自由落体运动教学设计

自由落体运动教学设计泸溪二中杨建珍一、教材分析1．课标要求是：“通过实验认识自由落体运动现象”，要求学生能通过一些实验或具体的活动来了解和体验自由落体运动。理解自由落体运动产生的条件与实质。2．本节教材是学生学完匀变速直线运动规律后，知识的迁移和应用部分，因此本节是本章的一个比较重要的、典型的应用型知识点。表现其一：落体运动快慢的产生原因分析，要用到实验探究，突破原有认知，体会并应用忽略次要因素、抓住主要因素这一科学思维方法，这不仅有利于学生掌握分析物理问题的方法，也有助于培养学生的探究能力．其二，这是一个贴近日常生活的实际问题，能激发学生的学习兴趣和体会物理的生活化。3．自由落体运动是日常生活中比较常见的物理现象，学生往往能感受到，但并没有注意到这一现象的特点，也不明确这就是自由落体运动现象。怎样才能让学生不是机械化地记住自由落体运动的现象，而是通过各种方式真正理解自由落体运动的条件与本质所在，才是本堂课学习重点和难点。二、学情分析自由落体运动，学生有一定感性和模糊的体会，但理解自由落体运动概念，对学生而言有一定的困难。我觉得主要来自两方面，首先是物理语言的误导，使学生认为只要从某一高度随意下落的物体做的就是自由落体运动；其次生活中的落体运动与自由落体运动的区别──现实与理想的差异。因此在本节课教学中利用了实验和理论探究的方法，让学生自己体验、分析、归纳、讨论、评价等得出结论。激发了学生的学习兴趣，养成动手与合作能力，生成学生透过现象看本质的物理意识。学生有匀变速直线运动规律、打点计时器及纸带分析的学习基础，完全可以通过自主体验与自主学习来完成本节课的内容。学生可能将自由落体运动与匀变速直线运动知识割裂，教学中要注意引导学生，将新知识纳入旧知识结构，让学生体会到自由落体运动只是特殊匀变速直线运动而已。三、设计思想为了体现新课程所倡导的教学理念，在教法上，采取以学生为主体，以问题为中心，以教师为引导，以小组的合作为主要方式，让学生进行简单的实验设计，亲身体验科学实验探究的过程。为了让学生更好地体验科学研究的方法和过程，发展自主学习能力，培养良好的思维品质，强化小组交流与合作意识，淡化机械式训练，摒弃灌输式教学；教师一定要把握好自己的角色，是适时适度地“引导”和“参与”，决不能搞型式化的探究。在以往的教学中，课堂教学实施往往过于注重知识传授倾向，学生被动地接受，很难从多方面培养学生的综合素质。从兴趣入手，精心设计学生活动──以趣味实验的新手段引入，充分调动学生学习热情和探究欲望，通过分组实验，感受物体下落快慢的原因；进而小组讨论、验证、交流自由落体运动的条件；感悟自由落体这一理想化模型的实质；成功解释生活中自由落体现象；强调学生思维和体验过程，让学生亲身经历科学探究，变过去教师要学生学，而为学生自己“我要学、我想学、从中我学到了什么”的主动建构知识的自主学习；通过交流、合作的互动过程，更进一步培养了学生团结、协作的精神。当然同时要发挥教师的课堂机智，适时地去引导，去启发，去控制，去答疑，去评价，这是符合新课标以学生发展为本的要求，成功实现新课程理念下师生关系的转换。四、教学目标1．知识与技能：（1）认识自由落体运动现象；（2）知道产生自由落体运动的条件；（3）能够运用匀变速直线运动规律分析、解决有关自由落体运动的问题。2．过程与方法：（1）经历实验观察、实例探究讨论交流的过程，体验自由落体运动现象。（2）经历实验和理论探究过程，体会科学探究的方法，领略运用匀变速直线运动规律解决实际问题的方法。3．情感、态度与价值观：（1）体会生活中的自由落体运动现象，生成“学以致用”的思想，激发学生的学习热情。（2）体验自主学习过程，养成乐于细心观察、勤于思考和相互交流的学习习惯和合作精神。五、重点难点重点：什么是自由落体运动及产生自由落体运动的条件、实质。难点：（1）物体下落快慢影响因素的探究；（2）自由落体运动的运动性质的分析。六、教学策略与手段“情景设置──问题链接──自主探究──形成共识──得出结论”的学生自主探究教学模式。