高中物理 第二章 探究匀变速直线运动规律 第一节 探究自由落体运动教案3 粤教版必修1.doc

第1节 探究自由落体运动进行新课1活动设计：测“反应时间”教师活动：课前设计制作好“测反应时间尺”（在一约50cm长的尺的一面标记上自由下落对应长度所用的时间，以一面朝向学生）引出问题：“一般刻度尺是用来测量什么的？”学生活动：学生习惯性回答：测长度。教师活动：老师手中的这把尺很神奇，它不仅能测量长度，还能测量时间，并且能测出同学们的反应时间，谁想知道自己的反应时间是多少？可以用我的这把尺来测量。（选34名学生上来玩“测反应时间”的游戏。）学生抓住尺的同时就报出其反应时间，采用“比比谁反应时间短”的方式调动学生积极性。设计说明：在此将教材中的“做一做”栏目中的“测定反应时间”改为放在课前引入，目的是通过这一游戏产生“惊奇”效果，激发学生探究的兴趣，增强学生的感性认识，激发学习物理的兴趣，活跃课堂气氛。2引入课题教师活动：同学们一定想知道这把尺为什么能测出你的反应时间。它的“奥秘”与我们今天要认识和研究的一种运动密切相关。 板书：“反应时间尺”是怎么测量反应时间的？（留下问题）举例：a石头从空中落下b重力使屋檐下的雨滴下落c树叶从树上竖直飘落教师引问：观察并指出以上物理情景中物体相似的运动特点。学生活动：观察，思考，总结。教师活动：教师在学生表述的基础上总结：画面中的物体都是从高处落到低处，这类下落的运动称为落体运动，这节课我们一起来研究落体运动是否具有一定的规律。板书：落体运动的规律是什么？（引出探讨的问题）设计说明：从生活中构建物理情景或模型，以培养学生在生活中联系物理知识的好习惯。3关于落体运动的进一步思考a提出问题落体运动的快慢与什么因素有关？（1）提示学生想象生活中经常见到的落体运动（具体举例）。提出疑问：以经验来看是否重的物体一定下落得快？（2）直接经验：重得物体下落快也是历史上亚里士多德认可的观点（简介亚里士多德）。学生小组内相互交流对落体运动快慢的经验感受。设计说明：此环节将对落体运动的研究落实在其运动的快慢上，直接问“是否重的物体一定下落得快”是为了更易进入主题。b引导学生从亚里士多德的观点进行逻辑推理，得出矛盾。相互矛盾的结论既是对学生头脑中错误概念的震撼，也是激发学生进一步学习的手段，学生进行逻辑推理，可相互讨论，然后小组代表举手发言，其余倾听、思考。逻辑推理为后面的研究指明了方向，使学生明确下一步要解决的问题。c组织学生进行实验探究（1）教师引导学生设计实验，分别用一枚硬币、一枚和硬币大小面积相同的硬纸片、两枚粘在一起的硬币、一小截蜡烛，一块泡沫板（质量要比小截蜡烛的大）来比较轻重不同或相同的物体下落快慢。一枚硬币与一枚与硬币面积相同的纸片等高同时下落，比较下落快慢。一枚硬币与两枚粘在一起的硬币等高同时下落，比较下落快慢。将一枚硬纸片团成团，与另一枚大小面积相同的硬纸片等高同时下落，比较下落快慢。一小截蜡烛与一块泡沫板等高同时下落，比较下落快慢。板书：硬币、纸片落体实验揭示了什么？设计说明：学生实验过程中教师在各个小组间巡视，收集学生实验过程中会出现的问题，引导学生在实验操作时如何创设实验条件（如怎样保证等高同时释放等）；启发学生注意总结实验现象中两物体下落快慢与物体轻重进行关联比较。学生准备材料：硬币、纸片。课前要求学生准备材料时并没有告知学生具体用途，学生对此充满好奇，这也从一个侧面调动了学生的学习兴趣。（2）学生进行实验与探究，小组成员分工进行实验操作、观察记录，在实验现象的基础上进行分析、讨论，得出本小组的结论。结论一般有四种情况：、重的物体下落快；、轻重不同而下落快慢相同；、轻重相同而下落快慢不同；、轻的物体下落快。考虑到如果能有与直觉经验完全相反的现象出现，学生的认识会更明确，故增加了“一小截蜡烛与一块泡沫板下落快慢比较”的实验设计，体现“轻的物体可以比重的物体下落快”。（3）分析小结：（a）选小组代表描述所观察的实验情景及小组的讨论。（b）在学生探究的基础上教师讲解，引导学生明确：板书：实验结果显示出物体下落快慢与其质量没有必然联系。设计说明：教学的重心放在精心准备的语言讲解上，归纳、认识、分析、发现。做出科学猜想，然后验证猜想，对学生进行科学方法教育，强化学生对自行探究问题的过程与方法的理解。