高中物理自由落体运动教案设计.docx
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高中物理自由落体运动教案设计
高中物理自由落体运动教案设计一
一、教材分析
（一）教材内容
1、地位与作用
本节是在学习了运动学的基本概念和匀变速直线运动等知识后安排的，自由落体运动作为匀变速直线运动的一种特例，是一种理想化模型，生活中应用非常多。
通过对自由落体运动的研究，一方面在复习和巩固前面所学知识的同时也加强了课本知识与实际生活的联系;另一方面通过对分析物理问题的思维和科学方法的学习，为学生今后研究比较复杂的运动问题打下良好的基础。
因此本节课既是“匀变速直线运动的复习课，培养学生思维的探究课，联系生活的应用课，也是学生后继学习的准备课”具有承上启下的作用。
2、教材内容安排
教材通过“观察思考”中提出的几个问题引起学生思考，以此引入新课，接着展示钱毛管试验并提出自由落体运动的概念，然后讲述伽利略对自由落体运动的探究过程，提炼其“发现问题——提出猜想——设计方案——合理外推”的科学研究方法，最后讲述了自由落体加速度，用表例举了不同地区的重力加速度，并通过例题让学生对所学知识深刻理解。
3、新课程标准的要求
经历自由落体运动规律的实验探究过程，了解自由落体运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用。
4、教材特点
教材在本节设计上有两个特点：
第一、注重学生活动，突出实验探究;第二、重视物理知识在日常生活中的应用。
（二）教学目标
1.知识与技能：
◆知道自由落体运动的概念。
◆理解重力加速度，知道它的大小和方向，了解不同地方加速度不同。
◆掌握自由落体运动的规律，并能运用规律解决实际问题。
2.过程与方法：
◆用改进的实验装置引领学生探究自由落体运动的规律，提炼科学研究方法。
◆参与探究过程，增强学生观察、思考、总结、归纳的能力。
3.情感态度与价值观：
◆通过探究过程，学习伽利略敢于坚持真理，实事求是的科学态度。
◆指导学生完成探究过程，培养学生团队合作精神。
（三）教学重难点
重点：
对自由落体运动规律的理解。
难点：
对自由落体运动规律的探究过程。
二、学情分析
1.日常生活
学生对落体运动有一定的生活经验。
2.知识基础
在本节之前学生已经学习了“运动的描述”“匀变速直线运动的研究”等相关知识，能运用公式解决一些简单的运动学问题。
3.不足之处
刚进入高中的学生思维能力偏重于形象思维和感性思维，抽象逻辑思维和理性思维还处于初级发展阶段，利用科学研究方法进行探究的能力还没有完全形成。
三、教学手段
1、教学模式
◆启发引导模式
由于本节内容和前边几节内容紧密相连，在实验探究时，通过启发引导模式，引导学生猜想静止下落的物体可能是做初速度为零的匀加速直线运动。
◆探究模式
书本只描述了“观察思考”的简单几个问题，然后演示了“钱毛管试验”就直接提出了自由落体运动的概念，没有达到真正引导学生探究自然规律的目的，在此利用自主设计的实验器材，引领学生重走伽利略“发现问题——提出猜想——设计方案——合理外推”的科学研究方法这条道路，不仅能够让学生体验像科学家一样探究问题的乐趣，而且也能让学生自己在习得知识的同时掌握科学研究方法。
◆合作学习模式
在进行学生实验时，由于实验过程较多，必须边操作边读数边记录，然后计算，所以应由小组配合共同完成，再交换角色，如此合作交流并得出结论。
2、教学方法
◆启发法
在整个教学过程中，用启发法引导学生提出猜想、设计方案、合理外推，启发学生思考，对所学的知识能更深入的理解。
◆实验法
