《自由落體運(yùn)動》教學(xué)案例

一、教學(xué)內(nèi)容分析

本節(jié)是人教版《物理1（必修）》第二章第五節(jié)內(nèi)容。它是在學(xué)習(xí)“勻變速直線運(yùn)動”規(guī)律之后編排的，是勻變速直線運(yùn)動的特例。通過對自由落體運(yùn)動的研究，使學(xué)生既了解一種具體的運(yùn)動，又鞏固勻變速直線運(yùn)動規(guī)律，也加強(qiáng)了課本知識與實際生活的聯(lián)系。通過研究物理問題的基本思路和科學(xué)方法的學(xué)習(xí)，為今后研究“平拋物體的運(yùn)動”打下良好的基礎(chǔ)。本課利用閃光照片來研究物體運(yùn)動的方法，也將在后續(xù)課程中得到應(yīng)用。因此，本節(jié)課是本章知識的復(fù)習(xí)課，是培養(yǎng)學(xué)生思維的研究課，是聯(lián)系生活的應(yīng)用課，也是后續(xù)學(xué)習(xí)的知識準(zhǔn)備課。

二、學(xué)生學(xué)習(xí)情況分析

（一）學(xué)生由于受日常經(jīng)驗的影響，對物體的下落運(yùn)動普遍存在重快輕慢的錯誤認(rèn)識。本節(jié)課擬通過學(xué)生之間的辯論，使學(xué)生明確認(rèn)識到：日常見到的現(xiàn)象是因為受空氣阻力影響的緣故，從而有效地消除學(xué)生從生活中得來的錯誤觀念，培養(yǎng)學(xué)生透過現(xiàn)象看到本質(zhì)的辯證唯物主義認(rèn)識觀。

（二）學(xué)生已學(xué)過“勻變速直線運(yùn)動規(guī)律”的運(yùn)動學(xué)知識，具備了一定的學(xué)習(xí)基礎(chǔ)，通過演示實驗總結(jié)出自由落體運(yùn)動的特點(diǎn)，得出自由落體加速度的概念，然后結(jié)合勻速直線運(yùn)動規(guī)律“水到渠成”地推導(dǎo)出自由落體運(yùn)動的規(guī)律。

三、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識與技能

1.認(rèn)識自由落體運(yùn)動，知道影響物體下落快慢的因素，理解自由落體運(yùn)動是在理想條件下的運(yùn)動，知道它是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動。

2.能用打點(diǎn)計時器得到相關(guān)的運(yùn)動軌跡并能進(jìn)行分析。

3.知道什么是自由落體運(yùn)動的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。

4.掌握如何從勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律推出自由落體運(yùn)動規(guī)律。

（二）過程與方法

引導(dǎo)學(xué)生利用打點(diǎn)計時器，記錄下運(yùn)動的信息，研究自由落體運(yùn)動的特點(diǎn)，在探究運(yùn)動規(guī)律的同時讓學(xué)生進(jìn)一步體驗科學(xué)探究的方法。

（三）情感態(tài)度與價值觀

1.調(diào)動學(xué)生積極參與討論的興趣，培養(yǎng)邏輯思維能力及表述能力。

2.培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)結(jié)合作精神和協(xié)作意識，敢于提出與別人不同的見解。

四、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

重點(diǎn)：自由落體運(yùn)動的概念及探究自由落體運(yùn)動的過程和掌握自由落體運(yùn)動的規(guī)律。

難點(diǎn)：理解自由落體運(yùn)動的條件及規(guī)律。

五、教具

多媒體課件，硬幣，小紙片，刻度尺，大小相同質(zhì)量不同的兩個重錘，電磁打點(diǎn)計時器1只（附鐵架臺、重錘、紙帶、學(xué)生電源），牛頓管1個（附抽氣機(jī)1臺）。

六、教學(xué)過程

[引入]很高興來到美麗的靖遠(yuǎn)二中和大家一起交流，先和大家做一個小游戲，我這里有一張鈔票，我提住它的頂端，你用兩個手指頭放在鈔票的中間，做好夾得準(zhǔn)備，但是注意在我放手之前你的手的任何部位都不能碰到鈔票，當(dāng)看到我松手時就立刻去夾，如果夾得住歸你，否則歸我，哪位試試？為啥夾不住呢？這個錢太短了，如果長點(diǎn)就好了。為什么反應(yīng)靈敏和物體長短有關(guān)系呢？通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)大家就知道其中的奧妙了，本節(jié)課我們學(xué)習(xí)《自由落體運(yùn)動》。（板書課題）

通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，同學(xué)們要實現(xiàn)以下學(xué)習(xí)目標(biāo)（多媒體出示）：

