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視頻標簽：自由落體運動
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高一物理人教版必修1第二章勻變速直線運動的研究5自由落體運動-北京
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高一物理人教版必修1第二章勻變速直線運動的研究5自由落體運動-北京市第九中學
本節課是在新課程的基本理念和建構主義理論指導下進行設計的。
新課程在課程目標上注重提高全體學生的科學素養，在課程實施上注重學生自主學習。建構主義認為學習者的知識是在一定情境下，借助于他人的幫助，通過意義的建構而獲得的，提倡在教師指導下以學習者為中心的學習，既強調學習者的認知主體作用，又不忽視教師的指導作用。教師是意義建構的幫助者、促進者，學生是信息加工的主體、是意義的主動建構者。
本節課是一節新常規課，組織方式為課堂教學。在設計本課時，遵循了新課程理念中“學生為主體、教師為主導”的原則，注重學生自主學習。在整個課堂教學過程中，通過教師的引導，學生觀察實驗；分析實驗結論；思考回答問題完成設計方案，在這一系列的活動中，學生始終處于主體地位，是活動的主體。應用所學知識解決實際問題的過程，充分調動了學生的主體參與，而教師則始終主導著課堂的進行，體現教師的主導作用。
自由落體運動的內容是學生在高一階段學習的一種理想化運動。自由落體運動的規律使人類對落體運動的認識發生深刻變化。這個內容教材中有亞里士多德和伽利略的“對話”，有伽利略的研究和推理方法。通過本節課的教學使學生在認識自由落體運動規律的過程中，感悟伽利略對物體運動的研究所采用的科學方法。本節課以認識和探究落體運動的規律為主要任務。本節課采用講授啟發與學生自主探究并用的教學方式。教學中讓學生利用已有的知識，設計探究自由落體運動規律的方案。在這個基礎上利用落體演示器，落體儀，傳感器等儀器進行現場實驗研究。
2.教學背景分析
教材分析:
自由落體運動是人教版高中物理必修1第二章“勻變速直線運動的研究”中第5節的內容。自由落體運動是勻變速直線運動的一個典型的實例，也是勻變速直線運動規律的具體應用，是會考和高考的重要內容，在本章學習以及在整個高中物理中都具有非常重要的地位。 學生情況：
在學習本節之前，學生學習了勻變速直線運動的速度與時間、位移與時間、速度與位移、初速度為零的勻變速直線運動的四個重要的比例式、打點計時器的使用、紙帶法處理數據判斷物體的運動等內容。
落體運動是一種常見的運動，自古以來許多人都研究過，伽利略對自由落體運動的研究意義巨大。為便于學生接受，本節通過演示和實驗探究，分析得出自由落體運動的規律，明
確重力加速度的意義，使學生對自由落體運動規律有具體、深入的認識。介紹落體運動的研究歷史，主要是介紹伽利略對自由落體運動的研究過程和他的科學思維方法，使學生對自由落體運動的認識上升到更高的層次。
教學方式：啟發式、探究式
教學資源：多媒體、描跡儀，傳感器、牛頓管
3.教學目標(含重、難點)
一）知識與技能：
1.理解自由落體運動的性質和物體做自由落體運動的條件； 2.理解自由落體運動的加速度，知道它的大小和方向；
3.掌握如何從勻變速直線運動中推出自由落體運動規律，并能夠運用自由落體運動規律解決一些實際生活中的問題。 二）過程與方法：
1.培養學生用科學探究的方法解決問題的能力； 2.培養學生初步的觀察實驗、分析、歸納的能力；
3.培養學生理論聯系實際，用課本所學知識解決實際問題的能力。 三）情感、態度、價值觀：
1.通過實驗提出問題引入，在問題情景中不斷激發學生的求知學習熱情，調動學生的主動性，培養學生敢于思考、敢于突破陳規、勇于創新的科學精神；
2.在學習中，學會互相交流，提高學生的合作意識與能力。 教學重點：
對自由落體運動性質的科學探究過程，及運動規律的掌握和運用；
