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第二章 匀变速直线运动的研究 第5节 自由落体运动 教学设计 饶中金


分类:课题研究   点击:200 次  发布:2020-10-30


第二章  匀变速直线运动的研究

5节   自由落体运动   教学设计

饶中金

【教材分析】

落体运动是一种常见的运动,自古以来许多人都研究过,伽利略对于自由落体运动的研究意义巨大。为了方便学生理解,教材中将本部分内容分为两节处理。本节通过演示实验和实验探究,分析得出自由落体运动的规律,明确重力加速度的意义,让学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识。下一节介绍落体运动的研究历史,主要介绍伽利略对自由落体运动的研究过程和他的科学思维方法,使学生对自由落体的认识上升到更高的层次。

【学情分析】

学生正处于高一年级,刚学完匀变速直线运动的规律,需要有真正的实践来更深刻的认识和理解匀变速直线运动的规律,而针对自由落体的研究刚好满足了学生的需求,能够让学生对匀变速直线运动有更深的认识。

【教学目标】

1.知道什么是自由落体运动及物体做自由落体运动的条件,认识重力加速度;

2.掌握自由落体运动的特点及规律;

3.通过观察轻重不同物体在真空中下落过程,实际测量和分析物体自由下落的运动规律及加速度等,让学生体会科学推理和实验是揭示自然规律的重要方法和手段;

4.培养学生分析、推理和判断等思维能力。

【教学方法】

教法:问题教学法、实验探究法、比较法

学法:合作学习、探究学习

【教学重点】

1.认识到自由落体运动是初速度为零、加速度为g的匀变速直线运动;

2.能通过匀变速直线运动规律解决自由落体运动的问题。

【教学难点】

1.物体下落的快慢与所受重力大小无关;

2.自由落体运动的实质。

【教学资源】

投影仪、牛顿管、抽气机、A4纸、粉笔头

【教学内容及过程】

教学内容及过程

教师活动

学生活动

设计意图

 

活动导入

提出问题

 

[教学活动1]

想一想——如何测量反应时间?

结合学生的课前预习和教材,设计指令小游戏,让学生参与到课堂中来,并结合教师提供的工具思考——如何用刻度尺测量学生的反应时间。

 

同时引导学生思考:

物体下落过程中位移与时间的关系,引出本节课的课题。(物体下落遵循什么样的规律)

学生根据教师的指令作出相应的动作,体会反应时间的概念,并结合预习初步给出测量反应时间的方案。

激发学生兴趣,活跃气氛,提升学生的课堂参与度。

师生互动

展开新课

(一)下落快慢比较

 

[教学活动2]

1.实际生活中落体运动的例子

   展示:熟透的苹果从树枝上掉落后要落回到地面,雨后花蕊上的水滴竖直向下滴落;天花板上用细线吊着的小球,剪断细线后小球总是竖直落回地面。

   引导学生分析:落体做直线运动的原因。

2.日常生活中,落体运动是我们常见的一类运动。通过对自然界中一些现象的观察,发现:苹果树上的苹果从熟透的树枝上掉落下来,叶子从树上掉下来飘飘然的到达地面上,很显然树叶比苹果下落的慢。

提问:日常生活中,不同的物体下落的快慢不同,为什么?

影响物体下落快慢的原因有哪些呢?

3.古代学者关于落体运动的研究——亚里士多德关于落体运动的研究。

     提问:亚里士多德认为——重的物体下落的快,轻的物体下落的慢,真的是这样的吗?

实践是检验真理的唯一标准,那物理作为一门实验学科当然实验是检验现象的唯一标准。

[演示实验1]:

(1)一张纸片和粉笔头从同一高度由静止释放,谁下落的快?

(2)一张纸团成团和粉笔头从同一高度由静止释放,谁下落的快?

原因分析:

物体在空气中下落时容易受到空气阻力的影响;

 

进一步引发学生思考:

在没有空气阻力的空间内,物体下落情况如何?

[演示实验2]:牛顿管

重量和形状均不相同的两个物体(金属片、羽毛)等,在下落过程中,当空气含量不同时,物体下落快慢的影响因素?

