自由落体教学设计.docx

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自由落体教学设计

《探究自由落体运动》

选用教材：

粤教版高中物理必修一

授课对象：

高中二年级学生

姓名：

《探究自由落体运动》教学设计

【课题】探究自由落体运动

【教学时间】15分钟

【教学对象】高一学生

【教材】粤教版必修一第二章第一节

【教学内容分析】

1.教材的地位和作用：

本节主要内容是探究自由落体运动，是本章的重点内容，同时也是后面学习匀变速直线运动的基础。

从亚里士多德和伽利略观点的冲突，经过实验探究，得出物体下落过程中的运动情况与物体的质量无关，引出自由落体运动的概念。

在通过记录自由落体运动轨迹，用打点计时器或频闪照片，从频闪照片中分析自由落体的规律，位移正比于时间的平方值。

2.课标要求：

通过实事，初步了解近代实验科学产生的背景，体会物理模型在探索自然规律中的作用，体会实验在发现自然规律中的作用。

3.教材的编写思路：

通过前人对落体运动的矛盾思考，激发学生学习、探究的热情，感受逻辑思维的力量；通过演示小实验，让学生自己去观察、发现规律。

4.教材的特点：

（1）突出实验探究；

（2）重视物理知识在生活中的实际应用。

5.教材处理：

本节课的教学设计与教材的设计顺序相同，充分利用新课标教材中的实验探究内容丰富的特点，在课堂上使用现有的器材实现课本中的实验，让学生参与其中，体会实验过程，边动手边学习。

【学生情况分析】

1.学生的兴趣：

对物理表现出浓厚的因果认识、操作和概括兴趣，有着浓厚的好奇心和求知欲。

2.学生的知识基础：

学生已经学习了位移、加速度、时间等描述运动的知识。

3.学生的认识困难：

学生在生活中对于树叶飘落、雨滴下落等落体运动司空见惯，但不知道落体运动的快慢和位移的规律。

【教学目标】

1.知识与技能

（1）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）能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进行分析；

（3）知道什么是自由落体的加速度；

（4）初步了解探索自然规律的科学方法。

培养学生的观察、概况能力。

2.过程与方法

（1）培养学生的观察能力和逻辑推理能力；

（2）进行科学态度和科学方法教育，了解研究自然规律的科学方法，培养探求知识的能力；

（3）通过对落体运动的实验探究，初步学习使用控制变量法。

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达能力；

（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理想化模型——自由落体。

（3）通过实验，培养学生的合作精神。

（4）通过史实，培养学生学会质疑的科学素养。

【教学重点】

探究自由落体运动的过程及自由落体运动的概念。

【教学难点】

物体下落快慢与物体质量无关。

【教学策略设计】

1.教学方法

（1）实验法：

物理是一门以实验为基础的科学。

本节教学设计注重通过实验创设稍高于学生原有知识水平的情境，如对物体下落快慢原因的猜想，塑料板（重的）和纸片分布（轻的）等，以引起学生的认知冲突为出发点开展教学，把知识的教学过程变成一种解决问题和科学探究的过程。

同时注意渗透物理学研究方法、科学思维方法。

（2）讲授法：

通过教师形象生动、富有启发的讲解，辅之以物理学史，启发学生思维，把学生的感性认识上升到理性认识。

在讲授知识的渗透探究的思想，而在探究的过程中又讲授必要的物理知识。

2.学法指导

俗语云：

授人以鱼，供一饭之需；授人以渔，则终身受用。

学法指导方面通过组织学生进行分组实验，以交流讨论、互相启发的方式引导学生探究液面的特点，在合作解决问题的过程中完成知识的自我构建。

3.教学媒体设计

充分利用实物、视频、图片等材料，为学生学习物理规律提供必需的感性材料。

利用系列的小实验演示影响物体下落快慢的原因是空气阻力，而不是质量，帮助学生更好地了解影响自由落体快慢的因素，利用多媒体课件逐步分析自由落体这一理想模型提出的历史演变，帮助学生更好地理解这一物理规律。

【教学用具】

面积相同的塑料板和纸片、另有一张一半面积的纸片、直尺

【教学流程图】

教学环节和教学内容

教师活动

学生活动

设计意图

【教学过程设计】

【导入新课，提出问题】

从生活现象导入，提出问题，并提出解决问题的方法——实验法

问：

前面我们学习了直线运动的规律。

在日常生活中，我们最常见的直线运动，就是我们这节课学习的落体运动，那么同学们回想一下，是重的物体下落快还是轻的物体下落快？

问：

同学们说是重的，那么我们来验证一下大家的想法是不是正确的。

引导思考：

生活中见到的现象背后是否存在必然性？

引入课堂：

对落体运动的思考

讨论、思考、

答：

重的

现象——问题

通过简单常见的现象进行提问，引发思考。

利用学生对落体运动的思维定势，引起认识矛盾，极大地激发了学生的求知欲。

引导学生反思生活现象背后的科学性。

【实验探究，归纳总结】

使用简单的材料进行实验验证是否物体下落快慢与质量有关：

1）塑料板和纸片从同一高度下落；

2）塑料板和纸团从同一高度下落；

3）一张纸片和卷成纸团的半张纸片从同一高度下落；

结论：

①物体下落快慢与质量无关；

②空气阻力是影响物体下落快慢的原因。

【学史对话，建立模型】

利用物理学历史上著名的“比萨斜塔”实验，让学生从历史发展的高度出发，看待从古至今人们对落体运动的思考，并结合上述的实验探究，体会到下落快慢是主要研究对象，那么可以忽略空气阻力的影响，建立自由落体的模型进行运动分析。

