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課時(shí)教案第單元第案總第案課題:§自由落體運(yùn)動(dòng)201年月日目標(biāo)要求學(xué)科素養(yǎng)物理觀念:知道落體運(yùn)動(dòng)及條件;掌握自由落體加速度??茖W(xué)思維:能夠運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律和特點(diǎn)解決有關(guān)問(wèn)題;科學(xué)探究:會(huì)利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)量自由落體加速度。教學(xué)重點(diǎn)1.自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及應(yīng)用2.伽利略研究落體運(yùn)動(dòng)的科學(xué)思維方法3.教學(xué)難點(diǎn)1.落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的熟練應(yīng)用2.伽利略巧妙的實(shí)驗(yàn)構(gòu)思3.高考考點(diǎn)課型新授教具牛頓管、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器等教法教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)課前復(fù)習(xí):寫(xiě)出勻變速直線運(yùn)動(dòng)速度、位移與時(shí)間的關(guān)系及速度與位移的關(guān)系。若v0=0有:若v0=0有:若v0=0有:物體下落是日常生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象,但我們觀察到的是有的物體下落快,有的物體下落慢。學(xué)生寫(xiě)出公式,教師適當(dāng)點(diǎn)評(píng)。學(xué)生閱讀課本前問(wèn)題,討論什么因素影響物體下落快慢教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)物體的下落快慢和輕重沒(méi)有關(guān)系的結(jié)論在今天看來(lái)似乎并不難以接受,但這個(gè)結(jié)論卻是伽利略在經(jīng)歷了長(zhǎng)時(shí)間的思考和實(shí)踐后才得出的,今天讓我們一起追尋他的足跡,學(xué)習(xí)伽利略的研究過(guò)程。一、綿延兩千年的錯(cuò)誤人們?nèi)粘I畹慕?jīng)驗(yàn)告訴我們,重的物體下落總是比較快。所以在16世紀(jì)以前,以亞里士多德為代表的學(xué)者認(rèn)為物體下落的快慢由物體的輕重決定,物體越重下落越快。由于亞里士多德是古代史上最偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家和教育家,加上他這一論斷符合人們的常識(shí),以至于在其后兩千年的時(shí)間里,人們將他的觀點(diǎn)奉為經(jīng)典,直到文藝復(fù)興時(shí)期,才由伽利略才推翻了這一觀點(diǎn)。思考:伽利略是怎樣的推翻亞里士多德的觀點(diǎn)的呢?二、伽利略對(duì)亞里士多德觀點(diǎn)的否認(rèn)學(xué)生閱讀課本P45回答邏輯的力量:伽利略從“重物比輕物下落得快”的前提推斷出了互相矛盾的結(jié)論,使亞里士多德的理論陷入了困境。三、伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究信念的力量:自然界的規(guī)律是簡(jiǎn)潔明了的。1.猜想與假說(shuō)猜想:物體下落過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)情況與物體質(zhì)量無(wú)關(guān)(傳伽利略在比薩斜塔上做過(guò)落體實(shí)驗(yàn),但后來(lái)又被嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目甲C否定了。盡管如此,來(lái)自世界各地的人們都要前往參觀,他們把這座古塔看做伽利略的紀(jì)念碑)假說(shuō):落體運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)困難1:概念上的困難(連速度的定義都有)解決:首先建立速度v、平均速度、瞬時(shí)速度、加速度a等概念進(jìn)一步假說(shuō):速度應(yīng)該是均勻變化的。2、數(shù)學(xué)推理速度應(yīng)該是均勻變化的,其情況又可以分為兩種:一種是速度v的變化對(duì)時(shí)間t來(lái)說(shuō)是均勻的,即v∝t;另一種是速度v的變化對(duì)位移s來(lái)說(shuō)是均勻的,即v∝s后來(lái)發(fā)現(xiàn),如果v與s成正比,將推導(dǎo)出十分復(fù)雜的結(jié)論.思考:為什么會(huì)有錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)呢?1.時(shí)代局限性2.不注意探索事物的本質(zhì),思考不求甚解。