高一物理必修1 第2章 第5節(jié) 《自由落體運(yùn)動(dòng)》研究課 教案

1、.教案課題自由落體運(yùn)動(dòng)教材分析本節(jié)課選用人教版高中物理新課標(biāo)必修一第二章第五節(jié)的內(nèi)容，在此之前，教科書(shū)已安排了勻變速直線運(yùn)動(dòng)的內(nèi)容以及勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究方法。之前的學(xué)習(xí)都是研究給定的運(yùn)動(dòng)模型，本節(jié)課為學(xué)生進(jìn)入高中后，利用實(shí)驗(yàn)的方法科學(xué)研究的第一個(gè)實(shí)際物體運(yùn)動(dòng)。因此本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)放在了如何針對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，通過(guò)老師的設(shè)問(wèn)引發(fā)學(xué)生對(duì)原有認(rèn)知的考慮，感受自己所設(shè)計(jì)的方案有何不準(zhǔn)確的地方，對(duì)學(xué)生進(jìn)展科學(xué)方法和科學(xué)思想的教育；通過(guò)同學(xué)們的分組討論、互相學(xué)習(xí)，培養(yǎng)同學(xué)們解決實(shí)際問(wèn)題、探究規(guī)律的才能。學(xué)情分析學(xué)生在本節(jié)課之前，剛剛完成了對(duì)勻變速運(yùn)動(dòng)的學(xué)習(xí)，對(duì)運(yùn)動(dòng)學(xué)中的各物理量掌握還不夠準(zhǔn)確，因

2、此在自己設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)時(shí)，難免會(huì)有描繪不準(zhǔn)確的地方。高一學(xué)生有了豐富的生活經(jīng)歷，例如對(duì)輕重物體下落過(guò)程的理解。但學(xué)生對(duì)物理問(wèn)題和生活經(jīng)歷中的適用條件沒(méi)有準(zhǔn)確把握的意識(shí)，綜上所述，本節(jié)課要通過(guò)老師對(duì)教學(xué)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)讓學(xué)生們對(duì)運(yùn)動(dòng)中的物理量有更準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí)，對(duì)詳細(xì)運(yùn)動(dòng)情景的分析能更具科學(xué)性。由于周課時(shí)只有兩課時(shí)，所以在實(shí)際教學(xué)中將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的原理和使用后移，在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生并未掌握用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度和加速度的實(shí)驗(yàn)手段，因此對(duì)物理量測(cè)量方法的設(shè)計(jì)不作為本節(jié)課的重點(diǎn)，并利用光電門(mén)傳感器替代打點(diǎn)計(jì)時(shí)器。教學(xué)目的1 知識(shí)與才能目的： 知道自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)知道自由落體加速度的大小和方向知

3、道用頻閃攝影、光電門(mén)研究運(yùn)動(dòng)的根本原理，會(huì)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析自由落體運(yùn)動(dòng)知道地球上不同地方重力加速度大小的差異 運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解決簡(jiǎn)單問(wèn)題2 過(guò)程與方法：經(jīng)歷自由落體運(yùn)動(dòng)模型建立過(guò)程，掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的條件通過(guò)分析光電門(mén)和位移傳感器記錄的運(yùn)動(dòng)信息，判斷自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，體會(huì)實(shí)驗(yàn)在物理問(wèn)題研究中的重要作用嘗試運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得出自由落體運(yùn)動(dòng)計(jì)算公式3 情感態(tài)度價(jià)值觀目的：在對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的選擇和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的猜測(cè)過(guò)程中，進(jìn)步合作探究才能培養(yǎng)透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)、用不同方法表達(dá)同一規(guī)律的科學(xué)意識(shí)教學(xué)重點(diǎn)經(jīng)歷對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的猜測(cè)過(guò)程，體會(huì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和原有認(rèn)知的差異；理解如何對(duì)詳細(xì)運(yùn)動(dòng)展開(kāi)科學(xué)分析，理解

4、光電門(mén)測(cè)量物理瞬時(shí)速度的原理；通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究理解自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)，知道加速度的大小和方向，不同質(zhì)量的物體，自由落體運(yùn)動(dòng)情況一樣。教學(xué)難點(diǎn)通過(guò)老師對(duì)學(xué)生課前診斷學(xué)案的分析和學(xué)生之間的分組討論，讓學(xué)生能科學(xué)地設(shè)計(jì)出驗(yàn)證自由落體是否為勻變速運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)方案；理解自由落體運(yùn)動(dòng)特征，并能解決相關(guān)問(wèn)題。教學(xué)設(shè)計(jì)：教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)內(nèi)容教 學(xué) 活 動(dòng)導(dǎo)入分析課前診斷引入：本章前幾節(jié)的學(xué)習(xí)，都是對(duì)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)模型展開(kāi)學(xué)習(xí)和研究，本節(jié)課我們會(huì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)的手段分析高中階段的第一個(gè)實(shí)際運(yùn)動(dòng)，自由落體運(yùn)動(dòng)。我們今天要通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段對(duì)物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的時(shí)間、位移、速度、加速度等物理量進(jìn)展測(cè)定，如何測(cè)定各點(diǎn)的

