《自由落体运动》的教学设计_自由落体运动教学设计

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《自由落体运动》的教学设计

安溪铭选中学物理组 林泽炜

1、设计理念

物理是一门实验科学，包含有丰富的生活源泉，本课的教学不仅要介绍各种知识，更重要的是要让学生体会到科学研究的方法，逐步培养起物理思维。因此，本设计从生活实例入手，通过历史回眸、实验探究、逻辑推导、实践应用等环节，利用实验和多媒体等手段，以问题的方式设计悬念层层深入诱导学生去思考去探索“自由落体”的本质。其实，本设计也是对“如何创造性地使用新版教材”的一次思考和尝试。

2、教学内容

《普通高中课程标准物理教科书 物理（必修1）》（司南版）

3、教学目标

（1）理解自由落体的本质，包括自由落体的特征、条件、计算公式等；

（2）了解自由落体研究的发展史，从比较中领会物理学发展的艰辛，品味物理研究方法的奥妙，逐步培养学生的科学意识并建立一定的科学方法；

（3）引导学生学会设问、学会思考、学会讨论与合作

4、学情与教材分析

（1）前面已经详细分析过匀变速直线运动的性质和应用规律，而本课是初速度为0的匀加速直线运动的一个特例，公式的把握对我校学生应是比较容易的，因此本设计把重点放在了物理学史的介绍和物理思维的培养，对教材作了一个大胆的调整；

（2）我校所有教室都配有齐全的多媒体设施，这些设施和黑板的结合使用有效的提升了教学效率。因此，本设计既充分利用了多媒体的优势，也充分考虑了传统板书的魅力所在，将两者有机结合。

5、教学准备

已抽真空的牛顿管、纸张2张、粉笔1根、自制ppt课件一个、flash模拟实验

6、教学过程

一、创设情景，引入新课

教师:我们现在来研究一下挂在细线下的小球

时小球只受一个重力作用)。

学生观察到小球在重力作用下自由下落 教师指出这就是自由落体运动。

投影：

1、仅在重力作用下由静止开始下落的运动叫自由落体运动 [设计理念] 生活给了我们有益的启示，物理规律正是由生活现象中来的，抽象出来的规律具有本质的普遍意义，它反复出现在许多物理现象中。“司南”版教材强调从生活走进物理，从物理走向社会，各章节的知识性内容几乎都采取了例证的方法，用具体、形象化的例子说明问题让学生感到真实。

既然物理概念和规律源于例子又回到例子上，学习时就要运用典型的例子帮助验证、学习和理解它们。我们可以从生活现象出发，融入学习内容，或者由学习内容联想生活，从而化陌生为熟悉，由熟悉推出未知。物体的下落运动是一种常见的运动，学生熟知，但很少有人去注意它，本节课通过细心的观察，师生讨论归纳得出结论：物体之所以会下落，是由于受到了重力的作用。这样的引入，很自然的避开了空气的阻力问题，单刀直入地提出自由落体运动的定义。

二、品味历史，体会方法 教师：这是一种什么运动？ 学生：匀变速直线运动 教师：为什么呢？（学生可能语塞）

教师：古希腊伟大的哲学家亚历士多德在研究了物体下落的现象，比较重物体与轻物体下落快慢之后，提出了物体下落的快慢是由物体本身的重量决定的。

G G T T 受力分析图

(出示如图实验装置, 引导学生分析小球的受力情况，然后用火烧断细绳，此多媒体展示亚历士多德的图像和他的观点

教师：亚历士多德的观点统治了人类长达几百年的时间，直到伽利略的出现。伽利略不同意亚历士多德的观点，它采用了截然不同的研究方法。多媒体展示伽利略的图像并多媒体模拟伽利略的研究过程

教师：伽利略用木板做成的斜槽蒙上羊皮纸，让铜球从槽上滚下，用大容器稳定地滴水并用天平量水重的方法解决计时问题，测出铜球在斜槽上的位置和与之对应的时刻。在这种条件下，对物体沿不同角度的光滑斜面运动的规律作了上百次的研究，得出结论：物体沿光滑斜面的运动是匀变速直线运动，进而将倾角趋于９００推理得：

