自由落體運(yùn)動(dòng)案例分析

1、自由落體運(yùn)動(dòng)案例分析長(zhǎng)沙市天心一中 陳霞一、教學(xué)目標(biāo)1知識(shí)與技能：(1)理解什么是自由落體運(yùn)動(dòng)，知道它是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。(2)知道什么是自由落體加速度，知道它的方向。知道在地球的不同地方,重力加速度大小不同。(3)掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律并用來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題。2過(guò)程與方法(1)通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)，否定了亞里士多德的觀點(diǎn)，培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力和邏輯推理能力；(2)通過(guò)研究自由落體運(yùn)動(dòng)，獲得科學(xué)探究過(guò)程的體驗(yàn)并感悟科學(xué)研究的基本方法(3)通過(guò)運(yùn)用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，體會(huì)科技發(fā)展對(duì)實(shí)驗(yàn)研究的促進(jìn)作用3情感態(tài)度與價(jià)值觀：(1)通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的師生互動(dòng)和生生互動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)

2、度，激發(fā)學(xué)生認(rèn)識(shí)自然、主動(dòng)探究科學(xué)的熱情，并使學(xué)生學(xué)會(huì)交流與合作。(2)通過(guò)自由落體規(guī)律的獲得和應(yīng)用，使學(xué)生認(rèn)識(shí)物理學(xué)對(duì)現(xiàn)代文明的重要作用，進(jìn)而對(duì)科學(xué)產(chǎn)生親近感，對(duì)物理學(xué)習(xí)產(chǎn)生深厚的興趣。(3)通過(guò)救一高樓墜落小孩的故事與自由落體教學(xué)的結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，使學(xué)生既品嘗到獲得知識(shí)的愉悅，又培養(yǎng)學(xué)生高尚精神情懷和遠(yuǎn)大理想。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)1教學(xué)重點(diǎn)及其教學(xué)策略：重點(diǎn)：不同物體下落的加速度都是g教學(xué)策略：學(xué)生通過(guò)自主實(shí)驗(yàn)探索，得出自由落體運(yùn)動(dòng)的不同物體在同一地點(diǎn)加速度都是g，且方向豎直向下2教學(xué)難點(diǎn)及其教學(xué)策略：難點(diǎn)：物體下落的快慢與物體所受重力無(wú)關(guān)教學(xué)策略：由于學(xué)生對(duì)重的物體下落快

3、、輕的物體下落慢的印象很深，因此在課堂教學(xué)中精心設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用事實(shí)戰(zhàn)勝假象，幫助學(xué)生建立正確的觀點(diǎn)。三、設(shè)計(jì)思路本節(jié)課在教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)主要體現(xiàn)以學(xué)生發(fā)展為本的追求，對(duì)學(xué)生學(xué)習(xí)方式轉(zhuǎn)變的引導(dǎo)倡導(dǎo)自主學(xué)習(xí)、合作學(xué)習(xí)和探究學(xué)習(xí)，同時(shí)對(duì)主題內(nèi)容的探究，采取與學(xué)生生活比較熟悉的真實(shí)案例入手，據(jù)此展開(kāi)探究學(xué)習(xí)，最終揭示出自然現(xiàn)象的科學(xué)規(guī)律，實(shí)現(xiàn)與學(xué)生的經(jīng)驗(yàn)和生活世界的有機(jī)結(jié)合。本節(jié)課在教學(xué)時(shí)突出以下幾個(gè)特點(diǎn)：1.注重對(duì)學(xué)生科學(xué)方法的教育：在自由落體運(yùn)動(dòng)概念的形成過(guò)程中，突出理想化的科學(xué)研究方法；在探究自由落體規(guī)律時(shí)，讓學(xué)生經(jīng)歷科學(xué)研究過(guò)程：“提出問(wèn)題，假設(shè)猜想,設(shè)計(jì)方案，實(shí)驗(yàn)研究，得出規(guī)律，遷移運(yùn)用，提出新問(wèn)題

