2.4 自由落体运动 教学设计-2024-2025学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

《自由落体运动》教学设计 章节 人教版高中物理必修一第二章第四节 课题 自由落体运动 课时 1 课型 实验探究课 授课时间 2022.05.50 教学内容分析 课标要求解读 《普通高中物理课程标准（2017版2020修订）》对本节内容的要求为：通过实验,认识自由落体运动规律。结合物理学史的相关内容，认识物理实验与科学推理在物理学研究中的作用。（例6 查阅资料，了解亚里士多德关于力与运动的主要观点和研究方法。例7查阅资料，了解伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法。） 根据《课标》表述：本节内容需要帮助学生理解自由落体运动的定义，理解到自由落体运动是特殊的匀变速直线运动。完成探究实验“探究自由落体运动的规律”并能够总结出规律。本节课的讲授需要从亚里士多德及伽利略的探究历史及方法入手，培养学生善于观察生活，总结生活的科学思维与态度。 教材分析 《自由落体运动》是人教版必修第一册第二章第四节内容。自由落体运动是一种理想化模型,在高中物理教学中具有特殊的地位。本节内容是在学生学习了运动学的基本概念、匀变速直线运动等知识后编排的，自由落体运动作为匀变速直线运动的一种特例，在日常生活中比较常见，具有重要的研究价值；历史上曾经有很多科学家研究过落体运动，通过向学生介绍相关的物理学史，可以让学生受到科学精神、科学方法的熏陶。 对于物体的运动快慢，教材通过演示牛顿管实验进行证实，进而最后抽象出自由落体运动这一运动模型。这样的编写层次分明，实现从感性到理性，符合学生的认知规律。只要认真做好演示实验，学生不难建立自由落体运动这一模型。自由落体运动规律的探究过程，不仅可以激发学生的学习欲望，巩固前面的知识，而且可以培养学生的观察能力、动手实验能力以及分析和概括能力。自由落体运动是特殊的匀变速直线运动，同时重力是产生重力加速度的原因，为第四章“运动与力的关系”埋下了伏笔，因此本节课是高中物理的重要内容，在这里具有承上启下的作用。 自由落体运动-物理内容分析 1. 意义：本节内容是在学生学习了匀变速直线运动的知识后编排的，是匀变速直线运动的特例。同时自由落体运动运动也是与生活联系较为紧密的运动。 2. 内涵：物体只在重力作用下，从静止开始的运动。 3. 外延：自由落体运动适用于只受重力的物体。物体在地球或月球上自由落体运动的性质都相同。 4. 关联：从运动学角度看，自由落体运动是特殊的匀变速直线运动。从动力学的角度看，重力加速度的产生原因为重力即万有引力，为后面运动和力的关系奠定基础。 学情分析 基础 生活经验 1.树上的苹果与树叶同时下落，苹果比树叶先落地。 学习基础 概念规律 1.学生对匀变速直线运动已有了较为深刻的理解。 2.学习过重力的概念。 思想方法 1.知道规律或结论的得出需要实验支撑。 2.具有控制变量法的思想方法。 3.具有转换法的思想方法。 实验能力 1.具有动手操作和收集数据的能力，并且具有分析和处理，解释数据能力。 2.会运用打点计时器研究物体的运动情况 教学目标 一、物理知识与物理观念 1. 知道自由落体运动的定义，理解自由落体运动的性质与物体做自由落体运动的条件。 2. 通过实验“探究自由落体运动的规律”，理解自由落体加速度，知道它的大小和方向。 3. 掌握自由落体运动的规律，并能够运用自由落体运动的规律进行计算，解决一些实际生活中的问题。 二、科学思维与科学探究 1. 学生通过对玻璃筒内金属片、羽毛等下落的实验及其它演示实验的观察、分析、思考、学会归纳现象和总结规律的方法。 2. 通过研究落体运动的物理学史，以及实验“探究自由落体运动的规律”，引导学生养成进行简单物理研究习惯、根据现象进行合理假设与猜想的探究方法。培养学生的观察能力与实验能力。 三、科学态度与社会责任 1. 结合亚里士多德及伽利略的物理学史进行教学，激发学生的求知欲，让学生体验科学态度、感悟科学精神，敢于提出与别人不同的见解。 2. 通过小组实验探究自由落体运动的规律，培养学生的团结合作精神和协作意识。 3. 通过应用自由落体运动规律，解决“高空抛物”实际问题，培养学生关注生活的态度。 教学重点 1. 有关落体运动的物理学史，以及自由落体运动的概念。 2. 实验探究出自由落体运动的性质以及自由落体加速度。 教学难点 1. 对“物体下落快慢与轻重无关”的理解 2. 实验探究自由落体运动的性质 教法、学法及教具 教法选择：演示法、实验法、讲授法 学法选择：观察法、合作探究法、学思结合法 教具学具准备：多媒体、仿真牛顿管、橡皮擦、纸片、打点计时器、纸带、重物，刻尺。 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 / 2min 1. 展示调查结果“关于大众对于物体下落的认知情况”并做出分析。 2. 