自由落体运动教学设计

自由落体运动教学设计

自由落体运动是物理学中一个基础且重要的概念，它描述了物体在重力作用下自由下落的运动规律。本文通过详细的实验设计和教学过程，帮助学生理解自由落体运动的性质和规律，培养科学思维和实验能力。

学习任务分析

本节内容是对前几节运动学的知识和研究方法的应用和提升。通过演示实验和学生合作实验，分析得出自由落体运动的性质，明确重力加速度的意义，不仅使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识和规律在实际问题中的应用，而且使学生在独立获取物理知识、探究物理规律、解决物理问题等方面获得具体的成果，体验科学研究的方法，让学生得到成功的体验，享受成功的愉悦，激发学习的热情和责任感。

本节教学的重点在于引导学生思考研究自由落体运动的实验原理和方法，特别是利用打点计时器记录运动轨迹和时间的方法及实验数据处理、结论得出、误差分析等实验方法。

本节教学的难点在于实验探究的思路、方法。

学习者分析

学生前面已认识描述运动的基本物理量——位移、路程、速度、加速度，掌握匀变速直线运动的规律，并且通过对以上问题的研究，已体会到物理学研究问题的一些方法，如运用理想模型和数学方法(图象、公式)，以及测加速度、处理实验数据等方法。

教学目标

1. 通过观察演示实验概括出自由落体运动的条件，渗透物理方法，从而培养学生的观察、概括、科学抽象能力。
2. 通过学生的合作实验研究自由落体运动的规律，领会科学探究方法(提出问题、猜想假设、设计实验方案、分析实验数据、总结交流结论成果)，理解自由落体运动的实质是加速度为g的匀加速直线运动。
3. 归纳出自由落体加速度的大小和方向，会判别不同地点重力加速度的大小。
4. 运用理想化方法，通过比较重力与空气阻力的大小，将实际问题转化为自由落体问题。
5. 会运用匀变速直线运动的规律解决自由落体的问题，激发学生探究科学的热情，增强学生将物理知识应用于生活和生产的意识。

教学过程设计

让学生利用已有的知识和方法，经历科学探究的过程，培养科学探究能力，体现物理学是以实验为基础这一特点，具体设计思路流程如右图。虚线框内为探究过程。

教学过程

通过演示实验，引出要探究的问题

1. 概括落体运动是竖直向下的直线运动

• (1)悬挂在铁架台上的小球，它受到几个力的作用？(重力、悬线拉力)
• 演示1：用火将悬线烧断，引导学生观察小球的运动。
  (学生观察到：小球在重力作用下，沿竖直方向作直线运动。)
• (2)落体运动是最常见的一种运动
  演示2：石块、粉笔头从手中落下
• (3)结论：任何物体只在重力作用下自由下落，都是沿着竖直方向作直线运动。
• (过渡：这节课，我们就来学习一种特殊的下落运动。)
• (板书：自由落体运动。)

2. 物体下落快慢的因素分析

• (1)提出问题：究竟是重的物体下落快还是轻的物体下落快呢？
  演示3：等大铁片和纸片同时、等高、无初速下落。
  (学生观察到：重的铁片先落地。)
• (2)得出“物体越重下落越快”的结论。观点是否正确呢？你能否设计实验证明你的观点？
  (激发学生思考)
• (3)让学生上讲台演示其设计的实验，并说明其观点。
  学生演示：较重的铁纸片和轻小纸团同时、等高、无初速下落，或等大的铁片和纸片叠在一起无初速下落。
  (学生观察到：轻小纸团比较重的铁片下落快，或铁片和纸片一样快。)
• (4)引导学生得出正确结论
  ①根据前面的实验和分析，同学们猜想一下，物体下落的快慢跟重力的大小有什么关系呢？(生：没有关系。)
  ②那怎么解释前面的实验现象呢？
  (生：空气阻力影响了物体下落的快慢。)
  ③同学们猜想一下，如果完全没有空气阻力的影响，轻、重物体谁下落得快呢？
  演示4：科普知识：1971年美国宇航员斯科特在月球上让一把锤子和一根羽毛同时下落，观察到它们同时落到月球表面。
  演示5：钱羽管实验
  (学生观察到：在抽去空气的钱羽管内，轻重不同的铁片、羽毛同时落下。)
  结论：在没有空气阻力时，物体下落的快慢跟物体重力无关。我们把这样的运动称为自由落体运动。
  (板书：定义：物体只在重力作用下，由静止开始的下落运动叫自由落体运动。)
• (5)在日常生活中，我们平时见到的落体运动由于大气层的存在，自由落体运动是一种理想运动，但掌握了这种理想运动的规律，也就为研究实际运动打下了基础。当空气阻力不太大，与重力相比较可以忽略时，实际的落体运动可以近似地当作自由落体运动。
  (让学生体会自由落体运动有着普遍的意义和现代科技的发展与人类科学探究进程的关系。)
  演示6：体积相同的小木球和小铁球同时、同高、无初速落下。
  (学生观察到：两球几乎同时落地。)
  结论：(板书：自由落体运动的条件：a·从静止开始下落，初速为零;b.只受重力，或其他力可忽略不计。)
  (说明：让学生思考、讨论，明确空气阻力使下落物体的运动表现得很复杂，科学研究的第一步是先忽略空气阻力，研究物体不受空气阻力的运动。在这样的学习中，学生不仅可以提高观察与推理的能力，而且会逐渐形成观察与思考的习惯。)
  (过渡：人们根据简单的观察所得到的直觉观念和结论往往不一定都是可靠的，应当用科学实验对它们进行检验。)