理化生对自由落体运动的研究教学设计

理化生对自由落体运动的研究教学设计第1页/共48页2023/4/18对自由落体运动的研究说课一教学分析二教学过程三板书设计四教学评价第2页/共48页2023/4/18一教学分析（一）说教材（二）说教学三维目标（三）说教学重难点（四）说学情及学习方法（五）说教学方法与手段对自由落体运动的研究说课第3页/共48页2023/4/18一教学分析（一）说教材教科版《普通高中课程标准实验教科书——物理（必修1）》第一章运动的描述非常重视概念、规律的探究过程，整章紧紧围绕研究匀变速运动规律而展开。而“自由落体运动”是最常见的一种匀变速运动，本节内容是在学生学习了运动学的基本概念、匀变速直线运动等知识后编排的，教材的目的显然是把它作为匀变速直线运动的特例来处理。由于学生对重的物体下落得快、轻的物体下落得慢的印象很深，因此，教材的主体思想是，经过实验及分析，学习自由落体运动规律、以及学习伽利略的科学思维方法，以达到培养学生研究物理问题的方法和科学思维能力提高的目的。同时通过本节内容的知识探究，也为以后学习较复杂的运动打下良好的基础。本节知识在教材中具有承上启下重要地位和作用。第4页/共48页2023/4/18一教学分析（二）说教学三维目标１.知识与技能（1）通过学习认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动。（2）通过自由落体运动的频闪照片得到相关的运动轨迹,并能自主分析照片上记录的位移与时间等运动信息。（3）通过学习初步了解探索自然规律的科学方法，培养学生的观察、分析、推理、归纳能力。第5页/共48页2023/4/18一教学分析（二）说教学三维目标2.过程与方法（1）通过演示实验、频闪拍照研究自由下落物体的运动性质，了解研究过程与方法。（2）学习运用理想化的方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型的方法第6页/共48页2023/4/18一教学分析（二）说教学三维目标3.情感态度与价值观（1）调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表述能力。（2）渗透物理方法的教育，在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型——自由落体。第7页/共48页2023/4/18一教学分析（三）说教学重难点重点：对自由落体运动性质及运动规律的掌握和运用难点：自由落体运动性质的认识。

第8页/共48页2023/4/18一教学分析（四）说学情及学习方法学生已经掌握了匀变速运动的规律和处理方法，可以说理论知识上已经没有什么障碍，但是暗示学生对重的物体下落得快、轻的物体下落得慢的日常生活经验印象很深，因此重的物体落的快这个问题既是难点也是教师应该抓住的思维碰撞的关键点，充分发挥学生的主体作用，引导学生积极参与，激发学习兴趣，活跃课堂气氛，调动学生的学习积极性，使学生始终保持积极探索的学习心态。对学生来说，主要是启发主动参与、善于思考、乐于探究、勤于动手，注重搜集和处理信息，不仅要注重知识的结论，而且要经历知识的发现过程，领悟科学思想方法，提高科学素养。第9页/共48页2023/4/18一教学分析（五）说教学方法与手段本节课的知识很重要而且有一定的难度，所以教学设计以建构主义理论为指导，在以学为中心的建构主义学习环境中采用“抛锚式教学法”把教学内容以问题的形式提出，通过多媒体最大程度的呈现物理情景，应用启发与探究相结合的方式有目的的引领学生互相交流，互相沟通，互相启发，互相补充使课堂中所有的设计与安排都要围绕学生来展开。教法拟采用探究式综合教学法。具体说就是，创设问题情境→提出问题→猜想与假设→分析与推理（设计实验→进行实验）→总结归纳。让发现问题、解决问题贯穿课堂教学的全过程。第10页/共48页二、教学过程：知识线索教学活动设计

不同物体下落快慢如何？演示：纸片比硬币下落慢提出问题

影响物体下落快慢的原因猜想：影响下落快慢的原因演示：纸片捏成团后，下落加快讨论：怎样证明是空气阻力造成的进一步演示：真空中金属片和羽毛的下落

什么是自由落体运动？教师总结、定义自由落体运动有什么特点？介绍探究思路：通过实验发现Δx规律分析照片数据，得到Δx相同的结论学生实验：自由落体运动的频闪拍照研究小球下落分析照片数据，计算加速度第11页/共48页分析自由落体加速度的特点

