1、广东省2010年普通高中物理课堂教学设计参评课例探究自由落体运动粤教版教材 必修一模块 第二章第一节【课题、课时】探究自由落体运动（1课时）【教材内容分析】选自粤教版普通高中课程标准实验教科书物理（必修1）第二章探究匀变速直线运动规律第一节探究自由落体运动。落体运动是一种常见的运动，伽利略对自由落体运动的研究意义重大。关于自由落体运动的学习分成两节来讲授。本节按照伽利略对自由落体运动的研究过程和科学思维过程，使学生认识自由落体运动。下一节通过演示、实验、分析得出自由落体运动的规律，明确重力加速度的意义，使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识。【教学对象分析】学生是在对落体运动有认识和第一章
2、已经学习加速度的基础上来研究自由落体运动，更重要的是在学这章时加入许多实验，这样能够调动学生的学习兴趣，学生能够更好的理解自由落体运动规律。【教学目标】：1知识与技能：（1）了解人们研究自由落体运动的历史事实和科学方法；（2）正确认识自由落体运动，知道影响物体下落的因素，并明白自由落体运动是理想状态下的运动；（3）能用打点计时器得到落体运动的运动轨迹，并能通过分析纸带上记录的位移与时间等运动信息，获取物体做自由落体运动的相关信息；（4）培养学生的观察能力、推理能力及科学研究的方法。2过程与方法通过对落体运动的实验探究，初步学习使用变量控制法。3情感态度与价值观：（1）调动学生积极参与讨论的兴趣
3、，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】认识自由落体运动及影响物体下落快慢的因素【教学难点】影响物体下落快慢的因素【教学策略设计】1、 先用实验引起学生学习兴趣，顺理成章地研究落体运动；2、 通过演示实验让学生自己总结出物体下落快慢不同的主要原因是空气阻力，从而猜想若没有空气阻力会怎样；3、 用牛顿管实验验证猜想，引入了新的理想运动模型：自由落体运动。讲述1971年宇航员做的实验，加深印象；4、 了解地球表面物体下落运动近似成自由落体运动
4、的条件；5、 学生利用打点计时器实验探究自由落体运动的规律；6、 总结自由落体运动特点；7、 应用训练【教学用具】树叶，薄纸片，粉笔，天平，硬币，棉花，牛顿管，重锤，抽气机，打点计时器，学生电源，铁架台，导线，计算机，投影仪以及有关知识的多媒体软件等。【教学流程图】本节课的教学设计围绕“实验现象发现问题探究问题解决问题”的主线展开：【教学过程设计】演示实验：粉笔与树叶同时下落，粉笔落得快 谬论：重的物体下落快探究实验：（1） 把一枚硬币和一张展开的纸片从同一高度自由下落。（2） 把一张纸片捏成纸团，将纸团和一张展开的纸片从同一高度自由下落（3） 将一枚硬币和一枚表面贴有纸片的硬币从同一高度自由
5、下落（4） 把一团纸团和一团棉花分别放已经调平的托盘天平两盘中，发现问题：下落快慢与物体质量没有关系，原因是什么呢？推测：可能是受空气阻力（若在真空中，会如何呢？）实验验证（牛顿管演示）得出结论（自由落体定义）问题提出（自由落体运动规律如何？）学生探究：学生操作，纸带分析，猜测教学环节和教学内容 教师活动 学生活动 设计意图一、新课引入什么是落体运动？二、新课内容（一）自由落体运动概念的学习1. 几个小实验引入新课：观察重的物体与轻的物体下落快慢关系强调学生注意轨迹：演示（1）树叶下落（2）手里捏着粉笔松开手后掉下来总结这类物体落下的运动就是落体运动，问：物体下落的过程有没有一定规律可循呢？问
6、：大家认为重的物体与轻的物体谁下落的快呢？大家的观点和两千年前古希腊学者亚里士多德一样，下面我们来看几个实验，强调学生应记录谁下落要快？（1） 把一枚硬币和一张展开的纸片从同一高度自由下落。（2） 把一张纸片捏成纸团，将纸团和一张展开的纸片从同一高度自由下落（3） 将一枚硬币和一枚表面贴有纸片的硬币从同一高度自由树叶落下轨迹为曲线运动，粉笔运动为直线运动答：应该有答：重的学生通过天平能观察到纸团比棉花轻【实验现象】（1） 重的硬币下落快（2） 轻重相同的纸下落不一样（3） 轻重不同的硬币下落一样快（4） 轻的纸团下落快为区别自由落体运动与落体运动实验现象符合学生的生活经验，为下面激起学生的认知
7、矛盾做准备。让学生观察演示实验，借助实验事实验证自己的猜想正确与否，并做出初步的结论：物体下落快慢与轻重无关。2回顾历史，进一步引发学生猜想。录像短片：比萨斜塔实验。3月球上的实验。4.引出自由落体运动不受空气阻力的原因下落（4） 把一团纸团和一团棉花分别放已经调平的托盘天平两盘中，将两者从同一高度同时释放他们问：由这四个实验我们能得出什么结论？为得出这结论推翻亚里士多德观点错误，伽利略拿了一个质量是另一质量10倍的铁球站在比萨斜塔上，使两球同时下落，结果两铁球几乎同时落地。教师讲述1971年美国宇航员在月球表面将锤子和羽毛同时释放，它们同时落在月球表面的故事。问：既然物体下落过程中的运动情况
