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自由落體運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì)
【學(xué)習(xí)任務(wù)分析】
本節(jié)內(nèi)容是對(duì)前幾節(jié)運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)和研究方法的應(yīng)用和提升。通過演示實(shí)驗(yàn)和學(xué)生合作實(shí)驗(yàn)，分析得出自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，明確重力加速度的意義，不僅使學(xué)生對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律有具體、深入的認(rèn)識(shí)和規(guī)律在實(shí)際問題中的應(yīng)用，而且使學(xué)生在獨(dú)立獲取物理知識(shí)、探究物理規(guī)律、解決物理問題等方面獲得具體的成果，體驗(yàn)科學(xué)研究的方法，讓學(xué)生得到成功的體驗(yàn)，享受成功的愉悅，激發(fā)學(xué)習(xí)的熱情和責(zé)任感。
本節(jié)教學(xué)的重點(diǎn)在于引導(dǎo)學(xué)生思考研究自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)原理和方法，特別是利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄運(yùn)動(dòng)軌跡和時(shí)間的方法及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、結(jié)論得出、誤差分析等實(shí)驗(yàn)方法。
本節(jié)教學(xué)的難點(diǎn)在于實(shí)驗(yàn)探究的思路、方法。
【學(xué)習(xí)者分析】
學(xué)生前面已認(rèn)識(shí)描述運(yùn)動(dòng)的基本物理量──位移、路程、速度、加速度，掌握勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，并且通過對(duì)以上問題的研究，已體會(huì)到物理學(xué)研究問題的一些方法，如運(yùn)用理想模型和數(shù)學(xué)方法(圖象、公式)，以及測(cè)加速度、處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)等方法。
【教學(xué)目標(biāo)】
1.通過觀察演示實(shí)驗(yàn)概括出自由落體運(yùn)動(dòng)的條件，滲透物理方法，從而培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括、科學(xué)抽象能力。
2.通過學(xué)生的合作實(shí)驗(yàn)研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，領(lǐng)會(huì)科學(xué)探究方法(提出問題、猜想假設(shè)、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案、分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、總結(jié)交流結(jié)論成果)，理解自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)是加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。
3.歸納出自由落體加速度的大小和方向，會(huì)判別不同地點(diǎn)重力加速度的大小。
4.運(yùn)用理想化方法，通過比較重力與空氣阻力的大小，將實(shí)際問題轉(zhuǎn)化為自由落體問題。
5.會(huì)運(yùn)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律解決自由落體的問題，激發(fā)學(xué)生探究科學(xué)的熱情，增強(qiáng)學(xué)生將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)的意識(shí)。
【教學(xué)過程設(shè)計(jì)】
讓學(xué)生利用已有的知識(shí)和方法，經(jīng)歷科學(xué)探究的過程，培養(yǎng)科學(xué)探究能力，體現(xiàn)物理學(xué)是以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)這一特點(diǎn)，具體設(shè)計(jì)思路流程如右圖。虛線框內(nèi)為探究過程。
【教學(xué)過程】
通過演示實(shí)驗(yàn)，引出要探究的問題
1.概括落體運(yùn)動(dòng)是豎直向下的直線運(yùn)動(dòng)
(1)懸掛在鐵架臺(tái)上的小球，它受到幾個(gè)力的作用?(重力、懸線拉力)
演示1：用火將懸線燒斷，引導(dǎo)學(xué)生觀察小球的運(yùn)動(dòng)。
(學(xué)生觀察到：小球在重力作用下，沿豎直方向作直線運(yùn)動(dòng)。)
(2)落體運(yùn)動(dòng)是最常見的一種運(yùn)動(dòng)
演示2：石塊、粉筆頭從手中落下
(3)結(jié)論：任何物體只在重力作用下自由下落，都是沿著豎直方向作直線運(yùn)動(dòng)。
(過渡：這節(jié)課，我們就來學(xué)習(xí)一種特殊的下落運(yùn)動(dòng)。)
(板書：自由落體運(yùn)動(dòng)。)
2.物體下落快慢的因素分析
(1)提出問題：究竟是重的物體下落快還是輕的物體下落快呢?