七、课前准备──媒体的设计与准备演示实验：多媒体设备一套，钩码，牛顿管，抽气机，天平，自制课件。学生每四人一组：刻度尺，铁架台，打点计时器，小石头，羽毛，纸带，铁片、书签若干（长10厘米左右），纸片若干张、钢球（大小各一个）、面积相等的金属片和纸片等。八、教学过程（一）新课引入：教师节的时候，大家有礼物送给老师，来而不往非礼也，今天老师也有礼物回赠给大家，是有我亲笔签名的精美书签。（师生活动，请几个学生参与活动，谁能捏住书签就送给谁，由于书签比较短，少有学生能捏住。激发学生的好奇心和学习兴趣，课堂气氛活跃，）教师：同学们一定想知道为什么有人捏不住书签？，它与我们今天所要认识和研究的一种运动──自由落体运动密切相关。同学们仔细观察过落体运动吗？我们来看，从同一高度释放小石头和羽毛，很显然石头比羽毛先落地（教师演示）。提出问题：是否重的物体一定比轻的物体下落的快？（让学生分组实验探究）（板书）（1）分组实验，发现问题。教师将学生分组。学生分组实验──利用面积相等的金属片和纸片，设计小实验，动手做一做，并对看到的现象进行说明。（学生的实验方案可能有：将纸片团成纸团，纸团、金属片同时释放；将纸片团成纸团，纸团、纸片同时释放；金属片、纸片呈竖直同时释放；纸片放在金属片上，释放等等。）组内讨论交流。小组代表说说，小组成员在实验中发现的现象，以及想知道的疑问。教师对学生的实验方式和交流问题，做出适当的反馈与评价。（引导学生关注观察两物体落地的前后的次序，将其原因暂时搁置）（2）师生合作研讨，得出自由落体运动概念。学生的实验方法可能各种各样，为了将教学面向全体学生，让全体学生明确概念。教师演示，引导学生观察从同一高度同时下落的轻重物体下落的快慢，并归纳总结。步骤①：先让金属片和一张等面积的薄纸片同时从同一高度下落。（观察结果：重的物体下落得快）步骤②：把薄纸片揉成纸团再和金属片同时从同一高度下落。（让同学用耳朵听声音，结果：只有一个声音，说明轻重不同的物体同时落地。）步骤③：把金属片和一张面积较大的薄纸片从同一高度下落到水平桌面。（观察结果：轻的物体下落得快）师生结合实验探讨得出结论：物体下落的快慢不是由它们的轻重决定的。生活中看到的物体下落有快慢是由于空气阻力的原因。提出问题：那么在没有空气阻力时物体的下落是什么样的情况呢？演示：把事先抽成真空（空气相当稀薄）的牛顿管拿出来，让牛顿管中的硬币、鸡毛、纸片、粉笔头从静止一起下落。学生：同时落下。老师：这就是自由落体运动。教师再把牛顿管放气，重复实验，构成强烈的对比。知识介绍：1971年美国宇航员斯科特在月球表面上让一把锤子、一根羽毛同时下落，观察到它们同时落到月球表面上。同学们根据这些过程、结论，给自由落体运动下一个定义：1．自由落体运动：（板书）（1）物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。（2）做自由落体运动的物体，在同一地点从同一高度下落的快慢是相同的。点评：此环节，让学生自己猜想、观察、思考、理解、体会，学生在体验中突破与原有认识的冲突，在教师引导下可以从以上实验中总结结论，提出物体下落快慢与物体质量无关的设想。另外，学生可能会提出关于下一环节的一些问题，教师也要做出适当评价，并为下面作铺垫。教师：在认识了什么是自由落体运动之后，新的问题就产生了，同学们一定想知道它是什么性质的运动呢？师：结合前面物体下落的现象，你觉得自由落体运动究竟是一种怎样的运动？2．实验探究二──探究自由落体运动的性质。（1）回味现象，进行猜想。让学生回忆上面实验现象，大胆猜想。（学生可能会提出：变速直线运动、加速直线运动、匀加速直线运动等）（2）组内讨论验证小组内成员针对问题进行交流讨论。讨论主题：可以利用实验桌上提供的器材自行设计实验，用你们的实验方式操作、记录、研究自由落体运动的特点。学生的实验设计方案可能有多种，教师必须做好充分的预设。（1）组织学生分组实验：利用打点计时器记录重物的下落过程。