教學難點：
自由落體運動性質的科學探究。4.教學過程
教學 環節
教師活動
學生活動 設計 意圖
有趣 的小 實驗
聽說咱們班的同學反應非常敏捷，男同學誰是公認的反應最快的？女同學誰反應最快？我們請他們到前面來，做一個有趣的小游戲。
你們做得非常好，請你們把手舉起來， 同學們看看誰反應最快？
從木板的下落情況比較兩個人的反應時間這是生活常識，但是如果從木板下落的距離確定同學的反應時間是多少，這是科學。
說出學生的反應時間。
你們想知道我是怎么知道他們的反應時間的嗎？學完了今天這節課的內容，同學們就能知道其中的奧秘。
兩位同學到講臺來做實驗
尺子下落少的反應快
測定反應速度
激發學生學習興趣
引入 落體 運動
落體的運動隨處可見，同學們平時生活中常見的落體運動有哪些？誰能舉些例子？
請同學們一起看這樣的一個情境： 演示1：請同學們仔細觀察形狀相同的鐵片和紙片，從同一地點、同一高度同時由靜止釋放。
演示2：將這個制片揉成團，再與鐵片從同一地點、同一高度同時由靜止釋放。
看到什么現象？
為什么紙片揉成紙團就發生這樣的變化呢？請同學們思考、分析，你認為是什么原因？ 空氣阻力怎么了？
蘋果落地，雨滴
下落，樹葉落下等
鐵片比紙片下落的快
鐵片和紙團下落的快慢幾乎一樣。 空氣阻力
將紙片揉成紙團后所受的空氣阻力大大減小了
引出新問題
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教學 環節
教師活動
學生活動 設計 意圖
抽真空準備做落體實驗 請同學們設想一下，假如沒有空氣阻力呢？情況又會怎樣？ 將玻璃管內的空氣抽出來，形成一個真空環境。在這個真空環境里面做落體實驗，驗證我們的猜想。
抽氣前讓羽毛和鐵片在空氣中下落，下落快慢顯然不同。當場用抽氣機對
玻璃管抽氣。
沒有空氣阻力，輕重不同的物體下落快慢相同。
物理學史 亞里士多德與伽利略的“對話” 一邊動畫演示，一邊說明和解釋。 同學們，歷史上對落體運動早有研究，而且留下了用科學推理戰勝表面常識的一段佳話！ 公元前4世紀，古希臘哲學家亞里士多德認為：物體下落的快慢是由它們所受的重量決定的，物體越重，下落得越快。由于亞里士多德被人們稱為古代最博學的人，因此他的話影響很大。另一方面他的這個說法太符合人們的生活經驗了，以至于其后兩千多年的時間里人們一直信奉亞里士多德的這個學說
直到17世紀偉大的科學家伽利略用科學推理的方法，巧妙地揭示了亞里士多德的學說內部所包含的矛盾，被人們傳為佳話！怎么揭示的呢？ 伽利略指出：按照亞里士多德的觀點物體越重下落越快。較重的乙物體要比較輕的甲物體下落得快。
把乙、甲兩個物體綁在一起我們稱作丙，這時甲、乙、丙中，丙最重，按照亞里士多德的觀點，誰下落最快？ 但從另一個角度來思考，我們觀察丙，丙中物體有重有輕,。按亞里士多德的觀點，重的快，輕的慢。重的被輕的拖著而變慢，輕的被重的拽著而變快，就像大人拉著小孩跑，比大人自己單獨跑要慢，比小孩自己單獨跑要快，因此丙的速度介于甲乙之間（動畫播放）。 同一個假設從不同的角度思考出現了
聆聽、思考
通過科學史的教育，喚起學生對科學的興趣
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教學 環節
教師活動
學生活動 設計 意圖
通過實驗證實猜想
視頻播放
新課教學
探究自由落體運動的規律
相互矛盾的結果，而使亞里士多德的觀點陷入困境。
同一個假設從不同的角度思考出現了相互矛盾的結果，其原因在于開始的假設是錯誤的。
伽利略猜想，如果沒有空氣阻力，只受重力作用，那么輕重不同的物體下落快慢應相同。
300年后的今天我們有條件來驗證這個猜想了
將形成真空的大型玻璃管，高高的放到講臺上面，請同學們注意觀察，鐵片和羽毛一起被磁鐵吸在管的頂端，數一、二、三，數到三時拿起磁鐵，鐵片和羽毛開始下落，觀察他們的運動情況。
1971年美國宇航員斯科特在月球上，將一把鐵錘和一片羽毛同時釋放，結果同時落地。月球上沒有空氣。