5、瞬時(shí)速度呢？分享學(xué)案第一題：你知道有什么測(cè)量物體瞬時(shí)速度的實(shí)驗(yàn)手段嗎？至少舉出或想出兩種可能有利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器測(cè)速度的這種實(shí)驗(yàn)手段之后會(huì)在學(xué)習(xí)；可能有利用頻閃照片測(cè)速度的等效于打點(diǎn)計(jì)時(shí)器；學(xué)生講解利用光電門(mén)測(cè)速度，1光電門(mén)之間有一束不可見(jiàn)光；2光被經(jīng)過(guò)的物體擋住后，傳感器能記下?lián)豕鈺r(shí)間；3可提問(wèn)學(xué)生，我們?cè)谥滥膫€(gè)量物體的尺寸就可以算得球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的速度了，假設(shè)擋光時(shí)間較短，可認(rèn)為這段平均速度為球經(jīng)過(guò)光電門(mén)時(shí)的瞬時(shí)速度。拓展：4傳感器還能記錄物體經(jīng)過(guò)兩光電門(mén)之間的時(shí)間間隔，提問(wèn)同學(xué)們：進(jìn)而還能測(cè)定什么物理量?jī)晒怆婇T(mén)間的平均加速度。訂正課前診斷第二題：你認(rèn)為自由下落的物體運(yùn)動(dòng)的初速度和受力特征是

6、什么？自由落體運(yùn)動(dòng)：初速度為零，只受重力。分析生活情境和物理模型的區(qū)別。分享課前診斷第三題：你認(rèn)為自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)嗎？為什么？可能很多同學(xué)都能說(shuō)出自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，但至于原因，可能會(huì)站在牛頓第二定律的角度說(shuō)出只受重力。老師點(diǎn)評(píng)：力和運(yùn)動(dòng)之間確實(shí)有聯(lián)絡(luò)，而本知識(shí)我們?cè)谙乱徽聲?huì)詳細(xì)學(xué)習(xí)，我們先不以此為證明根據(jù)。但是這也提示我們，分析一個(gè)運(yùn)動(dòng)可以從運(yùn)動(dòng)學(xué)入手，研究其詳細(xì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，也可以分析力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系等多條途徑入手。今天我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)的手段，測(cè)量運(yùn)動(dòng)學(xué)物理量，證明自由落體運(yùn)動(dòng)是否是勻變速直線運(yùn)動(dòng)就是我們的實(shí)驗(yàn)?zāi)康?。分享課前學(xué)案第四題：假設(shè)讓你通過(guò)實(shí)驗(yàn)手段驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)是否是

7、勻變速直線運(yùn)動(dòng)，你的實(shí)驗(yàn)方案中，想要測(cè)量運(yùn)動(dòng)中的哪些物理量？學(xué)生可能會(huì)設(shè)計(jì)出要測(cè)加速度、速度、位移等信息。針對(duì)測(cè)量加速度，老師點(diǎn)評(píng)：第一，同學(xué)所要測(cè)的加速度是下落全程的平均加速度還是各個(gè)時(shí)刻或位置的瞬時(shí)加速度；第二，加速度反響速度變化，那么各時(shí)刻的速度、位移可能是更原始的數(shù)據(jù)，加速度可能是一個(gè)計(jì)算結(jié)果，我們本節(jié)課能不能將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)先定位于速度、位移這樣的直接測(cè)量量。同學(xué)們互相討論，改進(jìn)自己的實(shí)驗(yàn)方案，將測(cè)量量描繪的更準(zhǔn)確一些。同學(xué)分享：測(cè)量各個(gè)時(shí)刻位置的速度，假設(shè)速度隨時(shí)間均勻變化那么說(shuō)明自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)；或測(cè)量各個(gè)時(shí)刻的位移，假設(shè)位移與時(shí)間的關(guān)系為x=kt2，那么說(shuō)明自由落體運(yùn)動(dòng)為勻變