在学生提出影响物体下落快慢的因素是空气阻力之后，用牛顿管进行实验，并且向学生介绍考虑主要因素忽略次要因素的研究思想，从而提出自由落体运动的概念。
◆讲授法
理解自由落体运动的概念和规律以及重力加速度是本节的重点内容，运用讲授法，帮助学生进行分析，从而加深理解。
◆探究法
利用自主设计的减缓下落速度的实验器材，引领学生经历“发现问题——提出猜想——设计方案——合理外推”的科学研究方法这条道路，让学生去探究下落物体的运动规律，为学习自由落体的知识做铺垫，在课堂总结时再提出其实同学们重走了伟大科学家伽利略的道路，不仅能够让学生体验像科学家一样探究问题的乐趣，而且也能让学生自己在习得知识的同时掌握科学研究方法。
3、学法指导
在教学过程中，以观察、猜想、实验探究、分析论证、归纳总结的形式，锻炼学生的逻辑思维能力。
首先，激发学生的求知欲重视学生的猜想，同时引导学生去探索、分析和总结，使学生的学习过程本身构成一个解决问题的过程，为以后的学习打下基础。
4、教学策略
◆认知冲突策略
在日常生活中，学生根据生活经验会认为重物一定比轻物下落得快，采用认知冲突策略，使学生意识到轻物有时也会比重物下落得快，使学生产生认知冲突，从而产生解决问题的欲望。
◆任务驱动策略
进入新课之后，引导学生猜想落体运动可能遵循的运动规律，然后让学生带着任务去思考、讨论、交流应该怎样设计实验来验证猜想。
5、实验改进
◆书本实验
在“观察思考”部分设计到三个实验即比较橡皮和纸片的下落;把纸片对折再和橡皮从同一高度下落;钱毛管试验。
◆改进实验
■斜面实验：
如图所示，将伽利略的“冲淡重力”斜面实验的计时方法改为用光电传感器来计时，可以在显示屏上直观的读出小球所用的时间且比较精确，用此装置作为学生探究自由落体运动规律的器材，可以节约课堂时间。
将其设计成斜面，可以达到减缓小球下落速度的目的，从而引领学生经历“发现问题——提出猜想——设计方案——合理外推”的科学探究之路。
■牛顿管实验：
教材中在验证物体下落受空气阻力影响时用的是钱毛管装置，该装置效果不明显，原因是在倒转管时速度很快，学生不易观察，而将其改为用牛顿管，可以用磁铁吸住羽毛和铁块，然后撤去磁铁使两物体同时下落，没有倒转管的过程，演示时将牛顿管放于日光灯处，学生更容易观察。
■时间尺
在一根小木棍上的一定长度处标上对应的时间，制作成一把时间尺，利用该尺测量学生的反应时间，并让学生思考该尺与刻度尺的区别，以此让学生应用本节知识。
一把时间尺不仅能在课堂最后再次激起学生的兴趣，而且可以达到教学反馈的目的。
四、教学媒体
PPT、Flash动画、实验器材（斜面装置、牛顿管、白屏、时间尺、钢球、羽毛球、泡沫块等）
教学流程
用钢球、羽毛球、泡沫块分别从某一高度处静止释放，学生观察三个物体下落有哪些共同点，学生发现它们都竖直下落且速度越来越大。
探究实验;探究下落物体遵循的运动规律。
实验验证;用牛顿管验证影响物体下落快慢的因素是由于空气阻力的原因。
自由落体运动;提出自由落体运动的概念、让学生讨论总结它的规律、最后提出重力加速度。
通过“抓钱游戏”和自制教具“时间尺”在引起学生兴趣的同时，不仅可以体现物理来源于生活，而且还可以帮助学生达到知识内化的目的。
带领学生回顾知识点，然后告诉学生，他们经历的探究过程就是伽利略对自由落体运动的探究过程，让学生体会探究的乐趣，最后用诗歌来总结本节课，让知识由点成线，由线成面，帮助学生达到认知的螺旋式上升。
六、教学过程
教学过程教学内容时
间
教师活动
学生活动
设计意图
创设情境
引入新课
2分钟用李白诗句引入，然后用PPT展示生活中苹果、树叶、水滴的下落，接着做演示实验。
演示实验1：
将钢球、羽毛球、泡沫块分别从某一高度处静止下落。
提问：
下落物体的运动有哪些共同点呢?
