【教材】粵教版物理必修第一冊第二章第四節(jié)
【教學時間】40分鐘
【教學對象】高中一年級學生
【教學內(nèi)容分析】
課程標準對本節(jié)的要求：
通過實驗，認識自由落體運動規(guī)律。結(jié)合物理學史的相關(guān)內(nèi)容，認識物理實驗與科學推理在物理學研究中的作用。
2．教材的地位與作用：
《自由落體運動》是高一物理第二章第四節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)內(nèi)容是在學生學習了運動學的知識后編排的，是勻變速直線運動的特例。通過對自由落體運動的研究，一方面對前面知識的復習和鞏固，同時加強了課本與實際生活的聯(lián)系；另一方面通過實驗培養(yǎng)學生的自主、合作、探究的科學研究方法，為學生的終身發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。因此，本節(jié)課是本章知識的復習課、培養(yǎng)學生思維的研究課、聯(lián)系生活的應(yīng)用課、也是后面課程的知識準備的墊底課。所以本節(jié)課在本章中具有重要的地位和作用。
在力學體系中，運動學的內(nèi)容是研究力學定律的基礎(chǔ)。而勻變速直線運動是一種理想化的運動模型，是研究物體運動的知識前提。自由落體運動作為勻變速直線運動的一個特例，與實際比較接近，更加形象的詮釋了初速度為零的勻變速直線運動的規(guī)律，因此，在物理學體系中具有特殊地位。
教材的編寫思路：
本節(jié)內(nèi)容是基于學生在前面幾節(jié)已學過勻變速直線運動知識，在引導學生回憶相關(guān)內(nèi)容的基礎(chǔ)上直接提問引入本節(jié)主題內(nèi)容，隨之通過觀察實驗、對比分析、總結(jié)得出自由落體運動的規(guī)律。
教材的特點：
本節(jié)課的內(nèi)容主要是組織同學們進行探究活動，培養(yǎng)同學們解決實際問題、探究規(guī)律的能力，同時對學生進行科學方法和科學思想的教育。本節(jié)課包含了大量的實驗，通過實驗起到培養(yǎng)學生學會研究物理問題方法的作用。
教材的處理：
鑒于本節(jié)內(nèi)容的基礎(chǔ)地位，同時注意到同學們在初中已經(jīng)接觸到該方面知識，本節(jié)內(nèi)容教學設(shè)計的理念就是以學生為主體，充分的發(fā)揮學生的主觀能動作用，讓學生通過內(nèi)心的體驗和在積極主動參與師生互動、生生互動的探索交流活動中獲取知識，實現(xiàn)傳統(tǒng)教學模式和學習方式的轉(zhuǎn)變。課堂教學過程中關(guān)鍵是激發(fā)學生的認知沖突，從而引導學生思考影響自由落體運動的因素。激發(fā)學生的學習熱情，培養(yǎng)嚴謹求實的科學態(tài)度，提高綜合分析概括解決問題的能力，同時為整章的內(nèi)容深入學習打下良好的基礎(chǔ)。
同時，因為教材中的實驗探究，實驗的結(jié)論是已知的，所以實質(zhì)上做的是驗證性實驗。故實驗教學的目的不再是實驗結(jié)果的探究，而是通過實驗提升學生的實驗探究能力，以及通過實驗數(shù)據(jù)及現(xiàn)象的分析，體會物理規(guī)律、與理想模型是如何從具體的物理現(xiàn)象中提取的。
【學生情況分析】
1.學生的知識基礎(chǔ)
通過前三節(jié)的學習，學生已經(jīng)掌握勻變速直線運動的一般規(guī)律，對自由落體運動這個運動實例也有一定的了解。因此，應(yīng)用規(guī)律分析、解決實例問題就順理成章。
在熟練掌握了應(yīng)用勻變速直線運動的公式來解決一般的勻變速直線運動之后，導出自由落體運動的速度公式和位移公式。最后，需要把自由落體運動作為勻變速直線運動的特例滲透進學生已有的知識中。同時對物理學中的理想模型有了一定的認識，具備了初步的邏輯思維能力和實驗設(shè)計能力。
