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1、 人教版高一物理必修 1 第 2 章 第 5 节 自由落体运动研究课 教案 教案 课题 自由落体运动 教材分析 本节课选用人教版高中物理新课标必修一第二章第五节的内容，在此之前，教科书已安排了匀变速直线运动的内容以及匀变速直线运动的研究方法。之前的学习都是研究给定的运动模型，本节课为学生进入高中后，利用实验的方法科学研究的第一个实际物体运动。因此本节课的教学重点放在了如何针对实验目的，设计实验方案，通过教师的设问引发学生对原有认知的思考，感受自己所设计的方案有何不准确的地方，对学生进行科学方法和科学思想的教育；通过同学们的分组讨论、相互学习，培养同学们解决实际问题、探究规律的能力。学情分析 学
2、生在本节课之前，刚刚完成了对匀变速运动的学习，对运动学中的各物理量掌握还不够准确，因此在自己设计实验时，难免会有描述不准确的地方。高一学生有了丰富的生活经验，例如对轻重物体下落过程的了解。但学生对物理问题和生活经验中的适用条件没有准确把握的意识，综上所述，本节课要通过教师对教学环节的设计让学生们对运动中的物理量有更准确的认识，对具体运动情景的分析能更具科学性。由于周课时只有两课时，所以在实 第 3 页 际教学中将打点计时器的原理和使用后移，在学习本节课之前，学生并未掌握用打点计时器测速度和加速度的实验手段，因此对物理量测量方法的设计不作为本节课的重点，并利用光电门传感器替代打点计时器。教学目标
3、 1 知识与能力目标：知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 知道自由落体加速度的大小和方向 知道用频闪摄影、光电门研究运动的基本原理，会根据实验数据分析自由落体运动 知道地球上不同地方重力加速度大小的差异 运用自由落体运动的规律解决简单问题 2 过程与方法：经历自由落体运动模型建立过程，掌握自由落体运动的条件 通过分析光电门和位移传感器记录的运动信息，判断自由落体运动的性质，体会实验在物理问题研究中的重要作用 尝试运用匀变速直线运动规律得出自由落体运动计算公式 3 情感态度价值观目标：第 4 页 在对实验方案的选择和实验数据的猜测过程中，提高合作探究能力 培养透过现象看本质、用不同方法
4、表达同一规律的科学意识 教学重点 经历对自由落体运动的猜想过程，体会实验现象和原有认知的差异；了解如何对具体运动展开科学分析，了解光电门测量物理瞬时速度的原理；通过实验探究理解自由落体运动是初速度为零的匀变速直线运动，知道加速度的大小和方向，不同质量的物体，自由落体运动情况相同。教学难点 通过教师对学生课前诊断学案的分析和学生之间的分组讨论，让学生能科学地设计出验证自由落体是否为匀变速运动的实验方案；理解自由落体运动特征，并能解决相关问题。教学设计：教学环节 教学内容 教 学 活 动 导入 分析课前诊断 引入：本章前几节的学习，都是对已知的匀变速直线运动模型展开学习和研究，本节课我们会通过实验
5、的手段分析高中阶段的第一个实际运动，自由落体运 第 5 页 动。我们今天要通过实验手段对物体运动过程中的时间、位移、速度、加速度等物理量进行测定，如何测定各点的瞬时速度呢？分享学案第一题：你知道有什么测量物体瞬时速度的实验手段吗？（至少举出或想出两种）可能有利用打点计时器测速度的这种实验手段之后会在学习；可能有利用频闪照片测速度的等效于打点计时器；学生讲解利用光电门测速度，（1）光电门之间有一束不可见光；（2）光被经过的物体挡住后，传感器能记下挡光时间；（3）可提问学生，我们在知道哪个量（物体的尺寸）就可以算得球经过光电门时的速度了，若挡光时间较短，可认为这段平均速度为球经过光电门时的瞬时速度
6、。拓展：（4）传感器还能记录物体 第 6 页 经过两光电门之间的时间间隔，提问同学们：进而还能测定什么物理量两光电门间的平均加速度。订正课前诊断第二题：你认为自由下落的物体运动的初速度和受力特征是什么？自由落体运动：初速度为零，只受重力。分析生活情境和物理模型的区别。分享课前诊断第三题：你认为自由落体运动是匀变速直线运动吗？为什么？可能很多同学都能说出自由落体运动是匀变速直线运动，但至于原因，可能会站在牛顿第二定律的角度说出只受重力。教师点评：力和运动之间确实有联系，而本知识我们在下一章会具体学习，我们先不以此为证明依据。但是这也提示我们，分析一个运动可以从运动学入手，研究其具体运动过程，也可
