自由落体运动，第1s下落的高度是多少？2、人体的反应时间是0.1s问题：结合以上两条信息，你能回答为什么课堂一开始几位同学抓不住钞票吗？积极参与课堂互动，认真观察思考，为什么几位同学都无法抓住下落的钞票？观察并思考：1、为什么同是相同的半张纸和一张纸下落快慢不同？2、牛顿管中的金属片和羽毛为什么两次下落快慢不同？分小组进行讨论，并初步制定实验方案。根据前面所学知识，学生很容易猜测可能是匀加速直线运动，并给出匀加速直线运动所遵循的规律，结合规律进行方案设计。学生对自己的实验方案优劣进行评价总结。学生经历短暂的思考，可以积极设计新方案。思考后阅读提示信息，新实验方案呼之欲出。结合自己思考成果，阅读实验原理和实验步骤。思考并阅读课本内容，了解重力加速度相关知识。通过小组讨论找到重力加速度变化规律。运用所学解决实际问题，解开课堂开始的疑惑。学生怎么样都抓不住钞票，却又想不明白为什么，利用学生不服输的心理，激发学生学习兴趣和求知欲望。引导学生注意空气阻力对落体运动的影响。证实空气阻力对落体运动快慢有影响，引出自由落体运动的概念。该部分重在让学生理解实验原理，明确基本探究方法。具体实验操作课堂不做要求。在思维上学生要知道我们有多种器材来完成实验。要传递给学生这样一种理念：课堂是有限的，但思维是无限的。通过对比，发现这几种方案都有不足之处，从而为新方案的提出做铺垫。问而不答，激发学生创新思维。给学生一定信息，又不完全告知结果，引导学生积极思考。通过即学即用，与课堂引入部分首尾呼应，解答最初疑惑，也能让学生深刻体会到科学与生活的紧密关系。七、教学反思本节课的内容让物理从生活中来，回到生活中去，学以致用，密切联系和关注时代的发展和社会的进步如：充分利用智能手机特点，结合手机软件完成实验。完成教学任务的同时，激发学生积极思考，课堂效果非常好。本节课的最大亮点在于对传统频闪照相模式的改良，使得无需暗室，也无须专业频闪相机，仅依靠伸手可得的智能手机和App即可完成误差较小的实验，使得这一实验手段可以在中学物理实验教学中广为开展。传统频闪照相与创新频闪照相的优缺点对比：【传统频闪照相】器材：频闪相机+暗室原理：在相机快门时间内，让闪光灯多次闪光，从而使小球多次曝光，并在底片上留下多个位置信息。弊端：①频闪相机设备过于专业，不好获取。②小球落下的时间极短，快门不易操作。③暗室要求遮光效果好，实际难以达到。【高速连拍】器材：智能手机+手机软件FastBurstCamera原理：通过智能手机软件调整拍摄间隔