從知識的線索看，屬于對學生已有知識的自然拓展，是知識遷移本身的要求，學生對這種具有清晰承接關(guān)系的知識結(jié)構(gòu)應(yīng)該容易接受。
2.學生的心理特點
初學高中物理知識的學生，對形象、具體的物理現(xiàn)象容易接受。但空氣阻力“看不到”，只能通過想象進行思維演繹，這一定程度上讓學生在學習上造成困難。因此，需要創(chuàng)設(shè)具體的情境和實例，用形象的方式來克服困難，激發(fā)學生的興趣和提高主動學習、主動建構(gòu)的積極性。
3.學生的認知困難
根據(jù)生活經(jīng)驗，學生對自由落體運動規(guī)律有一定認識，但是并不科學嚴謹。學生會有“重的物體下落快，輕的物體下落慢”的認識，這是學生在日常生活中形成的前概念。并且，學生對落體運動的認識，只是表面的感性認識，需要通過實驗探究進一步理性學習。
【教學目標】
1.物理觀念
（1）認識自由落體運動及規(guī)律；
（2）能解析生活中常見的自由落體現(xiàn)象；
（3）能解決與自由落體相關(guān)的簡單的實際問題。
2. 科學思維
（1）經(jīng)歷自由落體規(guī)律及概念建構(gòu)過程，理解物理模型和概念建構(gòu)的方法；
（2）通過觀察實驗，讓學生把理論與實踐通過實驗聯(lián)系起來，同時通過講解亞里士多德以及伽利略的相關(guān)物理學史，可以培養(yǎng)學生的科學論證，質(zhì)疑創(chuàng)新等科學思維能力。
3.科學探究
（1）從觀察常見的落體運動入手，先探究物體下落快慢與質(zhì)量的關(guān)系開始，接著探究物體自由下落的運動規(guī)律和加速度，直到最后利用自由落體規(guī)律探究生活中一些自由落體運動的規(guī)律。
（2）引導學生運用控制變量等研究方法設(shè)計實驗方案，學會分析和處理實驗數(shù)據(jù)的方法，提高科學探究能力。
4.科學態(tài)度與責任
（1）通過實驗探究，調(diào)動學生積極參與討論，培養(yǎng)學生學習物理的濃厚興趣。同時，探 究過程中對相關(guān)現(xiàn)象及規(guī)律進行歸納總結(jié)，得出自由落體運動規(guī)律。
（2）通過觀察自由落體運動實例，形成應(yīng)用物理學解釋、解決生活問題的態(tài)度與責任心。
（3）引導學生結(jié)合物理學史認識實驗探究與科學思維的結(jié)合對物理學發(fā)展的重要作用。
【教學重點】
1. 物體做自由落體運動的加速度g。
2. 自由落體運動規(guī)律。
3.通過實驗，認識自由落體運動特點，聯(lián)系勻變速直線運動規(guī)律，推導出自由落體運動規(guī)律。
【教學難點】
實驗過程中科學猜想、數(shù)學推導、合理外推得出自由落體運動性質(zhì)。
自由落體運動的規(guī)律應(yīng)用。
運用自由落體規(guī)律解決實際問題。
【教學策略設(shè)計】
本節(jié)課堅持以“學生為主體，教師為主導”的教學方法。在具體的教學實施過程中，注重情境創(chuàng)設(shè)、基于情境設(shè)計貼合學生思維特點的問題，并以問題推動課堂發(fā)展，最后達成教學目標。
1.教學方法
應(yīng)用講授法和實驗探究法，通過教師形象生動、富于引導式的講解以及各種實驗的配合，啟發(fā)學生思維，使學生從感性認識上升到理性認識。同時在講授知識的同時滲透探究的思想，在探究過程中講授必要的物理知識。
2.學法指導
