自由落體運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)

甘紅德

【摘要】自由落體運(yùn)動(dòng)是高中物理的重要內(nèi)容。文章首先通過師生合作游戲引入課題，引出自由落體運(yùn)動(dòng)的概念；接著，先讓學(xué)生猜想自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，再通過實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生自主探究這種運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)；然后，讓學(xué)生結(jié)合之前學(xué)過的勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得出自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律；最后就是規(guī)律的應(yīng)用，使學(xué)生對自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律加以鞏固和提高。

【關(guān)鍵詞】自由落體運(yùn)動(dòng)；教學(xué)設(shè)計(jì)；規(guī)律

【教材分析】

自由落體運(yùn)動(dòng)是高一物理第一章第七節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)了運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)后編排的，是勻變速直線運(yùn)動(dòng)的特例。對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究一方面是對前面知識(shí)的復(fù)習(xí)和鞏固，同時(shí)也加強(qiáng)了課本與實(shí)際生活的聯(lián)系；另一方面是通過實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生自主、合作、探究的科學(xué)研究方法，為學(xué)生的終身發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。因此，本節(jié)課是本章知識(shí)的復(fù)習(xí)課、培養(yǎng)學(xué)生思維的研究課、聯(lián)系生活的應(yīng)用課，也是后面課程的知識(shí)準(zhǔn)備的墊底課。所以本節(jié)課在本章中具有重要的地位和作用。

【學(xué)情分析】

在前面的教學(xué)中，學(xué)生已經(jīng)初步掌握了勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究過勻速直線運(yùn)動(dòng)和勻變速直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)對物理學(xué)中的理想模型有了一定的認(rèn)識(shí)，具備了初步的邏輯思維能力和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。

【教學(xué)目標(biāo)】

知識(shí)與技能

1.研究并認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律。

2.理解自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律，并會(huì)運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律解答相關(guān)問題。

過程與方法

1.培養(yǎng)學(xué)生觀察能力和分析、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力，使之會(huì)驗(yàn)證勻變速直線運(yùn)動(dòng)。

2.通過分析，歸納出自由落體運(yùn)動(dòng)速度、位移公式，培養(yǎng)學(xué)生分析、推理、綜合的能力。

情感態(tài)度與價(jià)值觀

1.讓學(xué)生領(lǐng)悟突出主要因素，忽略次要因素的哲學(xué)思想。

2.通過實(shí)驗(yàn)探究，使學(xué)生形成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

教學(xué)重難點(diǎn)

重點(diǎn)：自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)和規(guī)律。

難點(diǎn)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)并驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。

教法學(xué)法

問題教學(xué)法、實(shí)驗(yàn)法、討論法。

教學(xué)準(zhǔn)備

教師準(zhǔn)備：（打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、交流電源、鐵架臺(tái)、質(zhì)量不同的重物12套）、PPT課件、多媒體展臺(tái)、信用卡、紙片、牛頓管、真空抽氣機(jī)

學(xué)生準(zhǔn)備：三角板（或刻度尺）、鉛筆、草稿紙

【教學(xué)過程】

一、引入新課

利用課前制作好的“測反應(yīng)時(shí)間的尺子”測同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間。

設(shè)計(jì)意圖：在課堂教學(xué)過程中，有意識(shí)地創(chuàng)設(shè)情境，通過提出一些與課文有關(guān)的富有啟發(fā)性的問題，將學(xué)生引入情境之中，容易激發(fā)起學(xué)生學(xué)習(xí)的動(dòng)機(jī)，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)興趣；通過合理創(chuàng)設(shè)情境，不僅能起到組織教學(xué)的作用，而且能使學(xué)生明確學(xué)習(xí)目標(biāo)，產(chǎn)生濃厚的學(xué)習(xí)興趣。

二、新課教學(xué)

知識(shí)點(diǎn)一：自由落體運(yùn)動(dòng)

問題1： 物體下落的快慢與哪些因素有關(guān)？

『實(shí)驗(yàn)探究一』（1）把一張紙片和同樣大小的信用卡從同一高度由靜止同時(shí)釋放，哪個(gè)下落得快？（2）把紙片和信用卡疊在一起，重復(fù)上述實(shí)驗(yàn)，下落快慢有什么變化？試猜想發(fā)生這些現(xiàn)象的可能原因。