观看物体下落情况，经过思考发现它们都在做速度增大的落体运动。
■用生活中常见的物体下落现象引起学生的兴趣，将注意力转移到课堂上来。
新课教学
探究小球下落的运动规律
分钟【提出猜想】
用Flash动画帮助学生进行猜想。
猜想：
小球可能是做初速度为零的匀加速直线运动。
观察照片，发现连续相等时间间隔内各段位移比近似于正奇数比，由此提出猜想。
■培养学生观察现象和分析问题的能力。
新课教学
探究小球下落的运动规律
分钟【发现问题】
提问：
要验证猜想，必须要知道小球下落的哪些物理量?
演示实验2：
拿出一个小球使其从某一高度处静止下落，让学生用秒表测量小球下落的时间。
现象：
每组测量的时间都不相同而且误差很大。
提问：
怎样才能使小球运动慢一些便于测量时间呢?
1.必须知道小球下落的位移和所用的时间。
2.造成误差很大的原因是小球下落速度非常快，很难准确测量时间。
3.将小球放在斜面上运动可以减缓其下落速度，便于测量时间。
■引导学生去发现问题，并思考原因，培养学生的观察能力.
■让学生发现时间很不好测这个问题，目的是让学生自己去发现问题，寻找答案，同时培养学生的合作能力。
高中物理自由落体运动教案设计二
一、课程分析
1.本节课使用的教材是《普通高中课程标准实验教科书物理（必修1）（人民教育出版社）》，教学的内容是第二章第5节关于自由落体运动的内容。
2.教学内容（教学重点、难点、关键）
（1）自由落体运动的研究。
（2）对自由落体运动规律的实验探究过程。
（3）运用自由落体运动的规律解决简单问题。
二、学情分析
1.学生在刚学完匀变速直线运动的规律后，急需一次真正的实践去更深刻的理解匀变速直线运动的规律，而对自由落体运动的研究，恰恰适应了学生的这一要求，在本节课的学习中，要让学生的认识有进一步的提高。
2.本节课从人类对自由落体运动的认识历史引入，介绍亚里士多德、伽利略的研究过程，对轻重物体下落快慢的因素和自由落体运动的理解，以期学生对自由落体运动有全面、清楚的认识。
3.两位科学家在研究自由落体运动中做出了杰出的贡献，讲课时讲出他们的研究成果，这样既可以培养学生热爱科学的思想，又可以活跃课堂气氛。
三、设计理念
本节课从生活实践出发，结合学生在实际生活中的观察，初步了解自由落体运动，并通过对两位科学家对自由落体运动的研究，结合伽利略的理想实验，得出自由落体运动的特点。
接着，通过实验让学生自主探究自由落体运动所遵循的规律。
通过学生对自由落体运动规律的理解加以训练，让学生初步接受自由落体运动的规律，最后，在学生深入了解和掌握了自由落体运动的规律后，通过回扣课堂游戏，使学生对自由落体运动的规律加以巩固和提高。
四、学习目标
1.知识与技能：
（1）研究并认识自由落体运动的特点和规律。
（2）理解自由落体运动的特点和规律;并会运用自由落体运动的特点和规律解答相关问题。
2.过程与方法：
（1）通过观察演示实验，概括出自由落体运动的特点，培养学生观察，分析能力。
（2）利用已知的直线运动规律来研究自由落体运动。
3.情感态度价值观：
（1）培养学生仔细观察、认真思考、积极参与、勇于探索的精神。
（2）培养学生严谨的科学态度和实事求是的科学作风。
五、教学过程设计
（一）新课引入
设计思路：
在复习之前匀变速直线运动规律的基础上引入本节课我们将学习一中特殊的匀变速直线运动自由落体运动。
复习不仅能起到之前知识巩固的作用，而且能使学生在新课当中更好更快的学习。
师：
我们已经学习了匀变速直线运动中的一些运动规律请同学到黑板上写出我们之前学过的一些规律。
生：
到黑板前写出。
师：
很好那么我们今天要继续学习一种特殊的匀变速直线运动自由落体运动。
【板书】课题：
第五节?