推导自由落体运动的公式

测反应时间的小游戏a=gs=hv0

=0hgvt2=2221=tghtgvt=tavvot+=2021tatvs+=savvt2202=-

课堂巩固练习课堂小结第12页/共48页2023/4/18一探索发现：§1.7自由落体运动物体下落快慢与轻重无关原因：空气阻力物体只在重力作用下由静止开始下落的运动叫做自由落体运动三规律:假设：推理：实验：性质：初速度为零的匀加速直线运动结论：重力加速度：(1)大小：9.8m/s2(2)方向：竖直向下打点计时器小球自由落体运动频闪照相二概念：三板书设计第13页/共48页

评价总体上以鼓励为主，寻找学生的闪光点，激发学生的自信心，让学生保持健康向上的心态，积极参与学习活动。为学生的学习创造良好环境，促进学生发展。本着这一原则，这堂课主要从以下方面进行评价：

四、教学评价

1、观察学生在探究学习中表现的兴趣、投入程度以及合作态度。

2、评价观点的准确性，逻辑性，拓展性。3、评价是否善于发现问题，提出的问题是否合理，是否新颖，广度与深度如何？4、通过讨论和课堂练习，评价学生知识迁移和举例论证能力。第14页/共48页2023/4/18

秋天是个美丽的季节，落叶飘零，熟透的苹果会从树上掉落下来，这些有什么共同的特点？新课导入第15页/共48页2023/4/18

像落叶和苹果那样由静止开始从高处落到低处的运动叫做落体运动。共同的特点：从高的地方落到低的地方，从静止开始。同学们还见过有哪些落体运动？第16页/共48页2023/4/18新课教学通过对大量的物体自由下落的观察，直接得出结论：重的物体比轻的物体下落的快。由于他在学术界的崇高地位，且该结论符合生活经验，这种论断流传了近2000年。亚里士多德：那么，真的是重的物体下落的快吗？哲学家、科学家和教育家第17页/共48页2023/4/18实验验证1、硬币和纸片2、纸团和纸片3、硬币和“硬币”4、火柴棍和纸板硬币比纸片下落的快重量大的下落快纸团比纸片下落的快重量相同下落快慢不同两颗硬币同时着地重量不同下落一样快火柴棍下落的快重量小的下落快第18页/共48页2023/4/18结论：物体下落过程的运动情况与物体轻重无关．

金属片和羽毛下落快慢相同吗?

在现实生活中，不同物体的落体运动，下落快慢在不少情况下是不同的．钱毛管实验第19页/共48页2023/4/18钱毛管实验演示第20页/共48页

实验现象1、充满空气时，金属片比羽毛下落快很多2、在几乎真空中金属片和羽毛同时落地我们把只在重力作用下，物体由静止开始下落的运动叫做自由落体运动(freefall).如果物体下落时所受空气阻力与重力相比，可以忽略不计，那么也可看成是做自由落体运动。结论：在几乎没有空气的情况下，轻重不同的两个物体同时落地，说明影响物体下落快慢的原因就是——空气阻力。

哪些是自由落体运动？（注意：自由落体运动的条件）第21页/共48页2023/4/18阿波罗登月实验

1971年，阿波罗飞船登上无大气的月球后，宇航员特地做了使羽毛和重锤从同一高度同时释放的实验，无数观众从荧屏上看到，它们并排下落，同时落到月球表面。第22页/共48页伽利略对自由落体运动的研究V12＞8V1=8V2=44<V12<8?发现问题物理学家、天文学家、哲学家，近代实验科学的先驱者第23页/共48页2023/4/18

早在1590年，伽利略在比萨斜塔上用1磅的铁球和10磅的铁球同时下落，发现他们同时落地。伽利略的比萨斜塔实验推翻了人们信奉了两千年的观点。两个铁球同时落地物体下落快慢与轻重无关第24页/共48页2023/4/18提出假设即：测瞬时速度V与时间t成正比间接验证:下落物体的速度是随时间均匀增加的知识观察实验思考t1x1t13x1t15x1困难一：速度无法直接测量则：测下落的高度与时间t2成正比

第25页/共48页2023/4/18困难二：落体运动时间太短，无法准确测量“冲淡”重力，使其加速度减小.突破：第26页/共48页2023/4/18伽利略发现，斜面的倾角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数的值随着θ的增大而增大。时间单位12345678距离单位32130298526824119216002104伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，伽利略手稿中记录的一组实验数据如下：结果表示为：实验验证：第27页/共48页2023/4/18

