（教学设计）【公开课优质课】高一物理必修一2.4自由落体运动（人教2019版）

《自由落体运动》教学设计1课程分析自由落体运动是人教版（2017年课标）必修一第二章第四节的内容，本节内容是在学生学习匀变速运动知识后的编排，是匀变速运动的特例。通过这节内容的学习，一方面是对前面知识的巩固，也是加强本节理论与实际生活的联系，能应用运动观等物理知识解释自然现象和解决实际问题，另一方面通过实验培养学生合作、探究的科学方法，在此过程形成“科学思维”，感受科学家的实事求是、认真严谨的探索精神，为发展学生的学科核心素养起到了很好的促进作用，为学生终生发展打下良好基础。2学情分析2.1学生学习完匀变速运动的规律，急需一节真正的实践去深刻理解运动规律。2.2学生在小学、初中的学习，已经了解亚里斯多德、伽利略对轻重不同的物体下落快慢的研究过程及其结论，但只是知道落体运动表象、浅显的知识，并不知道背后的运动规律。2.3学生学习利用打点计时器研究匀变速直线运动的实验方法，对物理模型有一定的认识，具备了设计实验的能力。2.4部分同学知道嫦娥四号登月，很少同学看见过嫦娥四号近距离拍摄的月球照片。3课程目标3.1物理观念能从物理学的视角描述实际生活中自由落体运动的现象，并能应用自由落体运动的规律解决实际问题。3.2科学思维能将生活中的实际问题转换成自由落体运动模型，并用实验的方法得出自由落体运动的规律3.3科学探究能根据已学到的实验方法，利用基本的实验器材探究自由落体运动的性质，通过合作、讨论得到正确的结论。3.4科学态度与责任认识到自由落体运动是自然现象抽象加工的物理模型；在实验过程中体验实事求是、认真严谨的科学态度；敢看嫦娥奔月视频激发学生爱国热情并关心我国航空航天科技的发展。4教学策略及资源选取教师探究引导策略：创设情境，设置问题，启发引导学生探究学习；教学资源：多媒体课件，微视频，安装toolboxAPP智能手机；演示实验所用器材：牛顿管，抽气泵；学生分组实验器材：铁架台，电火花打点计时器，带有夹子的重物，纸带，刻度尺。5教学过程设计（如表1所示）表1教学设计教学过程设计教学环节教师活动（预设）学生活动（期望）设计意图引入新课1.提问：身边有哪些落体运动的实例？2.演示：播放嫦娥四号无动力下降视频图2嫦娥四号登月我们同学刚刚举出了很多下落物理运动的例子，你能猜出这是是什么物体下落到了什么地方吗？教师：今天，我们终于可以要将之前学习的理论和实际联系起来，看看同学们举的实例和嫦娥四号登月这些下落的物体到底有什么样的规律，让我们一起学习《自由落体运动》（板书标题）回答问题猜想答案自由落体运动是由现实世界的落体运动抽象而来，通过身边实例引入可以激发学生的好奇心和求知欲望，再通过观看嫦娥四号登月视频鼓励同学关心国家大事，激发爱国热情。课堂教学环节一：模型建构1.转述我女儿（小学5年级学生）关于亚里斯多德和伽利略对落体运动的研究，ppt展示若图3所示，带入学生进入那段熟知的物理学史图3亚里斯多德和伽利略提问：什么因素导致亚里斯多德得出了错误的结论？2.1牛顿管演示实验如图4图4牛顿管2.2观看《加油，向未来》，《阿波罗登月》视频片段如图5、图6，观看在没有空气阻力的影响下，羽毛和铁制品是否真的下落的一样快？图5加油向未来图6宇航员在月球上实验教师：看来，在没有空气阻力的作用下，所有的物体下落的确实是一样快的，物理学家就要把这种有普遍性的运动作为研究对象，抽象为物理概念“自由落体运动”，那么谁能说下我们要研究的自由落体运动的定义或是条件？（板书一、自由落体运动定义）1.小组交流讨论影响因素2.1通过仔细观察，得到了在没有空气阻力的情况下，羽毛和铁片下落一样快的认知。2.2观看视频，确定空气阻力影响了下落物体的快慢3.