資源簡(jiǎn)介

§2.4《自由落體運(yùn)動(dòng)》
課程標(biāo)準(zhǔn)研究：
《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)(2017)》要求“通過(guò)實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。結(jié)合物理學(xué)史的相關(guān)內(nèi)容，認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)與科學(xué)推理在物理學(xué)研究中的作用”。自由落體運(yùn)動(dòng)是在沒(méi)有空氣阻力時(shí)物體的下落運(yùn)動(dòng)，自由落體運(yùn)動(dòng)是加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)結(jié)論都需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得認(rèn)識(shí)。學(xué)生應(yīng)該通過(guò)了解伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的貢獻(xiàn)，認(rèn)識(shí)物理實(shí)驗(yàn)與科學(xué)推理在物理學(xué)研究中的作用，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理能力。本模塊對(duì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了全面的研究，旨在從物理概念，物理實(shí)驗(yàn)，物理模型，物理圖像，數(shù)學(xué)規(guī)律，思維方法等各方面提升學(xué)生對(duì)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，為進(jìn)一步對(duì)其他運(yùn)動(dòng)形式（如平拋運(yùn)動(dòng)，圓周運(yùn)動(dòng)，簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)等）的研究，奠定良好的基礎(chǔ)，讓學(xué)生形成“物理觀念”。而課標(biāo)里提到了通過(guò)實(shí)驗(yàn)，所以在教學(xué)中要引導(dǎo)學(xué)生猜想和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律；同時(shí)，在各種實(shí)際情景中融入愛(ài)國(guó)情懷，呼吁學(xué)生關(guān)注身邊的家國(guó)時(shí)事，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”。
2.教材研究：
相同點(diǎn)：
兩本教材都舉出了亞力士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)。兩本教材都用到了牛頓管實(shí)驗(yàn)來(lái)證明在真空條件下，一切物體的下落快慢是相同的，進(jìn)而引出自由落體運(yùn)動(dòng)的定義。兩本教材都在拓展對(duì)伽利略的生平做了簡(jiǎn)介。兩本教材都舉出一些地區(qū)不同的重力加速度值。兩本教材都有伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律探究的介紹。
不同點(diǎn)：
(1)教科版從生活中的情景入手引出亞里士多德“物體越重下落得越快”的觀點(diǎn)，然后以一個(gè)比較實(shí)驗(yàn)推翻亞力士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)；人教版直接先提出問(wèn)題“讓兩個(gè)輕重不同的物體從同一高度同時(shí)落下，哪個(gè)物體下落的快？”然后結(jié)合生活實(shí)際引出亞里士多德的觀點(diǎn)，通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)觀察并回答該問(wèn)題。
（上：教科版物理必修一第一章第七節(jié)）
（下：人教版物理必修一第二章第四節(jié)）
(2)教科版給出自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是用到了伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究再進(jìn)一步用理論進(jìn)行推導(dǎo)得出自由落體運(yùn)動(dòng)速度和時(shí)間以及位移和時(shí)間的關(guān)系式，說(shuō)明了自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零，加速度恒定的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，而人教版給出自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律是用到打點(diǎn)計(jì)時(shí)器實(shí)驗(yàn)直接得出自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，然后再將勻加速直線運(yùn)動(dòng)基本公式和推論直接用于自由落體運(yùn)動(dòng)得到自由落體運(yùn)動(dòng)的速度和時(shí)間以及位移和時(shí)間的關(guān)系式。
(3)教科版是先給出了自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律然后再給出了自由落體加速度相關(guān)概念，人教版是先給出了自由落體加速度相關(guān)概念再給出了自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。教科版是直接說(shuō)通過(guò)實(shí)驗(yàn)可以測(cè)定重力加速度而沒(méi)有具體操作，而人教版是通過(guò)手機(jī)以及打點(diǎn)計(jì)時(shí)器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)出自由落體加速度的大小。
（上：教科版物理必修一第一章第七節(jié)）
（下：人教版物理必修一第二章第四節(jié)）
（4）人教版在科學(xué)漫步和STSE板塊對(duì)伽利略的自由落體運(yùn)動(dòng)探究進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，在STSE板塊體現(xiàn)了從物理走向社會(huì)的思想。教科版對(duì)該內(nèi)容直接放入了學(xué)習(xí)內(nèi)容中。
（上：人教版物理必修一第二章第四節(jié)）
（下：教科版物理必修一第一章第七節(jié)）
3.教學(xué)目標(biāo)：
核心素養(yǎng) 具體描述
物理觀念 知道自由落體及自由落體加速度的概念，理解其運(yùn)動(dòng)規(guī)律 應(yīng)用自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題
