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

配套中学部编版 自由落体运动 一、教材分析 知识结构：本节内容在学生学习了匀变速直线运动的规律之后，将自由落体运动作为匀变速直线运动的一个重要特例进行研究。教材首先通过生活中常见的物体下落现象引出问题，引导学生思考物体下落的快慢与什么因素有关。接着介绍了伽利略对自由落体运动的研究过程，展示了科学探究的方法和思维。然后给出自由落体运动的定义、条件，通过实验探究得出自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，并引入重力加速度的概念，最后推导出自由落体运动的规律公式。 能力培养：教材注重培养学生的科学探究能力、逻辑思维能力和实验操作能力。通过让学生参与实验探究过程，如用打点计时器研究自由落体运动，培养学生观察、分析、归纳和总结的能力。同时，在介绍伽利略的研究方法时，引导学生学习科学的思维方式和研究方法，提高学生的科学素养。 物理观念：帮助学生建立自由落体运动的物理模型，理解重力加速度的概念和自由落体运动的规律，使学生认识到物理规律在实际生活中的广泛应用，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力和物理观念。 二、教学目标 物理观念： 理解自由落体运动的概念，知道自由落体运动是初速度为零、只在重力作用下的匀加速直线运动。 掌握重力加速度的概念，知道其大小、方向和在地球上不同位置的变化情况。 能够运用自由落体运动的规律公式解决相关的物理问题，如计算物体下落的时间、速度和位移等。 科学思维： 通过对自由落体运动的研究过程，培养学生的逻辑推理能力和科学思维方法，如提出问题、作出假设、设计实验、进行实验、分析数据、得出结论等。 引导学生运用理想化模型的方法，将实际生活中的物体下落运动抽象为自由落体运动模型，培养学生的抽象思维能力。 通过对实验数据的分析和处理，培养学生的数据分析能力和科学探究能力。 科学探究： 经历自由落体运动的实验探究过程，学会用打点计时器或其他实验方法测量自由落体运动的加速度。 培养学生在实验中发现问题、提出问题、解决问题的能力，以及与他人合作交流的能力。 体会科学探究的过程和方法，培养学生的创新意识和实践能力。 科学态度与责任： 了解伽利略对自由落体运动的研究历史，学习伽利略敢于质疑、勇于创新、实事求是的科学精神。 培养学生对物理学科的兴趣和热爱，激发学生的探索欲望和求知欲。 引导学生关注物理知识在生活中的应用，培养学生将物理知识应用于实际的意识和责任感。 三、教学重难点 教学重点： 自由落体运动的概念和条件：学生需要理解自由落体运动是一种理想化的运动模型，即物体只在重力作用下，从静止开始下落的运动。要让学生明确自由落体运动的条件，区分实际生活中物体下落与自由落体运动的差异。 自由落体运动的性质和规律：掌握自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动这一重要性质，以及相应的运动规律公式，并能熟练运用这些公式进行计算和解决实际问题。 教学难点： 自由落体运动条件的理解：在实际生活中，物体下落时往往会受到空气阻力等因素的影响，学生很难理解 “只受重力” 这一理想条件。需要通过实例、实验和对比等方法，帮助学生突破这一难点，如牛顿管实验等。 自由落体运动规律的探究和理解：学生在探究自由落体运动的规律时，可能会遇到实验操作、数据处理和分析等方面的困难。同时，对于自由落体运动是匀加速直线运动这一结论的理解也需要一定的抽象思维能力，需要通过实验、动画演示和理论推导等多种方式帮助学生理解。 自由落体运动公式的应用：学生在运用自由落体运动的公式解决实际问题时，可能会出现公式选择不当、物理量代入错误、单位换算错误等问题。需要通过大量的例题、练习和实际问题的解决，让学生熟练掌握公式的应用和解题方法。 四、教学过程 导入新课 教师活动： 展示一些生活中常见的物体下落的视频，如苹果从树上掉落、雨滴从天空落下、跳伞运动员在空中下落等。 提问学生：在日常生活中，我们经常看到物体下落，那么物体下落的快慢与什么因素有关呢？大家根据自己的生活经验先思考一下，然后小组内讨论并发表自己的看法。 学生活动： 认真观看视频，结合生活经验思考物体下落快慢的影响因素。 积极参与小组讨论，各抒己见，有的学生可能会认为物体下落快慢与物体的重量有关，重的物体下落快；有的学生可能会提到物体的形状、空气阻力等因素也可能会影响物体下落的快慢等。 新课讲授 自由落体运动的概念： 教师活动： 演示实验：取一张纸和一个小石块，在同一高度同时释放，让学生观察它们下落的情况。