必修1《5自由落體運動》新課標優(yōu)質(zhì)課教案設計

自由落體運動人教版必修一第二章第5節(jié)自由落體運動人教版必修一第二章第5節(jié)自由落體運動一、教材分析自由落體運動是人教版物理必修1第二章直線運動第五節(jié)的內(nèi)容。自由落體運動作為生活中一種特殊的勻加速直線運動普遍存在，是高中物理課程中一種非常典型的運動模型。自由落體運動既是對勻變速直線運動知識的一個鞏固應用，也是必修2中學習拋體運動的重要知識儲備。課程標準有關本節(jié)知識的要求是，會用打點計時器、頻閃照相或其他實驗方法研究自由落體運動，并體會實驗在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的作用，對學生的科學探究能力要求較高。由此可見，自由落體運動在教材中的地位非常重要，當作為重點教學內(nèi)容對待。二、學情分析學生通過對勻變速直線運動知識的學習，已經(jīng)較為熟練掌握了用打點計時器、數(shù)字傳感器、頻閃照相、運動圖像等方法研究勻變速直線運動的規(guī)律，而且可以很好的的對實驗數(shù)據(jù)進行處理，具有學習本節(jié)內(nèi)容的基本知識和能力儲備。但是，由于日常生活經(jīng)驗影響，學生易認為質(zhì)量大的物體比質(zhì)量小的物體下落更快，影響對自由落體運動概念的理解，對學習帶來一定干擾。三、教學目標知識與技能：1、理解自由落體運動概念，通過探究知道自由落體運動的特點和規(guī)律；2、會測量重力加速度大小，并知道其變化特點。過程與方法：1、培養(yǎng)觀察能力和邏輯推理能力；2、經(jīng)歷科學探究過程，提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)交流與合作的能力，能體會到生活經(jīng)驗與實驗驗證相結(jié)合的過程。情感態(tài)度與價值觀：1、進行科學態(tài)度和科學方法教育，培養(yǎng)正確的科學觀；2、引導中學生正確使用智能手機，開發(fā)智能手機對學習有利的一面。四、教學重難點重點：1、建立自由落體的概念。2、通過實驗探究自由落體運動的規(guī)律。難點：1、通過科學實驗探究得出正確的有關自由落體運動的規(guī)律，走出生活中的思維誤區(qū)。2、掌握探究性實驗的一般方法。五、教學器材常規(guī)器材：直尺、牛頓管、自由落體實驗儀、數(shù)字化探究實驗儀（含光電門）創(chuàng)新實驗器材：智能手機、手機軟件FastBurstCamera。六、教學過程師生互動探究活動過程學生活動設計意圖教學過程一、情景劇導入新課【學生互動】陳逸然同學扮演一個騙子，和其他同學配合完成類似抓直尺（圖1、圖2）游戲，發(fā)現(xiàn)無論如何也抓不住下落的直尺。從而引出課題---自由落體運動。圖1圖2圖1圖2二、自由落體運動概念【演示實驗一】使材質(zhì)相同的揉成團的半張紙和揉成團的一張紙由同一高度、同時下落，觀察發(fā)現(xiàn)下落快慢相同?！狙菔緦嶒灦渴共馁|(zhì)相同的揉成團的半張紙和伸開的一張紙由同一高度、同時下落，觀察發(fā)現(xiàn)下落快慢不同【演示實驗三】牛頓管中有空氣時，羽毛和金屬片同時下落，金屬片下落快。用抽氣機將牛頓管中抽成真空，羽毛和金屬片同時下落，下落一樣快?！窘處煱鍟孔杂陕潴w概念強調(diào)自由落體是一種理想化模型，其運動特點：初速為零，只受重力，加速下落。三、探究自由落體運動規(guī)律【學生思考，提出問題】1、自由落體運動是一種加速運動，那是一種什么樣的加速運動？圖52、請設計實驗方案來證明你的猜想？圖5圖4圖4【小組討論（圖4），制定方案】方案一：主要器材：打點計時器、紙帶、鐵架臺等方法：結(jié)合規(guī)律，做出圖像（圖6）圖圖6方案二：主要器材：頻閃相機等方法：結(jié)合規(guī)律，做出圖像（圖6）【小組實驗方案評價】以上實驗方案大家都比較熟悉了，請通過對比指出三種實驗方案優(yōu)點和缺點。項目優(yōu)點缺點方案一(打點計時器)器材簡單易獲取，操作熟悉。紙帶與計時器阻力影響實驗結(jié)果。數(shù)據(jù)處理麻煩。方案二(頻閃相機)實驗現(xiàn)象直觀易懂，且避免摩擦力干擾。要求暗室中操作，環(huán)境要求太嚴格。而且頻閃相機設備專業(yè)，快門時間不易把握，價格昂貴?！