《自由落體運(yùn)動》教學(xué)設(shè)計(jì)方案章節(jié)名稱§2.4自由落體運(yùn)動學(xué)科高一物理課時1課時課型新授課教學(xué)背景教材分析本節(jié)課選自高中物理必修第一冊第二章第四節(jié)《自由落體運(yùn)動》，本節(jié)課內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)了運(yùn)動學(xué)的知識之后，掌握了勻變速直線運(yùn)動規(guī)律之后編排的，自由落體運(yùn)動是勻變速直線運(yùn)動的特例。本節(jié)內(nèi)容以物理學(xué)史亞里士多德和伽利略對落體運(yùn)動的研究為線索進(jìn)行研究，體現(xiàn)了伽利略敢于質(zhì)疑權(quán)威的精神，和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臄?shù)學(xué)推理能力，也體現(xiàn)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法：發(fā)現(xiàn)問題→提出假說→邏輯數(shù)學(xué)推理→設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→修正推廣，培養(yǎng)學(xué)生對事物規(guī)律的遷移及應(yīng)用能力。另一方面，本節(jié)課內(nèi)容結(jié)合了諸多現(xiàn)代技術(shù)，如利用手機(jī)App測量自由落體加速度、如播放需要真空環(huán)境的牛頓管實(shí)驗(yàn)視頻等，培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力，提高學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)，為學(xué)生的終身發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。因此本節(jié)課不僅要讓學(xué)生掌握自由落體運(yùn)動的諸多規(guī)律，也要引導(dǎo)學(xué)生掌握正確認(rèn)識事物的思維方法，培養(yǎng)學(xué)生自主探究的能力。學(xué)情分析本節(jié)課授課對象是高一學(xué)生，在前面的教學(xué)中，學(xué)生初步掌握了勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律，需要更深刻地在實(shí)踐中應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律，解決自由落體運(yùn)動的問題。在本節(jié)課之前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)過利用打點(diǎn)計(jì)時器或頻閃照相研究物體的運(yùn)動情況，也初步了解構(gòu)建物理模型的方法，具備了初步的邏輯思維能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Γ诒竟?jié)課的教學(xué)中應(yīng)讓學(xué)生主動參與，培養(yǎng)他們觀察、分析、猜想和驗(yàn)證的物理研究和思想方法。物理核心素養(yǎng)分析物理觀念知道什么是自由落體運(yùn)動，理解自由落體運(yùn)動的本質(zhì)。知道什么是自由落體加速度，自由落體加速度的大小與方向以及地球上不同地點(diǎn)的自由落體加速度大小不同。3．掌握自由落體運(yùn)動的運(yùn)動學(xué)規(guī)律?？茖W(xué)思維1．利用手機(jī)App粗略測量自由落體加速度，培養(yǎng)學(xué)生對生活和實(shí)驗(yàn)的觀察能力。2．