自由落体运动 教学反思(精选8篇)
自由落体运动在高中物理教学中具有特殊的地位,在知识上它是匀变速直线运动的一个实例,在方法上渗透着理想化模型的重要研究方法。在整个必修一的教学安排上,匀变速运动的教学重点在于其规律的应用,而自由落体运动的新课教学则要向学生介绍一种探究物理问题的科学方法,培养学生科学严谨的治学态度,能深刻理解自由落体运动的规律,并能灵活应用其规律解决问题。
现就我所讲的《自由落体运动》一课,谈谈自己的课后反思。
本课程的教学设计主要要解决两个问题,一是怎样引入新课,二是分析论证其运动性质和运动规律。
一.成功之处
1.在实验的基础上建立自由落体运动的定义
根据本节课的教学目标和教学重点,为让学生能切实的体会和理解自由落体运动的特点,单凭演示实验,学生很难体会到自由落体运动的特征。因此,让学生通过手中的课本和几张纸分别进行两次实验(两物从同一高度、同时释放。纸两次分别是展开、团紧),观察下落的快慢。通过观察,让学生发现并分析出影响下落快慢的原因。进而大胆猜想若排除此因素,结果会怎样?然后用“牛顿管”实验验证。这样,能够充分调动学生学习的积极性,主动参与到课堂中来。在探究中学会发现问题,并敢于大胆进行科学猜想,这点要比教师单纯生硬的直接给出定义效果要好的多。
2.在学生已有的知识结构上学习新知识
在学生利用打点计时器探究“自由落体的运动性质”前,引导学生复习匀变速直线运动实验中纸带的处理方法,提出了明确的思考方向后,由学生设计实验方案,完成实验操作,并运用已有的知识认真分析(有发现△x是定值的,有求解并证明加速度是定值的),最后归纳总结,得出自由落体运动的性质。在学习自由落体运动的规律时,先引导学生复习匀变速直线运动的规律,在此基础上由学生自己推导出其规律。温故知新,符合学生的认知特点。
3.以学生为主体,符合新课改的要求
整个课堂以学生为主体,在利用打点计时器探究“自由落体的运动性质”时,由学生自己设计实验、操作、处理数据,得出结论。教会了学生探究物理问题的科学方法,培养学生科学严谨的治学态度。二.不足之处
1.课堂提问不能顾及大多数同学
在这节课的教学中我多次提问,但涉及的人数并不很多,主要原因是学生的表达能力、动手能力有别,在规定的时间里无法按要求完成实验,自然就无法回答问题了,有的学生不会组织语言,还有一些羞于发言的学生,于是课堂提问覆盖面不够广,在今后的教学中要鼓励学生课堂积极发言。
2.课堂时间有点紧张
关键词:自由落体运动,重力加速度,运动规律,实验,能力
“自由落体运动”是五年制高职物理学中重要一节内容, 本节课主要学习什么是自由落体运动, 自由落体运动的条件、规律以及重力加速度。自由落体运动是自然界广泛存在的一种运动形式, 是一种典型的匀变速直线运动的实例。对自由落体运动的深入分析, 有力于学生更加深刻理解匀变速直线运动, 所以对自由落体运动教学处理尤为重要, 结合本节课的教学实际, 谈谈我对《自由落体运动》一节内容的教学改进及体会。
1 实验引入课题, 激发学生的求知欲
教师演示, 把一个铁球用细线悬挂在铁架台上, 用火烧断细线, 让学生观察实验现象。然后提出问题:小球为什么能下落不同的物体下落快慢都相同吗?引导学生分析思考, 以此引出课题。通过实验引入使问题变得直观、明了, 不仅集中学生的注意力, 而且较好的激发学生探索问题的兴趣。
2 改进实验, 由学生探究完成。
本节教材开始时是简述亚里士多德观点, 叙述伽利略的研究过程, 可将伽利略的研究过程简单处理, 改为学生探究实验, 有利于学生能力的培养。具体设计如下。
设问:什么样的物体下落得更快呢?越重的物体下落得越快吗? (引导学生实验探究)
设计学生实验一:把金属片和纸片从同一高度同时从静止释放。
学生操作, 思考并观察现象。
提问:实验观察到的现象。
结论:质量大的物体 (金属片) 先落地。
师:如果将纸片揉成纸团实验结果又会如何呢?
设计学生实验二:让金属片和纸团从同一高度同时从静止下落, 观察其下落快慢情况。
学生操作, 思考并观察现象。
提问:实验观察到的现象。
结论:金属片和纸团几乎同时落地。
教师:比较两次实验, 是什么原因造成纸片和纸团在下落过程中快慢有这么大的差别呢?引导学生进一步研究。
提问:造成下落快慢不同的原因是什么?