8、与物体所受重力无关，为什么现实生活中粉笔比树叶下落的快呢？（加演示）有同学说是因受空气阻力的作用，那答：物体下落过程中的运动情况与物体所受重力无关答：受到空气阻力的作用学生上讲台感受抽空机抽空气时手指被吸得感觉【实验现象】（1） 金属片先落下（2） 同时下落激发学生的学习兴趣。激发学生的学习兴趣。激发学生的学习兴趣。在实验事实的基础上，能让学生建立“表象”，此时再引入概念，学生才能真正构建和理解概念。事半功倍5.牛顿管实验6.引入自由落体运动的概念7.什么情况下可以忽略空气阻力？我们看是否是这一原因在起作用【演示实验】（1） 将羽毛和金属片放入有空气的牛顿管让他们同时下落，观察下来情况（2）
9、将牛顿管抽成真空，让它们再次同时下落，观察下落情况借助多媒体播放牛顿管抽成真空时金属片与羽毛下落的慢镜头总结：空气中轻重不一样的物体下落快慢不一样确实是因为受到空气阻力问：若抽掉空气后，金属球与羽毛下落过程中受力情况如何？我们将物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动叫自由落体运动，则由此可得出物体的运动是否是自由落体运动的条件？强调自由落体运动是理想运动，若空气阻力相比重力较学生注意到金属片与羽毛下落同一时刻经过同一位置学生总结：（1） 只受重力（2） 初速度为零答：只受重力通过演示实验激发学生的兴趣，从而得出判断是否自由落体运动的条件结合多媒体进一步加深学生的映象。学生知道自由落体运动条件
10、后进一步强调一下现实生活中的自由8.探究自由落体运动规律 小，则可近似看做是自由落体运动知道什么叫自由落体运动后，那这类运动的运动规律是怎样呢？首先我们一起来研究自由落体运动的轨迹，问：由前面知识记录物体运动信息则需要借助什么仪器？展示一个重锤，将其从静止释放问：重锤的运动可否看成是自由落体运动？请同学们运用重锤与打点计时器设计一个实验记录重锤作自由落体运动的轨迹提醒下面学生找出上面学生的实验操作错误之处。挑选出比较好的纸带放在投影仪下，答：打点计时器答：可以，因空气阻力远小于重锤重力学生实验：（一学生上去操作）误差原因：因受到空气阻力，纸带与打点计时器间的摩擦力落体运动，这样学生能很容易接受
11、。强化学生的动手能力，也进一步让学生避免以后实验可能出现的错误【板书设计】 2.1探究自由落体运动一、实验结果：1重的物体下落快2轻重相同的物体下落不一样快3轻重不同的物体下落一样快4轻的物体下落快伽利略：物体 过程中的运动情况与物体所受的重力无关。二、影响物体下落快慢的因素空气阻力的作用三、自由落体运动的定义仅在重力的作用下，从静止开始下落的运动三、小结四、布置作业书本28面2。3.。4用直尺测出每五点间的距离【思考与讨论】自由落体运动规律：（1） 速度与时间关系（2） 位移与时间关系这节课主要知道(1) 什么叫自由落体运动(2) 物体做自由落体运动的条件3 可以同学间互相讨论 学生得出结论
12、：（1） 运动轨迹是直线，故速度方向不变（2） 连续相等时间位移越来越大，故速度越来越大（3） 相邻连续五点间的位移差相等 培养学生的表达能力和总结能力。【学案设计】 探究自由落体运动一、学习目标（1）了解人们研究自由落体运动的历史事实和科学方法；（2）正确认识自由落体运动，知道影响物体下落的因素，并明白自由落体运动是理想状态下的运动；（3）能用打点计时器得到落体运动的运动轨迹，并能通过分析纸带上记录的位移与时间等运动信息，获取物体做自由落体运动的相关信息；（4）培养学生的观察能力、推理能力及科学研究的方法。【阅读材料】： 举世闻名的落体实验在伽利略之前，古希腊的亚里士多德认为，物体下落的快慢
13、是不一样的。它的下落速度和它的重量成正比，物体越重，下落得速度越快。比如说，10千克重的物体，下落的速度要比1千克重的物体快10倍。1700多年前以来，人们一直把这个违背自然规律的学说当成不可怀疑的真理。年轻的伽利略根据自己的经验推理，大胆地对亚里士多德的学说提出了疑问。根据亚里士多德的论断，一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大。假定大石头的下落速度为8，小石头的下落速度为4，当我们把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而减慢，结果整个系统的下落速度应该小于8；但两块石头捆在一起，总的重力比大石头还要重，因此整个系统下落的速度要比8还大。这样，就从“重物比轻物落得快”的前提推断出