提出“规律的得出要经过实验验证”，请学生进行实验“同时释放橡皮擦和纸片”，并提问实验现象。 学生观察问卷情况，总结。 学生做实验，并回答橡皮擦（重的物体）下落得快 。 通过调查问卷的形式引入课堂，从生活切入到课堂。 通过实验，增强趣味性以及直观性。提高学生学习兴趣 新课讲授 / 12min （一）亚里士多德对于自由落体运动的认识： 讲授亚里士多德的观点：物体下落的快慢与重量有关，重的物体下落快，轻的物体下落慢。 研究方法：观察—归纳。 （二）伽利略对于自由落体运动的认识： 1.介绍伽利略逻辑推理的过程，论证亚里士多德的结论是错误的。 2.介绍伽利略在条件受限的情况下，如何研究自由落体运动的规律（斜面实验） 3.总结伽利略的研究方法，提倡学生使用基于逻辑推理和实验验证的科学探究方法。 （三）自由落体运动的定义 1.进行第二次落体实验：将一块橡皮擦和一张纸片（揉成团）在同高度处同时释放。 提问：对比两个实验，是什么影响了我们纸片的下落速度？（空气阻力） 2.演示牛顿管实验，录制视频并慢放细节。总结实验现象，给出自由落体运动的定义。 3.播放宇航员在月球上同时释放铁锤和羽毛的视频，告诉学生学习物理要从根本学起，培养学生筑牢基础的科学态度。 学生认真听讲，观察实验现象。 生：纸片的形状—→空气阻力。 生：认真听讲 通过讲故事的方法讲述物理学史，提高趣味性。 通过让学生自己做实验，增强知识的信服度，体会落体运动的定义。 实验“探究自由落体运动的规律” / 18min 1.师生共同进行抓直尺小游戏，并准备精美的尺子作为奖品。（若能抓住尺子即为获胜） 老师引导学生测量反应时间（通过研究尺子位移和时间的关系来间接测量）。引出实验主题“探究自由落体运动的规律”。（“转换法”的思维） 2．教师提问学生可以用来测量物体下落速度的方法。（频闪照片、计算机测量、打点计时器）。 3.实验：利用打点计时器来研究自由落体运动的规律。教师提供实验器材，介绍实验目的及实验步骤。 【实验目的】 1).验证伽利略的下落观点：对比不同质量砝码的下落轨迹，得出结论。 2).探究自由落体运动的规律：根据砝码的下落轨迹，计算出纸带上各点的速度v，总结其规律。 4.教师邀请一组同学根据测量数据上台展示实验结果（如下图） 教师提问学生有没有别的处理方法（Δx=aT2），学生回答。 1.学生参与课堂小游戏，并回答通过位移来测量同学们的反应时间。 2.学生回答问题。 3.学生两人一组，根据教师提示完成实验操作。 4.生：不同重物下落的轨迹近乎相同，自由落体运动是匀加速直线运动，加速度为9.825m/s2 生：可以观察到相邻相等时间位移差是相同的。所以物体做匀加速直线运动Δx=aT2，所以可以直接求出加速度。 1.通过趣味游戏，增加学生的学习兴趣，并且可以培养学生解决实际问题的能力以及转换法的思维。 2.学生完成实验并展示实验结果，提高学生动手操作能力以及数据处理、实验结果分析能力。 总结归纳 / 8min 1.根据实验结果以及自由落体运动的定义，我们可以得出自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。 展示不同纬度地区的重力加速度，并且提问学生：重力加速度随维度的变化规律 2.用手机测量当地重力加速度，带领学生分析实验误差：纸带和砝码所受的空气阻力、纸带与打点计时器之间的摩擦力、测量误差等。 3.根据学习过的匀变速直线运动规律，让学生推导出自由落体运动的运动规律。 1.生：纬度越高，重力加速度越大。 2.学生思考回答造成误差的因素有哪些。（纸带和砝码所受的空气阻力、纸带与打点计时器之间的摩擦力、测量误差） 3.学生在草稿纸上推导出自由落体运动的规律。 通过新颖的形式测量重力加速度，提高学生学习兴趣。 通过分析误差来源，提高学生的实验能力及思辨能力。 拓展应用 / 3min 讲解例题：（先提问后讲解） 例：一块石头从180米高的楼顶掉下，求落地时速度。(忽略空气阻力，g取10m/s2) 提醒学生注意不要高空抛物！ 1.学生思考并认真求解例题。 通过例题的讲解，使学生能够初步做到运用自由落体运动的规律。 并且通过计算高空抛物的落地速度，提醒学生不要高空抛物，进行了安全教育。 课堂小结 / 1min 教师进行知识整合：本节课学习了亚里士多德与伽利略的关于物体下落的结论及研究方法。 （详细展开） 接着我们学习了自由落体运动的定义，还利用打点计时器对我们当地的重力加速度进行了测量，总结归纳出自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。 最后我们根据匀加速直线运动的规律，推导出自由落体运动的规律，并进行了练习巩固。 学生认真听讲、思考，跟随老师一起回顾课堂内容。 老师带领学生回顾总结本堂课内容，对课堂内容进行梳理，突出教学重点。 布置作业 1. 完成课本55页2.3.4.5题 2. 自制反应尺（测量人的反应时间） 学生认真完成作业。 检验学生对本节课内容的掌握情况，通过布置课后作业，加深学生对重力加速度的理解与应用。 课后反思 学科网（北京）股份有限公司 $$