(1)不抽出玻璃管中空气时,将玻璃管倒立过来,观察物体的下落情况;

(2)抽出玻璃管中部分空气时,将玻璃管倒立过来,观察物体的下落情况;

(3)继续抽出玻璃管中的空气,将玻璃管倒立过来,观察物体下落的情况;

教师提问:以上实验现象说明了什么?

结论:在没有空气阻力情况下,物体下落的一样快,与物体的形状、重量无关。

(给学生解释,牛顿管中并不是完全真空的状态,但是已经能够近似观察出规律。)

今天我们要和大家一起研究的就是在不计空气阻力的情况下,物体只在重力作用下,从静止开始的运动,即为自由落体运动。

板书:自由落体运动

回答1:物体之所以下落是重力作用的结果。

回答2:重的物体下落快

回答3:跟它受的阻力有关系

 

 

 

 

 

 

 

 

[演示实验]

学生仔细观察现象得出结论

回答:粉笔头下落的快

回答:一样快

 

学生仔细观察现象认真思考得出结论:忽略阻力的情况下,

物体下落的快慢与其重量无关。

轻的物体和重的物体下落一样快。

让学生积极思考

 

 

 

 

 

 

 

培养学生观察实验、总结实验规律的习惯和能力。

 

师生互动

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(二)自由落体运动

 

[教学活动3]

1.自由落体运动的条件

提问:同学们请从自由落体运动定义中找出自由落体运动的条件

总结:(1)V0=0

(2)只受重力作用

日常生活中物体的下落除了受到自身重力的外,还受到空气阻力的作用,因此,自由落体运动是一种理想化的运动。

 

自由落体运动是物体向下的直线运动,前边我们已经学习过几类直线运动(有哪些?),同时我们观察到做自由落体运动的物体下落的速度越来越快了,则自由落体运动是初速度为0的加速直线运动。那自由落体运动到底是匀加速还是变加速直线运动呢?满足怎样的运动规律呢?

提出问题:物体到底是以怎样的规律下落的呢?我们有怎么样利用现代技术获得自由落体物体的运动信息,从而来判断物体的运动性质呢?

研究思路:

  思路一:利用打点计时器纸带法记录物体的运动信息;

    思路二:频闪照相法

回答:

1.只受重力的作用

2.静止开始下落

举例:雨滴的下落

苹果的坠地

叶片的下落等

学生认真听

 

回答:匀速直线运动

匀加速、减速直线运动

 

 

 

 

 

 

 

 

回答:看相等时间段内的位移

回答:打点计时器,分析纸带上的点迹,进而判断物体运动性质

开动学生大脑

 

 

给学生发挥的余地

 

让学生大胆猜测

 

 

培养学生的创新能力

 

师生互动

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(三)实验探究

[教学活动4]

实验探究:自由落体运动规律

    为了探究自由落体运动物体是匀加速直线运动还是变加速直线运动,本节课通过频闪相机记录做自由落体运动物体的下落过程,从而进行分析。

[演示实验]:展示频闪照片及记录的数据,展示数据记录表格,由

QQ截图20201030091322.jpg

判断出物体下落过程为匀加速直线运动。

总结:

(1)自由落体运动的性质:自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。

 

拓展思路:前边我们探究过小车速度随时间变化的实验,那么在这里能不能利用相同的思路设计在自由落体运动中,物体速度随时间的变化?

学生观察教师演示实验

 

 

 

学生读数、处理数据、得出自由落体运动是加速直线运动

 

学生求相邻时间段内位移差,并比较.

 

学生认真听

 

回答:是匀加速直线运动

 

 

 

 

学以致用

 

 

让学生参与,培养其分析问题的能力

 

 

开拓学生思维

 

 

拓宽学生知识

 

回顾过去

师生互动

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 (四)自由落体运动的加速度

 

刚才的实验中我们分析出自由落体运动的加速度,我们称为重力加速度。或者称为自由落体加速度。

重力加速度:

(1)方向:

提问:自由落体加速度的方向如何?