自由落体运动
新课研究：
设计思路：
在教学中，教师应运用物理本身的魅力激发学生求知的欲望和情感，同时，教师本身以饱满的热情、强烈的求知欲、热爱物理学科的情趣，带领学生去探索物理世界的奥秘，就会对学生的学习兴趣产生巨大影响。
师：
同学们，请看屏幕上的日常生活当中的四幅图片他们分别是什么。
生：
分别是苹果的掉落，露珠的滑落，雪花的飘落，还有树叶的掉落。
师：
我们看到的四幅图片中都有物体的下落那么谁下落的快谁下落的慢呢?
生：
苹果下落的快树叶和雪花下落的慢。
师：
为什么呢?
生：
因为苹果重树叶和雪花轻
师：
那难道是重的物体下落的快轻的物体下落的慢么我们通过几个小实验一起验证一下同学们的结论是否正确。
实验1：
用重的橡皮和和轻的纸片同时下落发现重的橡皮下落的快。
师：
两千多年前，古希腊哲学家亚里士多德也持有这一观点，在人类还处于懵懂时期的时候，亚里士多德就对这一现象作出研究，这本身就值得我们尊敬。
但这个观点是否正确呢?
我们还是通过实验来验证。
实验2：
两张相同材质的纸一张大的一张小的，显然小的轻一些，让小的制片团成纸球，让他们同时下落，发现轻的物体比重的物体下落的快。
亚里士多德的观点是不正确的。
实验3：
用橡皮和轻的纸团同时释放看一看下落快慢程度，发现下落快慢差不多
介绍意大利物理学家伽利略早在400多年前就做过类似的实验，他的观点是物理下落与物体的质量没有必然联系。
提出疑问为什么有时重的物体下落的快有时轻的物体下落的快有时轻重物体下落一样快?
学生回答。
。
。
这些因素最后导致的都是空气阻力的不同。
师：
如果我们忽略空气阻力的影响，同学们猜一下，会出现什么情况?
实验4：
用牛顿管制造出真空状态让轻的羽毛和重的铁片同时下落发现下落快慢是相同的。
得出结论：
在物体只受重力或空气阻力可以忽略的情况下，从静止开始下落物体的快慢应该是相同的，而与物体的质量没有关系。
设计思路：
美国著名心理学家布鲁纳曾说：
掌握一般概念和原理是通向普遍迁移的大道。
因此，我们在组织教材时，应把基本概念和规律放在首位，突出教材的系统性和规律性。
通过上述几个学生实验，让学生充分体验学习的快乐，体验实验探究在物理规律研究中的重要作用;同时也活跃课堂气氛，增强学生的学习兴趣。
【板书】
自由落体运动：
定义：
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动称为自由落体运动。
特点：
（1）只受重力
（2）v0=0
师：
那么，自由落体运动到底是一种什么样的运动呢?
他遵循什么样的规律呢?
现在我们通过实验来探究自由落体运动的规律。
师：
从直观来看我们可以看出来什么?
生：
从静止开始、运动是一条直线、速度越来越大。
高中物理自由落体运动教案设计三
教学目标
知识目标
1、知道什么是自由落体运动.
2、知道什么是重力加速度，知道重力加速度的方向和通常的取值.
3、会应用相应的运动学公式解答有关自由落体运动的问题.
能力目标
调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表述.
教学建议
教材分析
教材把自由落体运动作为初速度为零、加速度为的匀加速直线运动的特例来处理，没有另外给出自由落体运动的公式，这体现了物理学从简单问题入手，用理想化的方法处理实际问题的方法.研究自由落体运动时，给出了频闪照相机的照片，但没有作定量的详细分析，只要求从图上看出物体越落越快，物体作加速运动即可.教材为了简便，援引伽利略的研究结果，直接给出了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，重力加速度的讲述，也比较适合学生的思维习惯，根据实验在同一地点，从同一高度同时自由下落的物体，同时到达地面的事实.由知它们的加速度必相同，所以本节课的重点和关键是做好实验和推理分析.