结论:空气对纸片阻力大, 对纸团阻力小。
教师:如果设法消除空气阻力, 金属片和纸片下落情况又会怎样呢?鼓励学生猜测结论。
教师:用牛顿管演示金属片、羽毛等下落快慢情况, 并辅以多媒体播放演示过程。通过教师进一步演示, 结论一目了然, 从而很自然地引出“自由落体运动”这一课题核心。
3 概念、规律、公式教学的处理
对于“自由落体运动”基本概念教学为了培养学生总结规律的能力, 我让学生从以上的实验并结合教师教学课件, 自己归纳总结出自由落体的定义以及条件。通过学生归纳, 可加深对概念的理解, 使教学过程变得轻松愉快, 又有助于问题的研究和学生能力的提高。
对于自由落体运动规律我是这样处理的:课前提问初速度为零的匀变速直线运动规律, 重点是s2-s1=s3-s2=s4-s3=Δs公式, 为研究此问题做铺垫。课堂中让学生测量分析“自由落体运动”实验闪光照片中各位移间关系, 教师加以引导, 在误差允许的范围内应符合上述关系, 从而得出结论。自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
有了自由落体运动规律, 根据匀变速直线运动公式, 引导学生很容易推导出自由落体运动的位移和速度公式:
课本的做一做小实验, 我也利用起来了, 改为课堂学生实验, 放手让学生自己做, 自己计算, 让学生在做的过程中体会学习物理的乐趣。
4 本节课的教学体会
本节课解决了三个问题──怎样的运动是自由落体运动, 自由落体运动规律怎样?自由落体运动的重力加速度是否相同?这三个问题都比较适合学生主动探究, 尤其是第一个问题, 符合“情景设置—问题链接—自主探究—形成共识, 得出结论”的教学方法, 学生在趣味实验的激发中, 问题的引领下, “我要学、我想学”的情绪洋溢在整个课堂。通过自主体验、小组互动、组间互评、自我评价改变学生以往的学习方式, 体现新课程提倡自主学习的新理念。
物理学是一门自然学科, 与我们生活有着紧密联系, 在研究物理学问题时, 为便于问题的解决, 有时需建立物理模型。物理模型是忽略实际问题的次要因素突出主要因素, 经过科学抽象而建立的新的物理形象.通过运用物理模型可以突出重点, 抓住本质特征和属性, 形成科学概念, 有助于物理问题的研究和解决。如:伽利略在研究运动的原因并指出, 亚里士多德观点的错误时, 设想的“理想实验”就是建立了一个没有空气阻力的物理模型.在建立物理模型后, 问题便简洁多了。在研究物体运动时, 引入“质点”模型, 使复杂的运动简单化了, 便于问题的解决。所以在本节教学中, 要有意向学生渗透这方面知识, 使学生逐步认识物理模型在研究问题的重要作用和意义。
本节课是学生初次运用匀变速直线运动规律解决实际问题, 所以在知识理解上有一定的难度, 在计算能力和分析能力方面还要有个渐进过程, 所以教学过程中, 引导, 师生互动显得尤其重要, 认真设计, 将课堂落实到实处, 而不是摆花架, 走过场。
自由落体运动一节教学已有多种处理方法, 但纵观现代教学发展趋势, 只有着眼于学生科学态度的培养, 创新能力的提高, 发挥学生的主体作用, 才符合教学规律。在高职教学中, 如何做到“教学做”一体, 如何把课堂这一舞台交给学生, 让学生成为课堂的主人, 创造成功, 走向成功, 是每一位教师值得思考的问题。
参考文献
[1]熊永飞.新课程学习 (中) , 2012 (3) .
[2]王凤黎.中国教育技术装备, 2012 (13) .
教学设计思想是现代教育更重视在教学过程中对学生的诱思探究指导。在本节的教学法中,要注意引导学生通过观察、分析、综合,自己得出结论,渗透物理学的分析解决问题的方法,使学生能力进一步提高。
本节知识中,自由落体运动的速度和位移随时间变化的规律是本节的重点,而理解不同物体在同一地点下落的加速度都相同,是重力加速度则是本节的难点。探究式教学可以采用“设定情景,提出问题”——“分析问题,提问假设”——“设计实验,验证假设”——“分析结论,得出结果”的程序设计课堂教学。
物理学史是一部人类的进步史,每一项重大的发现,都联系着社会,联系着人。在指导学生学习物理知识的同时,适当进行一些学史的介绍,潜移默化地对学生进行人文教育。
活动设计: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,另一面朝向学生);
引问:“一般刻度尺是用来测量什么的?”
学生:“测长度。”
教师:“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大脑反应时间,谁想知道自己的大脑反应时间是多少?可以用我的这把尺来测测。”
同学们一定想知道这把尺子为什么能测出你的反应时间,它的“奥妙”与我们今天所要认识和研究的一种运动密切相关,由此引入课题,激发起学生的好奇心,活跃课堂气氛。
实物演示:
①用绳子悬挂着的物体,如果绳子断了,物体会掉下来;
②树上的果实,成熟后会掉下来;
③手里捏着的粉笔,松开手后会掉下来。(演示)
教师引问:观察并指出以上情景中的物体相似的运动特点。
介绍:上述三种情景物体都做竖直下落运动,这类下落的运动称为落体运动,这节课我们一起研究落体运动是否具有一定的规律。
提出问题:落体运动的快慢与哪些因素有关呢?不同物体的下落运动,情况是否相同呢?
学生直觉经验:重的物体下落快——也是历史上亚里士多德认可的观点(简介亚里士多德)
演示:从同一高度同时释放石头和羽毛,再释放金属片和纸片。观察现象。
提出问题:是不是重的物体一定比轻的物体下落得快?
学生分组进行实验探索,最后请学生演示(不同方案),并说明实验现象,得出结论:重的物体不一定下落得快。
介绍意大利物理学家伽利略的推理。
得出结论:物体下落的快慢不是由物体的轻重决定的。
进一步思考:如果没有空气阻力的影响,物体下落的图景是什么样子呢?
教师演示牛顿管。
教师讲有关落体运动的物理学史,正确认识从亚里士多德到伽利略的科学发展历程。
再看实验:把刚才的纸片揉成团,和小钢球由静止同时下落,同学再观察:
学生:几乎同时落地。
教师:同一个纸片,为什么形状不一样,其下落时间就不一样呢?
提问:为何会出现这种现象呢?
引导:空气阻力的作用使问题变得复杂!