(沒(méi)有實(shí)驗(yàn))你能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)推翻亞里士多德的這一觀點(diǎn)?。教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)伽利略開(kāi)始以實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)v與t成正比的猜想是否是真實(shí)的。伽利略并沒(méi)有就此止步,他要進(jìn)一步通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究自由落體的規(guī)律。3、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想畢竟是猜想,是否正確,是否具有指導(dǎo)意義,還需要驗(yàn)證。伽利略之所以比他的前人更偉大,就在于他首先采用了以實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)猜想和假設(shè)的科學(xué)方法。在他之前,學(xué)者們總是通過(guò)思辨性的論戰(zhàn)來(lái)決定誰(shuí)是誰(shuí)非。問(wèn)題:伽利略又遇到了什么困難?如何解決的?困難2:無(wú)法測(cè)量瞬時(shí)速度.解決:不測(cè)v,測(cè)s和t通過(guò)數(shù)學(xué)運(yùn)算得出結(jié)論:如果初速度為零且v∝t,則s∝t2,這樣,只要測(cè)出物體通過(guò)不同位移及所用的時(shí)間,看是否滿足s∝t2就可以驗(yàn)證物體的速度是否隨時(shí)間均勻變化困難3:沒(méi)有準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)工具,無(wú)法測(cè)定像自由落體這樣較短的時(shí)間。解決:設(shè)計(jì)了著名的“沖淡重力”的斜面實(shí)驗(yàn)(妙)由于伽利略時(shí)代的實(shí)驗(yàn)儀器不能精確測(cè)量快速下落所需的時(shí)間,所以他設(shè)想通過(guò)斜面落體來(lái)“沖淡重力”,并通過(guò)延伸斜面和控制斜面傾角來(lái)控制物體運(yùn)動(dòng)的速度和所經(jīng)歷的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的結(jié)果:經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),雖然不斷改變斜面的傾斜度,但得到的結(jié)果有:(1)同一傾角,小球經(jīng)過(guò)的距離與對(duì)應(yīng)所用時(shí)間間隔的平方之比為一定值,即s∝t2.即小球沿斜面滾下的運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng)。且質(zhì)量不同的小球沿同一斜面下落,加速度相同(2)增大斜面傾角,加速度變大4、合理外推伽利略在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行合理外推,當(dāng)傾角增大到90度時(shí),小球就是自由落體運(yùn)動(dòng),小球仍然保持勻加速直線運(yùn)動(dòng)的性質(zhì),且所有物體下落時(shí)的加速度都是一樣的。至此,伽利略就完成了對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究。(后人在用伽利略的器材重復(fù)他的實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn):銅球沿斜面學(xué)生閱讀P48上部回答問(wèn)題。通過(guò)該問(wèn)題的創(chuàng)設(shè),培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力,體會(huì)伽利略所采用的方法的巧妙,鼓勵(lì)學(xué)生要敢于猜想,大膽發(fā)現(xiàn),勇于創(chuàng)新。教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)滾下,如果斜面傾角超過(guò)5°就很難準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。伽利略把他的結(jié)論外推至90°是需要很大勇氣的。后來(lái),他的外推被直接的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了)(5、小結(jié):伽利略的科學(xué)方法伽利略對(duì)自由落體的研究,不僅確立了許多用于描述運(yùn)動(dòng)的基本概念,而且創(chuàng)造了一套對(duì)近代科學(xué)的發(fā)展極為有益的科學(xué)方法。請(qǐng)同學(xué)們總結(jié)本節(jié)內(nèi)容,歸納這種科學(xué)方法.同學(xué)討論歸納:對(duì)現(xiàn)象的一般觀察→提出假設(shè)→運(yùn)用邏輯得出推論(數(shù)學(xué)推理)→通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)推論進(jìn)行檢驗(yàn)→對(duì)假說(shuō)進(jìn)行修正和推廣(合理外推)→……教師點(diǎn)評(píng):1.