投影：

2、自由落体运动是初速度为0的匀变速直线运动 [设计理念]（1）物理教学改革的目的之一，是对学主进行培养和训练科研人员应具有的素质和能力，要形成科学的思维方法。这就要求我们将物理教学和学科历史结合，具体地讲就是善于把学生推到若干年前让他们从当时的科学背景出发去重温科学家们在什么问题上，什么环节中、什么情况下，用什么方法和思想作出了科学发明和发现的突破性步骤，从而把这些关键的步骤联系起来。

新教材将物理学的思想和方法渗透在知识的形成过程中，挖掘活生生的实例，让学生思考和领悟物理学思想方法的精髓，增强应用科学方法的意识。新教材在“自由落体运动”的研究中，都通过回眸物理学的历史，让学生体会伽利略是怎样应用思辨的方法批驳亚里士多德的落体运动的错误理论，领悟伽利略是怎样巧妙运用数学分析、逻辑推理以及实验的方法得到自由落体运动的规律的。在这里学生不仅学到了科学知识，同时真切地感受到伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上的伟大成就，体会到科学探究的道路是不平坦的，在曲折、艰辛的历程中，需要大胆质疑、勇于创新，需要严谨认真、实事求是的科学态度和科学精神。

（2）在新课程中，教科书不再是不可触犯的“圣经”，而是教学活动的参考依据，是教学活动展开的一种文本和载体．所以教师，应根据学生现有的知识基础，灵活地、创造性地处理教材，并且在课堂实施中根据学生的情况，灵活地调整并生成新的教学流程，使课堂处于不断的动态变化之中。本节课，我们适当调整了教材内容的顺序，将“自由落体运动规律探索的回眸”的内容提前，以提高教学效果。

（3）利用多媒体技术对教学内容进行拓展。随着现代技术的广泛应用，多媒体也走进了物理课堂。它实现了一些现实中难以实现的实验，再现了历史上的研究情景，从而使学生的视觉感受和听觉感受有机地结合起来，构成一幅视听立体画面，营造出各种不同的情境，有助于学生的理解和领悟。

三、实验验证，排解误区

教师：话又说回来，重物体和轻物体到底谁会先落地呢？

演示实验1：取一截粉笔和一张小纸片(粉笔比纸片重)，从同一高处同时释放。分析：由演示实验可见：粉笔比纸下落快粉笔先落地，生活中很多例子都符合这一现象。物体下落快慢是不是跟重力有关？什么原因导致它们先后落地？ 演示实验2：取大小不同的两张纸，将小纸片揉成一团，从同一高处同时释放。问题导学：究竟是重的物体下落快还是轻的物体下落快呢？

分析：实验现象表明小纸团先落地，这说明轻的物体比重的物体下落快。通过简单的小实验使学生认识到：通常看到的下落有快有慢，是由于空气阻力的影响。自由落体运动在地球大气层里是一种理想运动，但掌握了这种理想运动的规律，也就为研究实际运动打下了基础。

问题导学：如果完全没有空气阻力的影响，或者空气阻力不太大，与重力相比较可以忽略时，实际的落体运动可以近似地当作自由落体运动。同学们猜想一下，那时，轻、重物体谁下落得快呢？ 演示实验3：牛顿管实验

分析：用牛顿管演示不同物体在没有空气阻力的影响下的下落情况。强调管内空气已被抽得很稀薄，空气阻力的影响非常小。可见：如果没有空气阻力的影响，不同物体下落的快慢是一样的。这些实验现象可以使学生充分认识到空气阻力的存在掩盖了自由下落的物体的规律，需要排除空气阻力的影响才能发现自由下落物体的运动规律，很自然的引出了理想运动——自由落体运动，并为下面的研究做好铺垫。[设计理念]

（1）物理学是一门实验科学，在物理学的产生和发展中，物理实验自始至终占有极其重要的地位。意大利著名画家、自然科学家达〃芬奇(1452—1519)曾经指出：“科学如果不是从实验中产生，并以一种清晰实验结束，便是毫无用处的、充满荒谬的，因为实验乃是确定性之母”。作为一名物理教师，应该充分认识到物理实验的重要性，要把它当作整个物理教学的精髓。（2）同学们经常和物理现象打交道，在学习掌握其规律之前，已有许多感性认识，如果能够正确理解，那对学习物理将十分有利。遗憾的是，这些感性认识往往会掩盖住事物的内在实质，而给人以错觉。生活中有一些感觉不总是正确的，不能把生活中的经验，感觉当成规律来用。在学习物理概念时，要了解哪些日常观念是不科学的，通过多个例子去证明它是错误的，从而排除干扰，正确理解物理概念。要特别注意的是曾经犯过错误的典型例子，往往可以警示自己，碰到类似问题时不再或少犯同样的错误。