引導學生觀察、想象生活現(xiàn)象，讓學生嘗試基于現(xiàn)象提出問題、思考、分析，并初步尋找解決描述自由落體運動規(guī)律的物理概念。最后，在師生共同研討下，建構(gòu)自由落體運動的概念，以此讓學生領(lǐng)會物理模型概念建構(gòu)的方法，形成物理工具解釋、解決問題觀念。
【教學用具】
多媒體、PPT、紙等
【教學流程圖】
實驗一
（紙團）
分析實驗現(xiàn)象、總結(jié)歸納
實驗探究
創(chuàng)設(shè)情境，引入課題
實驗二
（牛頓管）
課后作業(yè)，
鞏固深化
回顧歷史，
獲得新知
得出自由落體特點、規(guī)律
【教學過程設(shè)計】
【教學過程設(shè)計】
【板書設(shè)計】
【教學反思】
教學過程中能夠以學生為主體，充分發(fā)揮學生的主觀能動作用，學生積極主動參與師生互動、生生互動的探索交流活動，通過對比、分析、歸納、總結(jié)來獲取知識，實現(xiàn)傳統(tǒng)教學模式和學習方式的轉(zhuǎn)變。課堂教學過程注意激發(fā)學生的認知沖突，同時激發(fā)了學生的學習熱情，培養(yǎng)嚴謹求實的科學態(tài)度，提高綜合分析概括解決問題的能力，同時為整章的內(nèi)容深入學習打下良好的基礎(chǔ)。
另外，科學地組織設(shè)問引導，課前精心設(shè)計、充分預判，課堂準確捕捉學生的各種思考中疑點也是是本節(jié)課的亮點所在。
本節(jié)課還待提高的地方是：實驗選取還可更加新穎，與新的技術(shù)應(yīng)用更緊密地結(jié)合。教學環(huán)節(jié)和教學內(nèi)容
教師活動
學生活動
設(shè)計意圖
[創(chuàng)設(shè)情境，引入課題]
展示生活中物體下落的動圖，提出問題：物體下落有什么特點？物體下落的快慢與那些因素有關(guān)？
生活經(jīng)驗：蘋果和樹葉同高度釋放誰下落的快

提出問題：物體下落有什么特點？物體下落的快慢與那些因素有關(guān)？
從常見現(xiàn)象出發(fā)逐步引導學生思考，進而引出本節(jié)課的主題。
觀察
思考
分析
表達：
與物體質(zhì)量有關(guān)，與空氣阻力有關(guān)。
用學生熟悉的生活落體現(xiàn)象引出課題，充分暴露學生認為重的物體下落快的錯誤前概念。體現(xiàn)物理學科的實用性和可理解性，激發(fā)學生學習興趣。
【實驗探究，形象感知，親身體驗】

2、演示實驗
（1）將質(zhì)量相同的紙片和紙團同高度同時釋放
（2）將紙片揉成紙團和另一紙團同高度同時釋放
（3）將大紙團和小紙團同高度同時同高度釋放
演示實驗
2、引導學生思考：
（1）物體下落快慢與物體質(zhì)量是否有關(guān)？
（2）究竟什么因素影響兩物體下落快慢？
3、引導規(guī)范學生準確表述回答問題。感受物理學科的邏輯性。
觀察
思考
分析
猜想與結(jié)論; 物體下落快慢與質(zhì)量無關(guān)，可能與空氣阻力有關(guān)
動手實驗
自身體驗
利用簡單且效果明顯的紙團紙片實驗來激起學生已有認知與實驗現(xiàn)象的矛盾，激發(fā)學生的求知欲望，充分發(fā)揮了學生的主觀能動性，激起學生的學習興趣。
啟發(fā)學生思維，讓學生大膽說出自己的想法。從物理視角對客觀事物的內(nèi)在規(guī)律進行認識，培養(yǎng)使用科學證據(jù)的意識和評估科學證據(jù)的能力
【科學實驗探索分析】
1、展現(xiàn)牛頓管實驗，演示羽毛和金屬片分別在空氣中，真空中同時下落的情況。
2、事跡鏈接：介紹阿波羅登月后，宇航員斯科特所做的使羽毛和重錘從同一高度同時釋放的實驗?？偨Y(jié)得到的結(jié)論。
1、介紹牛頓管的結(jié)構(gòu)并演示實驗。
2、引導學生思考自主分析證實猜想。
1、向?qū)W生介紹阿波羅登月后所做實驗。