14、了互相矛盾的结论，这使亚里士多德的理论陷入了困境。为了摆脱这种困境，伽利略认为只有一种可能性，重物与轻物应该下落得同样快。经过深思熟虑，他决定亲自动手做一次实验。他选择了比萨斜塔作实验场。这一天，他带了两个大小一样但重量不等的铁球，一个重10磅，是实心的；另一个重1磅，是空心的。伽利略站在比萨斜塔上面，望着塔下。塔下面站满了前来观看的人，大家议论纷纷。有人讽刺说：“这个小伙子的神经一定是有病了！亚里士多德的理论不会有错的！”实验开始了，伽利略两手各拿一个铁球，大声喊道：“下面的人们，你们看清楚，铁球就要落下去了。”说完，他把两手同时张开。人们看到，两个铁球平行下落，几乎同时落到了地面上。所有的
15、人都目瞪口呆了。伽利略的试验，揭开了落体运动的秘密，推翻了亚里士多德的学说。这个实验在物理学的发展史上具有划时代的重要意义。伽利略在比萨斜塔做自由落体实验的故事，记载在他的学生维维安尼（VincenzoViviani，16221703）在1654年写的伽利略生平的历史故事（1717年出版）一书中，但伽利略、比萨大学和同时代的其他人都没有关于这次实验的记载。对于伽利略是否在比萨斜塔做过自由落体实验，历史上一直存在着支持和反对两种不同的看法。伽利略是第一个把实验引进力学的科学家，他利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学定律。【当堂反馈】11591年，伽利略和他的两个学生带着两个不同质量的铅
16、球（一个是另一个重量的10倍）登上了高为54.5米的比萨斜塔的顶部，如图251所示，自由释放这两个小球，结果两个球在同一瞬间砸向地面，伽利略这个实验意在说明：轻、重物体下落的_一样（填“速度”或“加速度”）。来源:Zxxk.Com2伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图252所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是（ ）A其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论B其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论C运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显D运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显3
17、伽利略以前的学者认为：物体越重，下落得越快,伽利略等一些物理学家否定了这种看法（1）如图253所示：在一玻璃管中放中放一片羽毛和一个玻璃球，迅速导致玻璃管，可以看到，玻璃球先于羽毛达到底端，这主要是因为（ ）A它们的重量不同B它们的密度不同C它们的材料不同D它们受到的空气阻力不同（2）在一高塔顶端释放大小相同的实心铁球和实心铅球，与此有关的下列说法中，正确的是（ ）它们受到的空气阻力不同 它们的加速度相同它们落地的速度不同 它们下落的时间相同A B C D4伽利略对运动的研究，不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创立了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，或者说给出了科学研究过程的基本
18、要素，这些要素包含了以下几个环节：对现象的一般观察；_；运动逻辑得出结论；_;对假设进行修正的推广；5请将图254中三位科学的姓名按历史年代先后顺序排列：_、_、_。通过查阅资料，简要写出他们在物理学上的主要贡献各一项：_来源:Z|xx|k.Com 图254牛顿 伽利略 爱因斯坦图253图252 丁甲 乙 丙 图2516.下列说法正确的是（ ）A. 物体从静止开始下落的运动叫做自由落体运动B. 物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫做自由落体运动C. 从静止开始下落的钢球受到空气阻力作用，不能看成自由落体运动。D. 从静止开始下落的钢球受到空气阻力作用，因为阻力与重力相比可以忽略，所以能看成自由落体运动。【课后探讨】7. 有一则剪报（1991年5月11日北京晚报）如图所示，报道了一位青年奋勇接住一个从15层高楼窗口跌出的孩子的动人事迹。设每层楼高度是2.8米,这位青年从他所在处冲到楼下所需的时间是1.3秒,请你估算一下他的反应时间有多长?【教学反思】本节课从学生的熟悉的落体运动引入，创设问题情景，建立问题期待，有效的激发学生学习的动机。从生活情景中构建物理情景或模型，有利于学生将所学的科学知识与社会，生活实际相联系；在教学中，学生经历的实验探究全过程就是一个学生充满兴趣和动力去不断解决问题的过程，学生从中能体会逐步解决问题的方法，提高解决问题的能力。