4、,再作探索”，培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和科學(xué)精神。2.注重德育教育：在習(xí)題中設(shè)置以“青年工人不顧個(gè)人安危，在極短的時(shí)間救了一個(gè)高速墜落的小孩”的故事，對(duì)學(xué)生是一次很好的教育。結(jié)合反應(yīng)時(shí)間測(cè)算，使學(xué)生意識(shí)到我們正常人是有能力完成這件事的。這樣把德育貫穿于理科課堂教學(xué)當(dāng)中，激發(fā)學(xué)生樂(lè)于助人，勇于助人的熱情。3.重視多媒體教學(xué)手段的運(yùn)用：運(yùn)用多媒體展示直觀的自由落體實(shí)例，給出自由落體的最新科學(xué)證實(shí)；運(yùn)用計(jì)算機(jī)處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，把傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段與先進(jìn)的電腦數(shù)據(jù)處理方法相結(jié)合；充分體現(xiàn)教學(xué)的直觀性、形象性、趣味性等特點(diǎn)。4.突出自主、合作、探究學(xué)習(xí)：在課堂上創(chuàng)設(shè)有利于學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的教學(xué)環(huán)境，引導(dǎo)學(xué)生積極參與小

5、組活動(dòng)，讓學(xué)生在探索的過(guò)程中自主地建構(gòu)知識(shí)，在與人交往，與人合作，以及師生互動(dòng)中自己教育自己，由“知”內(nèi)化為“信”，為“導(dǎo)行”打下思想基礎(chǔ)。四、教學(xué)資源1學(xué)生實(shí)驗(yàn)器材：物理課本、等大的紙片若干張、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、鐵架臺(tái)、學(xué)生電源、紙帶、重錘（重量不等）、刻度尺、剪刀、天平等。2演示器材：金屬片、小羽毛等；物理課本，等大的紙片若1張；牛頓管及抽氣機(jī)1臺(tái)；米尺1把；多媒體教學(xué)系統(tǒng)及自制課件等。3.圖片資料：自由落體的閃光動(dòng)畫(huà)、月球的落體實(shí)驗(yàn)圖片、科學(xué)館圖片等。五、教學(xué)設(shè)計(jì)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)點(diǎn) 評(píng)創(chuàng)設(shè)情景,引入課題多媒體展示蹦極的錄像：精彩刺激的畫(huà)面，閃出蹦極宣傳語(yǔ)：“蹦極體驗(yàn)自由落體的樂(lè)趣”。提出：我們

6、今天就來(lái)研究這種物體下落的運(yùn)動(dòng)落體運(yùn)動(dòng)。同學(xué)們，你們認(rèn)為我們需要研究這種運(yùn)動(dòng)的哪些問(wèn)題呢？教師副板書(shū)：學(xué)生的想知道內(nèi)容過(guò)渡：下面我們來(lái)逐一解決這些問(wèn)題。觀看畫(huà)面并展開(kāi)討論：運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、運(yùn)動(dòng)規(guī)律以及實(shí)際應(yīng)用等等從學(xué)生身邊或社會(huì)現(xiàn)實(shí)生活中選取典型事例來(lái)創(chuàng)設(shè)教學(xué)情景，由真實(shí)的問(wèn)題引入，有利于激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的強(qiáng)烈興趣。體現(xiàn)了“從生活走向物理，從物理走向社會(huì)”的新課程教學(xué)理念。觀察現(xiàn)象，提出問(wèn)題一、物體從同一高度下落到地面的時(shí)間比較1、演示：不同落體運(yùn)動(dòng)（分別演示紙的下落，物理課本的下落，）提出：它們的下落快慢相同嗎？再對(duì)比演示 老師：對(duì)，這就是我們的生活經(jīng)驗(yàn)，這也是公元前希臘的哲學(xué)家亞里斯多德的

7、觀點(diǎn)。這個(gè)觀點(diǎn)正確嗎？我們?cè)鯓尤マq駁呢？2、且再看實(shí)驗(yàn)：把剛才的紙放在書(shū)的上面由靜止同時(shí)下落，結(jié)果會(huì)怎樣呢？老師：同一張紙，為什么兩次其下落快慢不一樣呢？3、在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上,教師提問(wèn):如果沒(méi)有空氣阻力的影響,輕重不同的物體下落的快慢是否相同呢? 演示:（牛頓管實(shí)驗(yàn)）在抽去空氣的牛頓管內(nèi)，金屬片、小羽毛下落的快慢趨于相同。（多媒體展示月球上的落體實(shí)驗(yàn)，提供最新的實(shí)驗(yàn)證據(jù)）教師小結(jié)，提出自由落體運(yùn)動(dòng)的概念5、自由落體運(yùn)動(dòng)只有在沒(méi)有空氣的空間里才能發(fā)生，那么在有空氣的空間里，物體的下落能否看做自由落體運(yùn)動(dòng)？空氣阻力使下落物體的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)得很復(fù)雜，科學(xué)研究的第一步是先忽略空氣阻力，研究物體不受空氣阻

