教科版高一物理必修一1.7对自由落体运动的研究教案

《对自由落体运动的研究》教学设计 一、教材分析 《对自由落体运动的研究》是教科版必修一第一章第七节的内容。本节内容 是在学生学习了运动学的知识后，掌握了匀变速运动规律和特征后编排的，是匀 变速直线运动的特例。本节内容以物理学史亚里士多德和伽利略对下落物体运动 的研究为主线贯穿始终，体现了伽利略敢于质疑权威的精神，和其严谨的数理推 理，更重要的是本节教材内容中完整的展现了科学实验方法：对现象观察发现问 题 提出假说 逻辑数学推理 设计实验验证 对假说修正推广，这些无疑 是充分体现新课改中重过程与方法和情感态度价值观教育的理想素材，另一方面 本节内容可以以现代技术（毛钱管，频闪照片）对物理问题的研究也可以充分培 养学生的自主、合作、探究的能力，提高学生的科学素养，为学生的终身发展打 下了良好的基础。因此本节课让学生掌握自由落体运动的相关规律和应用固然重 要，但引导学生探究自由落体跟那些因素有关系，有什么样的关系，从而掌握如 何正确认识事物的思维方法更重要。 二、学情分析 1、在前面的教学中，学生初步掌握了匀变速直线运动的规律，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、在第三节内容中已经利用打点计时器研究过匀速直线运动和匀变速直线 运动，在第五节内容中了解了频闪照相技术在研究运动情况中的应用。另外对物 理学中的抓住主要因素、忽略次要因素构建理想模型有了一定的认识，具备了初 步的逻辑思维能力和实验能力，应让学生主动参与，培养他们观察、分析、猜想、 验证的物理研究思想和方法。 三、教学目标 （一）知识与技能 1、理解自由落体运动的条件和性质，掌握重力加速度的大小和方向。 2、掌握自由落体运动的规律，能用自由落体运动规律解决实际问题。 （二）过程与方法 1、培养学生的观察能力和逻辑推理能力。 2、利用实验数据分析、计算、归纳、总结出物理规律。 3、通过伽利略对落体运动的研究，培养学生探求知识的能力。 （三）情感与价值 1、使学生领悟突出主要因素，忽略次要因素的哲学思想。 2、通过实验探究，使学生形成实事求是的科学态度 3,敢于质疑权威，勇于想办法验证自己的想法。 四、教学重点：自由落体运动的规律 教学难点：自由落体运动规律的得出 五、教学方法：实验现象+合理外推+实验验证 教学器材：圆珠笔帽、粉笔、纸片、牛顿管、抽气机、多媒体电 脑及课件 六、教学过程 （一）新课引入 师：同学们，咱们班哪位同学反应比较快？请到讲台上来 生：推荐一位同学 师：我们看这位同学能不能抓住这个圆珠笔帽？ （师生共同完成,注意笔帽的下端刚好和学生手的上端对齐，松手后 才能抓，结果，学生抓不住笔帽） 师：同学们，XX 为什么一次都没有抓住笔帽呢？其中的奥秘学完今 天的内容便可知道了。接下来，我们将一起学习一个与物体下落有关 的运动——自由落体运动（板书课题) 设计意图：通过课前小活动创设物理情景，制造一种悬念，调动学生 积极性及新课知识的求知欲望。 （二）新课讲解 一、物体下落快慢的决定因素 师:生活中我们看到有的物体下落快，有的物体下落慢，那物体下落 的快慢与什么有关呢？ 演示 1：纸片和粉笔同时下落，哪个下落得快？ 生：粉笔下落得快 师：对，我们常看到苹果比树叶下落快，石块比羽毛下落快，这就是 我们的生活经验。那么，重的物体一定比轻的物体下落快吗？ 演示 2：粉笔和被揉成团的纸片同时下落，哪个下落得快？ 生：几乎一样快 师：前后两个实验一对比，不难发现纸片变成纸团后下落得更快，是 什么原因呢？ 生：空气阻力 师：对，纸团比纸片受到的空气阻力小一些，那如果没有空气阻力， 轻重不同的物体下落快慢该是怎样的呢？ 生：一样快 师：猜想是否正确，我们用实验来验证 演示 3：真空的牛顿管和有空气的牛顿管对比实验 （先让学生观察羽毛和金属片在已抽成真空的牛顿管中同时落到管 底，然后打开进气阀，让学生注意听进气的声音，看羽毛被气流吹起 的现象，再让学生观察羽毛和金属片的下落情况） 设计意图：通过对比实验验证猜想，并改变学生错误的生活经验， 二、自由落体运动 在真空中，轻重不同的物体下落快慢一样，这样的运动我们把它 叫做自由落体运动。 1、定义：物体只在重力的作用下，从静止开始下落的运动 2、条件：（1）只受重力（如果空气阻力与重力相比可以忽略不计， 也可看做是自由落体运动） （2）初速度为零 三、伽利略对落体运动的探究 知道了什么是自由落体运动，那么它到底是一种什么样的运动呢？它 遵循什么样的规律？下面我们学习伽利略对落体运动的研究 1、发现问题 其实早在公元前 4 世纪，古希腊哲学家亚里士多德就提出了“重快轻 慢”的观点，由于符合人们的生活经验，所以得到了人们的认可。到 了 16 世纪末，意大利物理学家伽利略对此观点提出了质疑：一个大 石块连着一个小石块一起下落，由于原来各自的进度不同的相互牵 制，那么重的会慢一点，轻的会快一点，它们的共同速度应介于原来 两个速度之间，但从整体来看，两个物体连在一起，比原来较重的物 体还要重一些，下落的速度就应该比大石块的还要大。