科學(xué)思維 通過(guò)分析，歸納出自由落體運(yùn)動(dòng)的速度、位移公式，培養(yǎng)分析、推理、綜合的能力 掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并能分析推理解決相關(guān)的物理問(wèn)題，理解其屬于理想化模型
科學(xué)探究 體驗(yàn)近代物理學(xué)家對(duì)自由落體的探究，能用小實(shí)驗(yàn)探究規(guī)律，學(xué)會(huì)交流與合作，認(rèn)識(shí)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)作用 通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)，概括出自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究自由落體運(yùn)動(dòng)加速度的大小
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任 通過(guò)對(duì)科學(xué)進(jìn)步與發(fā)展的探索，體會(huì)實(shí)事求是的嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，體會(huì)科學(xué)研究方法的價(jià)值 培養(yǎng)仔細(xì)觀察、認(rèn)真思考、積極參與、勇于探索的精神
4.教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn):
重點(diǎn)：1、自由落體運(yùn)動(dòng)的概念及探究自由落體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程。
2、掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并能運(yùn)用其解決實(shí)際問(wèn)題。
難點(diǎn)：1、理解并運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)的條件及規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題。
2、自由落體運(yùn)動(dòng)逐差法求加速度。
5.設(shè)計(jì)理念：
本節(jié)課從生活實(shí)踐出發(fā)，結(jié)合學(xué)生在實(shí)際生活中的觀察，初步了解自由落體運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)對(duì)兩位科學(xué)家對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，結(jié)合伽利略的理想實(shí)驗(yàn)，得出自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)。接著，通過(guò)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生自主探究自由落體運(yùn)動(dòng)所遵循的規(guī)律。通過(guò)學(xué)生對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的理解加以訓(xùn)練，讓學(xué)生初步接受自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，最后，在學(xué)生深入了解和掌握了自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律后，通過(guò)回扣課堂游戲，使學(xué)生對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律加以鞏固和提高。
教學(xué)策略：講授法，多媒體教學(xué)輔助法，實(shí)驗(yàn)法和討論法。
整堂課都使用到了ppt課件同時(shí)借用多媒體展示學(xué)生答案，而講授法則貫穿整個(gè)課堂，通過(guò)引導(dǎo)，啟發(fā)學(xué)生的思考，增加和學(xué)生的互動(dòng)，實(shí)驗(yàn)法和討論法增強(qiáng)學(xué)生在課堂中的主體地位，貼合物理是一門(mén)以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，采用分組式討論，學(xué)生能夠?qū)W會(huì)團(tuán)隊(duì)協(xié)作，以及在實(shí)驗(yàn)后的自我反思，同時(shí)，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的精神。
7.教學(xué)流程：
8.教學(xué)過(guò)程：
(1).引入：創(chuàng)設(shè)情境，提出問(wèn)題，激發(fā)學(xué)生興趣
環(huán)節(jié) 師生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖
引入 課題 【小游戲】 看看你的反應(yīng)有多快 【提問(wèn)】 為什么這把尺子能測(cè)出同學(xué)的反應(yīng)時(shí)間？ 用小游戲引入課堂，既增加了師生間的互動(dòng)，又增加了課堂的趣味性。并且在課前提出一個(gè)問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生的思考，學(xué)習(xí)完本節(jié)知識(shí)后能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解決該問(wèn)題，做到前呼后應(yīng)。
(2).走進(jìn)生活：利用物理前概念，貼近實(shí)際
環(huán)節(jié) 師生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖
生活中的下落運(yùn)動(dòng) 由生活中不同的下落運(yùn)動(dòng) 【提問(wèn)】 這些形狀大小不同的物體下落的快慢是一樣的嗎？ 什么樣的物體下落更快？ 從生活中常見(jiàn)的現(xiàn)象著手，體現(xiàn)了從生活走向物理的理念，同時(shí)從學(xué)生熟悉的現(xiàn)象說(shuō)起，更具親切感。 提出問(wèn)題引發(fā)學(xué)生思考，由問(wèn)題2引出亞里士多德的觀點(diǎn)“重的物體下落快”，引出伽利略對(duì)該觀點(diǎn)的反駁——伽利略邏輯實(shí)驗(yàn)
（3）.伽利略邏輯實(shí)驗(yàn)
環(huán)節(jié) 師生互動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖
講解伽利略邏輯實(shí)驗(yàn) 引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)伽利略的科學(xué)思想 使學(xué)生了解伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的貢獻(xiàn)，學(xué)習(xí)前人的科學(xué)思想，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理的邏輯能力。
(3).演示實(shí)驗(yàn)：直觀驗(yàn)證
