自由落體新課.doc

自由落體運(yùn)動(dòng)教學(xué)設(shè)計(jì) 摘要：本節(jié)教材主要是運(yùn)用剛學(xué)的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的有關(guān)知識來研究一種具體的特殊的勻變速直線運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)，它有著廣闊的實(shí)驗(yàn)背景和能力與方法教育的深厚內(nèi)涵。在教學(xué)過程中，可憑借合適的教學(xué)媒體，創(chuàng)設(shè)巧妙的問題情境，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，引導(dǎo)學(xué)生把握重點(diǎn)，突破難點(diǎn)。同時(shí)，滲透能力的培養(yǎng)和科學(xué)方法的傳授，促進(jìn)學(xué)生的可持續(xù)性發(fā)展。 關(guān)鍵詞：重點(diǎn)；難點(diǎn)；能力；方法；問題情境；教學(xué)媒體；可持續(xù)性發(fā)展一設(shè)疑激趣，突破難點(diǎn) 由于日常經(jīng)驗(yàn)的誤導(dǎo)，使學(xué)生產(chǎn)生了“物體越重，下落越快”這一片面的錯(cuò)誤的認(rèn)識，對學(xué)生的正確認(rèn)知造成了思維障礙，在本節(jié)課的一開始就形成了教學(xué)難點(diǎn)。為此，我利用一些簡單的教學(xué)媒體，設(shè)計(jì)了以下兩個(gè)概念沖突的問題情境，極大地激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，在較為輕松的氛圍下解決了該難點(diǎn)。 演示1：等面積的一元硬幣和紙片從同一高度同時(shí)下落。 問：1）硬幣與紙片誰輕誰重？（紙片輕。） 2）硬幣與紙片誰下落快？（硬幣下落快。） 演示2：從一張大紙片上撕下一角，將撕下的一角團(tuán)成紙團(tuán)，再和大紙片從同一高度同時(shí)下落。 問：1）紙片與紙團(tuán)誰輕誰重？（紙團(tuán)輕。） 2）紙片與紙團(tuán)誰下落快？（紙團(tuán)下落快。） 3）兩次演示的結(jié)果說明了什么問題？ 演示1的結(jié)果似乎支持了“物體越重，下落越快”的觀點(diǎn)，而演示2的結(jié)果則給該觀點(diǎn)以致命打擊。運(yùn)用這種“欲擒故縱”的手段，可給學(xué)生留下深刻的印象：物體下落快慢不同不是由物體的輕重不同引起的。 接著，學(xué)生自然而然會(huì)思考這樣一個(gè)問題：到底是什么因素引起上述不同物體下落快慢不同的呢？ 演示3：不排除牛頓管內(nèi)空氣，將之快速倒轉(zhuǎn)。 問：管內(nèi)銅片、羽毛等物體下落快慢是否相同？（不同，銅片下落快，羽毛下落慢。） 演示4：設(shè)法排除管內(nèi)空氣后，再將之快速倒轉(zhuǎn)。 問； l）管內(nèi)鋼片、羽毛等物體下落快慢是否相同？（相同。） 2）由兩次演示的結(jié)果可得出什么結(jié)論？ 在老師的啟發(fā)下，學(xué)生應(yīng)能較為順利地得出以下結(jié)論：空氣阻力影響了物體下落的快慢。只在重力作用下，不同物體在同一地點(diǎn)從同一高度下落的快慢是相同的，從而引入自由落體運(yùn)動(dòng)的概念。針對牛頓管實(shí)驗(yàn)的可視性不強(qiáng)，可預(yù)先用攝像機(jī)拍攝下實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，導(dǎo)入電腦，在做完實(shí)驗(yàn)后，通過投影屏幕放大顯示其結(jié)果。二把握重點(diǎn)，培養(yǎng)能力 認(rèn)知心理學(xué)認(rèn)為：只有認(rèn)知因素才是決定學(xué)習(xí)效率和學(xué)習(xí)結(jié)果的直接因素。而認(rèn)知因素主要是指學(xué)生頭腦中的認(rèn)知結(jié)構(gòu)和學(xué)習(xí)時(shí)學(xué)生頭腦中的信息加工過程。因而，本課的教學(xué)重點(diǎn)定位在引導(dǎo)學(xué)生研究自由落體運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而明確其性質(zhì)及規(guī)律上。教學(xué)中要注意合理運(yùn)用教學(xué)媒體，因勢利導(dǎo)地設(shè)置問題，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。 因?yàn)榍懊鎸W(xué)生已利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究過物體的運(yùn)動(dòng)，所以他們首先考慮利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器來研究自由落體運(yùn)動(dòng)。由于時(shí)間關(guān)系，在學(xué)生提出該種方案后，教師可出示一下實(shí)驗(yàn)裝置，具體實(shí)驗(yàn)則安排學(xué)生課外到實(shí)驗(yàn)室完成。課上重點(diǎn)介紹一種更為先進(jìn)的研究方法閃光照相法，其效果可用電腦來模擬。打點(diǎn)計(jì)時(shí)器是每隔相等的時(shí)間打出一個(gè)點(diǎn)跡，閃光照相是每隔相等的時(shí)間對物體拍攝一次，兩種方法對數(shù)據(jù)的處理是相似的。