2、滲透科學、技術(shù)、社會、環(huán)境關(guān)系，使學生逐漸形成的對科學和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度和責任感
3、引導學生總結(jié)歸納實驗結(jié)論，使學生認清物理現(xiàn)象背后的科學本質(zhì)。
觀察兩物體在空氣中和真空中的下落情況。
分析空氣阻力對物體下落快慢的影響
思考
分析
由實驗歸納總結(jié)得出結(jié)論
應(yīng)用科學實驗采用控制變量法，使學生能夠清晰的分析出空氣阻力影響物體下落的快慢。培養(yǎng)學生通過物理問題，形成猜想和假設(shè)，獲取和處理信息的能力。
將知識作為育人的載體，充分挖掘知識建構(gòu)過程中蘊含的情感因素和內(nèi)在價值，培養(yǎng)學生強烈的家國情懷，積極的人生態(tài)度，事實求是的科學精神。
【總結(jié)歸納科學規(guī)律探索分析】
一、自由落體運動
1、結(jié)合生活實例引出自由落體運動的定義、條件。
2、突出介紹自由落體運動是一種理想化模型，日常生活中存在空氣阻力，當物體所受的空氣阻力遠小于物體重力時，可將此物體的運動視為自由落體運動。
3、介紹影響空氣阻力大小的因素，結(jié)合水滴與雨滴圖片詳細說明物體下落速度越大阻力越大，空氣阻力大到不可忽略時則不可將此運動視為自由落體運動。
4、結(jié)合難度適中的習題加深對知識的理解，
二、自由落體加速度
1、引出自由落體運動加速度，依序展開自由落體運動加速度的方向和大小。
2、展示不同地點的自由落體運動加速度，對應(yīng)不同地點的緯度，從而引出重力加速度隨緯度的增大而增大的特點
三、自由落體運動的規(guī)律
1、利用頻閃照片的圖片結(jié)合數(shù)據(jù)引導學生總結(jié)自由落體的運動性質(zhì)。
2、根據(jù)運動性質(zhì)結(jié)合勻變速直線運動的公式引導學生總結(jié)自由落體運動的公式規(guī)律。
引導學生思維：
一、
1. 引導學生在探究實驗以及生活實例基礎(chǔ)上理解自由落體運動含義以及條件。
2．利用學生生活中的感性經(jīng)驗引導學生理解自由落體運動是一種理想化的物理模型，并在此引導學生利用物理知識解釋生活中的下落現(xiàn)象是重的物體下落較快的原因。使學生深刻體會物理研究中突出主要因素，忽略次要因素的研究手段。
3、深化知識，引導學生猜想有哪些因素會影響物體所受的空氣阻力，依據(jù)生活經(jīng)驗使學生理解速度越大阻力越大，若高空掉落的雨滴不受到空氣阻力將具有巨大的速度，則其能量將和切割金屬的高壓水流一樣，而事實并非如此，則說明高空下落的雨滴一定受到空氣阻力，結(jié)合雨滴下落的形狀變化輔助證實其受到空氣阻力。
4、顯示習題，引導學生正確解答思考習題解答
二、
1、根據(jù)前幾節(jié)學習運動學的規(guī)律引出自由落體運動的加速度的定義。強調(diào)重力加速度是在重力作用下產(chǎn)生的加速度。
介紹重力加速度的方向為豎直向下，并列舉常見“垂直向下”等錯誤表達。
2、引導學生通過圖片自主歸納規(guī)律
三、自由落體運動的規(guī)律
1、向?qū)W生展示自由落體運動的頻閃照片，首先引導學生根據(jù)相等時間內(nèi)位移的變化判斷自由落體是加速還是減速運動。
其次引導學生根據(jù)給出的數(shù)據(jù)結(jié)合測量勻變速直線運動加速度的方法，利用ΔS=aT或者v-t圖像法進行驗證分析自由落體運動的性質(zhì)。
2、引導學生通過得到的自由落體運動性質(zhì)結(jié)合勻變速直線運動的公式得出自由落體運動的規(guī)律公式。并以表格的形式將公式呈現(xiàn)出來，幫助學生理清思路。
3、給出相應(yīng)練習題
理解歸納總結(jié)自由落體運動的定義和條件。