緞?chuàng)新實驗方案】通過分析我們發(fā)現(xiàn)，以上三種常見方案中均存在不足之處，主要問題一是摩擦力對實驗結(jié)果的影響，二是實驗設備價格較高。那么能不能設計一種方案既能有效避免摩擦力對實驗結(jié)果的干擾，還能保證實驗器材易獲??？【信息閱讀】高速連拍軟件可設置拍攝間隔為1/20s，即每0.05s拍攝一幅畫面，通過軟件設置可任意調(diào)節(jié)拍攝間隔。問題：根據(jù)以上信息，結(jié)合頻閃照相原理，你能想到其他探究自由落體運動規(guī)律的好方法嗎？高速連拍照相探究自由落體運動規(guī)律【高速連拍照相法】器材：智能手機+手機軟件FastBurstCamera原理：通過智能手機軟件調(diào)整拍攝間隔，使得每隔0.05s拍攝一幅畫面，再通過每張照片中的標尺讀出小球的位置信息。實驗步驟：1、智能手機下載連拍APP-FastBurstCamera2、軟件設置：分辨率設置：右上角-Preferences-PhotoResolution(分辨率)-640*480。連拍時間間隔：1/20s，即0.05s拍攝一張圖片。3、觸摸屏幕中央對焦清晰后，按下右下角拍攝按鈕不松手，然后由靜止釋放小球，直至小球落地時松開拍攝按鈕。4、在手機相冊找到拍攝圖片，按小球下落順序依次讀出標尺上坐標并將示意圖畫在下面表格?？芍貜蛯嶒?，減小誤差。五、自由落體運動規(guī)律結(jié)論：自由落體運動是初速為0的勻加速直線運動，且加速度g=9.8m/s2。六、知識應用（首尾呼應）【即學即用】1、物體做自由落體運動，第1s下落的高度是多少？2、人體的反應時間是0.1s問題：結(jié)合以上兩條信息，你能回答為什么課堂一開始幾位同學抓不住鈔票嗎？積極參與課堂互動，認真觀察思考，為什么幾位同學都無法抓住下落的鈔票？觀察并思考：1、為什么同是相同的半張紙和一張紙下落快慢不同？2、牛頓管中的金屬片和羽毛為什么兩次下落快慢不同？分小組進行討論，并初步制定實驗方案。根據(jù)前面所學知識，學生很容易猜測可能是勻加速直線運動，并給出勻加速直線運動所遵循的規(guī)律，結(jié)合規(guī)律進行方案設計。學生對自己的實驗方案優(yōu)劣進行評價總結(jié)。學生經(jīng)歷短暫的思考，可以積極設計新方案。思考后閱讀提示信息，新實驗方案呼之欲出。結(jié)合自己思考成果，閱讀實驗原理和實驗步驟。思考并閱讀課本內(nèi)容，了解重力加速度相關知識。通過小組討論找到重力加速度變化規(guī)律。運用所學解決實際問題，解開課堂開始的疑惑。學生怎么樣都抓不住鈔票，卻又想不明白為什么，利用學生不服輸?shù)男睦恚ぐl(fā)學生學習興趣和求知欲望。引導學生注意空氣阻力對落體運動的影響。證實空氣阻力對落體運動快慢有影響，引出自由落體運動的概念。該部分重在讓學生理解實驗原理，明確基本探究方法。具體實驗操作課堂不做要求。在思維上學生要知道我們有多種器材來完成實驗。要傳遞給學生這樣一種理念：課堂是有限的，但思維是無限的。通過對比，發(fā)現(xiàn)這幾種方案都有不足之處，從而為新方案的提出做鋪墊。問而不答，激發(fā)學生創(chuàng)新思維。給學生一定信息，又不完全告知結(jié)果，引導學生積極思考。通過即學即用，與課堂引入部分首尾呼應，解答最初疑惑，也能讓學生深刻體會到科學與生活的緊密關系。七、教學反思本節(jié)課的內(nèi)容讓物理從生活中來，回到生活中去，學以致用，密切聯(lián)系和關注時代的發(fā)展和社會的進步如：充分利用智能手機特點，結(jié)合手機軟件完成實驗。完成教學任務的同時，激發(fā)學生積極思考，課堂效果非常好。本節(jié)課的最大亮點在于對傳統(tǒng)頻閃照相模式的改良，使得無需暗室，也無須專業(yè)頻閃相機，僅依靠伸手可得的智能手機和App即可完成誤差較小的實驗，使得這一實驗手段可以在中學物理實驗教學中廣為開展。傳統(tǒng)頻閃照相與創(chuàng)新頻閃照相的優(yōu)缺點對比：【傳統(tǒng)頻閃照相】器材：頻閃相機+暗室原理：在相機快門時間內(nèi)，讓閃光燈多次閃光，從而使小球多次曝光，并在底片上留下多個位置信息。弊端：①頻閃相機設備過于專業(yè)，不好獲取。②小球落下的時間極短，快門不易操作。③暗室要求遮光效果好，實際難以達到?！靖咚龠B拍】器材：智能手機+手機軟件FastBurstCamera原理：通過智能手機軟件調(diào)整拍攝間隔