困难三、伽利略用斜面实验验证了后,怎样说明落体运动也符合这个规律？

随着倾角的增大，的数值在增大。当θ=900时，即物体竖直下落时，这个关系也应该成立，这时的数值最大。合理外推：第28页/共48页2023/4/18

至此，伽利略终于成功地验证了原先的猜想，不但否定了亚里士多德的错误论断，而且得到了物体下落的规律。现在我们已经有足够的设备准确的验证落体运动规律！

采用现代化的仪器设备可以对落体运动精确地“计时”、“定位”，直接研究落体运动的性质。3、其它方法（测速计等）1、“自由落体频闪照片”求加速度2、用打点计时器研究纸带求出加速度研究落体运动的方法第29页/共48页

自由落体运动闪光拍照第30页/共48页

自由落体运动第31页/共48页2023/4/18利用频闪摄影研究自由落体运动

频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段，在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。第32页/共48页2023/4/1800.83.27.112.519.628.3OABCDEF频闪时间间隔0.04sAB=OB-OA=3.2cm-0.8cm=2.4cmBC=OC-OB=7.1cm-3.2cm=3.9cmCD=OD-OC=12.5cm-7.1cm=5.4cmDE=OE-OD=19.6cm-12.5cm=7.1cmEF=OF-OE=28.3cm-19.6cm=8.7cmBC-AB=3.9cm-2.4cm=1.5cmAB-OA=2.4cm-0.8cm=1.6cmCD-BC=5.4cm-3.9cm=1.5cmDE-CD=7.1cm-5.4cm=1.7cmEF-DE=8.7cm-7.1cm=1.6cm实验数据分析：图中的数据表示的是各点到O点的距离：实验表明：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。第33页/共48页

打点计时器第34页/共48页2023/4/18利用打点记时器研究自由落体运动

下面是利用打点记时器研究自由落体运动的实验中得到的一条点迹清晰的纸带，第一个点为O，另选连续的4个点A、B、C、D作为测量点，每两个测量点之间还有4个点未画出，图中的数据是每个测量点到O点的距离（单位：mm）根据数据分析：OABCD049.0196.0441.0实验表明：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。第35页/共48页2023/4/18序号小球的位置（cm）相等时间内的位移（cm）

相邻相等时间的位移差（cm）位移差△Si（cm）

a

(cm/s2)2

3

S1=△S1=S2-S1=

4

S2=△S2=S3-S2=

5

S3=△S3=S4-S3=△SⅠ=S4-S1=a1=6

S4=△S4=S5-S4=△SⅡ=S5-S2=a2=7

S5=△S5=S6-S5=△SⅢ=S6-S3=

a3=8

S6=

=观察实验,记录数据=————————————————————第36页/共48页2023/4/18通过实验及数据处理测得：实际意义：

当物体所受空气阻力比物体本身重力小得多时，即f<<G时。从静止开始的竖直下落运动，可以按自由落体运动处理。

一切物体的自由落体的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫做重力加速度，符号：g；方向：竖直向下(与重力方向一致)；大小：与地点有关．一般计算中g＝9．8m／s2，粗略计算中可以取g＝10m／s2．第37页/共48页赤道：g=9.780m/s2北京：g=9.801m/s2北极：g=9.832m/s2莫斯科：g=9.816m/s2随纬度升高，重力加速度增大。第38页/共48页2023/4/18总结规律a=gv0=0知识迁移第39页/共48页2023/4/181、2011年7月2日，杭州白金海岸小区，两岁女童妞妞从10层高楼坠落。就在此时，正在楼下的吴菊萍甩掉高跟鞋，奋不顾身地冲过去，用双臂接住了孩子，之后两人均陷入昏迷。设每层楼高2.8m，吴菊萍从她所在的地方冲到一楼窗口下需要的时间是1.3s。请估计一下，“最美妈妈”吴菊萍要接住孩子至多允许她有多长的反应时间。课堂例题解：孩子位于的高度：h=2.8×10m=28m将h代入上述公式，求的孩子下落的时间为：

故允许她的最长反应时间为：t=2.4s－1.3s=1.1s。孩子的运动近似看做自由落体运动：第40页/共48页2023/4/181、关于自由落体运动，下列说法正确的是()A．物体从