（1）知道什么是自由落體運(yùn)動和自由落體運(yùn)動的條件。

（2）經(jīng)歷用打點(diǎn)計時器實驗探究過程得到自由落體運(yùn)動的特點(diǎn)。

（3）知道自由落體加速度的大小和方向，知道在地球上不同緯度的地方，重力加速度的大小不同。

（4）掌握如何從勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律推出自由落體運(yùn)動的規(guī)律。

物體下落運(yùn)動是一種常見的運(yùn)動，下落的物體有的輕有的重，那么輕重物體下落的快慢情況如何呢？

【多媒體探究一】輕重不同的物體下落的快慢情況？

請同學(xué)們利用硬幣（有嗎？）沒有就換成橡皮擦或課本與紙張一起來觀察。

[演示實驗]①讓一張紙與小硬幣同時同高度自由下落，可看到什么現(xiàn)象？哪個重？

②同學(xué)們可以將自己的廢紙做這樣一個實驗撕一小片，將小的這片揉成團(tuán)，從同一高度同時釋放觀察落地的情況。哪個重？

③把剛才的紙袋揉成團(tuán)，和小鋼球由靜止同時下落（幾乎同時落地）。

提問學(xué)生：為什么會出現(xiàn)這么多矛盾呢？這是什么原因？（這是因為空氣的阻力的影響。把紙片揉成團(tuán)，所受空氣的阻力要比紙片所受空氣的阻力小得多，所以與小鋼球幾乎同時落地。）那么如果要驗證他的想法需要怎樣的環(huán)境呢？（學(xué)生：真空中，沒有空氣阻力的環(huán)境。）

[演示實驗]老師這里有這么一個實驗儀器——“牛頓管”（上課前老師已經(jīng)將其抽成了真空，先將牛頓管弄成真空演示，再將空氣進(jìn)入演示，觀察羽毛和鐵片的運(yùn)動），充分說明了空氣阻力導(dǎo)致它們不能同時下落。往往直觀感覺是不夠準(zhǔn)確的，連聰明的大哲學(xué)家亞里士多德也受到了現(xiàn)象的蒙騙。

分析總結(jié)：大量事實證明影響落體運(yùn)動快慢的因素是空氣的阻力，如果沒有空氣阻力，只在重力作用下輕重不同的物體，下落快慢相同。我們把滿足這種條件的運(yùn)動叫做自由落體運(yùn)動，

提問學(xué)生：總結(jié)一下什么叫自由落體運(yùn)動？

一、自由落體運(yùn)動（板書）

1.定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動。

2.條件：（1）只受重力；（2）從靜止開始。

說明：這種運(yùn)動只能在真空中進(jìn)行。而實際生活中這種真空常見不常見呢？（不常見，因為我們生活在空氣中。）有些物體的下落，像羽毛、紙片等把它們由靜止釋放所受空氣阻力較大，但是硬幣下落和蘋果的下落所受空氣阻力比較小，可以忽略，它們的下落可以近似地看做自由落體運(yùn)動。

[提問過渡]大家猜想一下自由落體運(yùn)動是勻速運(yùn)動嗎？顯然不是，它從靜止開始運(yùn)動經(jīng)歷了一個變化的過程。運(yùn)動越來越快了，它可能是什么運(yùn)動呢？（視學(xué)生回答的情況）是不是勻變速直線運(yùn)動呢？

【多媒體出示】探究二：自由落體運(yùn)動是否為勻變速直線運(yùn)動？

提問學(xué)生：同學(xué)們回想一下，如果一個物體做勻變速直線運(yùn)動那么它有一些什么特點(diǎn)呢？（大家可以先回憶一下，引導(dǎo)學(xué)生回答它的速度隨時間均勻變化，加速度是一定的。）

【多媒體出示】勻加速直線運(yùn)動特點(diǎn)：

相同時間間隔內(nèi)的速度的變化量相等；

在v-t圖上是一條通過原點(diǎn)的直線。

要驗證這個特點(diǎn)就要設(shè)計一個實驗：請同學(xué)們回想前面我們探究小車速度隨時間的變化規(guī)律的方法，討論設(shè)計實驗方案。可以結(jié)合課本44頁實驗來互相討論。

提示：選擇相隔相同時間的若干個計數(shù)點(diǎn)進(jìn)行測量它們的瞬時速度，觀察物體在相同時間內(nèi)的速度變化是否相同。

介紹儀器：打點(diǎn)計時器、重物（密度大體積小）。如何操作這個實驗?zāi)兀繑⑹鰧嶒炦^程。

[演示實驗]用打點(diǎn)計時器測量物體下落的位移關(guān)系，分析紙帶得出自由落體運(yùn)動的特點(diǎn)。那位同學(xué)敘述一下實驗過程呢？