四、数学推理，探索结论

（教师引导学生对纸片和硬币同时落地的现象进行分析）（板书推演）：纸片和硬币下落的位移相同，所用时间相同

纸片和硬币的平均速度V相同 Vst两者的末速度Vt相同

VVtV0两者的速度变化量V相同

V at两者的加速度a相同 VV0Vt2投影：

3、不同重量的物体，下落的加速度相同

教师：这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度，常用符号ｇ表示，单位m/s2,竖直方向上的位移也常用h表示。这样一来，由初速度为0的匀变速直线运动公式可得自由落体运动的运动公式

12投影：

4、hgt2

vtgt 22ghvt 教师：根据频闪照片可以求出重力加速度g的大小，（引导学生观擦p49面的“信息窗”）在精确的实验测量中发现不同地方的g略有不同。一般，在计算中g取9.8m/s2,粗略计算中也可以取10m/s2.投影：

5、g=9.8m/s2，与海拔高度和纬度有关 [设计理念] 培养学生的数学推理能力和逻辑推理能力

五、实际应用，巩固重点

针对课本49页的“讨论和交流”，要求学生通过石子下落测量井口到水面的深度，并拓展：宇航员也可用此法，测算星球上一个深洞的深度。[设计理念] 要真正理解掌握概念，只有通过实践和应用才能实现。这里我们把着眼点放在观察分析现象、利用知识解决实际问题的能力培养上。本例内容虽简单，但思想深刻，他把长度的测量转变为时间的测量，这是物理学研究中经常采用的一种办法。

7、设计反思

（1）、本设计研究问题的方法是：让学生结合实际更好地理解自由落体运动规律，理解自由落体的条件、空气阻力的影响。整节课从实践到理论分析，再到实践，将实践、实验和历史与课程很好的融为一体，体现了科学研究问题的全过程，逻辑推理清晰，步步深入。先让学生观察实验，认识到是空气阻力造成问题复杂的原因。演示实验和伽利略的巧妙推理的介绍，为学生进行科学探究创造条件，真实、直观、生动、形象，抓住了关键，给学生留下深刻印象，激发了学生探究的积极性。

（2）、创造性地使用教材，是一个永恒的课题。正如叶圣陶老先生所说的： “教材只能作为教课的依据，要教得好，使学生受到实益，还靠教师的善于运用。”因此教师要改变“教教材”和以“教材为本”的旧观念，应以学生“如何学”为着眼点，对教材巧裁剪、巧设计、巧补充，让教材更好地服务于教学。

①借鉴异版教材

目前出版发行的四个版本的物理新教材，都是根据>编写的，虽然选取的主要知识点基本上是一致的，但由于对课标理解的差异、把握角度的不同，各个版本的侧重点便有较大差别。教师在备课时，可先研究课标的要求，然后再阅读、比较各个版本教材，这样对全面、深入理解课标，把握核心内容有较大帮助。同时，不同版本的教材各有特色，是非常好的课程资源，教师在进行教学设计时应善加利用，以博取众家之长。

②灵活把握教材 教师要建构起整体教学设计观，总揽全局，不要讲一课，备一课。而应该将教学设计置于课程模块的整体之中来考虑。因此在具体的教学过程中，教师可以根据需要对课本内容的顺序进行合理调整，可以利用多媒体对教学内容进行拓展，可以分散知识点而提高其再现率，甚至可以联系实际生活，替换教学内容或活动。

8、作者简介

林泽炜，03年毕业于华东师范大学物理系物理专业，有志于投身教育事业。四年来，以对教育的一片执著和满腔热情，积极投入教学教研工作，论文《实施素质教育 改进演示实验——谈谈物理课改中演示实验教学的几点看法》获县素质教育征文三等奖，参与编辑整理了多本校本教材，2006年获安溪青年教师教学能比赛一等奖，2007年获安溪物理创新教学比赛二等奖。

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