回答问题给出自由落体运动定义运用物理学史让学生回归到历史的探究事件中，引导学生思考为什么集大成者能得出这样错误的结论，培养学生质疑能力。通过演示实验，微视频让学生充分相信在没有空气阻力情况下落体运动的特点，同时让同学感受到，这种运动并不是只有物理学家才研究，大到登月的航天员，小到看综艺节目的普通百姓对这种运动都有着极大的好奇心，激起同学们的求知欲望。今年恰逢“美国阿波罗11号”登月50周年，观看视频能点燃学生飞天的梦想和对知识的渴望。环节二：规律得出提出问题自由落体运动是匀加速还是变加速实验探究教师引导：2.1实验原理2.2实验器材2.3实验步骤2.4注意事项进行实验探究3.1回答实验器材的同学（2名同学）负责器材组装3.2回答实验步骤的同学（2到3名同学）负责操作3.3回答注意事项的同学负责监督实验过程3.4回答实验原理的同学负责记录实验数据数据处理将纸带上的数据通过手机投屏展示给同学们，分组确定自由落体运动是否为匀变速运动。再通过手机投屏展示各组同学的数据处理过程。（板书二、自由落体运动的性质：初速度为0的匀加速直线运动）计算重力加速度g的大小？如图8所示，PPT展示不同地方的重力加速度并试探找寻规律图8各地的重力加速度猜想出现这种现象的原因重力加速度的方向同学交流讨论回答问题学生合作进行实验探究通过大屏幕得到数据，利用已学的科学方法就行计算，得出结论举手示意完成，利用手机投屏分享计算过程，如图7所示图7学生处理数据利用手中数据继续计算求得重力加速度的大小通过数据对比得出加速度与纬度的关系学生讨论培养学生实验探究能力、利用所学知识解决问题能力和合作交流能力。发现问题-提出假设-实验验证-总结规律分享处理数据过程，让所有同学都成为检验员，好的地方大家一起学习，不好的地方大家一起改正，体会共同进步、一起成功的乐趣。为后期学习牛顿第二定律留下“接口”环节三：自由落体运动公式找同学回答匀变速直线运动的常用的公式引导学生，将公式中的初速度和加速度分别用0和g表示，就得出自由落体运动的基本公式（板书三自由落体运动公式）学生回答问题体会自由落体运动是匀变速运动的特例，而且从公式的表达形式可以看出自由落体运动的简洁之美环节四：规律的应用PPT展示抓尺游戏规则，如图9所示，利用已学的知识计算自己的反应时间图9抓尺游戏学生做游戏记录数据计算时间自由落体运动的规律又联系上实际，体会物理学将实际中普遍存在的现象抽象成概念再应用到实际生活中去的过程环节五：tollbox手机软件测量加速度1.提问：知道手机是怎么知道人走的步数的吗？2.介绍手机中的加速度传感器如图10所示和提取加速度的软件tollbox软件图10加速度传感器找一名通过抓尺测量反应时间最短的同学上到讲台，准备接住自由落体运动的手机。如图11所示图11课堂实录照片分析软件所得数据，如图12所示图12手机获得加速度图像教师：手机是一个科技含量相当高的产品，我们不要那到手机就玩游戏，手机还可以帮助我们测量加速度，当然还可以自拍来记录美好生活（随手自拍一张课堂照片如图13）图13课堂自拍这张照片对于教师本人意义重大，而大家再一起看看这张照片，如图14图14嫦娥四号拍摄月球的照片这张照片对于中国航空航天意义重大，因为这是2019年嫦娥四号登陆月球为人类传回的第一张近距离拍摄月球地面的照片，这是送给祖国70周年最好的礼物。我也希望同学们能够努力学习，将来为祖国的航天事业做出自己的贡献。学生猜想同学观察学生得出结论将先进的科技成果带入课堂，提供学生学习的积极性。手机从2米高落到地面极有可能将手机摔坏，虽然地面有保护措施，但这样也能让学生集中注意力仔细观察让知道学生手机是个高科技产品，我们要合理利用帮助我们学习和