建立起自由落体的模型，为下面进行模型的分析做好铺垫。

指导学生实验：

问：

塑料板和纸片的面积相等，而质量不等，这里所采用的物理实验方法是？

教师指导学生进行实验，并记录现象；

问：

半张纸片下落得比整张纸片快的做法是什么？

引导学生观察：

1、为什么轻的物体也可以下落得比重的物体快？

2、影响物体下落快慢的因素是什么？

通过牛顿管实验视频，加深理解。

引导学生归纳：

①物体下落快慢与质量无关；

②空气阻力是影响物体下落快慢的原因。

讲述伽利略进行的逻辑推理猜想亚里士多德的观点是错误的，以及他的“比萨斜塔”实验——验证实验。

问：

于是物理学上“去繁就简”，建立了自由落体这一理想模型，来着重对落体运动的快慢进行研究。

那么我们在定义自由落体运动时，就必须忽略它的？

叙：

那么自由落体模型还有一个条件就是，初速度为零。

分组实验

观察

讨论

答：

控制变量法

实验

观察

交流讨论

思考

答：

将半张纸揉成纸团。

对比、分析

答：

受到的空气阻力小，轻的物体可以下落得比重的物体快。

答：

空气阻力。

理解

记忆

思考

回顾

答：

空气阻力

消除疑惑

深化理解

记忆

组织学生分组实验，一方面让学生直观地感受物体下落快慢与质量无关，另一方面意在让学生自己开口说出实验现象，培养学生的表达能力，合作精神和分析解决问题的能力。

引导学生针对实验现象进行再思考，由浅入深，层层递进，培养学生的逻辑思维能力。

通过师生对话的形式，配合课件逐步分析，关注概念的建立过程和学生的思维过程，让学生从现象的感性认识提升到概念的理性认识。

【规律探究，总结铺垫】

通过伽利略的间接证明实验，验证自由落体是做匀变速直线运动。

并重点介绍用打点计时器可以直接验证匀变速直线运动的方法。

问：

这是一张频闪照相机拍的自由落体的图片，我们发现，物体的速度越来越快。

那么它做的是匀变速运动吗？

我们不妨提出猜想，然后想办法验证我们的猜想。

伽利略在18世纪时就提出了同样的猜想，并且用斜面实验间接证明了这个猜想是对的。

今天，我们来介绍另一个验证方法，而这个验证方法可以直接算出自由落体过程中的速度，这就是打点计时器法了。

由打点计时器的纸带，我们可以测出位移s和时间t，那么s与t2是什么关系呢？

同学们课后找到两者的关系，我们下节课再来进一步研究自由落体的运动规律。

听讲

思考

回答

思考

回答

消除疑惑

观察

思考

疑惑

消除疑惑

好奇

思考

交流讨论

回答

了解验证自由落体运动的历史方法和现如今的方法。

让学生领悟到，物理学的发展是科学家们用“逻辑推理、实验验证”的思想方法不断积累起来的成果。

要敢于质疑一些任务不正确的知识，用科学的方法提出自己的观点。

简单初步分析，为下一节课做好铺垫。

【板书设计】

附录一

本教学设计的创新之处

1.环环相扣，注重逻辑分析

本节课所用的实验器材简单，实验内容也很普遍，而又不仅仅只是根据实验现象的矛盾而否认“物体下落快慢与质量有关”的猜想。

本教学设计，旨在分析实验现象之间矛盾产生的原因——受空气阻力影响，半张纸片比整张纸轻，但把半张纸揉成团后，却可以比整张纸下落快，而“揉成团”即减小了半张纸的空气阻力，那么在两者都不受空气阻力的情况下，两者下落的速度应该是一样的。

验证还没有结束，通过牛顿管实验，验证了确实在没有空气阻力的情况下，物体下落的快慢相同。

而此实验和逻辑推理适合各地区的教学课堂，具有普适性和针对性，现象明显直观。

所制教具不仅能够丰富课堂，增强课堂趣味性，更是有助于教师见解知识，学生理解知识，突破难点。

2.物理学史不可少，物理研究方法要解析

通过对“力学之父”伽利略的研究历史的梳理，学生们能够进一步理解物理甚至是科学都是人类积累下来的财富，我们能够在这些宝藏中找到的东西很多很多，比如物理的研究方法：

逻辑推理、提出猜想、实验验证、归纳总结；比如敢于质疑，敢于创新的精神等等。

自由落体运动是一个理想化的模型，而为什么要研究这样一个在现实生活中不存在的运动呢？

这就涉及到对“理想化”物理研究方法的理解了，因为我们着重分析自由落体运动的运动学规律，此时“空气阻力”是次要因素，忽略它可以简化分析过程，找到运动规律的本质。

只有帮助学生理解了这一点，才能让他们觉得物理其实不远，而一些概念、规律都是物理学的科学方法，并不深奥，并不脱离生活。

如今的社会，知识日新月异，更迭速度极快，从长远的教育影响来看，传授知识的多少显得不再那么重要，更重要的是，在学习过程中学会的研究方法和那些“巨人们”的纯粹的精神。