归纳:自由落体加速度的方向和重力的方向相同均为竖直向下。

(2)大小:g=9.8m/s2 (粗略计算中常取g=10m/s2

通过多次实验测量得出自由落体加速度的大小标准值是9.80665m/s2,计算时我们用9.8 m/s2或10 m/s2进行计算。

除了使用逐差法还可以使用图象法,通过求图像斜率确定自由落体运动的加速度;

归纳:本节课所学习的自由落体加速度即为我们初中学习的重力加速度。因此自由落体运动加速度又称为重力加速度。通过多次测量发现在同一地点,不同物体自由落体运动的加速度是相同的。

(3)地球上纬度不同g大小不同。

     纬度越高,g越大;

     海拔越高,g越小。

(展示书上表格)

学生动笔计算得出结果

 

 

学生倾听

 

回答:竖直向下

 

 

学生说出刚才求的数值

 

学生倾听

 

学生看表格中的数据

 

让学生动手、动脑兼顾

 

 

 

 

 

大胆猜测

 

 

 

 

 

加深理解

 

 

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 (五)自由落体运动的规律

 

提问:回忆复匀变速直线运动的规律(板书)

速度与时间关系: 

QQ截图20201030091322.jpg

位移与时间关系:

QQ截图20201030091322.jpg

位移与速度关系:

QQ截图20201030091322.jpg

2.  引导学生导出自由落体运动的规律(板书)

QQ截图20201030091322.jpg

一般自由落体运动的位移我们常用h来表示。

学生回答

 

学生回答

 

温故而知新

师生互动

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 (六)自由落体运动的实际运用

 

应用一:现在你是否能够完成咱们本节课开始提出的问题,用尺子测反应时间。(同桌两人演示实验,分别承担甲同学和乙同学的角色,计算乙同学的反应时间)

 

图片1.png


引导学生思考直尺下落高度h与乙同学反应t时间之间的关系,并给出测量反应时间的方法。

并让学生两两成组进行实验,教师最后对学生的测量结果进行数据解读。

应用二:如果让你测量矿井的深度,你怎么设计实验来进行测量呢?

例题:为了测量矿井的深度,将一个小石块从矿井口落下,经过3s后听到石块落到地面的声音。估算矿井的深度?(不考虑空气阻力及声音在空气中传播所需要的时间)

解:由题意分析石块做自由落体运动,t=3s,

 

QQ截图20201030091322.jpg

引导学生思考:如果考虑到声音传播的时间这个结果是偏大还是偏小?分析误差的原因:距离太大,相对来讲空气阻力比较大,就不再是严格意义上的自由落体运动,计算结果也偏大。这也表明了在计算是我们把石块的运动当成自由落体运动,体现了理想模型的思想方法。

 

 

学生积极讨论并回答

给出测量反应时间的公式:

QQ截图20201030091322.jpg

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

让学生参与到计算当中,掌握本节课的公式。同时能够结合生活实际对结果进行解读。

 

 

 

留给学生发挥的余地,同时做到前后呼应

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

培养学生将物理学习和生活实际结合的能力,提升学生对物理学习的兴趣。

课堂小结

梳理内容

1.自由落体运动是只在重力作用下,从静止开始的运动;

2.自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动;

3.在同一地点,一切物体在自由落体运动中的加速度都同;

4.匀变速直线运动规律均适用于自由落体运动。

 

 

 

学生认真倾听

系统梳理本节内容

 

【课后作业】

完成教材课后“问题与练习”第1、2、3题。

 

【课后反思】

本节课从学生熟悉的日常生活现象引入,结合学生现有的知识结构,通过实验探究和问题引导逐层深入,带领学生一步步构建出本节课的知识结构;同时通过“测量反应时间”的活动,让学生主动参与到教学中来。学生通过两两合作、探究,将本节课的学习与实际生活衔接起来,使得物理教学更加的贴近生活,激发学生学习物理的兴趣。此外,本节课仍然有很大的提升空间,在设计“探究自由落体运动规律”时,教师应该给出更为真实的数据,让学生进行实际的计算,这样使得课堂教学更贴近真实的情境。在测量反应时间部分,在实际教学中应该留给学生更多的思考空间,让学生思考给出测量反应时间的方案,教师做好引导。







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