8、力的運(yùn)動(dòng)。6、從實(shí)驗(yàn)中知道，自由落體運(yùn)動(dòng)是一種變速直線運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)是什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)呢？是一般的變速直線運(yùn)動(dòng)，還是勻變速直線運(yùn)動(dòng)呢？假設(shè)猜想,設(shè)計(jì)方案二、自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)1、請(qǐng)大家先根據(jù)學(xué)過(guò)的知識(shí)進(jìn)行假設(shè)猜想2、如果自由落體運(yùn)動(dòng)是一種初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，那么如何驗(yàn)證你們的猜想呢？請(qǐng)同學(xué)們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案給學(xué)生展示頻閃照相的多媒體動(dòng)畫(huà)。3、上面這幾個(gè)方案設(shè)計(jì)得都較精妙,也符合實(shí)驗(yàn)要求.但在幾個(gè)設(shè)計(jì)中哪個(gè)測(cè)量得會(huì)更準(zhǔn)確,操作更簡(jiǎn)便呢?下面我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索自由落體運(yùn)動(dòng)快慢的本質(zhì)。實(shí)驗(yàn)研究,尋求規(guī)律4、請(qǐng)同學(xué)們首先根據(jù)方案乙制定實(shí)驗(yàn)步驟、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格.然后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)研究。5、同學(xué)們，根據(jù)實(shí)

9、驗(yàn)數(shù)據(jù)我們得出了什么結(jié)論？教師小結(jié): 自由落體是初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。三、自由落體加速度1、前面我們多次提到物體下落的“快”、“慢”，這可以是指物體在一定時(shí)間內(nèi)下落距離的大?。ɑ蛳侣湟欢ň嚯x的時(shí)間長(zhǎng)短），也可以指物體下落的速度大小。那么，對(duì)一種變速運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)，最能反映它的運(yùn)動(dòng)本質(zhì)特點(diǎn)的物理量是什么呢？2、請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)老師所提供的思考問(wèn)題閱讀教材教師小結(jié)：自由落體加速度也叫做重力加速度不同的地理位置，重力加速度的大小不同（引導(dǎo)學(xué)生看g值表），通常情況下g 取9.8m/s2 ，粗略計(jì)算時(shí)g 取10m/s2 。重力加速度是矢量，它的方向總是豎直向下總結(jié)歸納,遷移運(yùn)用四、自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律、由于自

10、由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所以勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本公式及其推論都適用于自由落體運(yùn)動(dòng)，只要把初速度V0取為，加速度a取為g就可以了。請(qǐng)同學(xué)們自己總結(jié)歸納出自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。、下面我們來(lái)討論一個(gè)發(fā)生在北京的真實(shí)故事：一個(gè)小男孩從15層高樓窗口不慎落下，千鈞一發(fā)之際，恰好路過(guò)一個(gè)青年工人，他跳下自行車，飛身沖上前，在小孩即將落地的一剎那，救下了孩子。假設(shè)每層樓高為2.8m，這位青年從他所在的地方?jīng)_到樓窗下需要的時(shí)間是1.3s，請(qǐng)你估算一下他要接住孩子，至多允許他有多長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間？、提問(wèn)：如果這位青年換了是你自己，你是否也可以救下孩子呢？為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們首先來(lái)：測(cè)定我們自己反應(yīng)時(shí)