学生:这是因为空气的阻力的影响。把纸片揉成团,所受空气的阻力要比纸片所受空气的阻力小得多,所以与小钢球几乎同时落地。
教师:这就是自由落体运动。同学们根据这些过程、结论,给其下一个定义。
学生回答:物体只受重力从静止开始下落。
板书1:自由落体运动
(1)物体只在重力作用下从静止开始下落的运动,叫做自由落体运动。
(2)做自由落体运动的物体,在同一地点从同一高度下落的快慢是相同的。
教师:从实验中知道,自由落体运动是一种变速直线运动,那么自由落体运动是什么性质的运动呢?是一般的变速直线运动,还是匀变速直线运动呢?
学生:(部分)是匀变速直线运动.
教师:这样说有根据吗?你研究过吗?(反问),然后引导学生利用实验验证
学生活动:
教师讲述、提问:
在同一地点,一切物体在自由落体运动中的加速度都相同,这个加速度叫自由落体加速度,也叫重力加速度,用g表示.g是矢量,方向总是竖直向下的.大家阅读书上的表格,从表格中你能发现什么,同一地点物体的g值都相同吗?有何规律?一般计算中取何值?粗略计算中取值为多少?
学生阅读回答:纬度越高,g值越大,而且都接近9.8m/s2。
教师活动:
教师通过大屏幕投影来说明重力加速度的大小、方向和随位置的变化规律.指出一般计算时取g=9.8m/s2,粗略计算中常取g=10m/s2.
板书3:自由落体加速度
(1)在同一地点,不同物体作自由落体运动时的加速度相同,这个加速度叫自由落体加速度,也叫做重力加速度,通常用g表示。
(2)赤道小,两极大。高山小,平地大。通常情况下g取9.8m/s2。
(3)重力加速度是矢量,它的方向总是竖直向下的,与重力方向相同。
归纳自由落体运动的规律:
学生思考并回答:
由于自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,所以匀变速直线运动的基本规律及其推论都适用于自由落体运动,例题:1991年5月11日《北京晚报》报道了一位青年奋勇接住一个从15层高楼窗口跌出的孩子的动人事迹.设每层楼高是2.8米,这位青年从他所在的地方冲到一楼窗下需要的时间是1.3秒.请估计一下,他要接住孩子至多允许他有多长的反应时间?(将剪报与题同时投影至屏幕上)通过例题渗透思想品德的教育。
课后反思:
1.物理学是一门以实验为基础的自然科学。在实际教学工作中应给学生以主动探究、自主学习的空间。自由落体运动是一节比较适合采用探究式教学的内容,使学生在探究过程中获得知识、发展技能、培养能力特别是创新能力,在平时教学中应根据教材内容适当采用探究式教学。
2.本节课中,学生的主要学习任务是学生通过观察、实验、数据处理等研究过程,认识自由落体运动特点及规律,提高分析、推理等能力,通过探究影响物体下落快慢的因素,认识建立理想化模型,得到物理规律的科学方法。设计中裁减了对自由落体下落快慢的理论分析,大部分时间分配到对物体下落快慢的探究和自由落体纸带数据分析上,从而保证了学习任务的完成。
科目:物理必修1
教学对象:高一
课时: 1课时
提供者:黄基利
单位:温州市龙湾中学
一、教学内容分析
本节课主要来源于人教版高中物理必修一第二章第6节《自由落体运动》学习后的一节应用课。自由落体运动是一种理想化模型,在高中物理教学中具有特殊的地位。在知识内容上,它是匀变速直线运动的一个特例,在思维方法上渗透着理想化模型的重要研究方法。在必修一整个运动学的教学中,匀变速直线运动的教学重点就在于规律的应用,而自由落体运动规律的应用就包含了整个匀变速直线运动规律应用的思维方法,因而本节课对学生怎样分析运动学问题具有重要的指导和意义。
二、教学目标
1.知识与技能
(1)知道做自由落体运动的条件,理解影响物体下落快慢的因素;
(2)能够利用打点计时器或其他实验仪器分析自由落体的运动轨迹并能分析测量重力加速度的大小;
(3)知道自由落体的加速度大小和方向;
(4)知道竖直上抛运动与自由落体运动的相同点和不同点,并能解决竖直上抛运动的简单题型。
2.过程与方法
(1)培养学生的观察能力和逻辑推理能力;(2)进行科学态度和科学方法教育,了解研究自然规律的科学方法,培养探求知识的能力;(3)通过对重力加速度测量的实验探究,初步会进行探究实验的设计。(4)初步了解探索自然规律的科学方法。培养学生的观察、概况能力。3.情感态度与价值观
(1)调动学生积极参与讨论的兴趣,培养逻辑思维能力及表达能力;
(2)渗透物理方法的教育,在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型——自由落体。(3)通过实验,培养学生的合作精神。
三、学习者特征分析
学生已经学习了位移、加速度、时间等描述运动的知识,而且对匀变速直线运动规律的应用方面具有一定的基础。通过上一节课的学习,学生对自由落体运动及其运动规律也有了初步的认识,然而通过学生上交的作业来看,对于如何应用自由落体运动的规律来解决具体的问题还存在一定的不足,尤其是怎样求解重力加速度,需要教师进行指导,使学生能独立分析自由落体运动的简单题型。
四、教学策略选择与设计
本节课总体上采用“设定情景,提出问题”——“师生探讨,分析问题”——“设计方案,计算求解”——“总结规律,拓展练习”的主线开展。首先回忆做自由落体运动的条件,得出自由落体运动的规律是初速度为零的匀变速直线运动,然后提出“怎样测量重力加速度?”,师生分析问题之后,学生开展讨论设计实验方案并进行理论推导计算;教师给出方案,学生自由探讨计算;最后教师给出自由落体运动规律应用的两个常见题型,学生进行分析思考,并在教师的指导下完成教学任务。
五、教学重点及难点
教学重点:
1.测量重力加速度的方法和理论计算; 2.自由落体运动规律应用的两种题型分析; 教学难点:
1.逐差法和滴水法求重力加速度;
2.竖直上抛运动的题型分析
六、教学过程
教师活动
学生活动 设计意图
问题情景引入:
下列说法中正确的是()
A.从静止开始下落的物体都必做自由落体运动
B.从地球表面附近做自由落体运动的物体,加速度都是相等的 C.自由落体运动加速度的方向总是竖直向下的
D.满足速度跟时间成正比的运动一定是自由落体运动 答案:C
思考回忆自由落体运动的条件和运动规律
让学生回忆上节课所学的内容:
(1)定义:物体只受重力作用从静止开始下落的运动。(2)性质:初速度为零的匀加速直线运动。(3)重力加速度:
大小:一般g可9.8m/s2或10m/s2 方向:竖直向下
问题情景一:
如何求解自由落体的加速度呢?你可以想到几种方法。
学生思考并设计实验方法
通过学生探讨研究利用自由落体运动规律来求解重力加速度,从而达到对自由落体运动规律的应用。
实验方案1: 利用打点计时器的纸带分析
提问:根据纸带信息,可以有几种方法进行求解重力加速度? 分析:
方法一画出v-t图像,根据图像的斜率求解重力速度。方法二逐差法
①如果纸带上有六条连续的相等时间间隔,则
②如果纸带上有五条连续的相等时间间隔,则去掉头或者尾的间隔,采用
学生思考并举手回答
对v-t图像的应用和逐差法公式的学习
实验方案2:利用频闪照相
频闪摄影是研究变速运动常用的手段。在暗室中照相机的,频闪快门处于常开状态,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈的闪光,照亮运动的物体,于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。根据小球自由落下时的频闪照片示意图,频闪仪每隔0.04s闪光一次,就可以测量出自由落体的加速度。注意:单位是厘米
问题:给出频闪照片的示意图,让学生讨论分析,提出求解方法。
学生思考,并回答计算方法: 方法一:使用逐差法求解;
方法二:求出某个位置的速度和开始自由落体运动到该位置的时间,利用计算重力加速度; 方法三:量出开始自由落体运动到某个位置的高度和运动时间,利用计算重力加速度; 方法四:取两个相邻相等时间间隔T及位移之差,利用求解; 方法五:求出频闪照中某两个位置的速度,利用求解
对自由落体运动公式的灵活应用
实验方案3:滴水法测加速度
某同学用下列方法测定重力加速度
(1)让水滴落在盘中时,仔细调整水龙头的阀门,使第一滴水刚落入盘中听到响声的瞬间,第二滴水滴正好从阀门口处开始下落;
(2)当听到水滴落进盘中的某次响声开始计时,并数“0”,以后每听到一次响声,依次数“1,2,3,„„”,直到数到“50”按下停表按钮,停表上显示的时间为20.0 s;(3)用米尺测量出水龙头阀门口到盘子的距离为78.24 cm.根据上述实验过程及所得数据,计算重力加速度的值为_____m/s2.学生思考并进行求解
对知识点——滴水法测重力加速度的理解和应用
问题情景二:
屋檐定时滴出水滴,当第5滴正欲滴下时,第1滴已刚好到达地面,而第3滴与第2滴正分别位于高1m的窗户的上、下沿,问:(1)此屋檐离地面多少米?(2)滴水的时间间隔是多少?
学生独立思考并分析
对自由落体运动规律的应用题型一
问题情景三:
竖直上抛一物体,初速度为30m/s,求:上升的最大高度;上升段时间。(g=10m/s2)(教师演示,并讲解竖直上抛运动的特点)学生课堂练习:
在离地15m的高处,以10m/s的初速度竖直上抛一小球,求小球落地时的速度和小球从抛出到落地所用的时间.(忽略空气阻力的影响,取重力加速g=9.8m/s2)
学生独立思考并分析
对自由落体运动规律的应用题型二 竖直上抛运动特点:
(1)具有竖直向上的初速度。
(2)因为重力远大于空气阻力,故空气阻力可忽略。物体只受重力作用,加速度恒为重力加速度。
(3)物体上升达到最高点还要下落,上升阶段是匀减速直线运动,下落阶段是自由落体运动。
七、教学评价设计
《自由落体运动规律的应用》的量规评价表 评价指标(权重)
优良
合格
不合格
自评
师评
学习完成情况(50分)
知道自由落体运动的特点以及重力加速度的大小和方向(10分)
知道物体做自由落体运动的条件以及重力加速度的大小(8分)
对什么是自由落体运动、重力加速度的大小和方向的认识有点模糊(5分)
熟练掌握自由落体运动的规律和基本公式(20分)
基本知道自由落体运动规律和涉及的公式(15分)
只知道自由落体运动涉及的公式,不理解自由落体运动的规律(10分)
能熟练应用自由落体运动的规律分析并解决实际的落体问题(20分)
只能基本利用自由落体运动规律的公式分析并解决实际的落体问题(15分)
不会分析落体运动的问题(10分)
自主探究(20分)
能提出新的测量重力加速度的实验设计方案,并独立完成探究测量重力加速度(20分)
不能提出新的测量重力加速度的方案,但能独立完成教材提供的测重力加速度的实验方案(12分)
不能独立进行测量重力加速度的实验,效果差(5分)
合作交流(15分)
小组成员共同努力完成测量重力加速度的实验并提出新的设计方案(15分)
小组成员合作较好,能基本完成课本提供的实验方案(10分)
小组成员之间表现不好,不能完成测量任务,效果差(5分)
解决问题(15分)
能很好地运用知识解决简单的实际问题(15分)
简单的实际问题解决效果一般(10分)
不能解决简单的实际问题(5分)
合计
等第:
1、优良:80分以上;
2、合格:60分以上;
3、不合格:60分以下
八、板书设计
一、自由落体运动规律
(1)定义:物体只受重力作用从静止开始下落的运动。(2)性质:初速度为零的匀加速直线运动。
(3)重力加速度:大小:一般g可9.8m/s2或10m/s2 方向:竖直向下