所以教師可將教學(xué)錄像帶“實(shí)驗(yàn)總動(dòng)員”中自由落體（小球）的閃光相片及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)用到顯示屏幕上，引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用前面學(xué)過的知識由淺入深、分層次地對自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究。 問：l）小球運(yùn)動(dòng)是不是直線運(yùn)動(dòng)，為什么？由于照片上小球的像均在一條豎直線上，故學(xué)生很易答出：小球的運(yùn)動(dòng)是豎直方向上的直線運(yùn)動(dòng)。 2）小球運(yùn)動(dòng)是不是勻速直線運(yùn)動(dòng)，為什么？ 從照片上可看出，在相等的時(shí)間間隔里，小球下落的位移越來越大，表明小球在做加速運(yùn)動(dòng)。 3）小球運(yùn)動(dòng)是不是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，如何判斷？ 根據(jù)提供的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，學(xué)生經(jīng)簡單計(jì)算后可發(fā)現(xiàn)：在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，小 球在任意兩個(gè)連續(xù)相等時(shí)間里的位移之差均相等，由此可判斷出小球在做勻加 速直線運(yùn)動(dòng)。 4）小球運(yùn)動(dòng)的加速度大小和方向怎樣？ 小球在做豎直向下的加速運(yùn)動(dòng)，故加速度的方向與速度方向一致，是豎直 向下的。小球加速度大小的求法與運(yùn)用紙帶求加速度的方法類似。 在學(xué)生明確了自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零、加速度為g的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 后，可讓學(xué)生由已學(xué)過的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律推導(dǎo)出自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。 這兒，自由落體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)及規(guī)律的得出，均是由教師引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用舊知識來獲新知識的，這樣不僅可使學(xué)生牢固掌握知識，體驗(yàn)到成功的快感，也培養(yǎng)和 發(fā)展了學(xué)生的能力，使學(xué)生最終成為獨(dú)立的學(xué)習(xí)者。三重視方法傳授，促進(jìn)學(xué)生的可持續(xù)性發(fā)展 約在 4 0 0年前，培根提出：“知識就是力量”。而在科技迅猛發(fā)展、知識迅速增殖、競爭日益激烈的今天，能力比知識更重要。站在知識的碼頭，遙望能力的彼岸，方法就是連接兩地的橋梁。本節(jié)教材中蘊(yùn)涵著豐富的方法教育素材，教師應(yīng)充分加以挖掘。 1自由落體運(yùn)動(dòng)是一個(gè)過程理想模型。實(shí)際物體在下落過程中，總會(huì)受到空氣阻力的作用，當(dāng)物體所受的空氣阻力遠(yuǎn)小于它的重力時(shí)，我們可以抓住事物的 的主要矛盾，忽略次要因素，將物體的運(yùn)動(dòng)視為自由落體運(yùn)動(dòng)。這樣處理的結(jié)果與實(shí)際情況相差很小，卻可大大簡化問題，這是物理學(xué)中常用的一種方法。 2我們研究物理問題時(shí)，常常先從最簡單的、便于研究的情況入手，層層深入，逐步揭示出比較復(fù)雜的規(guī)律。例如，研究物體的運(yùn)動(dòng)，先研究最簡單的直線運(yùn)動(dòng)一一勻速直線運(yùn)動(dòng)，接著研究最簡單的變速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)，再研究更為復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。研究物體的下落運(yùn)動(dòng)，先研究不計(jì)空氣阻力的自由落體運(yùn)動(dòng)，以后再研究考慮空氣阻力的下落運(yùn)動(dòng)。我們在利用閃光照片分析自由落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)時(shí)，也是按照這種思路，先判斷它是不是勻速直線運(yùn)動(dòng)，再判斷它是不是勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 3閱讀材料中介紹了伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，他首先對舊理論提出質(zhì)疑，并通過科學(xué)推理和比薩斜塔實(shí)驗(yàn)推翻了流傳兩千余年的“物體越重，下落越快”的錯(cuò)誤學(xué)說。接著，他假設(shè)自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，并運(yùn)用數(shù)學(xué)和邏輯的手段得出易驗(yàn)證的推論：若物體做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)；物體運(yùn)動(dòng)的位移應(yīng)與時(shí)間的平方成正比。接下來，他進(jìn)行了著名的斜面實(shí)驗(yàn)（理想實(shí)驗(yàn)），發(fā)現(xiàn)從斜面上滾下