伽利略的偉大之處就在于他首先采用了實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)猜想的科學(xué)方法.2.合理的外推對(duì)得出正確結(jié)論有很大的幫助.我們從伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究學(xué)到什么?有哪些體會(huì)例如:探索科學(xué)、追求真理的精神;不迷信權(quán)威,對(duì)待問(wèn)題勤于思考,敢于創(chuàng)新的科學(xué)精神和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度;科學(xué)思想方法;合理外推的勇氣?;蚴求w會(huì)到:物理是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué);邏輯推理的作用;忽略次要因素同等重要……)伽利略的邏輯和實(shí)驗(yàn)證實(shí)了物體下落的快慢和輕重?zé)o關(guān),為什么我們?nèi)粘I钪谐?huì)看到較重的物體下落的快呢?伽利略把原因歸之于空氣阻力對(duì)不同物體的影響不同。演示實(shí)驗(yàn):牛頓管問(wèn)題1:什么是自由落體運(yùn)動(dòng)?什么條件下做自由落體運(yùn)動(dòng)?四、自由落體運(yùn)動(dòng)1.定義:只在重力作用下,從靜止開(kāi)始下落。2.條件:①只受重力②初速為零或:空氣阻力很?。ㄏ鄬?duì)重力很?。绊懣梢院雎?,物體從靜止下落可以近似看做自由落體運(yùn)動(dòng)。此部分內(nèi)容學(xué)生體會(huì)學(xué)生閱讀課本P45,思考問(wèn)題教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)注:此處的“自由”也是一種理想化模型。問(wèn)題2:自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是什么?如何證明呢?3.性質(zhì);從軌跡上看是直線,初速為零,下落越來(lái)越快,加速運(yùn)動(dòng):是否是勻加速,加速度是多少?⑴實(shí)驗(yàn)探究:學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案①打點(diǎn)計(jì)時(shí)器②頻閃照相③光電門⑵介紹方法:①實(shí)驗(yàn)步驟、器材閱讀課本P44②數(shù)據(jù)處理方法:1.求出各點(diǎn)的速度、描點(diǎn)、(平均值)2.看連續(xù)相同時(shí)間內(nèi)的位移之差是否為定值,由解得a3.從起點(diǎn)開(kāi)始看各計(jì)數(shù)點(diǎn)的值與所用時(shí)間的比值,由得a⑶結(jié)論:自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的,加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。五、自由落體加速度(重力加速度)1.概念:不同的實(shí)驗(yàn)表明:同一地點(diǎn),一切物體自由下落時(shí)的加速度都相同,這個(gè)加速度稱重力加速度。2.大?。鹤ⅲ篻隨緯度和高度的變化而變化,由赤道到兩級(jí)g增加,隨高度的增加而減小,無(wú)特殊說(shuō)明(有時(shí)需根據(jù)題目情況靈活處理)3.方向:豎直向下(鉛直向下)錯(cuò)誤說(shuō)法:垂直地面或指向地心等六、規(guī)律:1.勻變速運(yùn)動(dòng)規(guī)律自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律課本P51第5題每種方法均要讓學(xué)生生練習(xí)。教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)思考:自由落體運(yùn)動(dòng)的物體下落時(shí)間由誰(shuí)決定?(下落的高度)⑵課本P516、4例:從離地500m的空中自由落下一個(gè)小球,不計(jì)空氣阻力,,求:1.小球經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間落到地面?(t=10s)2.從開(kāi)始下落的時(shí)刻起,小球在第1s內(nèi)通過(guò)的位移。3.小球落地前最后1s的位移。解:1.2問(wèn)略3.設(shè)落地前最后1s的位移為x,則前9s的位移h2,帶入上式可得:h2=405故:或解:落地時(shí)的速度落地前1s初的速度所以:落地前1s內(nèi)的位移:或者:由變式得:代入數(shù)據(jù)得:變式:物體從高為H處自由落下,經(jīng)過(guò)最后196m所用時(shí)間是4s,求物體下落的高度和所用的總時(shí)間。教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)預(yù)設(shè)學(xué)生活動(dòng)預(yù)設(shè)解:設(shè)所用的總時(shí)間為t,Δt=4s
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