二、重力加速度的测量
(1)纸带测量(2)频闪照相(3)滴水法
三、自由落体运动规律应用:
(1)连续滴水型(2)竖直上抛型
九.教学反思
本节课以“设定情景,提出问题”——“师生探讨,分析问题”——“设计方案,计算求解”——“总结规律,拓展练习”的主线开展。教学设计完整,而且题目选择合理、适度,充分考虑到学生的接受能力;所给的例题代表性强,有助于学生掌握自由落体运动规律的应用。本节课的主要亮点就是对“如何求解自由落体的加速度呢?你可以想到几种方法。”和“给出频闪照片的示意图,让学生讨论分析,提出求解方法。”这两个问题的探讨,学生都能够积极参与问题的探讨,并积极回答问题,提出自己的见解。课堂氛围活跃,学生的积极性得到了最大的发挥。而且学生提出的很多意见都是我备课时没有想到的,这充分说明这节课的教学效果较好。尤其是对第二个问题的探讨,学生能充分应用自由落体运动的规律来求解重力加速度,语言表述也非常得清楚。本节课存在的主要不足是
1.课堂的问题情境引入所花时间有点长,直接影响到后面课堂内容的开展,所以课堂的时间掌控方面今后还学要多加注意;
2.课堂提问主要是让全体学生一起回答问题为主,单独让学生站起来回答问题的情况很少,今后要注意改变。
一、案例背景
1、《自由落体运动》教材分析
本节为《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理1”中第一个二级主题“运动的描述”中所涉及到的内容。本节教学内容要体现物理实验在认识自由落体规律中的作用,并通过介绍伽利略对自由落体的研究,体会科学研究方法对物理学发展的作用。
物体的下落运动是日常生活中最为常见的现象,学生对物体的下落运动已有自己的认识,这可以成为教学的起点,通过实验和科学的辨析,认识自由落体运动的规律。
2、教学背景简介
本节课在回浦中学外语11班进行教学,是物理组期中阶段时开的一节公开课。学生对本节课内容有所预习。
3、以实验为课堂模式的探索
新课程下的物理课堂对课堂实验及课堂教师演示实验提出了更多的要求,课堂实验需教师和学生共同参与,在通过实验操作后,自然而然的得出隐藏在实验背后的物理定律。达到教师教的轻松,学生学得兴趣。
4、课堂训练的合理布置。
实验贯穿整节课,对分组实验的实验数据处理就成了本节课的一个课堂训练,提高学生的合作能分,提高学生的处理实验数据的能力,提高学生从大量定性的现象中找到物理规律的能力。
二、教学过程
(一)新课的引入
师:生活中,我们见过很多从空中落下的物体,如雨滴、雪花、落叶、苹果等等,事实上我们发现这些物体有些下落得快,有些下落得慢,同学都说说看,你们心中觉得哪些物体下落的快,哪些下落得慢?
说明:让学生展示对物体下落已有的经验认识,并引导学生注意观察身边物理现象,体会到物理知识就在我们身边,感悟物理规律研究的价值。学生对物体下落的认识有下面几种 1.重的物体下落快;例如:小石块下落的比树叶快 2.轻和重的物体下落一样快;例如:小石块和小纸团下落的一样快 3.体积小的物体下落的比体积大的物体下落快;例如:小球下落的比气球快 4.密度小的下落得慢 6.„„ 师:同学们提出的这些看法从每个实例在生活中都存在着,是那到底物体下落跟哪些因素有关呢
说明:让学生对已有观点进行分析和比较,提出新的问题,然后对新问题进行进一步的研究。对已有现象和结论进行进一步的思考和分析是科学研究的起点。学生分析出影响下落快慢的因素有如下几种: 1.物体的轻重; 2.物体的形状; 3.物体的密度 师:当物理现象可能与几个因素有关时如何研究下去?可通过实验进行进一步的研究;也可以通过科学的推理进一步研究。下面我们同学就来一起设计几个实验来验证,影响下落快慢的因素到底跟同学们提出来的有没有关系。
。说明:对于遇到的问题和困难如何进一步研究下去,这是要让学生体会的,因此在学习中不要只给学生唯一正确的方法和过程,让学生尝试中体验成功和失败的快乐。学生提出的实验方案有: 1.三个贴在一起的一元硬币的一个硬币分别从同一高度下落,观察下落快慢。同学猜想:重量不同,下落一样快 2.三个贴在一起的一元硬币和一张纸片从同一高度下落,观察下落快慢。同学猜想:重量大,下落快 3.„„ 师:好,每个同学都开动脑筋,设计出? 说明:以往结论往往是教师直接给出,没有给学生思考总结的时间,这样学生的实验只流于形式,没有达到揭示通过实验揭示现象本质的功能,同时也不能给学生带来研究问题的乐趣。
预测:学生对实验现象的观察和思考可能得出的结论是
(1).空气阻力对物体下落是有影响的,同一物体受到空气阻力时运动的较慢; 2.当有受到空气阻力时物体下落还与物体重力有关 3.当物体在没有受到空气阻力的情况下,物体下落的快慢似乎与重力无关 4.„„ 师:从以上讨论中,我们可以发现空气阻力对物体下落的确有影响,而且较为复杂,日常生活中许多物体下落时受到的空气阻力很小,与物体的重力比较小的很多,常常可以忽略不计,我们今天就是研究在没有空气阻力的情况下物体的下落情况,这种运动就叫自由落体运动。
(二)自由落体运动
1、轻、重物体自由落体运动的过程运动情况一样―――下落的一样快
教师通过牛顿管演示实验来证实在没有空气阻力的情况下,轻、重物体下落情况一样。实验装置如右图所示,在一根长约1.5m的玻璃管中,放入一些形状和重力均不同的小物体,如羽毛、金属片、软木塞、小玻璃球等。演示实验时按如下步骤:(1)不抽出玻璃管中的空气,将玻璃管倒立过来,观察物体下落情况
(2)抽去玻璃管中部分空气,将玻璃管倒立过来,观察物体下落情况
(3)继续抽泣玻璃管中空气,再将玻璃管倒立过来,观察物体下落情况在
师:从该实验中,同学们看到什么现象,从这些现象中说明了什么问题?