11、間。（詳見(jiàn)教材p46“做一做”）請(qǐng)同學(xué)們思考：為什么可以測(cè)自己的反應(yīng)時(shí)間，是什么原理，自己的反應(yīng)時(shí)間又是多少呢？下面請(qǐng)同學(xué)開(kāi)始測(cè)量自己的反應(yīng)時(shí)間教師再一次提出：如果換了你們自己，能不能救下孩子呢？教師引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用：由剛才的實(shí)例分析我們來(lái)看看應(yīng)用自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以解決哪些實(shí)際問(wèn)題呢？ 學(xué)生拿出課本和紙與一起實(shí)驗(yàn)。學(xué)生： 重物下落得快學(xué)生：這個(gè)觀點(diǎn)不正確。學(xué)生再動(dòng)手實(shí)驗(yàn)并觀察學(xué)生：幾乎同時(shí)落地。學(xué)生：這是因?yàn)榭諝獾淖枇Φ挠绊?。學(xué)生根據(jù)已做的實(shí)驗(yàn)可猜想出：重物體與輕物體下落一樣快。學(xué)生自由回答：如果空氣阻力的作用可以忽略不計(jì)，物體的下落能看做自由落體運(yùn)動(dòng)。學(xué)生小組討論后，學(xué)生

12、代表回答：自由落體運(yùn)動(dòng)可能是一種勻加速直線運(yùn)動(dòng)。學(xué)生回答：通過(guò)實(shí)驗(yàn)。學(xué)生分組(前后、左右四人一組)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。然后學(xué)生交流：方案甲:根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律:在相鄰的相等時(shí)間內(nèi)的位移差是一恒量,=2.利用頻閃照相的方法,拍攝每隔相等時(shí)間物體的位置,再用刻度尺測(cè)量并處理數(shù)據(jù).方案乙:也是根據(jù)=2,利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在與做自由落體運(yùn)動(dòng)物體相連的紙帶上打出一系列的點(diǎn)子,再測(cè)量數(shù)據(jù),列表研究.方案丙:根據(jù)初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移,利用光電計(jì)時(shí)器，測(cè)出小球自由落體時(shí)經(jīng)過(guò)不同位置時(shí)的時(shí)間和位移，分析位移與時(shí)間的關(guān)系,如果位移與時(shí)間的平方成正比,那么結(jié)論正確.其它方案:(略)學(xué)生討論,發(fā)表見(jiàn)解：方案乙

13、在測(cè)量上較準(zhǔn)確、操作上較簡(jiǎn)便,是現(xiàn)實(shí)的最佳實(shí)驗(yàn)方案.請(qǐng)學(xué)生代表說(shuō)說(shuō)步驟,展示表格.數(shù)據(jù)記錄表格如下表所示學(xué)生回答：s是恒量，說(shuō)明自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。學(xué)生討論后回答：、最能反映自由落體運(yùn)動(dòng)本質(zhì)特點(diǎn)的物理量是加速度、由公式Sat2/2，得出在同一地點(diǎn)自由落體運(yùn)動(dòng)的物體都具有相同的加速度。、從同學(xué)中收集得到的a的結(jié)果，取七八個(gè)值進(jìn)行平均值計(jì)算，得到自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度為g，大小大約為9.8m/s2。方向豎直向下的，與重力方向相同。、從表中發(fā)現(xiàn)：重力加速度在赤道處最小，兩極最大；g值與緯度有關(guān)，隨著緯度增大而增大這可能是由于物體受到地球的吸引力隨著緯度的增大而增大學(xué)生自己得出自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)

14、律為：Vtgthgt2/2Vt22gh學(xué)生解答：小孩自由落體的時(shí)間為：至多允許這位青年的反應(yīng)時(shí)間是：2.81.3=1.5s學(xué)生回答：根據(jù)直尺下落高度，即算出反應(yīng)時(shí)間。原理是：由hgt2/2導(dǎo)出，h為直尺下落的高度，t為反應(yīng)時(shí)間。學(xué)生分小組自己動(dòng)手操作、研究，得出人的反應(yīng)時(shí)間約為0.12s得出結(jié)論：如果換了自己，也可以救下孩子。我們的社會(huì)需要這種見(jiàn)義勇為。學(xué)生討論并總結(jié)：測(cè)時(shí)間、測(cè)距離、測(cè)重力加速度或速度等等。聯(lián)系已有知識(shí)，找到新知識(shí)的拋錨點(diǎn)，便于學(xué)生通過(guò)“同化”或“順應(yīng)”的方式進(jìn)行建構(gòu)性的學(xué)習(xí)。演示實(shí)驗(yàn)加強(qiáng)了學(xué)生對(duì)自由落體的感性認(rèn)識(shí)。小組的合作學(xué)習(xí)，以及組際競(jìng)爭(zhēng)，活躍了課堂氣氛，激活學(xué)生思維，

