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a2自由落体教案
【课题】自由落体运动高中物理第一章第七节
【教学目标】
知识与技能:
1、知道自由落体运动是为研究落体运动规律而构建的物理模型。
2、理解自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
3、知道重力加速度的大小和方向,知道在地球的不同地方,重力加速度大小不同。
4、能运用自由落体运动规律解决简单的实际问题。
过程与方法:
1、通过活动探究的学习方式,使学生感悟伽利略的推理思维方法、领悟用物理模型的方法来探究研究对象的规律,是物理学研究物理问题的基本方法。
2、借助观察、实验等手段,使学生领悟“去伪存真”是构建物理模型的主要构建脉络。
3、以实验探究为载体,引导学生运用认知迁移的学习策略,开展对自由落体运动规律的研究。
情感、态度与价值观:
1、通过课程学习,使学生在掌握知识的同时,能感悟到物理学研究问题的思想与方法
所具有的价值魅力。
2、通过以自主探究为主线的教学方式,使学生感悟到“与科学达成共识”的学习魅力。
【教学重点】
自由落体物理模型的构建及其自由落体运动规律的探究。
【教学难点】
科学探究方法的体验及其能运用认知迁移的学习策略完成学习任务。
【教学用具】
书本与纸片、直尺、牛顿管、频闪照片、数字化实验系统、多媒体课件。
【教学方法】
活动体验、思维点拨、实验探究、自主建构。
【教学类型】
新授课
【教学过程】
一、引入新课(5min)
图一
图二
一、生活中的落体现象
情景展示:
1、树叶飘落。
2、雨滴下落。
3、缤纷大雪。
现象特征:
雨滴、树叶、雪花……在下落。
趣闻轶事:
1、高空蹦极(图一)。
2、由双层床护栏功能引发的遐想。
现象特征:
人体“下落”。
二、游戏中的落体现象
学生活动:
内容:
用刻度尺检测人的反应灵敏性。
规则:
两人组合,接拿由静止释放的直尺(图二)。
思考:
此游戏为什么可以用来检测人的反应灵敏性?
三、由生活、游戏中的落体现象引发的思考
思考:
在以上的情景(活动)中我们所关注的对象具有怎
样的运动特征?
归纳:
具有下落的运动特征。
这样的下落运动在我们的生
活中经常可见。
物理学把这样的运动形态叫做落体
运动。
问题:
落体运动具有怎样的运动特征、它遵循怎样的运动规律、……
(二)讲解新课(28min)
Fallmotion:
Therearemanyphenomenaonmovementoffallingbodyaroundus.Usually,allreleasedobjectscanfall.Physicsnamessuchphenomenonfallmotion.
Inspirationoflearning:
Itisimportantlearningfactortoinitiatetheponderbytheexperiment,producequestionbytheponder,andbeabletograspessentialfactorofthequestionandfindouttheroutetosolvequestions
图三
Aristotle:
Arriveataconclusion—“theheavieranobjectis,themorequicklyitfalls”byhisobservation.
Galileo:
Drawaconclusion—“theobjectshavingdifferentweightalsofallatthesamespeed”byreasoning.
图四
Inspirationoflearning:
Itistheimportantelementoftheeffectivethoughttounderstandtherouteofthoughttosolvethequestion,andtograspessentialfactorsintheroute.
Itistheimportantmeasureofeffectiveactivatingthoughttograspthemethodofthoughtandexperimenttechnology,andtobegoodatpenetratingthoughtelements.
图五
图六
Constructionofthephysicalmodelforfree-fallmotion
Itisa“simple”fallmotionthatfallingbodyisnotinfluencedbytheairdragforceandbeginstofallfromstationarystate.Thismotionhasthebrightercharacteristicofphysicalmodel.
图七
Inspirationoflearning
Thepreliminaryunderstandingonthemotionoffree-fallingbody,thebackgroundknowledge,theteachingresourcesaswellastheexperimentalmethods,aretheimportantprocessfactorsforthedesignofeffectiveresearchplan.
图八
图九
图十
图十一
自由落体运动
一、落体现象的实验观察
实验展示:
实验1:
释放手中的物体。
现象:
物体下落。
实验2:
释放手中的纸片。
现象:
纸片下落。
归纳:
一般情况下当物体被释放后都会下落。
设问:
被释放的物体通常都会下落,那么它们的下落情况
有什么不同?
思考:
……
思维拓展:
情景:
同时释放手中的一张纸与一本书。
设问:
当它们同时下落时,会有什么现象?