環(huán)節(jié) 師生活動(dòng) 實(shí)施說(shuō)明
空氣阻力影響物體下落快慢 【實(shí)驗(yàn)】 一支筆和一本書(shū)誰(shuí)下落的快？ 筆和書(shū)幾乎同時(shí)落地
【實(shí)驗(yàn)】 相同的兩張紙，紙團(tuán)與另一張紙從同一高度同時(shí)下落 質(zhì)量相同的兩張紙，紙團(tuán)下落得更快，說(shuō)明物體下落快慢與物體的質(zhì)量無(wú)關(guān)。引導(dǎo)學(xué)生探究影響物體下落的原因——空氣阻力。
環(huán)節(jié) 師生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖
自由落體運(yùn)動(dòng) 自由落體定義 【提問(wèn)】 如果沒(méi)有空氣阻力，只在重力作用下物體下落的快慢會(huì)是怎樣？ 【猜想】 沒(méi)有空氣阻力時(shí)，物體下落一樣快 【實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證】牛頓管實(shí)驗(yàn) 【視頻】 NASA真空實(shí)驗(yàn)室的自由落體實(shí)驗(yàn) ——鐵球和羽毛下落一樣快 眼見(jiàn)為實(shí)，以實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證猜想，并且糾正學(xué)生由生活出發(fā)的前概念。讓學(xué)生學(xué)會(huì)科學(xué)推理以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想的方法。由此引出自由落體運(yùn)動(dòng)定義“物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)，叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。”，學(xué)生能更好的掌握自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
自由落體運(yùn)動(dòng)條件 只受重力 從靜止開(kāi)始下落 【思考】 我們生活中存在這樣的運(yùn)動(dòng)嗎？哪個(gè)物體在下落時(shí)能只受重力作用？ 強(qiáng)調(diào)自由落體運(yùn)動(dòng)是有條件的，使學(xué)生明白自由落體運(yùn)動(dòng)是理想模型
(4).自由落體運(yùn)動(dòng)加速度探究
環(huán)節(jié) 師生活動(dòng) 實(shí)施說(shuō)明
自由落體加速度 【提問(wèn)】 由以上實(shí)驗(yàn)看出自由落體運(yùn)動(dòng)是加速運(yùn)動(dòng)，那么它的加速度在下落過(guò)程中是否變化？ 【猜想】 自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng) 【分組實(shí)驗(yàn)探究】自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) 目的：1、研究自由落體運(yùn)動(dòng)是否為勻變速直線運(yùn)動(dòng)；2、如果是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，測(cè)定其加速度 實(shí)驗(yàn)器材：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、重物、直尺 實(shí)驗(yàn)方案： 1、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出一條自由落體運(yùn)動(dòng)的紙帶 2、根據(jù)公式 計(jì)算出物體在中間四點(diǎn)的瞬時(shí)速度 繪制V-T圖像，分析自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì) 實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 1、自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 2、自由落體運(yùn)動(dòng)加速度即該圖像的斜率 （在同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的加速度都相同） 誤差分析：實(shí)際實(shí)驗(yàn)時(shí)存在空氣阻力、紙帶與限位孔間存在摩擦 引導(dǎo)學(xué)生猜想和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)去探究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想，在自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)中學(xué)會(huì)研究物理問(wèn)題的重要方法——實(shí)驗(yàn)探究；讓學(xué)生更直觀的感受自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律——自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。繪制圖像同時(shí)計(jì)算出斜率即重力加速度。該環(huán)節(jié)符合課標(biāo)要求。
自由落體運(yùn)動(dòng)加速度 大小： 方向：豎直向下 不同地方加速度不同 緯度越高，重力加速度越大
環(huán)節(jié) 師生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖
自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律推導(dǎo) 隨機(jī)抽取學(xué)生根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律推導(dǎo)出自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律 在鍛煉學(xué)生科學(xué)推理能力的同時(shí)，讓其體會(huì)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律與自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的同異。更好的理解掌握知識(shí)。
9.教學(xué)板書(shū):
10.實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新：
（1）兩個(gè)對(duì)比實(shí)驗(yàn)粉筆和A4紙、紙團(tuán)和A4紙簡(jiǎn)單易做，并且直觀的引出了空氣阻力對(duì)物體下落的影響。
（2）小組分組實(shí)驗(yàn)探究自由落體運(yùn)動(dòng)加速度，讓學(xué)生自己動(dòng)手操作，體會(huì)物理中實(shí)驗(yàn)的重要性，學(xué)會(huì)科學(xué)探究的思想和方法。

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