通過介紹物理學(xué)史中亞里士多德和伽利略對落體運(yùn)動的研究，使學(xué)生體會科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法，培養(yǎng)學(xué)生對事物規(guī)律的遷移及應(yīng)用能力?？茖W(xué)探究經(jīng)歷探究落體運(yùn)動演示實(shí)驗(yàn)的思考討論過程，經(jīng)歷利用手機(jī)App粗略測量自由落體加速度的過程，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)實(shí)驗(yàn)方法和科學(xué)探究能力，培養(yǎng)學(xué)生對事物規(guī)律遷移及應(yīng)用能力?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任滲透事物的普遍性與特殊性關(guān)系。2．加強(qiáng)對控制變量思想的認(rèn)識。教學(xué)重點(diǎn)理解自由落體運(yùn)動的本質(zhì)，掌握自由落體運(yùn)動的規(guī)律。教學(xué)難點(diǎn)理解自由落體運(yùn)動的本質(zhì)是勻加速直線運(yùn)動。2.掌握自由落體加速度的大小g=9．8m/s2，近似為10m/s2，。教學(xué)方法教師設(shè)置問題鏈，啟發(fā)、引導(dǎo)；學(xué)生進(jìn)行討論、交流教學(xué)用具PPT、手機(jī)（帶有SensorKineticsApp，手機(jī)中帶有加速度傳感器，可以近似測量加速度）、希沃投屏軟件、反應(yīng)時間尺、紙片、鉤碼、牛頓管視頻、粉筆、習(xí)題教學(xué)設(shè)計(jì)師生活動設(shè)計(jì)意圖【課前游戲】反應(yīng)時間尺師：老師這里有一把神奇的尺子，這可不是一把普通的尺，它能測出大家的反應(yīng)時間。請兩位同學(xué)上臺來測試一下各自的反應(yīng)時間，請上臺的同學(xué)在尺子下落之后捏住尺子，注意只能用你慣用手的拇指和食指捏住尺子，另一只手不能幫忙。生：兩位同學(xué)做反應(yīng)時間尺的實(shí)驗(yàn)，測出了各自的反應(yīng)時間。師：看起來兩位同學(xué)的反應(yīng)時間不太相同，那么大家思考，反應(yīng)時間尺的原理是什么？反應(yīng)時間尺大致做的是什么運(yùn)動？那我們就帶著這個問題，來開始今天的學(xué)習(xí)§2.4自由落體運(yùn)動?！拘率谡n】師：實(shí)際上，在我們生活中，物體脫離支撐之后會往下落，比如說粉筆，脫手之后它就會下落。在我們生活中，這種現(xiàn)象是非常常見的，我們再看幾個這樣的現(xiàn)象。水珠的滑落，冬天飄雪，下雨，高空跳傘，蹦極，這些運(yùn)動都有一些共同的特點(diǎn)，脫離支撐的時候都要落回地面，這樣的現(xiàn)象，我們就把它稱之為落體運(yùn)動。師：對于物體的運(yùn)動，我們最關(guān)心的就是物體下落快慢的問題，這些物體下落得快慢是一樣的嗎？【思考】師：結(jié)合生活經(jīng)驗(yàn)，什么樣的物體下落得快？是輕的物體？還是重的物體？生：生活經(jīng)驗(yàn)中重的物體下落得快。師：亞里士多德跟我們?nèi)粘５挠^念一樣，也認(rèn)為重的物體下落得快，但是伽利略依據(jù)邏輯推理，推斷出重的物體跟輕的物體下落得一樣快，那么，究竟是重的物體下落得快還是輕的物體下落得快呢？實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)?！狙菔緦?shí)驗(yàn)】1.鉤碼和紙，哪個下落得快？將紙卷成紙團(tuán)，哪個下落得快？師：鉤碼和紙相比，鉤碼下落得快；將紙卷成紙團(tuán)，跟鉤碼相比，兩個下落得幾乎一樣快?！舅伎肌繋煟菏鞘裁匆蛩赜绊懥宋矬w的下落？生：空氣阻力。師：如果沒有空氣阻力，物體下落快慢會是怎樣的呢？沒有空氣阻力就需要營造出一個真空的環(huán)境。