結(jié)合生活經(jīng)驗理解理想化模型，并解釋生活中重的物體下落快的原因。
猜想影響空氣阻力的因素
觀察圖片思考速度對空氣阻力的影響
即學即用思考例題
理解自由落體運動加速度，
觀察圖片分析思考總結(jié)規(guī)律
回顧測量勻變速直線運動加速度的相關(guān)方法，動手計算通過加速度得出自由落體運動的性質(zhì)。
利用剛得出的自由落體性質(zhì)來總結(jié)歸納其公式規(guī)律
即學即練鞏固新知
基于實驗得出的結(jié)論順理成章的引出自由落體運動，符合學生的認知規(guī)律特點，能促進學生對知識更好的掌握。
引導學生觀察分析總結(jié)：在認知沖突中反復修正完善，有利于提高學生的邏輯分析、歸納總結(jié)的能力。
引入生活實例激發(fā)學生已有生活經(jīng)驗的共鳴，能夠促使學生將感性經(jīng)驗轉(zhuǎn)換成理性認識。更好理解并解釋生活中與理論不符的下落現(xiàn)象。培養(yǎng)學生交流、表達的能力。
由淺入深，層層遞進，利用多媒體課件進一步展現(xiàn)的物理情境，深化學生感性認識
通過實例不斷引發(fā)學生的認知沖突，啟發(fā)學生思維，從而幫助學生建立起正確完整的物理知識體系。
引導學生吸收理解以概念規(guī)律形式出現(xiàn)的間接經(jīng)驗，幫助學生進行自主內(nèi)化，進行有意義的知識生成。
利用多媒體課件進一步展現(xiàn)的物理情境，深化學生感性認識
利用已有的知識來解決新的問題，鞏固復習的同時還能讓學生感受到解決實際問題的喜悅，培養(yǎng)學生的學習自信。
引導學生總結(jié)運動規(guī)律并互相補充修正，進一步激發(fā)同學們的學習熱情，活躍課堂氛圍，幫助學生構(gòu)建完整的運動學邏輯框架，促進學生順利完成新舊知識的同化與順應(yīng)。
利用相關(guān)習題來加強學生對自由落體運動的理解，題目基礎(chǔ)性強，既能鞏固知識又能加強學生的成就感，激發(fā)學生的學習欲望，增加學習的正反饋效果。
【回顧歷史，獲得新知】
四、歷史連接
1、通過教材了解人類對于自由落體運動的認識歷史，從亞里士多德認為“重的物體下落快”到伽利略“輕重物體下落一樣快”的認識發(fā)展。
2、介紹伽利略的研究歷程，感受伽利略的科學研究方法。
四、
1、引導學生閱讀教材了解亞里士多德以及伽利略關(guān)于落體運動的觀點，并對亞里士多德做出客觀的評價。
2、引導學生感受伽利略的研究歷程：通過對一般現(xiàn)象的觀察，提出問題—合理猜想—邏輯推理—驗證推理—合理外推—得出結(jié)論。
閱讀教材，了解人類對于自由落體運動的認識過程，感受伽利略的科學思維方法和巧妙的實驗構(gòu)思
通過對相關(guān)物理史的學習，感受科學家在追尋真理與實驗創(chuàng)建時，其優(yōu)秀的思維過程。對于學生科學思維與素質(zhì)培養(yǎng)有極高的借鑒價值。

【趣味實驗，鞏固深化】
五、課后練習
利用自由落體知識來計算反應(yīng)的時間
五、
1、向?qū)W生介紹測量反應(yīng)時間的步驟，引導學生解釋實驗原理。
2、提示學生可以通過計算將長度刻度改為時間刻度，做出一把直接可讀出反應(yīng)時間的反應(yīng)尺。
理解反應(yīng)時間的操作過程，分析實驗原理
思考制作反應(yīng)尺。
通過趣味性的小實驗就可以讓學生計算出自己的反應(yīng)時間，激發(fā)學生的動手操作的熱情，在游戲中鞏固知識，提高能力。

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第四節(jié) 自由落體運動

版本： 粵教版 (2019)

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