物理學中，把物體只在重力作用下，從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動。
我們一起研究自由落體運動規律 自由落體運動有什么樣的特點呢？
自由落體運動是一種什么性質的運動呢？從它的運動軌跡看是直線還是曲線？
它運動的速度是怎樣變化的呢？
是什么樣的加速運動呢？
如何探究自由落體運動規律，請同學們根據已有的知識設計一下探究方案，同學之間可以討論一下。
物體不受空氣阻力的影響。
鐵片和羽毛同時落地
物體只受重力作用由靜止開始下落。 直線
越來越快（加速運動）
勻加速直線運動
使用打點計時器進行研究，觀察相同的時間內落
從邏輯上進行推理論證
啟發、點拔 引入自由落體運動概念師活動
學生活動 設計 意圖
介紹實驗器材
我們用什么具體方法進行觀察和測量呢？
同學們！我們今天不用電磁打點計時器研究落體運動規律，而是用一種新的器材進行研究。 （1）介紹實驗器材
（2）現場做實驗，用實驗儀器打出自由落體的軌跡
（3）分析實驗結果：物體下落的距離之比大約是多少？
說明自由落體運動是勻變速直線運動。
下面我們從位移的角度來研究一下自由落體運動規律。用傳感器進行研究。 1、實驗裝置和工作原理介紹
2、數據處理，利用x-t圖像，進行函數擬合，得到自由落體的加速度數值。
在同一地點，一切物體在自由落體運動中的加速度都相同，這個加速度叫做自由落體加速度，又叫重力加速度，通常用g來表示。
重力加速度的方向總是豎直向下的。
在不同地點g的數值略有不同，請同學們分析表中的數據，總結重力加速
體的位移關系。如果是勻變速直線運動，則第一秒內、第二秒內，第三秒內的位移之比1：3：5，或一秒內、二秒內、三秒內的位移之比為1：3：5或Δs=aT2。
用電磁打點計時器測量重錘的下落情況
1：3：5
9.8m/s2
喚起舊知，學習新知
思考討論
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教學 環節
教師活動
學生活動 設計 意圖
課堂小結 概括總結 度的大小規律。 自由落體運動是一種初速度為零的勻加速直線運動，那么，它的運動規律如何呢？ 勻變速直線運動的運動學公式是什么？ 其中V0=0，a=g，公式變形為什么呢？ （1）請同學們思考一下，這節課你主要收獲了什么？ （2）同學們！這節課我們認識了自由落體運動，而在地面上只受重力作用的物體是沒有的，因為物體下落過程都要受到空氣阻力的影響。因此自由落體運動是一種理想化的模型，是一種理想化的運動。但是我們研究這種理想化的運動卻有十分重要的現實意義，因為當物體受到空氣阻力比重力小得多的時候，就可以忽略空氣阻力的影響，而認為是自由落體運動。如這個小鋼球下落過程中受重力和空氣阻力作用，但是空氣阻力對它的影響就很小。我們可以忽略空氣阻力，認為小鋼球的運動是自由落體運動。 像小鋼球、石塊自由下落的運動都可以看成是自由落體運動，這樣就能解決很多問題了，如確定反映時間等。 （3）提出問題： 除確定反應時間外，請同學們想想看，利用自由落體運動的規律還能解決什么問題？ （4）最后闡述：一片羽毛和一塊磨盤如果有一個近乎理想的真空環境，它們下落得一樣快，真是神奇。而且這樣的結論適用于任何物體，如此廣泛的意義令科學家激動不已。
從赤道到兩極，隨著緯度的增大，g值增大。
V=V0+at
X= V0t+1/2at2 V2- V02=2ax V=gt X=1/2gt2 V2=2gx
培養思維推理，知識遷移能力
情感態度價值觀滲透
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教學 環節
教師活動
學生活動
設計 意圖
課外研究延伸
探究作業： 1、利用自由落體儀方案探究自由落體運動性質。 2、利用打點計時器方案探究自由落體運動性質。
3、課外思考練習：
培養學生探究能力， 解決問題能力
視頻來源：優質課網 www.www.fsyixinda.com