说明:演示实验的功能是为了揭示现象的本质,提高学生学习的兴趣;演示实验中如何提高学生观察的兴趣是教师在完成实验过程中要考虑的;本演示实验并没有一下就做“真空”情况下,物体下落的情况;而是不断地抽出玻璃管中的空气,观察减小物体下落阻力,物体的运动情况;这样每次实验现象均不相同,有利于形成科学的观察习惯和观察敏锐性。
预测:学生可能的观察到的现象和结论 1.玻璃管中空气越少,那么物体运动快慢越一致 2.可以推出在没有空气阻力的情况下,轻、重物体下落的一样快 在学生得出不同物体自由落体运动情况一样后,教师介绍伽利略是如何对亚里士多德对物体下落的研究结论产生怀疑,通过推理进行进一步分析得出轻、重物体下落是一样快的。分析方法如下:
在古希腊哲学家,亚里士多德认为物体下落的速度与物体所受的重力大小成正比,即重物比轻物先落地。伽利略用亚里士多德的观点推出了互相矛盾的结果。他说如果重的物体先落地,那么把轻的物体和重的物体栓在一起,那么它比重的物体还重,根据亚里士多德的观点它下落的地面的时间应比重的物体短;但我们再根据亚里士多德的观点,重物下落的比轻物快,那么在下落过程中,重物会受到轻物的牵扯而变慢,轻物会受到重物的牵扯而变快;那么拴在一起的物体下落的速度应比重物下落的速度慢;这样伽利略就用亚里士多德的观点推出两个互相矛盾的结论,这说明亚里士多德的观点是有缺陷的,因此伽利略认为轻、重不同的物体它们下落的速度是一样的。为了说明他对物体下落的结论是正确的的,据说他在比萨斜塔上把木球和铜球同时下落,发现它们几乎同时落地。伽利略利用科学的思辨方法指出了亚里士多德对物体下落的观点的矛盾通过实验揭示了物体自由落体运动的规律。
2、自由落体运动的加速度
师:自由落体运动的规律都相同,用什么物理量来表示自由落体的运动规律呢?
说明:在研究得出轻、重不同的物体自由落体运动的一样快后,学生很可能会产生这样的疑问,为什么轻重物体下落的会一样快?其内在原因是什么?产生这样的疑问是非常好的,对这个问题的思考和讨论正是揭示了力和运动之间的关系。但并不是本节课研究的主要问题;因此在此处,教师通过问题把学生的思维引导到研究自由落体运动规律这方面。如果学生有这方面的疑问,教师应给以积极的肯定,并且鼓励学生课可后给以解决。预测:学生对老师提出的问题可能的答案是 1.用物体的速度来表示 2.用物体的运动加速度来表示 引导学生认识到物体运动的加速度是用于确定物体的运动快慢,知道物体运动的加速度就能知道物体的运动速度的变化规律,知道物体的速度变化规律就能知道物体的位置变化规律,因此只要知道物体的运动加速度(和运动初速度)就能知道物体的运动规律。
师:那么如何测得自由落体运动的加速度呢?请思考测量重力加速度的实验方案?
说明:自由落体运动是匀变速直线运动的一个实际例子,本节课目的不仅要让学生认识到自由落体运动的规律,而且还要通过对自由落体运动的研究来加深对匀变速直线规律的掌握和应用。因此可让学生利用所学匀变速直线来设计来研究自由落体运动的运动规律。预测:学生设计的实验方案可能是: 1.让小球从高为h下落,测出下落所用时间t;那么自由落体运动的加速度为g2th(此种方法由于物体自由落体运动很快,2因此时间的测量较难;此种方法并不可行)s2.利用打点计时来测量自由落体运动的加速度gT(重物重2力应较大,这样才能使重物在下落过程中受到的阻力可以忽略不计,本实验容易实现)s3.利用闪光照片来测量自由落体运动的加速度gT(本实验2实验误差最小,但不容易在课堂上实现,但这种方法教师应该给予介绍)在学生交流讨论实验设计的方案中,应让他们对各种方案阐述自己的观点,反思方案中的问题。老师可根据教学实际情况安排实验(打点计时器实验)或直接给出打点器打出自由落体运动的纸带(或自由落体运动的闪光照片),让学生分析得出测量出自由落体运动的加速度―――重力加速度。
教师在学生算出重力加速度后,教师可以提供不同纬度上的重力加速度,让学生发现地球不同纬度的重力加速度是不一样的,它会随纬度的增大而增大。(这点可以在学习万有引力定律后给出更好,因此教师可以根据学生情况自行取舍;如果学生能提出为什么重力加速度会随纬度的增大而增大?那么老师应给以肯定,鼓励学生探究其产生的原因)3.自由落体运动规律的应用
生活中许多物体的下落都可以看成自由落体运动;如石块下落、花盆下落„„。
1.请同学们估算从三楼凉台上下落的花盆,经过多长时间到达地面,到达地面速度多大?