15、讓學(xué)生在短暫的爭(zhēng)論中自主地學(xué)習(xí)，體驗(yàn)交流與合作的樂(lè)趣。通過(guò)實(shí)驗(yàn)加深對(duì)自由落體和空氣阻力的聯(lián)系，為下一步理解阻力對(duì)自由落體的影響作鋪墊。滲透物理方法的教育，運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型自由落體，研究物體下落在理想條件下的運(yùn)動(dòng)。在這樣的學(xué)習(xí)中，學(xué)生不僅可以提高觀察與推理的能力，而且會(huì)逐漸形成觀察與思考的習(xí)慣?？茖W(xué)大師愛(ài)因斯坦認(rèn)為：“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要、更困難?！币寣W(xué)生知道，提出問(wèn)題也是學(xué)習(xí)的一個(gè)重要組成部分。自由落體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的探究，讓學(xué)生置身于類似科學(xué)家研究的氛圍中，親身經(jīng)歷了科學(xué)探究的基本環(huán)節(jié)：提出問(wèn)題猜想和假設(shè)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)獲取事實(shí)與證據(jù)得出結(jié)論。通

16、過(guò)科學(xué)探究式學(xué)習(xí)提高了學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，發(fā)展了學(xué)生科學(xué)探究的能力，并增進(jìn)了學(xué)生對(duì)科學(xué)探究的理解。由于絕大多數(shù)學(xué)校都沒(méi)有頻閃照相機(jī)，既便有也不可能有過(guò)多的時(shí)間和學(xué)生一起進(jìn)行頻閃照相，所以幾乎沒(méi)有多少學(xué)生見(jiàn)過(guò)相關(guān)現(xiàn)象，因此多媒體模擬動(dòng)畫(huà)就派上用場(chǎng)了，信息技術(shù)與學(xué)科整合就顯得尤為重要了。把傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)手段與先進(jìn)的電腦數(shù)據(jù)處理方法相結(jié)合，大大地節(jié)約了探索規(guī)律的時(shí)間，提高了學(xué)生加工處理信息的能力。精心設(shè)計(jì)問(wèn)題串，把學(xué)習(xí)的主題分解成若干問(wèn)題，在一系列的解決過(guò)程中逐漸達(dá)成對(duì)概念的深入、全面的認(rèn)識(shí)。初中學(xué)過(guò)的常數(shù)g =9.8N/，實(shí)質(zhì)上是這里的重力加速度。提出了一個(gè)開(kāi)放性的問(wèn)題（g值變化的規(guī)律和解釋）讓學(xué)生思考，

17、我們并不要求學(xué)生得出肯定的結(jié)論。把自由落體運(yùn)動(dòng)作為勻加速直線運(yùn)動(dòng)的特例來(lái)處理，這樣更有利于學(xué)生形成知識(shí)結(jié)構(gòu)，避免死記公式同時(shí)讓學(xué)生自己推導(dǎo)相關(guān)物理量的變化規(guī)律，培養(yǎng)了分析、推理能力。在得出結(jié)論后，引導(dǎo)學(xué)生立即應(yīng)用結(jié)論解決問(wèn)題，這不僅促進(jìn)了學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的積極性，而且提高了他們分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。學(xué)生對(duì)這個(gè)小實(shí)驗(yàn)興趣極大，個(gè)個(gè)躍躍欲試。當(dāng)學(xué)生們計(jì)算出自己的反應(yīng)時(shí)間，從而感悟到，當(dāng)自己目睹小孩下墜的一剎那，只要自己毫不猶豫地沖上前去，也同樣能救下小孩時(shí)，個(gè)個(gè)興奮不已。他們不僅品嘗到了獲得知識(shí)的愉悅，又得到了精神的鼓舞。 本課小結(jié)解讀蹦極：（問(wèn)題設(shè)置）1、蹦極是不是真正意義的自由落體運(yùn)動(dòng)？條件、性質(zhì)2、如果把蹦極視為自由落體運(yùn)動(dòng)，你能享受多久的自由落體的快樂(lè)呢？規(guī)律應(yīng)用學(xué)生回答問(wèn)題。通過(guò)解讀蹦極這一環(huán)節(jié)既總