显然，两个推 论是矛盾的，由此说明亚里士多德的观点是错误的。 2、提出假说 自由落体运动的速度应逐渐增大，其速度与时间成正比，即 t ,由于瞬时速度不好直接测量，他又寻求间接验证的方法。 3、间接验证 巧妙地推导出下落的距离应与时间的平方成正比，即 2th  但是由于自由下落太快，为了冲淡重力，采取了著名的斜面实验，由 于技术落后，没有计时工具，他用水钟滴水的方法测定相等时间间隔， 并记录相应的位置。由  5:3:1:: ⅢⅡⅠ xxx 得到  9:4:1:: 321 xxx ， 证明了斜面上的物体 2tx  4、合理外推 逐渐增大斜面的倾角，仍满足 2tx  ，伽利略就外推，如果将斜面的 倾角增大到 090 ，即自由下落，仍满足 2th  ，即 tv  5、得出结论 由 tv  得          t vat vva t vkktv t v t 0 0 0 即 k 为自由落体的加速度，用 g 表示 性质：自由落体运动是初速度为零的加速度恒定的匀加速直线运动 公式：              2 0 2 0 0 2 1 2 1 0 gth gtv attvx atvv tv ga t 强调：匀变速直线运动的公式和规律全都适用于自由落体运动 总结伽利略对落体运动的研究过程：发现问题→提出假设→实验验证 →合理外推→得出结论 设计意图：①了解物理的研究方法；②学习科学家们的探究精神 四、自由落体加速度 伽利略虽然通过合理外推间接得到了落体运动的规律，还提出了自由 落体加速度，但是，由于当年条件有限，并没有通过实验直接验证， 也没有测定出重力加速度的大小。 简介频闪照相，频闪照相是借助于电子闪光灯的连续闪光，且闪 光时间间隔相等，在一个画面上记录物体的连续运动过程，与打点计 时器有异曲同工之处。 电脑展示：自由落体运动的频闪照片 师：匀变速直线运动的判别式是什么？ 生： 定值x 老师引导学生动手计算得到在误差允许范围内 x 为一定值，验证了 自由落体运动是匀加速直线运动。 1、大小：通常 2/8.9 smg  ，粗略 2/10 smg  师：可以算出 g 的大小吗？ 生：可以，因为 2aTx  老师继续引导学生动手计算得出 g 的大小，并简介其大小与纬度和海 拔有关，通常取 2/8.9 sm ，粗略取 2/10 sm 2、方向：竖直向下 由于加速直线运动其加速度方向与速度方向相同，得出自由落体 加速度方向应竖直向下 设计意图：培养学生的计算能力及匀变速直线运动规律的应用能力 师：测定出了 g 的大小， 2 2 1, gthgtvt  ，这两个公式就有实用价值了。 同学们，现在我们回到上课时的小游戏，XX 同学为什么抓不住笔帽 呢？因为正常人的反应时间为 0.15S——0.4S，很难达到 0.1S，那么， 同学们计算一下，在 0.1S 内物体自由下落的高度是多少？ 生：计算得出是 4.9cm 师：这笔帽的长度只有 3cm，所以同学们是抓不到的 设计意图：①解决同学们课前的疑惑，并前后呼应 ②公式的学以致用 （三）课堂活动：测定反应时间 师：战士、司机、飞行员都需要反应灵敏，遇到某种情况才能及时采 取相应行动。我们把人从发现情况到采取相应行动经过的时间，叫反 应时间。据说“飞人”刘翔的反应时间是 0.139s，大家想知道自己的 反应时间吗？ 老师讲解方法和注意事项，学生两人一组进行操作，并填写活动表 附表： 课堂活动：测定人的反应时间 一、活动目的 1、学会运用所学知识解决实际问题 2、培养学生关心社会，遵守法规的习惯 二、活动准备 1、活动场地：教室 2、活器器材：刻度尺 三、活动方法和步骤 1、请一位同学用两个手指捏住木尺顶端 2、你用一只手在木尺下端做握住木尺的准备，但手的任何部位都不 要碰到木尺 3、那位同学松手时，你立即握住木尺 4、测出木尺降落的高度 5、根据自由落体运动知识，算出你的反应时间 四、活动结果 测试人： ，反应时间： （结果保留两位小数） 设计意图：巩固所学知识，增强同学们之间的感情和团队协作精神， 更重要的是锻炼了学生的动手能力。 五、课堂小结 本节课我们学习了 1、什么是自由落体运动；2、自由落体运动的规律；3、重力加速度 六、作业布置：练习与评价 2、3、4 题 板书设计 对自由落体运动的研究 一、自由落体运动 1、定义：只在重力作用下由静止开始下落的运动 2、条件：①只受重力 ② 00 v 二、伽利略对自由落体运动规律的研究 1、性质：自由落体运动是初速度为零的加速度恒定的匀加速直线运 动 2、公式：              2 0 2 0 0 2 1 2 1 0 gth gtv attvx atvv tv ga t 三、自由落体加速度 1、大小：通常 2/8.9 smg  ，粗略 2/10 smg  2、方向：竖直向下