说明:该例题让学生体验物理现象就在我们身边,体验自由落体运动的快慢。让学生学会估算的方法。分析和解:每层楼楼高约2.8m左右三楼凉台离地面高度h≈2.8×2+2.8÷3≈6.5(m)根据自由落体运动规律:t2hg2h12gt ∴26.5101.14(s)花盆落地速度:v=gt≈11.4(m)老师在学生解题的过程,应教学生估算楼高的方法,知道每层楼高;解题后应对结论进行进一步的讨论。如:问三层楼掉下的花盆到达地面所用时间1.14s是长还是短,那么住在高楼同学应注意什么?进入工地为什么必须戴上安全帽?„„等许多实际问题。
在学生体验到自由落体运动下落很快后,老师可以介绍伽利略是如何通过实验和推理来研究自由落体的运动的规律的。(当时没有打点计时器和闪光照相的方法,也就是这么短的时间是没有办法测量的;伽利略是如何解决这样的问题?)(参考伽利略《两种新科学的对话》一书)
2.请同学们利用刻度尺设计测量人的反应时间
说明:在应用物理规律时,不仅要做巩固性练习,而且要结合实际问题情景让学生在做的过程体验如何应用物理知识解决问题特别是方案设计的讨论有助于促进学生各方面的发展,提高学生学习的兴趣。这个问题学生可在课堂完成也可在可后完成。
三、案例评析:
本节课教学设计不仅注重学生新知识的形成过程,让学生在学习知识的同时体会如何进行科学的思维和实验;而且在教学过程中注重调动学生自主学习的积极性和主动性,教学设计注意体现物理学的价值,在教与学的过程中促进学生科学的价值观和世界观的形成。
本设计从学生日常生活中的例子出发引导学生进一步的思考,发现问题,然后通过实验揭示问题的本质;在此过程教师留给学生独立的观察、思考和实验的空间和时间,学生在学习的过程中充满问题意识和创新意识,培养学生的探究能力。在得出自由落体运动规律之后教师并不是简单的利用自由落体运动公式解决自由落体运动,而是利用身边常见的现象来应用自由落体规律,不仅有趣而且突出体现生活中的物理,让学生体验到物理现象就在身边,物理知识不仅有趣,而且还是很有价值的。
四、相关链接:
1.《两种新科学的对话》伽利略
张德泳 20082301173
【教学目标】
一、知识与技能
1、认识自由落体运动,知道影响物体下落快慢的因素,理解自由落体运动是物体自由下落的一种理想模型。
2、能用打点计时器得到的纸带,分析自由落体运动,掌握自由落体运动的特点。
二、过程与方法
通过观察,实验探究,否定了亚里士多德的观点,培养学生观察现象、解决问题的能力。
三、情感、态度与价值观
1、调动学生参与的积极性,培养学生积极动手、思维能力。
2、通过物理学史渗透物理学家的科学方法、科学态度、科学精神。3.对于有疑问的问题,要勇于提出自己的看法。【教材分析】
教材为了简便,直接给出的自由落体运动的定义,之后就通过实验来得出自由落体是加速度为g的匀加速直线运动,求得它的加速度大小。在下一节中再来讲伽俐略是如何来思考去研究自由落体运动的。在处理教材时觉得这样的编排做了调整,把两节书的内容混合起来讲。对于自由落体的定义不是直接给出,而是通过观察思考和猜测想结合去得出自由落体的定义。接着,先对自由落体的运动特点有一个定性的认识,为下一节课做了一个铺垫,下一节课再具体探究自由落体加速度的大小。所以本节课的重点和关键是做好如何引导学生分析纸带信息验证自己的猜想和推理分析。
【教学重点】
认识自由落体运动是初速度为零、只受重力作用的理想模型以及知道自由落体是方向竖起向下的匀加速运动
【实验器材】
书、纸片、纸带
【教学难点】
自由落体运动的定义以及运动特点。
【教学过程】
师:同学们,物体脱离支撑以后会自然落下,这是很常见的现象。而早在两千多年前,古希腊学者亚里士多德就认为重的物体下落得快一点你们同意吗
生:同意 师:为什么
生,现在有两个不同重量的笔和纸片同时从同一高度下落,重的先着地。
生:我认为不一定。笔和橡皮擦不同重量,同样让它从同一高度同时下落,它们是同时着地的。
师:还有其他看法吗?
生:我觉得轻的物体也可以比重的物体下落得快。一张大纸和一张小纸,把小纸捏成团,让它们从同一高度同时下落,小的纸先着地了。
师:看来各种看法都有,且同学们都有自己的实验来证明自己的观点。那到底谁对呢? 现在让我们从亚里士多德的观点——重的物体下落得快点出发。我们可以得到推论1:如果把石头和树中捆在一起,其所受的重力一定比其中任一物体大,其下落速度也应该比其中任一物体的下落速度快。推论2:如果把石头和树叶捆在一起,独自下落较慢的树叶就会拖慢独自下落较快的石头,最终其下落速度应该比石头的下落速度慢。为什么同一种观点会推导出两个截然相反的推论呢?同样的,如果我们从轻的物体下落得快出发,得到的也是两个自相矛盾的结论。
老师也来一个实验参与一下。这是一张纸片,释放,下落很慢。当把纸片弄成纸团,大家看,快了吗?
生:快了
师:弄成纸团后,什么变小了 生:体积变小了 师:体积变小,空气阻力 生:变大小
师:这样,我们可以猜测 生:下落的快慢与空气阻力有关
师:我们得到一个结论,发生在空气当中的下落运动,由于空气阻力的影响,能不能单凭重量来比较下落快慢
生:不能
师:非常正确。但我们生活的环境是充满空气,物理研究忽略次要因素,研究主要影响因素。那么没有空气阻力,物体的下落又会如何呢?这就是我们今天要学习的内容。物理学中,把仅在重力作用下,当然不受空气阻力,从静止开始下落的运动叫自由落体运动,也叫落体运动(板书)。请同学样想想,物体做自由落体运动应该要满足哪些条件?
