《探究自由落体运动》教学设计

广州市南沙第一中学教学公开课教案时间：2011学年第一学期第七周星期三第7节高一级8班物理科上课地点：南沙第一中学物理实验室授课人：于培翠公开课课题《探究自由落体运动》教学目标知识与技能：通过实验理解物体下落的快慢与其质量无关，而是与空气阻力有关；理解自由落体运动的定义，知道它的两个必要条件，并能判断物体所做的运动是否是自由落体运动；在老师的引导下，能自行完成打点计时器探究自由落体运动的实验，并能理解位移s与时间t的探究模式；进一步加深对v-t图象的理解，并会用s和t表示出瞬时速度vt及加速度a；2.过程与方法：（1）与教师一道，探索伽利略发现“物体下落快慢与质量无关”这个结论的过程；（2）通过牛顿管实验，学会比较分析的物理学习方法；（3）享受探究自由落体运动规律的整个探索过程，理解用物理与数学知识相结合的方法探究问题、解决问题的过程；（4）了解教师用智能化手段和现代教育技术处理实际数据的原理、过程和方法；情感、态度与价值观学习前人努力探索科学知识、追求真理的研究精神；（2）在今后的学习中，注视实验的学习，加强自我的思维能力、动手操作能力及发现问题、提出问题、解决问题的能力。教学重点用打点计时器探究自由落体运动的方法与过程；理解自由落体运动的含义，并能理论联系实际，解决实际的物理问题；教学难点打破传统思想，重新树立和认识影响物体下落快慢的因素；怀揣着科学家大胆假设、勇于实践的精神，来探究位移s与时间t可能存在的某种关系；猜想与验证相结合，运用v-t图象来推导瞬时速度v和加速度a的公式，进而用实验所得数据加以验证的学习方法；学生分析固有和传统思维的影响，使得教师与学生在研究“影响物体下落快慢的因素”时会有一定困难；另外，学生对于科学家研究探索问题的思路可能会有一定的难度，理解起来会比较吃力。教学策略通过现场的演示实验，来改变学生原有的固定思维模式；带领学生重温科学家们探究自然规律的过程，培养他们的耐心、细心和专心的良好学习态度；综合运用多媒体幻灯片、视频播放、Excel等多种现代教育技术手段辅助教学，帮助学生更加直观地、科学地、客观地分析和理解问题；反馈手段1.通过学生课堂回答问题和实验操作的具体情况反馈；2.根据学生课后作业或课下提出疑问的情况进行反馈；教具准备铁架台、220v交流电源、打点计时器、纸带、重锤、刻度尺、光碟和同样大小的纸片、大小不同的纸片若干、大小不同的瓶盖、水气球等多种物品教学过程教学过程引入新课：我们生活中看到如下现象：芒果成熟了，会从芒果树上掉下来；秋天来了，黄色的枯老树叶会从树上飘落下来；……上述所举的例子，都是物体的下落运动，我们把它简称为“落体运动”。（板书）一、落体运动新课：【教师】大家觉得如果芒果和树叶同时下落，谁下落得更快呢？【学生回答】【教师】为什么大家会认为芒果下落得快、树叶下落得慢呢？【学生回答】【教师】其实，早在两千多年以前，就有一位古希腊的学者——亚里士多德的观点与大家的相同，他也认为“重的物体下落得一定快、轻的物体下落得一定慢”。但是到了16实际，另一位意大利的物理学家伽利略却提出了不同的想法，他认为“物体下落的快慢与质量无关”。究竟谁的说法是对的呢？下面就让我们用小实验来探究一下！{教师演示实验}不同质量的物体下落快慢的演示。【教师】通过刚才的实验，大家看到，重的物体下落的一定快吗？那影响物体下落快慢的因素是什么呢？【学生】空气阻力。【教师】真的是空气阻力吗？下面就让我们一同来看一看，有空气和没空气的两种情况下，物体下落的快慢有什么不同。{教师拿出牛顿管（毛钱管），演示真空中不同质量的物体的下落情况。分别是未抽成真空和抽成真空两种情况下：未抽成真空时：物体下落有快有慢；抽成真空时：物体下落快慢基本相同；若时间充裕，还可播放视频观看}（板书）二、影响物体下落快慢的因素——空气阻力【教师】通过刚才的实验，我们可以明确地看出，影响物体下落快慢的因素是空气阻力，如果空气阻力远远小于物体所受的重力，我们就可以把空气阻力忽略不计，认为它只受重力。这样，我们就定义了一个新的运动——自由落体运动。（板书）三、自由落体运动1.定义：物体仅在重力作用下，从静止开始的下落运动。2.两个必要条件：（1）v0=0（2）只受重力3.是理想化状态：只要空气阻力＜＜重力，就可近似看成自由落体运动。{课堂练习：两道选择题——可根据课堂时间是否充足，决定是讲还是不讲}【教师】大家看，我手中拿了一个重锤，松手后，它所做的运动可否看成“自由落体运动”呢？【学生思考并回答】【教师】好，我们就用它和打点计时器来研究自由落体运动。（板书）四、用打点计时器探究自由落体运动{教师介绍实验目的、实验仪器、实验方法和注意事项，并现场在讲台上为学生演示一遍，顺便提出操作细节。学生开始分组实验，前两个点的间距为2mm的比较准确。}【教师】大家已经打好了纸带，请大家描黑前几个点，并分别记作“0”、“1”、“2”、……分别用塑料刻度尺测一下0——1、0——2、0——3、0——4、0——5、0——6、0——7、0——8的位移s。注意，前两个点的间距不是2mm的可以重新多打一条纸带。【学生】打纸带、测数据。【教师】我们首先通过纸带看一看自由落体运动的方向是怎样的？【学生】竖直向下。【教师】它是匀速？加速？还是减速？【学生】加速。【教师】我们可以看出，下落的时间越长，物体下落的位移越大。那么位移s与时间t之间可能存在怎样的函数关系呢？比如说：s与t可能成正比吗？s可能与t2成正比吗？s可能t3成正比吗？下面我们用比值法探究一下哪种情况下所得的系数k是一个恒定不变的常数。{教师把学生测得的位移s的具体数据输入到Excel表格中，运用函数工具栏的计算公式，直接可得每种情况下的比值。引导学生观察和发现t、t2、t3下，哪个系数k接近一个恒定不变的常数。}【教师】通过刚才的数据比较，我们发现s与t2的比值是一个常数，这就说明s与t2成正比。大家再看一看，s与t2的比值的单位是什么？【学生】是m/s2，是加速度的单位。【教师】对，这就说明这个常数与加速度之间存在着某种关系。我们知道，匀加速直线运动是速度均匀增加、加速度恒定不变的运动。既然这个与加速度有关的常数恒定，我们可以猜想，自由落体运动可能是匀加速直线运动。{根据课堂时间剩余的情况，决定讲不讲后续的内容}【教师】如果它是初速度为0的匀加速直线运动，它的v-t图象怎么画？【学生回答】{教师通过图象的面积和斜率推导出瞬时速度v与加速度a的公式，再将学生测得的s数据代入公式中，观察瞬时速度v是否均匀增大？加速度a是否恒定不变。进而确定，自由落体运动是v0=0的匀加速直线运动。}教学过程回顾和小结本节课所学内容。布置课后作业：教材30-31页，1、2、3题。附：Excel中的探究表格探究自由落体运动的规律时间t(s)位移s(m)s/ts/t2s/t3速度v=2s/t加速度a=2s/t20-10.020-20.040-30.060-40.080-50.100-60.120-70.140-80.16附：板书设计