8、速運(yùn)動(dòng)假設(shè)學(xué)生有此想法，可提出利用頻閃照片測(cè)位移或利用位移傳感器的實(shí)驗(yàn)方法。學(xué)習(xí)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)探究自由落體運(yùn)動(dòng)確定了實(shí)驗(yàn)方案和測(cè)量手段后，老師演示實(shí)驗(yàn)。得到一組數(shù)據(jù)后，學(xué)生由v1、v2、v3、v4和t12、t23、t34計(jì)算分析自由落體運(yùn)動(dòng)是不是勻變速運(yùn)動(dòng)，組內(nèi)討論，說(shuō)出判斷原因。老師給出同時(shí)測(cè)出的三段的平均加速度，發(fā)現(xiàn)加速度大小幾乎不變，屢次試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)加速度大小均趨近于同一數(shù)值，說(shuō)明自由落體運(yùn)動(dòng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。小結(jié)：剛剛是通過(guò)測(cè)量不同位置的速度，結(jié)合兩點(diǎn)間時(shí)間間隔算得這一段的平均加速度。比照各段平均加速度得出自由落體運(yùn)動(dòng)為勻變速直線運(yùn)動(dòng)。能否通過(guò)其他實(shí)驗(yàn)手段、測(cè)量其他物理量可能該手段學(xué)生在之前

9、的分享中已經(jīng)提出來(lái)判斷自由落體運(yùn)動(dòng)是不是勻變速直線運(yùn)動(dòng)？請(qǐng)兩位同學(xué)分享之前利用位移傳感器進(jìn)展的實(shí)驗(yàn)。讓同學(xué)們觀察位移與時(shí)間的關(guān)系滿足二次函數(shù)關(guān)系，同學(xué)猜測(cè)，關(guān)系式x=kt2中的比例系數(shù)k，大約為何值？4.9，g/2。總結(jié)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律看書(shū)理解不同地點(diǎn)自由落體加速度的值。同學(xué)描繪自由落體加速度隨地點(diǎn)變化的規(guī)律；學(xué)生討論自由落體加速度因何不同？距地心的間隔 ，地球自轉(zhuǎn)情況。本節(jié)課我們知道了g的變化規(guī)律，下學(xué)期會(huì)繼續(xù)學(xué)習(xí)g不同的原因。輕球和重球的下落分享學(xué)案第五題：通過(guò)以往的經(jīng)歷，你認(rèn)為質(zhì)量不同的物體，做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度是否一樣？從一樣高度釋放，是否一定會(huì)同時(shí)落地？讓學(xué)生再學(xué)習(xí)了本節(jié)內(nèi)容后，重

10、新作出判斷。假設(shè)有學(xué)生仍認(rèn)為可能不同時(shí)落體，強(qiáng)調(diào)這些同學(xué)在學(xué)習(xí)了本節(jié)內(nèi)容后，對(duì)自由落體的概念掌握不夠準(zhǔn)確，沒(méi)有區(qū)分生活中的落體運(yùn)動(dòng)和物理中的自由落體運(yùn)動(dòng)在空氣阻力方面的區(qū)別。實(shí)驗(yàn)演示輕球與重球下落時(shí)加速度一樣。提問(wèn)學(xué)生：生活中紙片和紙團(tuán)下落快慢不一的原因空氣阻力。學(xué)生分組進(jìn)展毛錢(qián)管實(shí)驗(yàn)。完成?學(xué)探診?P31第1題自由落體運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)，下落位移和下落時(shí)間有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，能否利用這一特征，設(shè)計(jì)一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，定量測(cè)量一下自己的反響時(shí)間。同學(xué)討論、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案。老師點(diǎn)評(píng)：可以提問(wèn)用筷子替代刻度尺好不好表達(dá)定量計(jì)算和定性判斷之間的差異?？梢詮?qiáng)調(diào)刻度尺要靜止釋放等信息。練習(xí)例題：一礦井

11、深為125m，在井口每隔一定時(shí)間自由下落一個(gè)小球。當(dāng)?shù)?1個(gè)小球剛從井口開(kāi)場(chǎng)下落時(shí)，第一個(gè)小球剛好到達(dá)井底。那么相鄰小球下落的時(shí)間間隔有多長(zhǎng)？這時(shí)第9個(gè)小球距井底的間隔 為多大？取g=10m/s2老師引導(dǎo)：以上兩個(gè)題目應(yīng)用的知識(shí)、概念一樣，只不過(guò)一道題是情景簡(jiǎn)單，另一道情景相對(duì)復(fù)雜。對(duì)每一道物理題都不應(yīng)脫離情景、只背記公式，對(duì)于相對(duì)復(fù)雜的情景，還要畫(huà)出圖景、輔助解題。小結(jié)可讓同學(xué)先談一談這節(jié)課你學(xué)到了什么。本節(jié)課的知識(shí)層面：自由落體運(yùn)動(dòng)模型的特征，運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。方法層面：對(duì)于復(fù)雜運(yùn)動(dòng)情景，我們能將其簡(jiǎn)化，建立理想模型質(zhì)點(diǎn)模型的建立；在探究方法上，我們能根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，確定實(shí)驗(yàn)原理，結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案測(cè)量量，實(shí)驗(yàn)儀器，實(shí)驗(yàn)步驟等