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自由落體運動教學(xué)設(shè)計
【學(xué)習(xí)任務(wù)分析】
本節(jié)內(nèi)容是對前幾節(jié)運動學(xué)的知識和研究方法的應(yīng)用和提升。通過演示實驗和學(xué)生合作實驗，分析得出自由落體運動的性質(zhì)，明確重力加速度的意義，不僅使學(xué)生對自由落體運動規(guī)律有具體、深入的認識和規(guī)律在實際問題中的應(yīng)用，而且使學(xué)生在獨立獲取物理知識、探究物理規(guī)律、解決物理問題等方面獲得具體的成果，體驗科學(xué)研究的方法，讓學(xué)生得到成功的體驗，享受成功的愉悅，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情和責(zé)任感。
本節(jié)教學(xué)的重點在于引導(dǎo)學(xué)生思考研究自由落體運動的實驗原理和方法，特別是利用打點計時器記錄運動軌跡和時間的方法及實驗數(shù)據(jù)處理、結(jié)論得出、誤差分析等實驗方法。
本節(jié)教學(xué)的難點在于實驗探究的思路、方法。
【學(xué)習(xí)者分析】
學(xué)生前面已認識描述運動的基本物理量──位移、路程、速度、加速度，掌握勻變速直線運動的規(guī)律，并且通過對以上問題的研究，已體會到物理學(xué)研究問題的一些方法，如運用理想模型和數(shù)學(xué)方法(圖象、公式)，以及測加速度、處理實驗數(shù)據(jù)等方法。
【教學(xué)目標】
1.通過觀察演示實驗概括出自由落體運動的條件，滲透物理方法，從而培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括、科學(xué)抽象能力。
2.通過學(xué)生的合作實驗研究自由落體運動的規(guī)律，領(lǐng)會科學(xué)探究方法(提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計實驗方案、分析實驗數(shù)據(jù)、總結(jié)交流結(jié)論成果)，理解自由落體運動的實質(zhì)是加速度為g的勻加速直線運動。
3.歸納出自由落體加速度的大小和方向，會判別不同地點重力加速度的大小。
4.運用理想化方法，通過比較重力與空氣阻力的大小，將實際問題轉(zhuǎn)化為自由落體問題。
5.會運用勻變速直線運動的規(guī)律解決自由落體的問題，激發(fā)學(xué)生探究科學(xué)的熱情，增強學(xué)生將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)的意識。
【教學(xué)過程設(shè)計】
讓學(xué)生利用已有的知識和方法，經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，培養(yǎng)科學(xué)探究能力，體現(xiàn)物理學(xué)是以實驗為基礎(chǔ)這一特點，具體設(shè)計思路流程如右圖。虛線框內(nèi)為探究過程。
【教學(xué)過程】
通過演示實驗，引出要探究的問題
1.概括落體運動是豎直向下的直線運動
(1)懸掛在鐵架臺上的小球，它受到幾個力的作用?(重力、懸線拉力)
演示1：用火將懸線燒斷，引導(dǎo)學(xué)生觀察小球的運動。
(學(xué)生觀察到：小球在重力作用下，沿豎直方向作直線運動。)
(2)落體運動是最常見的一種運動
演示2：石塊、粉筆頭從手中落下
(3)結(jié)論：任何物體只在重力作用下自由下落，都是沿著豎直方向作直線運動。
(過渡：這節(jié)課，我們就來學(xué)習(xí)一種特殊的下落運動。)
(板書：自由落體運動。)
2.物體下落快慢的因素分析
(1)提出問題：究竟是重的物體下落快還是輕的物體下落快呢?
演示3：等大鐵片和紙片同時、等高、無初速下落。
(學(xué)生觀察到：重的鐵片先落地。)
(2)得出“物體越重下落越快”的結(jié)論。觀點是否正確呢?你能否設(shè)計實驗證明你的觀點?
(激發(fā)學(xué)生思考)
(3)讓學(xué)生上講臺演示其設(shè)計的實驗，并說明其觀點。
學(xué)生演示：較重的鐵紙片和輕小紙團同時、等高、無初速下落，或等大的鐵片和紙片疊在一起無初速下落。
(學(xué)生觀察到：輕小紙團比較重的鐵片下落快，或鐵片和紙片一樣快。)
(4)引導(dǎo)學(xué)生得出正確結(jié)論
�、俑鶕�(jù)前面的實驗和分析，同學(xué)們猜想一下，物體下落的快慢跟重力的大小有什么關(guān)系呢?(生：沒有關(guān)系。)
�、谀窃趺唇忉屒懊娴膶嶒灛F(xiàn)象呢?
(生：空氣阻力影響了物體下落的快慢。)
�、弁瑢W(xué)們猜想一下，如果完全沒有空氣阻力的影響，輕、重物體誰下落得快呢?
演示4：科普知識：1971年美國宇航員斯科特在月球上讓一把錘子和一根羽毛同時下落，觀察到它們同時落到月球表面。
演示5：錢羽管實驗
(學(xué)生觀察到：在抽去空氣的錢羽管內(nèi)，輕重不同的鐵片、羽毛同時落下。)
結(jié)論：在沒有空氣阻力時，物體下落的快慢跟物體重力無關(guān)。我們把這樣的運動稱為自由落體運動。
(板書：定義：物體只在重力作用下，由靜止開始的下落運動叫自由落體運動。)
(5)在日常生活中，我們平時見到的落體運動由于大氣層的存在，自由落體運動是一種理想運動，但掌握了這種理想運動的規(guī)律，也就為研究實際運動打下了基礎(chǔ)。當空氣阻力不太大，與重力相比較可以忽略時，實際的落體運動可以近似地當作自由落體運動。
(讓學(xué)生體會自由落體運動有著普遍的意義和現(xiàn)代科技的發(fā)展與人類科學(xué)探究進程的關(guān)系。)
演示6：體積相同的小木球和小鐵球同時、同高、無初速落下。
(學(xué)生觀察到：兩球幾乎同時落地。)
結(jié)論：(板書：自由落體運動的條件：a·從靜止開始下落，初速為零;b.只受重力，或其他力可忽略不計。)
(說明：讓學(xué)生思考、討論，明確空氣阻力使下落物體的運動表現(xiàn)得很復(fù)雜，科學(xué)研究的第一步是先忽略空氣阻力，研究物體不受空氣阻力的運動。在這樣的學(xué)習(xí)中，學(xué)生不僅可以提高觀察與推理的能力，而且會逐漸形成觀察與思考的習(xí)慣。)
(過渡：人們根據(jù)簡單的觀察所得到的直覺觀念和結(jié)論往往不一定都是可靠的，應(yīng)當用科學(xué)實驗對它們進行檢驗。)
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