然后将纸揉成一团，再次与小石块在同一高度同时释放，让学生对比观察。 提问：为什么揉成团的纸比展开的纸下落得快？两次实验现象不同说明了什么？引导学生思考物体下落快慢与空气阻力的关系。 讲解：当空气阻力对物体下落的影响较小时，我们可以近似地认为物体只在重力作用下从静止开始下落，这种运动就叫做自由落体运动。 学生活动： 仔细观察实验现象，对比两次实验中纸和石块下落的情况，积极思考教师提出的问题。 回答教师的提问，通过对比发现空气阻力对物体下落快慢有影响，当空气阻力较小时，物体下落的情况更接近只受重力作用。 自由落体运动的性质： 教师活动： 提出问题：自由落体运动是一种怎样的运动呢？是匀速运动、变速运动还是其他？让学生进行猜想。 引导学生设计实验来探究自由落体运动的性质，如利用打点计时器来研究自由落体运动的纸带。 讲解实验的注意事项和操作步骤，如如何安装打点计时器、如何纸带释放等，并进行示范操作。 学生活动： 对自由落体运动的性质进行猜想，有的学生可能猜是变速运动，有的可能猜是匀变速运动等。 分组进行实验，按照教师讲解的步骤和注意事项，安装打点计时器，将纸带固定在重物上，然后释放重物，让纸带穿过打点计时器，打出纸带。 观察纸带，测量纸带上相邻点之间的距离，记录数据，并尝试分析数据，判断自由落体运动的性质。 自由落体加速度： 教师活动： 讲解：在同一地点，一切物体在做自由落体运动时的加速度都相同，这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度，用表示。 通过多媒体课件展示地球不同纬度地区重力加速度的数值表和变化图，讲解重力加速度的大小、方向以及在地球上不同地方的变化情况。 引导学生思考重力加速度与物体质量、下落高度等因素是否有关。 学生活动： 认真听讲，了解自由落体加速度的概念和相关知识。 观察课件中的图表，记录不同纬度地区重力加速度的数值，思考其变化规律和原因。 积极回答教师的提问，参与讨论重力加速度与其他因素的关系，通过分析得出重力加速度与物体质量和下落高度无关等结论。 自由落体运动的规律： 教师活动： 引导学生回顾匀变速直线运动的速度公式、位移公式和速度位移公式。 那么自由落体运动的速度公式、位移公式和速度位移公式分别是什么？请同学们推导一下。 巡视学生的推导过程，及时给予指导和纠正。 课堂练习 教师活动： 在黑板上或通过多媒体展示一些与自由落体运动相关的练习题，如：已知一个物体从50m高处自由下落，求物体下落的时间和落地时的速度；一个物体做自由落体运动，经过2s下落的高度是多少等。 引导学生分析题目，确定已知条件和所求物理量，选择合适的自由落体运动公式进行求解。 巡视学生的解题过程，及时发现学生存在的问题并进行指导和讲解。 课堂小结 教师活动： 引导学生回顾本节课所学的主要内容，包括自由落体运动的概念、条件、性质、重力加速度以及自由落体运动的规律公式等。 请几位学生站起来总结发言，然后对学生的总结进行补充和完善，强调重点和难点内容。 提问学生：通过本节课的学习，你有哪些收获和体会？还有哪些疑问？鼓励学生积极发言。 学生活动： 积极参与回顾和总结，与小组成员一起讨论本节课所学的知识要点。 主动站起来发言，总结自己在本节课中学到的知识和方法，如理解了自由落体运动的概念和规律，学会了用打点计时器研究自由落体运动等。 积极回答教师的提问，分享自己的收获和体会，同时提出自己在学习过程中还存在的疑问和困惑，如在实际生活中如何更好地判断物体是否做自由落体运动等。 五、板书设计 板块 内容 一、历史回顾 亚里士多德观点：重的物体下落快 伽利略观点：重物与轻物下落同样快 逻辑推理：捆在一起的石头速度矛盾分析 二、实验探究 纸片与硬币下落实验 纸团与硬币下落实验 牛顿管实验： - 有空气时，硬币比羽毛下落快 - 抽离空气，硬币与羽毛下落速度一样 结论：忽略空气阻力，物体下落速度与质量无关 三、自由落体运动概念 定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动 条件：只受重力、初速度为零 四、实验研究 学生实验：用打点计时器研究不同质量物体下落加速度 结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动 五、自由落体加速度 概念：在同一地点，一切物体自由下落的加速度相同，叫自由落体加速度，又称重力加速度 方向：竖直向下 大小：在地球上不同地方一般不同，赤道最小，两极最大 六、自由落体运动规律 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$