真空的環(huán)境，在教室里是很難做到的，接下來我們看一段實(shí)驗(yàn)視頻，這個實(shí)驗(yàn)在NASA美國宇航局的全球最大的真空實(shí)驗(yàn)室里完成的，將羽毛和保齡球從同一高度同時由靜止釋放，分別在有空氣的環(huán)境和真空環(huán)境進(jìn)行，我們一起來看一下實(shí)驗(yàn)情況?！緦?shí)驗(yàn)視頻】NASA全球最大的真空實(shí)驗(yàn)室——羽毛與保齡球自由落體實(shí)驗(yàn)師：在不計(jì)空氣阻力的情況下，輕重不同的物體下落的快慢一樣嗎？生：在真空環(huán)境下，輕重不同的物體下落的快慢是一樣的。師：在物理中，我們把不考慮空氣阻力，物體只在重力下從靜止開始下落的運(yùn)動，叫做自由落體運(yùn)動。【新授課】一、自由落體運(yùn)動【板書】1.定義：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運(yùn)動。師：根據(jù)定義，一個物體要做自由落體運(yùn)動，要滿足什么條件呢？生：一是只受重力，二是由靜止開始運(yùn)動?！景鍟?.條件：①只受G作用，②由靜止開始運(yùn)動。【思考】師：在實(shí)際生活中，存在只受重力的運(yùn)動嗎？生：不存在。師：自由落體運(yùn)動只在真空中才能發(fā)生。在有空氣的空間，如果物體所受的空氣阻力遠(yuǎn)小于重力，空氣阻力可以忽略，也可近似看作自由落體運(yùn)動?！咎骄俊孔杂陕潴w運(yùn)動的運(yùn)動性質(zhì)？師：回顧之前學(xué)習(xí)的，判斷物體是否做勻變速直線運(yùn)動的條件：?x=aT2，圖中是書上利用頻閃照相拍出的做自由落體運(yùn)動的一組照片，頻閃儀每隔0.04s閃光一次，請大家根據(jù)相鄰相等時間間隔內(nèi)位移差，判斷物體的運(yùn)動性質(zhì)。生：算出在連續(xù)相等時間間隔內(nèi)的位移差，可知在連續(xù)相等時間間隔內(nèi)位移差近似相等，因此自由落體運(yùn)動是一個勻加速直線運(yùn)動。師：由于自由落體運(yùn)動初速度為0，因此自由落體運(yùn)動的運(yùn)動性質(zhì)為初速度為0的勻加速直線運(yùn)動?！景鍟?.運(yùn)動性質(zhì)：初速度為0的勻加速直線運(yùn)動。二、自由落體加速度師：在同一地點(diǎn)，一切物體自由下落的加速度都相同，這個加速度叫做自由落體加速度，也叫做重力加速度。通常用g表示。師：自由落體加速度的方向如何？生：豎直向下。師：既然是加速度，就是一個矢量，既有大小又有方向，先研究方向，通過高中前面的知識，向下做加速運(yùn)動，加速度方向與速度方向相同，速度方向豎直向下，于是加速度方向也是豎直向下?！景鍟?.方向：豎直向下。師：重力加速度的大小需要精確測量。我們試著用手機(jī)上的加速度傳感器App對加速度的大小進(jìn)行粗略測量。【演示實(shí)驗(yàn)】用手機(jī)App：SensorKinetics測量自由落體加速度、用希沃授課助手投屏師：加速度計(jì)可以顯示加速度圖線，我手機(jī)上的這個App叫做SensorKinetics動力學(xué)傳感器，可以記錄手機(jī)沿三維坐標(biāo)軸方向的加速度變化圖線，用紅色、綠色、藍(lán)色三種顏色分別表示x軸、y軸和z軸的加速度變化情況。把手機(jī)放在桌面上，讓手機(jī)左右移動，會發(fā)現(xiàn)紅色的圖線出現(xiàn)一個波峰，讓手機(jī)前后移動，會發(fā)現(xiàn)綠色的圖線出現(xiàn)一個波峰；將手機(jī)平放在手掌上，讓手機(jī)在豎直方向移動一下，可以看到藍(lán)色圖線會發(fā)生變化。藍(lán)色圖線代表在豎直方向的加速度，用手托著手機(jī)，讓手機(jī)脫離手掌而自由下落，然后接住手機(jī)，會看到手機(jī)屏幕上顯示加速度傳感器的圖線，大家會看到剛開始的一小段時間的加速度數(shù)值是-10m/s2，說明加速度為-10m/s2，方向與規(guī)定的正方向相反，即方向豎直向下，大小為10m/s2，這就是自由落體加速度，方向向下。