探究“自由落體運動”的教學設計-資料下載頁
2025-10-04 21:51本頁面
【正文】 此為出發(fā)點展開學習活動，先從實驗現(xiàn)象定性方面讓學生了解速度與質(zhì)量大小無關，在引導學生思考探究下落物體速度大小的與加速有關，那么這個加速度如何測定？由于學生已經(jīng)了解通過打點計時器能夠測加速度，并且以經(jīng)掌握傳感器的相關知識，讓學生自己設計實驗，對實驗數(shù)據(jù)分析，自己總結(jié)規(guī)律。二、教學思路，從物理走向社會。，鼓勵進行實驗反思，引導學生自主建構(gòu)。，運用先進科技設備，提倡實驗方式的多樣化。三、教學過程：，引出樸實物理課題你能認出真理，因為它既美又簡單。——費曼（Richard Feynman）用著名物理學家費曼的名言來引出課題，一下子吸引了學生們的眼球——今天需要研究怎樣的課題，其中又蘊含著怎樣的真理，又為何說這個真理既美又簡單。學生充滿了期待，情不自禁地跟著教師把名言讀了一篇，此時，教師順理成章地今天研究的課題是“自由落體運動”。，點燃對比實驗中的思維火花 探究一：影響物體下落快慢的因素是什么？準備了一把榔頭和一根羽毛，并問學生：若把它們舉高并從同一高度釋放，是否同時下落，又是誰先落地？探究二：如果沒有空氣阻力，輕重不同的物體下落的快慢如何？在簡要介紹牛頓管之后，刻意讓閥門打開，迅速倒置，此時學生看到羽毛明顯先于鐵片落到管底。接著，安排學生利用手搖抽氣機對牛頓管進行抽氣一段時間，關閉閥門，再次迅速倒置，鐵片和羽毛幾乎同時落到管底。并介紹和放映美國宇航員斯科特做的月球落體實驗視頻，視頻中鐵錘和羽毛同時落到月球表面，和地球上同樣的實驗形成鮮明對比。、分析自由落體運動，感受物理思維的嚴謹通過上述多個實驗的鋪墊，指出若把探究二中的落體運動視作自由落體運動，并啟發(fā)學生從受力和初速度兩個角度對該運動下個定義：物體只在重力作用下由靜止開始下落的運動，叫做自由落體運動。，嘗試物理思維可視化本節(jié)課的重點和難點均是自由落體運動性質(zhì)的研究，書本上介紹的是打點計時器和紙帶實驗，而且可以算出當?shù)氐闹亓铀俣取５?，實際教學中該實驗有諸多不盡如人意的地方，比如紙帶和限位孔的摩擦、電壓頻率欠穩(wěn)定，若用手提紙帶還會引入釋放紙帶時手的抖動，等等，而這些客觀原因常會導致：紙帶在連續(xù)相等時間內(nèi)位移差某些時候相差很大或較大，即使有少數(shù)紙帶勉強可以認為是定值，而這也是屢屢讓教師不敢在課堂上真實展示實驗紙帶的原因。鑒于此，本節(jié)課常用的突破方法是頻閃照片技術，但該技術需要暗室來支持成為了學生參與探究的最大瓶頸；還有不少教師利用光電門結(jié)合傳感器來實現(xiàn)突破，但在實際教學中該方法也有很大的制約，比如對學生的抽象思維能力和相關光電門和運動學知識準備要求偏高，而傳感器把小球的下落直接閱讀為vt或v2x顯得比較突兀，vt或vx圖像表面形象的同時給學生以化簡單為復雜的感覺。自由落體運動轉(zhuǎn)瞬而過，于是嘗試能否自制教具并利用單反相機拍攝視頻并通過幀播放來實現(xiàn)瞬間定格，從而實現(xiàn)可視化課堂探究自由落體運動性質(zhì)計算鞏留當?shù)刂亓铀俣萭。探究三：自由落體運動性質(zhì)是怎樣的？請?zhí)岢瞿愕难芯糠桨?！學生對自由落體運動的直接感受是加速運動，至于是勻加速還是變加速，顯然需要學生猜想，因此研究的思路：猜想→提出實驗方案→實驗探究→結(jié)論。學生普遍猜想自由落體運動為勻加速直線運動，并提出用紙帶來研究。實驗方案一：打點計時器+紙帶實驗探究1：因為勻變速直線運動必定有：△x=xnxn1=aT2，即連續(xù)相等時間內(nèi)位移差是一定值，反之也成立。實驗探究2：分別利用vn=xn+xn+12求出A、B、C、D各點的瞬時速度，并由此判斷vt是否成線性遞增關系，若是，即為勻加速直線運動。實驗方案二：單反相機+頻閃光源這個方案即頻閃照片法，由教師介紹和闡述，但是由于暗室的限制，通常教師只能通過放映Flash課件來模擬暗室里進行拍攝，最后投影，然后啟發(fā)學生頻閃照片拍攝過程非常類似紙帶打點過程，分析方法相同。實驗方案三：單反相機+自制教具發(fā)現(xiàn)這是一幅完成可以比擬頻閃照片的圖片，這也再次說明方案三能夠兼具其他多個實驗方案的優(yōu)點。五、闡述重力加速度g，突出人文關懷重力加速度的大小主要與地理位置、海拔高度有關，并出示重力加速度的表格： 此時，讓學生去發(fā)現(xiàn)表格的蘊含“緯度越高，重力加速度越大”的特征顯然合理而自然，但其實還會很自然地聯(lián)系到自己當?shù)氐闹亓铀俣扔卸啻?。對于“重力加速度的方向豎直向下”作了如下處理，因為學生根據(jù)a=Dv的矢量Dt性已經(jīng)知道加速度a的方向同于速度變化Dv的方向，而在自由落體運動過程中，速度不斷在豎直方向增加，所以Dv的方向豎直向下，換言之，重力加速度的方向也必定豎直向下。六、小結(jié)自由落體運動規(guī)律，實現(xiàn)課堂規(guī)律的生成課堂到此，學生對自由落體運動是“初速度為0的勻加速直線運動”的理解已經(jīng)到位，那么讓學生小結(jié)自由落體運動規(guī)律也是水到渠成。比如：速度、時間關系：v=gt 位移、時間關系：h=gt/2 速度、位移關系：v2=2gh 連續(xù)相等時間的位移比：h1:h2:h3L:hn=1:3:5L:(2n1)M2七、實踐“做一做”實例，感受物理應用樂趣在課堂上安排的學生實驗是人教版必修1的P45“做一做”：看看你反應的快慢，這個實驗需要兩個同學互相配合，器材只需要一把30cm左右的刻度尺。簡單的器材，簡單的操作，帶給學生卻是合作的意識，物理規(guī)律實踐的樂趣，也能從側(cè)面檢驗學生課堂知識與技能目標的達成情況。八、課堂總結(jié)，重述和升華物理之美1．自由落體運動是一種既美又簡單的運動——只受重力，初速度為0，加速度為g的豎直向下的勻加速直線運動。2．自由落體運動性質(zhì)的探究方案：可以是紙帶法、頻閃法、視頻幀播放法，核心思想或是但都是利用了類似紙帶△x=xnxn1=aT2，或是vn=圖像，等等。3．視頻幀播放法很好地定格和展現(xiàn)了自由落體運動的物理之美，但在物理學史上又是如何巧妙地研究自由落體運動和發(fā)現(xiàn)它蘊含的物理之美，同學們可以閱讀人教版必修1《伽利略對自由落體運動的研究》或上網(wǎng)查看相關資料。xn+xn+12并由此繪制vt
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