（提醒学生操作注意事项）（2）引导学生思考、讨论如何合理利用纸带记录的信息作初步分析：小组实验、操作、记录、思考、交流讨论，A．轨迹──直线方向──竖直向下B．变速──速度越来越大──比较相等时间内发生的位移。初步实验结论：大部分小组都能得到是加速运动，（此时教师一定要趁热打铁，是我们前面学过的匀加速直线运动吗？要是该多好呀？鼓励学生去探究是否是匀加速直线运动）学生可能会有以下处理方法：Ⅰ．连续相等时间内的位移之差Δs是一个常数Ⅱ．速度均匀增大（利用v-t图像）Ⅲ．s∝t2（利用s-t2图像）──教师当场对书本的“问题与练习”的问4的闪光照片上的数据利用计算机的EXCEL的图表功能在投影上演示自由落体的s-t2图像和v-t图像，以扩展学生的思路，开阔学生的眼界，懂得用多种方法进行研究。t/sx/mt2/s20000．040．0080．00160．080．0320．00640．120．0710．01440．160．1250．02560．20．1960．040．240．2840．0576若还有其他的方法也可。要鼓励学生多角度思考问题。教师对所列方法应当做适当的解释，也可以让发言的学生说明方法的理论依据。师生达成共识：自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动。（板书）Vt=at；x=（1/2）at2教师引导：根据你处理的数据,请你计算自由落体的加速度。各小组计算结果公布，教师把结果写在黑板上，（各结果有可能有误差）请同学们讨论在实验误差允许下，不同物体的自由落体运动，它们的加速度是否同的？结论：相同。3．自由落体运动的加速度（板书）⑴在地面附近的同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度，通常用g表示。⑵重力加速度g的方向总是竖直向下的。⑶教师强调我们这里的重力加速度的大小g=9．801m/s2。在粗略的计算中，可以把g取作10m/s2。请学生看书本P46的表格，说说能得到的信息：在地球上不同的地方g的大小是不同的，从赤道到北极，随着纬度的升高而增大。4．做一做（反馈应用巩固知识）教师：老师最近发明了一个仪器，能测出你到底是反应灵敏还是反应迟钝（开玩笑），只要你一捏我就能知道你的反应时间，（边在过道走，边为学生测量，学生的热情和积极性很高）我把它叫做“反应时间测量尺”，你能知道我这把尺子的奥秘吗？学生：知道（很不服气）教师：现实生活中人们遇到某种情况时，大脑能迅速作出反应。人从发现情况到作出反应采取行动所需的时间叫做反应时间。有些人反应时间对他们很重要，像运动员，战士，飞行员，司机等。你们也能做一把“反应时间测量尺”吗？，同桌之间相互测一测彼此的反应时间，我们现在不是有一门研究性学习的课程吗！你完全可以用你自己制作的“反应时间测量尺”定一下不同年龄，不同性别，不同职业人的反应时间是多少？也可以看一个人在一天是什么时候反应最快？其实这就是一个很好的研究性学习小课题。点评：通过、“做一做”进一步巩固了结论，培养学生分析、解决问题的能力、动手能力和创造力，让人真正感受到自由落体运动就在我们身边，体验物理知识的生活化。据教学时间情况，不一定在课堂内完成，尤其“做一做”让学生在课外动手体验。）5．自我评价小结课堂小结：让学生以“本节课我学到了什么”为话题进行评价性小结。教师引导学生从知识和方法两个角度来小结。九、布置作业课后习题与做一做十、教学反思1．本节课采取“情景设置──问题链接──自主探究──形成共识，得出结论”的教学方法，学生在趣味实验的激发中，问题的引领下，“我要学、我想学”的情绪洋溢在整个课堂。通过自主体验、小组互动、组间互评、自我评价改变学生以往的学习方式，体现新课程提倡自主学习的新理念。2．趣味实验虽简单，但对其的热情高涨出乎教学前的预料；自行制作的测定反映时间尺效果非常好；教学软件的使用也让学生体会到科技的力量。3．学生自主探究时，有的学生不知道从哪里下手，要求教师给以必要的指导，应该提示学生自主探究的三个环节，如果疏于