此处由学生做结论，教师给出最后结论，以加深学生的认识。4进一步探究影响物体下落快慢的因素（1）引问：既然物体下落快慢与其质量没有必然联系，实际生活中物体下落快慢不同可能是受什么因素的影响？是大小，形状，还是什么？学生从实验现象和生活经验可以猜想到是空气阻力影响。（2）猜想：影响物体下落快慢的因素是空气阻力吗？教师演示实验，验证猜想：牛顿管实验。（电脑课件，老师同步讲解。）板书：牛顿管实验揭示了什么？（3）引导学生从观察到的实验现象得出结论。猜想、观察、思考、理解、体会。学生在教师的引导下可以从实验中得出结论：板书：物体下落受到空气阻力的影响。没有空气阻力时，物体下落过程中运动快慢与质量无关。通过牛顿管实验使学生认识：（1）物体质量并非下落快慢的决定因素；（2）科学实验是科学探究的有效方法；（3）探究现象背后的实质原因必须考虑或排除外界因素干扰由此揭示本节课主题。5自由落体运动的概念（1）概念引入引问：由于落体运动受到空气阻力影响，要想研究落体运动就必须排除空气阻力，那么，如果物体在下落过程中忽略空气阻力，物体还受什么力？学生以原有的力学基础可以很快答出：忽略空气阻力，则物体只受重力作用。（2）自由落体运动板书：自由落体运动：物体仅在重力作用下，从静止（即初速度为零）开始竖直下落的运动。学生思考，联想，答问。概念认识强调自由落体运动实际上是一种理想条件下的运动，实际生活中物体受到空气阻力，但一般重力大于空气阻力。6学生自主实验探究自由落体运动 （1）引问：若要研究某种运动规律，我们可以采用怎样的方法和器材？学会回顾前面学习匀变速直线运动的体验，可想到：利用打点计时器采用示踪（轨迹记录）法研究。（2）组织学生分组实验：利用打点计时器记录重物的下落过程。（提醒学生操作注意事项）（3）引导学生思考、讨论如何合理利用纸带记录的信息作初步分析：a轨迹直线 方向竖直向下b变速速度越来越大比较相等时间内发生的位移。小组实验、操作、记录、思考、交流讨论。（强调任意两个相邻点的等时性。）找几个同学的纸带投影，分析提问：初速度是否为零？能否当作自由落体运动？是什么运动？（初速为零的加速运动本节结论）设计说明：基于本实验的特点，不容易确定起始点，故不方便确定多少个时间间隔准确测出s，从而给近一步探究带来一定难度，下一节课探究自由落体运动规律时可从这一点切入，为下一节课埋下伏笔。三、课堂总结、点评让学生概括总结本节的内容。小结：影响落体运动快慢的因素是空气阻力；自由落体运动的概念（强调生活中没有绝对的自由落体运动）；自由落体运动是初速度为零的加速运动。设计说明：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。四、作业 1、p28 t1、t2； 2、完成本节学案； 3、预习下节内容，分析纸带； 4、查阅相关资料，了解相关史实。【板书设计】21探究自由落体运动一、测“反应时间” “反应时间尺”是怎么测量反应时间的？二、生活中的落体运动落体运动的规律是什么？三、关于落体运动的进一步思考硬币、纸片落体实验揭示了什么？物体下落快慢与其质量没有必然联系。四、进一步探究影响物体下落快慢的因素牛顿管实验揭示了什么？物体下落受到空气阻力的影响。没有空气阻力时，物体下落过程中运动快慢与质量无关。五、自由落体运动 概念：物体仅在重力作用下，从静止（即初速度为零）开始竖直下落的运动。附：课外阅读材料（印发给学生）目的：印发阅读材料给学生，以便于学生能对人类研究自由落体运动的历史和关键任务有一点认识。一、亚里士多德为什么在物理问题中总是出错评述亚里士多德的功与过物理教科书上，亚里士多德给同学们的形象不好。他老是出错，请同学们讲一讲，他有哪些错误的结论。“物体下落的快慢是由它的重量决定的，物体越重，下落得越快”、“力是维持物体运动的原因，用力推车，车才前进，停止用力，车子就要停下来”。是否觉得亚里士多德实在太不高明，而伽利略则比他伟大千倍。其实这种看法过于偏激，事实上，亚里士多德是古代的一位伟大思想家，一位百科全书式的大学问家，他有着成就事业的理性方法，又有着几乎无所不及的思想成果，是古代科学思想的伟大代表，不仅在哲学、逻辑学方面的成就至今还被应用着，而且对物理学的前期发展是有贡献的。