7、以分析力和运动的关系等多条途径入手。今天我们通过实 第 7 页 验的手段，测量运动学物理量，证明自由落体运动是否是匀变速直线运动就是我们的实验目的。分享课前学案第四题：若让你通过实验手段验证自由落体运动是否是匀变速直线运动，你的实验方案中，想要测量运动中的哪些物理量？学生可能会设计出要测加速度、速度、位移等信息。针对测量加速度，教师点评：第一，同学所要测的加速度是下落全程的平均加速度还是各个时刻或位置的瞬时加速度；第二，加速度反应速度变化，那么各时刻的速度、位移可能是更原始的数据，加速度可能是一个计算结果，我们本节课能不能将实验数据先定位于速度、位移这样的直接测量量。同学们相互讨论，改进自己的
8、实验方案，将测量量描述的更准确一些。第 8 页 同学分享：测量各个时刻（位置）的速度，若速度随时间均匀变化则说明自由落体运动是匀变速运动；或测量各个时刻的位移，若位移与时间的关系为 x=kt2，则说明自由落体运动为匀变速运动若学生有此想法，可提出利用频闪照片测位移或利用位移传感器的实验方法。学 习 内 容 实验探究自由落体运动 确定了实验方案和测量手段后，教师演示实验。得到一组数据后，学生由 v1、v2、v3、v4和t12、t23、t34计算分析自由落体运动是不是匀变速运动，组内讨论，说出判断原因。教师给出同时测出的三段的平均加速度，发现加速度大小几乎不变，多次试验后，发现加速度大小均趋近于同
9、一数值，说明自由落体运动为匀变速直线运动。小结：刚才是通过测量不同位置的速度，结合两点间时间间隔算得这一段的平均加速度。对比各 第 9 页 段平均加速度得出自由落体运动为匀变速直线运动。能否通过其他实验手段、测量其他物理量（可能该手段学生在之前的分享中已经提出）来判断自由落体运动是不是匀变速直线运动？请两位同学分享之前利用位移传感器进行的实验。让同学们观察位移与时间的关系满足二次函数关系，同学猜想，关系式x=kt2中的比例系数 k，大约为何值？4.9，g/2。总结自由落体运动规律 看书了解不同地点自由落体加速度的值。同学描述自由落体加速度随地点变化的规律；学生讨论自由落体加速度因何不同？距地心
10、的距离，地球自转情况。本节课我们知道了 g的变化规律，下学期会继续学习g 不同的原因。第 10 页 轻球和重球的下落 分享学案第五题：通过以往的经验，你认为质量不同的物体，做自由落体运动的加速度是否相同？从相同高度释放，是否一定会同时落地？让学生再学习了本节内容后，重新作出判断。若有学生仍认为可能不同时落体，强调这些同学在学习了本节内容后，对自由落体的概念掌握不够准确，没有区分生活中的落体运动和物理中的自由落体运动在空气阻力方面的区别。实验演示轻球与重球下落时加速度相同。提问学生：生活中纸片和纸团下落快慢不一的原因空气阻力。学生分组进行毛钱管实验。完成学探诊P31 第 1 题 自由落体运动的应
11、用 自由落体运动是匀变速运动，下落位移和下落时间有一一对应关系，能否利用这一特征，设计一个小实验，定量测量一下自己 第 11 页 的反应时间。同学讨论、设计实验方案。教师点评：可以提问用筷子替代刻度尺好不好体现定量计算和定性判断之间的差别。可以强调刻度尺要静止释放等信息。练习 例题：一矿井深为 125m，在井口每隔一定时间自由下落一个小球。当第 11 个小球刚从井口开始下落时，第一个小球刚好到达井底。则相邻小球下落的时间间隔有多长？这时第 9 个小球距井底的距离为多大？（取g=10m/s2）教师引导：以上两个题目应用的知识、概念相同，只不过一道题是情景简单，另一道情景相对复杂。对每一道物理题都
12、不应脱离情景、只背记公式，对于相对复杂的情景，还要画出图景、辅助解题。小 结 可让同学先谈一谈这节课你学到了什么。第 12 页 本节课的知识层面：自由落体运动模型的特征，运动的性质，运动的规律。方法层面：对于复杂运动情景，我们能将其简化，建立理想模型（质点模型的建立）；在探究方法上，我们能根据实验目的，确定实验原理，结合实验原理，设计实验方案测量量，实验仪器，实验步骤等。课后作业 1.利用课余时间，开放实验室，同学完成对位移-时间图的测定，看看位移与时间的函数关系是否与你所猜想的一致。2.制作反应尺，粗测家人的反应时间。3.完成学探诊第四节第 1、2、3 题 第四节 自由落体运动 一.初速度为零、只受重力 二.运动性质：是匀变速直线运动，自由落体加速度 g：各地不同，无特殊说明取2 三.运动规律：gtv 221gtx