【強(qiáng)調(diào)】我們分兩種情況實驗，拉紙帶的重錘質(zhì)量不同。

（1）將計時器的限位孔與鉛垂線平行固定在鐵架臺上；

（2）將紙帶穿過限位孔用手提著紙帶，使重物靜止在靠近計時器的下方；

（3）先接通電源再松開紙帶。重復(fù)幾次從其中選出點(diǎn)跡比較清晰的一條紙帶。進(jìn)行數(shù)據(jù)的測量，第一個點(diǎn)為計數(shù)0點(diǎn)，每隔1個點(diǎn)為一個計數(shù)點(diǎn)。依次標(biāo)號。注意讀數(shù)時有效值；

（4）設(shè)計表格記錄數(shù)據(jù)，計算各計數(shù)點(diǎn)的瞬時速度的數(shù)值關(guān)系，并作圖。

下面請幾位同學(xué)到前面來做實驗打幾條紙帶？【安排學(xué)生具體任務(wù)，裝紙帶、開電源、測量、計算、繪圖。】教師巡回指導(dǎo)。打出紙帶后交代直尺測量。選幾個點(diǎn)計算瞬時速度。注意單位和有效數(shù)字的統(tǒng)一。

圖像作出來了大家觀察點(diǎn)的分布，看描的點(diǎn)大致在一條直線上，說明了什么？（學(xué)生：是勻變速直線運(yùn)動。）

大家通過圖像可以看到在v-t圖上是一條傾斜的直線。說明自由落體運(yùn)動具有勻變速直線運(yùn)動的特點(diǎn)。

分析：大量的實驗表明：自由落體運(yùn)動就是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動。

[板書]3.運(yùn)動性質(zhì)：初速度為0的勻加速直線運(yùn)動。

通過剛才的實驗，知道了自由落體運(yùn)動的性質(zhì)。既然輕重物體做自由落體運(yùn)動的快慢是相同的，那么也就是說自由落體運(yùn)動在同一地點(diǎn)有一個相同的加速度。那大家能不能根據(jù)剛才圖像計算一下一條紙帶如果用另一條紙帶是否一樣呢？反復(fù)多次試驗得到相同的結(jié)論。

現(xiàn)在我們知道了自由落體運(yùn)動是一個初速度為零，加速度為g的勻加速直線運(yùn)動。請同學(xué)們寫出自由落體運(yùn)動速度、位移關(guān)系及速度與位移的關(guān)系式。公式為：

【點(diǎn)擊多媒體】三、自由落體運(yùn)動的規(guī)律[板書]

[學(xué)生活動]請參照勻變速直線運(yùn)動的公式寫出自由落體運(yùn)動相應(yīng)的公式。

【課堂練習(xí)】

【課堂小結(jié)】這節(jié)課我們學(xué)習(xí)了對自由落體運(yùn)動和規(guī)律的認(rèn)識和理解。首先大家要注意自由落體運(yùn)動實際上是物體從靜止開始的只受重力作用的勻加速直線運(yùn)動，加速度為g。大家要結(jié)合勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律來理解它。在做題時，首先要物體所做的是自由落體運(yùn)動，才能使用相應(yīng)的規(guī)律解題。

自由落體運(yùn)動實際上是一個理想化的模型，但是在現(xiàn)實生活中有很多落體運(yùn)動可以看成是自由落體運(yùn)動，研究自由落體運(yùn)動有普遍的意義。

七、教學(xué)反思

本案例設(shè)計從課程標(biāo)準(zhǔn)出發(fā)，定位于力求做到對學(xué)生進(jìn)行物理學(xué)研究方法的教育。恰當(dāng)分析學(xué)情，將學(xué)生已有的生活知識考慮在內(nèi)，使教學(xué)起點(diǎn)盡量定位準(zhǔn)確，并從三維目標(biāo)要求，確定教學(xué)要求和教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

教學(xué)過程從實驗引入課題，層層設(shè)問，引發(fā)學(xué)生思考問題，讓學(xué)生產(chǎn)生思維矛盾沖突，以激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，并且反復(fù)多次通過實驗分析、討論認(rèn)識規(guī)律。關(guān)注課堂教學(xué)過程中生成性資源的應(yīng)用，充分體現(xiàn)學(xué)生主體、自主合作、探究學(xué)習(xí)等新課程所倡導(dǎo)的教學(xué)方法。

[板書設(shè)計]

一、自由落體運(yùn)動

1.定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動。

2.條件：只有重力 從靜止下落

3.性質(zhì)：初速度為0的勻加速直線運(yùn)動。

二、自由落體加速度（重力加速度g）

2.方向：豎直向下

三、自由落體運(yùn)動的規(guī)律