教法建议
可以按照教材安排的顺序，在讲解的同时，通过实验，边讲边议，如果学生条件许可，可采取讨论式的教法.
教学设计示例
教学重点：
认识自由落体运动是初速度为零、加速度为的匀变速直线运动，并能应用匀变速直线运动的规律解决自由落体运动的问题.
教学难点：
自由落体运动中不同物体下落的加速度都为.
主要设计：
一、自由落体运动
[方案一]
1、思考与讨论：
（1）重的物体下落得快?
还是轻的物体下落得快?
（2）请举出一重的物体下落快的实例?
（演示一团棉花和一块石头下落的现象）
（3）请举出一轻的物体下落快的实例?
（演示一小粒石子和一大张纸片下落情况）
2、分析引导：
（1）上述实验现象是因为有空气阻力存在使现象变得复杂，（教师指出）
（2）演示：
把纸片团成一个小纸团，再让它和小石子同时下落的现象.
（3）提问：
如果没有空气阻力，只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢如何?
（4）演示：
按教材要求做“牛顿管”实验.
3、分析与小结：
（1）分析“牛顿管”实验的特点，引出自由落体运动的定义.
（2）展示课件“自由落体运动的频闪效果”
（3）分析频闪效果，分析出自由落体运动是加速运动，进而指出，自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.
[方案二]
1、教师提出我们要研究一种见得非常多的物体运动，即物体下落的运动，问学生：
重的物体下落快还是轻的物体下落的快?
2、启发学生回想所见过物体的下落运动，有没有轻的物体下落快的现象?
引导学生对观察到的物体下落现象总结为“有时重的物体下落快、有时轻的物体下落快”（配合演示）
3、提问：
怎样从理论上说明重的物体比轻的物体下落快是不对的?
让学生看教材30页有关伽利略的推理，认识到从“重的物体下落快”会导出矛盾的结论.
4、提问：
为什么有时重的物体下落快?
有时轻的物体下落快?
可通过前面的演示启发学生想到：
空气阻力的作用使得物体下落问题变得复杂.
5、教师问：
我们应该怎样研究物体的下落运动?
引导学生想到研究问题应从简单到复杂，因此应首先研究没有空气阻力时物体的下落情况.指出可根据实验来研究.
6、演示：
“牛顿管实验”让学生得出结论：
没有空气阻力，只有重力作用时，轻重不同的物体下落快慢相同.
7、教师小结：
物体只在重力作用下从静止下落的运动叫自由落体运动，轻重不同的物体自由下落快慢相同.
8、展示课件“自由落体运动的频闪效果”，总结特点：
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.
二、自由落体加速度：
1、分析引导：
在同一地点，从同一高度同时下落的物体，下落到同一位置时（这个位置是任意的）所用时间总是相同的.可知：
这些初速度为零的匀加速运动，在相同时间里发生了相等的位移，由知，它们的加速度必相同.
2、让学生看书，记住重力加速度的方向，了解一些地区的重力加速度的数值.
3、让学生根据匀变速运动的公式，推导出自由落体运动的公式：
若学生基础较好，可根据自由落体频闪照片，用分析纸带的方法粗算一下自由落体加速度.
探究活动
滴水法测重力加速度的过程是这样的，让水龙头的水一滴一滴的滴在其正方的盘子里，调整水龙头，让前一滴水滴到盘子时后一滴恰好离开水龙头，测出几滴水落到盘中的总时间t，用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差h，即可算出重力加速度.请思考：
为什么不只测出一滴水下落的时间即开始计算?
按前面给的方法测出一个水滴下落时间还是?
为什么?
重力加速度的表达式是什么?
实际做一做，计算一下，当地的重力加速度.
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