思考……
实验展示:
实验1:
将纸平铺在书上。
现象:
同时落地。
实验2:
纸与书处于同一高度,但分离。
现象:
书下落快。
活动思考:
为什么同样两个物体在不同条件下会出现不同的下落情况
生成问题:
1、是什么因素导致物体下落情况的不同。
2、物体的下落究竟具有怎样的下落特征。
3、我们应该采取怎样的研究途径、方法来完成对问题的
深入探究。
方法分析:
1、问题特性梳理:
⑴落体现象是自然界较为普遍的运动现象。
⑵由于发生落体现象的条件不同,其表现形式不同。
⑶落体现象是否存在值得我们探究的奥秘。
2、研究方法梳理:
⑴依据物理学研究问题的方法,应在对研究对象的基本
特性进行分析的基础上,构建相应的物理模型。
⑵在此基础上,利用构建的物理模型对研究对象进行
深入探究,进而揭示研究对象的本性。
二、构建研究落体运动现象的物理模型
构建策略:
在对物体下落的现象特征初步探究的基础上,分析影响
物体下落快慢因素,进而排除影响因素,构建物理模型。
A、物体下落现象特征的初步探究
历史回眸:
亚里士多德:
通过观察得出“物体越重,下落越快”。
伽利略:
①“传说”中的比萨斜塔实验(图三)。
②运用逻辑推理的思维方法得出“轻重不同物体,
下落一样快”。
回眸思考:
面对学史,我们应该如何来辩析落体运动现象。
课堂讨论:
活动目标:
伽利略逻辑推理思维方法的活动体验。
推理条件:
以轻重不同的两个物体为推理对象。
推理结论:
轻重不同物体,下落一样快。
▲辩析点拨:
思维路线:
依据规律的普适性原则,结合辩析的推理条件,生成
不同的落体现象,判断推理结果的一致性特征。
思维要素:
规律特征要素的把握——规律应具有普适性特征。
辩析推理条件的梳理——比较不同物体下落快慢。
生成可能的落体现象——组合成不同的下落方式。
基于假设的现象分析——推理现象与假设的矛盾。
推理方案:
1、明晰假设
将轻、重物体视为独立体时,重的物体下落快。
2、基于假设的现象解析—把研究对象组合成连接体
①将轻、重物体视为一个整体:
更重——更快。
②将轻、重物体视为独立体:
重快、轻慢——折衷。
3、基于现象解析的思考
由现象解析得出与假设矛盾的结果。
讨论交流:
……
形成共识:
轻重不是决定物体下落快慢的因素。
提出问题:
什么是影响物体下落快慢的因素?
B、影响物体下落快慢因素的分析
生活实例:
跳伞现象(图四)
情景回放:
跳出机舱后一段时间再拉开降落伞。
情景思考:
比较拉开降落伞前后跳伞运动员的下落情况。
1、拉开降落伞前:
下落速度不断增大。
2、拉开降落伞后:
较拉开伞前下落速度发生明显改变。
现象质疑:
为什么打开降落伞前后,跳伞运动员从高空下落的速度变
化情况会有明显差异?
现象分析:
1、拉开降落伞前……
2、拉开降落伞后……
深入思考:
如果没有空气阻力会怎么样呢?
C、自由落体物理模型的构建
太空启示:
情景:
阿波罗15号宇航员的登月(图五)。
活动:
在月球上同时释放锤子和羽毛。
现象:
两物体下落快慢相同。
启示:
……
实验探索:
探究主题:
利用牛顿管实验(图六),构建研究落体现象的
物理模型。
探究策略:
了解实验装置的结构特征,生成探究方案。
探究方式:
学生自主探究。
过程要素:
⑴熟悉、了解实验装置结构特征。
⑵梳理、分析已有探究材料。
⑶形成运用比较分析的方法生成研究方案。
⑷提出具有可操作性实验步骤。
⑸依据实验步骤进行实验操作。
⑹观察并记录实验现象。
⑺分析实验现象提出物理模型。
学生活动:
……
活动指导:
明晰探究目标、梳理探究路线、把握构建要素。
实验推理:
在没有空气阻力情况下,物体下落快慢相同。
构建模型:
1、结论推理:
⑴物体在真空中的下落,排除了外因对落体影响。
⑵在地面附近的物体,脱离支撑物通常都会竖直下落。
2、构建模型:
⑴忽略空气阻力的落体运动,排除了不确定因素干扰。
⑵物体通常都会竖直下落,蕴涵了物体下落的缘由。
⑶物体只在重力作用下,从静止开始下落的运动,是
最“简朴”的落体运动——即自由落体运动。
3、模型特征:
⑴只受重力作用、静止开始下落。