生:两个条件,只受重力作用,从静止开始下落(板书)
师:那现在我们来比较一下在空气中下落和没有空气下落的情况是怎么样的。(演示牛顿管实验)
我们可以看到…… 生:下落速度是一样的。
师:所以,我们不能只是一味的相信伟人所说的话,要根据事实来分析问题。真理才能经得住考验。前面老师说过物理研究忽略次要因素,研究主要影响因素。当物体的重力远大于空气阻力时,我们可以近似看成是自由落体运动。这里老师利用打点计时器记录了做了自由落体的实验,点与点之间的时间间距是一样。得到的纸带,想让同学们分析一下,自由落体运动有什么规律。
根据自己的猜想,结合纸带分析,自己的猜想是否是正确的。(问学生的猜想,他们想怎么做)
生:如果是匀变速运动,那么点与点之间间距是一样的 师:那纸带记录的信息符合匀速运动规律吗? 生:不符合
师:还有其他的猜测吗? 生:也有可能是匀变速运动
师:那你怎么验证,匀变速的公式是什么,比较什么和什么的关系 生:比较位移和时间平方是否是线性关系
师:那好,现在我们来一起来验证一下(利用Excel处理数据)。我们可以看到,时间的平方和位移是成正比的。可见自由落体是
生:匀变速运动
师:很正确(板书)。这里老师有一把尺子,我们都知道尺子是测长度的,但是老师的这把尺子可以测定你的反应时间,有哪位同学想来试试(做反应时间测试)为什么这把尺子可以测人的反应时间呢?我们下节课学习自由落体运动规律的知识就可以解释这个问题。好这节课就讲了些内容,我们来总结一下这节课。(总结……)
二、板书设计
(一)自由落体运动
1.定义:物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
2.条件。
(1)只受重力作用。
(2)从静止开始下落。
3.性质:方向竖直向下
一、从部分到整体
例1一小球从某高处自由下落,在它落地前的最后1秒内通过的路程是全程的,如图1所示,求小球开始下落的高度和从开始下落到着地的时间.
解析:本题可以利用v——t图求解.如图2所示画出小球做自由落体运动的v——t图.线段OA、OB与t轴间的这两块三角形面积数值上分别等于小球在时间t和(t-1)秒内下落的高度H和H-h,根据相似三角形面积与对应边平方
成正比的道理,得:
即
则t=10秒.
点拨:通过表示自由落体运动的图象,我们能够清楚地看到物理量之间的关系,由此正确列式,解决问题.直线运动问题的解法较多,同学们在解有关问题时,不论题目运动情景千变万变,要注意发散个人思维,对一道题要尽可能从不同角度不同方位去思考,既要掌握最基本的解题方法,也要注意分析题目的特点,选用灵活巧妙的解题方法.
二、从整体到部分
例2从塔顶一金属球从静止开始下落,经过3秒钟落地,求:
(1)塔的高度?
(2)球落地时的速度?
(3)在下落的最后1秒内的位移是多大?(g=10 m/s2)
解析:忽略金属球所受的空气阻力,小球做自由落体运动,由自由落体运动的规律可得,小球3秒内下落的高度即塔高为:
落地速度为:
由自由落体运动的规律可得,求下落最后1秒内的位移可有多种方法,其中先求出前两秒下落的高度,再与总高作差较简单,如下:
前两秒下落的高度:
故小球在下落的最后1秒内的位移是:
Δh=h-h'=25 m
答案:(1)h=45 m (2)v=30 m/s(3)Δh=25 m
点拨:对于自由落体运动,一方面要搞清运动性质,另一方面,由它的运动性质所推出的一些结论性的内容作为经验也应该记下来.
三、生活中的问题
例3如图3所示,升降机以匀加速度a上升,当上升速度为v时,有一螺帽自升降机天花板上松落,已知天花板距升降机底面为h,求落至底面的时间.
解析:选升降机为参考系,螺帽受重力作用,相对加速度大小为g+a,竖直向下,相对运动可视为以g+a为加速度的自由落体,有,所以
点拨:看似复杂的运动,通过参考系的巧妙选择,就迎刃而解了.
例4如图4所示,长L=75 cm的静止直筒中有一不计大小的小球,筒与球的总质量为4 kg.现对筒施加一竖直向下,大小为21 N的恒力,使筒竖直向下运动,经t=0.5 s时间,小球恰好跃出筒口.求:小球的质量.(g=10 m/s2)
解析:筒受到竖直向下的力作用后做竖直向下的匀加速运动,且加速度大于重力加速度;而小球则是在筒内做自由落体运动,小球跃出筒口时,筒的位移比小球的位移多一个筒的长度.
设筒与小球的总质量为M,小球的质量为
m,筒在重力及恒力的共同作用下竖直向下做初速度为零的匀加速运动,设加速度为a;小球做自由落体运动.设在时间t内,筒与小球的位移分别为h1、h2(球可视为质点),如图5所示.
由运动学公式得:
又有:L=h1-h2,代入数据解得:
a=16 m/s2
又因为筒受到重力(M-m)g和向下作用力F,据牛顿第二定律:
F+(M-m)g=(M-m)a
得:
一、测重力加速度
例1 某学生在学完自由落体运动后,通过实验来测量重力加速度:在自来水龙头下放一空罐头盒,调节水龙头,让水一滴一滴地流出,并调节到使第一滴水碰到盒底的瞬间,第二滴水正好从水龙头口开始下落,且能依次持续下去,他现在的测量仪器只有直尺和秒表,请问他只需测定哪些物理量就可测量出重力加速度.
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