大家還能看到，在自由落體之后還有一個向上的波峰，這是用手接住手機(jī)時手機(jī)做減速運(yùn)動時的加速度，方向與規(guī)定的正方向相同，即方向向上。師：經(jīng)過科學(xué)家的精確測量，在地球表面不同的地方，重力加速度的大小一般不同，看黑板上的表格，你能看出什么規(guī)律？生：不同地點(diǎn)的重力加速度大小不同；重力加速度隨緯度的增加而增大，赤道處g值最小，兩極處g值最大。2.大小：一般g=9.8m/s2，做題時g=10m/s2。不同地點(diǎn)的重力加速度大小不同；重力加速度隨緯度的增加而增大，赤道處g值最小，兩極處g值最大。三、自由落體運(yùn)動的規(guī)律師：自由落體運(yùn)動是初速度為0、加速度為g的勻加速直線運(yùn)動，因此可以將勻變速直線運(yùn)動的三個基本公式整理成對應(yīng)于自由落體運(yùn)動的規(guī)律。v=gth=12gtv2=2g?師：這三個規(guī)律，要求大家必須要熟記。那么下面我們應(yīng)用規(guī)律，解決兩個問題?！窘鉀Q問題】回顧課前的反應(yīng)時間尺師：1.如果忽略空氣阻力，尺子做的是什么運(yùn)動？2.討論反應(yīng)時間尺的原理？手的位置不動，根據(jù)直尺從手指間下落的高度，來算出反應(yīng)時間。3.某位同學(xué)玩游戲時，直尺下落了19.6cm，求：該同學(xué)的反應(yīng)時間？(g=9.8m/s2)根據(jù)h=12gt2求出下落時間t師：據(jù)統(tǒng)計(jì)，一般人的反應(yīng)時間是0.14秒-0.4秒，頂級運(yùn)動員的反應(yīng)時間也不會低于0.1秒。在東京奧運(yùn)會男子百米賽跑的半決賽上中國選手蘇炳添以9秒83打破亞洲紀(jì)錄。他在半決賽上的反應(yīng)時間為0.142秒。師：你能根據(jù)反應(yīng)時間尺的原理自制一個反應(yīng)時間尺嗎？利用課前游戲，引出反應(yīng)時間尺，引出對反應(yīng)時間尺原理的探討。提出問題：重的物體下落得快還是輕的物體下落得快。通過分析得出生活中的物體下落的過程中，空氣阻力影響了物體的下落。提出問題：如果忽略空氣阻力，輕重不同的物體下落的快慢是一樣的嗎？經(jīng)歷思考討論過程，培養(yǎng)學(xué)生對事物規(guī)律遷移及應(yīng)用能力。通過實(shí)驗(yàn)視頻，在接近真空的環(huán)境下，輕重不同的物體下落的快慢是一樣的，提出自由落體運(yùn)動模型。通過判斷物體做勻變速直線運(yùn)動的條件，判斷出自由落體運(yùn)動的運(yùn)動性質(zhì)，滲透事物的普遍性與特殊性關(guān)系。利用手機(jī)App測量自由落體加速度，將自由落體加速度形象化地測量出來，給學(xué)生增加感性認(rèn)識。同時幫助學(xué)生了解手機(jī)App上傳感器的強(qiáng)大功能。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動的三個基本公式，推導(dǎo)出自由落體運(yùn)動的規(guī)律。利用自由落體運(yùn)動的規(guī)律解決課前的反應(yīng)時間尺的問題。課堂練習(xí)1.高空墜物的危險(xiǎn)性極大，經(jīng)常導(dǎo)致重大人員傷亡事件的發(fā)生，假定有一花盆從距離地面20米處由靜止墜落，不計(jì)空氣阻力，取重力加速度g=10m/s2，則：（1）花盆經(jīng)過多長時間落到地面？（2）到達(dá)地面時花盆的速度是多少km/h？高空墜物的危害：高空墜物的沖擊力是無法想象的，哪怕一個小小的蘋果也可能致人死亡，一根小鐵釘也可能插入人的大腦，造成植物人或者死亡。不管是什么物體，下落的高度越大，落地速度越大，危害越大。預(yù)防建議：（1）高層樓房的陽臺及窗臺安裝防護(hù)網(wǎng)。（2）高層樓房的陽臺及窗臺不要堆放物品。（3）不能通過陽臺及窗臺向樓下亂扔物品，現(xiàn)在已經(jīng)立法。2.書P52T3鋼