亚里士多德认为，物体永远在运动变化，“运动是永恒的，不能在一个时候曾经存在，在另一个时候不存在”这种运动永恒的观点具有唯物主义思想，包含辩证法的因素，至今仍是积极而有价值的。亚里士多德提出的“自然运动”与“非自然运动”的理论。其中含有静止惯性的思想，在遥远的公元前，已是难能可贵的了。亚里士多德认为地上的物质由土、水、气、火这四种“基本元素”组成；企图从物质本身来说明自然，把科学从宗教与神话中解放出来，这一精神是有进步意义，这是人类幼年时代的思想精粹。亚里士多德主张大地是球形的，并列出了一些事实来证明。他说，当月蚀的时候，其显明的部份恰带有球形的形状月蚀的成因乃是由于地球遮蔽月球之故，因而这就是说，地球表面的球形确定了月球的轮廓：认识到大地是球形，是一个重大的认识飞跃，为后来引力理论的建立作了思想准备。这样一位伟大的学者为什么在物理问题上经常出错？亚里士多德的错误不在于头脑也不全在于时代，而在于研究方法。亚里士多德对物理的研究是采用“观察加直觉”的方法，他的那些错误结论是靠观察，并依赖直接推理，得出一系列直觉结论。固然，观察与直觉对物理研究是至关重要的。详细的观察和良好的直觉往往导致伟大的发现。然而物理学是一门以实验为基础的学科，所以根据直接观察所得出的直觉结论不是都可靠，有时会将人们引入歧途。如果说伽利略比亚里士多德伟大，就在于伽利略是第一位创造通过实验检验理论推导的科学研究方法的科学家。二、伽利略与自由落体亚里士多德的学说在十六世纪仍然如日中天，人人都奉为经典，没有人提出任何的怀疑。亚里士多德关于自由落体的学说是：物体自高处自由落下的速度和重量成正比。也就是说，一个十磅重的物体，下坠的速度会比一磅重的物体快十倍。这个学说在大小的外表上看来，似乎非常的合理，而且人人也都相信学说的真确性，教授们严肃的把这个学说教给他们的学生，学生们也都敬谨的接受这个学说，只有伽利略表示怀疑。伽利略曾经亲眼目睹大小不同的冰雹，同时一起掉落到地。根据常识判断，它们似乎是从同一高度一起下坠的，但是按照亚里士多德的学说，较大的冰雹应该先落到地面上，小冰雹在接着掉来，伽利略观察到的并非如此。他做了许多实验，发觉亚里士多德的学说是错误的，他决心指出这项错误。传说有一天，他邀请有关的教授到比塞塔前，拿出一个一百磅的重体，和一个一磅的重体。伽利略问所有的教授们：“假如这两个重体同时自塔顶自由落下，结果如何？”教授们议论纷纷，谁也没有做过这样的实验，没有人敢预料结果如何。以往，他们按亚里斯多德的学说照本宣科，从来没有怀疑过。现在，居然有一位二十五岁的青年，提出了要求证据的疑问。结果呢？要是两个重体以非常悬殊的速度坠落地面，教授们可以松一口气，证明亚里士多德的学说是正确的，伽利略将被冠上说谎者、搅局者的罪名。要是两个重体同时坠落地面？又将如何解释呢？是扬弃奉行多年的亚里士多德学说，接受伽利略实验所证明的事实，还是对伽利略的实验视若无睹？比萨塔的倾斜度可以使坠体不受阻碍，伽利略塔顶大喊：“看清楚了没有？下来了！”两个重体砰然而下，小的重体始终和大的重体并行，而且同时落地。这两个重体的砰然一声，并不表示亚里士多德的学说已经崩溃。因为这一群教授在不想相信一件真实事物的时候，根本不去看一看、摸一摸，无论如何也不愿意承认亚里士多德的学说是错误的。更荒谬的是他们反而怀疑伽利略为了证实速度相同，而在重体内隐藏了“魔术”。三、评述伽利略的科学研究方法比萨有座著名的塔，建于1173年。塔高546m（179英尺），由于塔基问题，塔身发生倾斜，那正是理想落体实验场所。伽利略为了证明他的论断，他邀请了许多人到斜塔旁观看，有他的支持者，也有他的反对者。伽利略一手拿着1只0454kg（1磅）重的铅球，另一手拿着一只454kg（10磅）重的铅球，一步一步地登上斜塔，那些支持亚里士多德的学者发出“嘘嘘”的嘲笑声，准备看他“失败”的实验。伽利略到了塔顶，向下面人作了手势，叫喊着：“现在请各位注意！”他随即一松手，两只铅球笔直落下。“啪”地一声，两个重量不等的铅球同时落地。伽利略用实验方法证明亚里士多德的看法是错误的，还用实验证明了力不是维持物体运动而是改变物体运动状态的原因，并根据斜面实验，提出惯性的概念，总结出了惯性定律，自由落体运动定律，相对性原理，发现了单摆等时性原理，用自制的33倍望远镜发现了一系列天文现象。伽利略为了确立新的自然研究法实验法的地位，又同教会的唯