⑵若空气阻力不能忽略,而f< 的运动现象可以近似看做是自由落体运动。 建模思考: 面对已构建的自由落体物理模型,我们怎样来把握它的模 型价值。 生成问题: 1、研究自由落体运动遵循的规律具有怎样的学科价值。 2、可以有哪些研究方法或途径来探究自由落体运动规律。 三、运用已构建的自由落体物理模型探究落体运动规律 方法分析: 1、模型特征: 变速直线运动。 2、探究途径: ⑴基于运动图像(图线)的实验分析法。 ⑵基于学史的实验推理法(图七)。 教学方案: 在明晰探究对象、探究主题、探究方法、探究策略的基 础上,实施探究活动。 探究对象: 以构建的自由落体运动物理模型为研究对象。 探究主题: 自由落体运动是一种什么性质的运动。 探究方法: 学生自主探究。 探究策略: 分组讨论、形成方案、实验探究、总结规律。 过程要素: 1、方案策划: ⑴分组讨论探究自由落体运动性质的方法。 ⑵初步明确实验应获得的信息及信息处理的方法。 ⑶制订实验步骤。 2、实验探究: ⑴依据实验步骤进行实验操作。 ⑵对实验信息进行处理。 ⑶揭示实验规律。 方案实施: 1、分组讨论、形成方案。 依据对自由落体运动特性的初步感悟,结合已有的知识 背景以及教学资源与实验手段,形成研究方案。 ⑴频闪照相法(图八)——基于已有的知识背景。 ⑵伽利略斜面实验法——基于课程教学资源。 ⑶基于数字化技术的实验法——基于现代实验手段。 2、实验探究、总结规律。 在明晰实验原理的基础上,对不同实验方法采取不同的 途径开展探究活动。 ⑴频闪照相法 以引导认知迁移的方法开展探究活动。 ①简述频闪照相法、提供频闪照片。 ②利用频闪照片进行自主数据处理得出相应结论。 ⑵伽利略斜面实验法(课外作业) ⑶基于数字化技术的实验法 以演示探究的方法开展探究活动。 ①实验装置的构建(图九)。 ②明析实验步骤: …… ③进行实验操作: 启动数据采集器,自由释放物体。 ④记录实验数据: 以s-t图线的方式呈现数据。 ⑤进行数据分析: 用函数拟合方法对数据进行处理。 推论结论: 1、频闪照相法(图十) 利用研究匀加速直线运动规律的分析方法,得出自由落 体运动是匀加速直线运动。 加速度大小约为9.8m/s2。 2、伽利略斜面实验法(略) 3、基于数字化技术(DIS数字系统)的实验法 运用函数拟合方法,由拟合函数(位移与时间平方成正比),推断结论: 自由落体运动是匀加速直线运动。 加速度大小约为9.8m/s2。 实验小结: 1、自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 2、加速度大小约为9.8m/s2,我们称之为重力加速度。 3、重力加速度的地域特性(图十一) 重力加速度的大小与纬度有关。 计算时,重力加速度取9.8m/s2,粗略计算时取10m/s2。 4、自由落体运动的规律: , , , 5、落体运动本质上遵循自由落体运动的规律。 (三)巩固拓展(5min) Motionoffree-fallingbody: Anobjectbeginstofallfromstationarystate,furthermoreonlyreceivesthegravityduringfalling. Inspirationoflearning: Itistheimportantelementoflearningphysicstointegratecognitiveelementswiththecourseofcombingtheknowledgeandpayaspecialattentiontotheessentialfactorsofthecharacteristicsofknowledgeduringpenetratingcognitiveelements. 一、知识梳理 1、落体运动: 由重力引发的运动现象。 2、运动特征: 受空气阻力的影响,落体现象千姿百态。 3、自由落体运动: 物体只在重力作用下,从静止下落的运动。 (若空气阻力不能忽略,而f< 下落的运动现象可以近似看做是自由落体运动)。 4、重力加速度: 符号g。 方向: 竖直向下;大小: 与地域有关。 一般计算中取9.8m/s2。 5、自由落体运动规律: , , , 二、方法梳理 1、通过对生活中千姿百态落体现象的观察,引发思考、提出 问题——落体现象遵循怎样的规律。 2、依据物理学研究问题的方法,观察分析、构建模型—— 最“简朴”的落体运动—自由落体运动。 3、依据构建的物理模型,寻找方法、探究规律——自由落体 运动规律。 (四)布置作业(2min) 1.解释用刻度尺测反应时间的原理并测定几组人的反应时间。 2.思考如何用基于实验的推理方法探究自由落体运动性质。 3.思考若在月球上做自由落体实验与在地球上有何异同。 【板书设计】 自由落体运动 一、落体现象的实验观察 落体运动: 由重力引发的运动现象。 运动特征: 受空气阻力的影响,落体现象千姿百态,不同形状不同大小的物体下落情况一般不同。 二、自由落体运动物理模型的构建 模型构建: 牛顿管实验。 模型特征: 只受重力、静止下落的运动——自由落体运动。 三、自由落体运动遵循的规律 运动特征: 初速度为零的匀加速直线运动。 重力加速度: 大小9.8m/s2方向竖直向下。 运动规律: , , , 【设计理念】略
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