（學(xué)生觀察、思考后回答：由于空氣阻力的影響。）

『實(shí)驗(yàn)探究二』（1）把事先抽成幾乎真空的牛頓管拿出來，讓牛頓管中的鐵片、羽毛由靜止同時(shí)從同一高度下落；（2）再打開閥門讓空氣進(jìn)入，重復(fù)剛才的實(shí)驗(yàn)。

（學(xué)生觀察、思考后回答：在沒有空氣阻力的情況下，輕重不同，物體下落快慢相同。）

設(shè)計(jì)意圖： 學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)觀察進(jìn)而對原有的觀念產(chǎn)生懷疑，猜想下落快慢不同的可能原因，然后再設(shè)計(jì)另外的實(shí)驗(yàn)去驗(yàn)證，得出物體下落快慢相同與輕重?zé)o關(guān)，與空氣阻力有關(guān)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。

『學(xué)生活動(dòng)』引出自由落體運(yùn)動(dòng)的概念

①定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)，叫自由落體運(yùn)動(dòng)。

②條件：a.初速度為零； b.只受重力作用。

說明自由落體運(yùn)動(dòng)是理想化模型，實(shí)際中在重力比阻力大得多的情況下，可以忽略阻力的影響；把物體自由下落的運(yùn)動(dòng)看成自由落體運(yùn)動(dòng)。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生了解突出主要因素，忽略次要因素，建立理想化模型的物理思維方法。

知識(shí)點(diǎn)二：自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)

問題2： 自由落體運(yùn)動(dòng)軌跡是直線還是曲線？是勻速運(yùn)動(dòng)還是變速運(yùn)動(dòng)？

討論交流：1.怎樣根據(jù)紙帶上點(diǎn)的分布特征判斷物體是否是做勻變速運(yùn)動(dòng)？

2.重錘托著紙帶自由下落能否看成是自由落體運(yùn)動(dòng)呢？

實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

（1）要豎直提起紙帶，讓重錘靠在限位孔。

（2）先接通電源，后釋放紙帶。

（3）選取中間一段比較清晰的點(diǎn)跡并每隔一個(gè)計(jì)時(shí)點(diǎn)依次編好計(jì)數(shù)點(diǎn)。

（4） 用刻度尺依次測量出x1、x2、x3、x4兩點(diǎn)間的距離，請?zhí)詈脤?shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格。

（教師巡視，了解情況，并給部分有困難的學(xué)生以適當(dāng)?shù)囊龑?dǎo)。）

根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸納出自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)：是初速度為零勻加速直線運(yùn)動(dòng)，方向豎直向下。

設(shè)計(jì)意圖：通過此活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力、實(shí)驗(yàn)操作能力、數(shù)據(jù)處理能力以及歸納總結(jié)能力。

問題3：閱讀教科版必修1課本P31“一些地區(qū)重力加速度值”，從表中你能發(fā)現(xiàn)什么規(guī)律嗎？

總結(jié)：地球的不同地方，重力加速度不同，從赤道到兩極，重力加速度逐漸增大。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生的概括能力，讓學(xué)生了解重力加速度隨緯度的增加而增大。

知識(shí)點(diǎn)三：自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律

問題4：根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的初速度v0=0，加速度 ，下落位移（高度）x=h，請同學(xué)們結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律，寫出自由落體運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律。

設(shè)計(jì)意圖：培養(yǎng)學(xué)生的知識(shí)遷移能力。

例題：如圖，在測反應(yīng)時(shí)間過程當(dāng)中，若尺子下落的高度為 20cm，請估算出反應(yīng)時(shí)間。

設(shè)計(jì)意圖：該問題是通過回扣課前游戲，使學(xué)生對自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律加以鞏固和提高，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用新知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。

【課外作業(yè)】

1.根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)下落時(shí)間與下落高度的對應(yīng)關(guān)系，請你設(shè)計(jì)方案制作一把測量反應(yīng)時(shí)間的尺子。

2.請你設(shè)計(jì)方案：用一塊較重的石子和秒表來估算一座橋的橋面到水面的距離。

【板書設(shè)計(jì)】

第七節(jié) 自由落體運(yùn)動(dòng)

一、定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動(dòng)

二、條件：1.只受重力作用；2.初速度為零

三、性質(zhì)：勻加速直線運(yùn)動(dòng)，a=g=9.8m/s2，方向豎直向下

四、規(guī)律：；；