演示3：等大鐵片和紙片同時(shí)、等高、無初速下落。
(學(xué)生觀察到：重的鐵片先落地。)
(2)得出“物體越重下落越快”的結(jié)論。觀點(diǎn)是否正確呢?你能否設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)證明你的觀點(diǎn)?
(激發(fā)學(xué)生思考)
(3)讓學(xué)生上講臺(tái)演示其設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)，并說明其觀點(diǎn)。
學(xué)生演示：較重的鐵紙片和輕小紙團(tuán)同時(shí)、等高、無初速下落，或等大的鐵片和紙片疊在一起無初速下落。
(學(xué)生觀察到：輕小紙團(tuán)比較重的鐵片下落快，或鐵片和紙片一樣快。)
(4)引導(dǎo)學(xué)生得出正確結(jié)論
①根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)和分析，同學(xué)們猜想一下，物體下落的快慢跟重力的大小有什么關(guān)系呢?(生：沒有關(guān)系。)
�、谀窃趺唇忉屒懊娴膶�(shí)驗(yàn)現(xiàn)象呢?
(生：空氣阻力影響了物體下落的快慢。)
�、弁瑢W(xué)們猜想一下，如果完全沒有空氣阻力的影響，輕、重物體誰下落得快呢?
演示4：科普知識(shí)：1971年美國宇航員斯科特在月球上讓一把錘子和一根羽毛同時(shí)下落，觀察到它們同時(shí)落到月球表面。
演示5：錢羽管實(shí)驗(yàn)
(學(xué)生觀察到：在抽去空氣的錢羽管內(nèi)，輕重不同的鐵片、羽毛同時(shí)落下。)
結(jié)論：在沒有空氣阻力時(shí)，物體下落的快慢跟物體重力無關(guān)。我們把這樣的運(yùn)動(dòng)稱為自由落體運(yùn)動(dòng)。
(板書：定義：物體只在重力作用下，由靜止開始的下落運(yùn)動(dòng)叫自由落體運(yùn)動(dòng)。)
(5)在日常生活中，我們平時(shí)見到的落體運(yùn)動(dòng)由于大氣層的存在，自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想運(yùn)動(dòng)，但掌握了這種理想運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，也就為研究實(shí)際運(yùn)動(dòng)打下了基礎(chǔ)。當(dāng)空氣阻力不太大，與重力相比較可以忽略時(shí)，實(shí)際的落體運(yùn)動(dòng)可以近似地當(dāng)作自由落體運(yùn)動(dòng)。
(讓學(xué)生體會(huì)自由落體運(yùn)動(dòng)有著普遍的意義和現(xiàn)代科技的發(fā)展與人類科學(xué)探究進(jìn)程的關(guān)系。)
演示6：體積相同的小木球和小鐵球同時(shí)、同高、無初速落下。
(學(xué)生觀察到：兩球幾乎同時(shí)落地。)
結(jié)論：(板書：自由落體運(yùn)動(dòng)的條件：a·從靜止開始下落，初速為零;b.只受重力，或其他力可忽略不計(jì)。)
(說明：讓學(xué)生思考、討論，明確空氣阻力使下落物體的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)得很復(fù)雜，科學(xué)研究的第一步是先忽略空氣阻力，研究物體不受空氣阻力的運(yùn)動(dòng)。在這樣的學(xué)習(xí)中，學(xué)生不僅可以提高觀察與推理的能力，而且會(huì)逐漸形成觀察與思考的習(xí)慣。)
(過渡：人們根據(jù)簡單的觀察所得到的直覺觀念和結(jié)論往往不一定都是可靠的，應(yīng)當(dāng)用科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)它們進(jìn)行檢驗(yàn)。)
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