探究“自由落体运动”的教学设计
新疆和硕县中学
郭琴
【设计思想】
自由落体运动是自然界中广泛存在的落体运动的理想化模型，有其广泛性和特殊性。基于教材特点，本教案设计“以人为本”，突出探究的重要性，使学生能力得到提升，体现物理教育在个性品质、好奇求知、质疑创新等方面的价值导向。课堂通过简单易行的实验探究，寻找论据，交流实验结果和学生分析、讨论，让学生体会物体下落快慢与物体质量无关。通过用“牛顿管”、打点计时器研究自由落体运动的规律，在科学展示过程中推出学科知识，渗透科学思想方法，借助多媒体课件播放、实验探究及教师解说，着力于培养学生崇尚科学的情感，弘扬浓厚的物理课程文化。本设计的内容主要包括五个方面：一是探究物体下落快慢；二是自由落体运动的定义；三是探究自由落体运动的性质；四是自由落体的加速度；五是自由落体运动的规律及应用。
【教学目标】
1．知识与技能
（1）知道影响物体下落快慢的因素，认识自由落体运动，理解自由落体运动是在理想条件下的运动。
（2）知道自由落体是初速度为零的匀加速直线运动，掌握自由落体运动规律且会应用。
（3）知道什么是自由落体的加速度，知道它的方向，知道地球上不同地方，重力加速度大小不同。
（4）能用打点计时器得到相关的运动位置，并能自主分析纸带上记录的位移与时间等运动信息。
（5）初步了解探索自然规律的科学方法，培养学生的观察表述能力、实验能力、处理数据的能力和分析推理能力。
2．过程与方法
由学生分组自主进行实验探究，通过打点计时器记录下运动的信息，验证自由落体运动的性质和定量地测定自由落体的加速度。 3．情感态度价值观
（1）通过实验探究落体运动的规律，激发学习兴趣，增强求知的欲望。 （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──自由落体运动。
（3）让学生学会与他人合作、交流，具有团队意识和团队精神。 （4）培养学生热爱科学，不迷信权威，严谨的科学态度和实事求是的科学作风。
【教学重点.难点.疑点及解决办法】
1、重点：
(1)自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程。
(2)掌握自由落体运动规律及重力加速度，并能运用其解决实际问题。 (3)“观念→思考→推理→猜想→实验→验证”是本节的重点思路，也是培养良好思维习惯的重要过程。
2、难点：演示实验的技巧及规律的得出，学生探究自由落体运动性质的过程。
3、疑点：轻、重物体下落的快慢是一样的．
4、解决办法：由自然现象、设计实验和物理学史相结合，由教师引导学生参 与探究来达到解决问题的目的。
【教学方法】教师演示、引导，学生实验探究，讨论、交流实验成果。
【实验仪器】金属片、薄纸片、牛顿管、细线、打火机、小球、羽毛、电磁打点计时器、学生电源、导线、重锤、纸带、铁架台
【多媒体】多媒体教学课件 实物投影仪
【教学过程】
一、引入新课：小实验：火将线烧断,小球自由下落
二、新课教学：
（一）探究一：轻重不同的物体谁下落快呢？
1、展示自然中的落体运动：夏天下雨 冬天下雪 秋天落叶
2、教师实验：同样大小的铁片和纸片同高同时下落——重的物体下落得快————亚里士多德的观点。
3、学生设计实验：轻的物体比重的物体下落得快， 同样重的物体下落快慢不同
引导物体下落快慢与空气阻力有关，没有空气阻力如何？
4、学生演示“牛顿管”实验 结论：并不是物体越重下落得越快，物体下落的快慢与空气阻力有关，如果没有空气阻力的影响，轻重不同的物体下落的快慢是相同的。————伽利略的观点
比较亚里士多德的观点和伽利略的观点，简介伽利略对落体运动的研究。
落体运动与空气阻力有关，使落体运动的研究变得复杂，为了使问题简单可以忽视空气阻力，把物体放入理想的真空环境中，从静止释放，只在重力的作用下下落，引出自由落体运动。
（二）自由落体运动：
1、定义：物体只在重力的作用下，由静止下落的运动叫自由落体运动。
2、条件：只受重力 初速度为零
如果物体所受阻力与重力相比很小可忽略时，物体在离地面不太高的空间内由静止开始的落体运动可近似当作自由落体运动。
此环节给出定义后由学生总结条件，强调自由落体运动是理想化的模型和自由落体运动的近似处理。
（三）探究二：自由落体运动是什么性质的运动呢？
1、学生猜想：是不是初速度为零的匀加速度直线运动?
2、教师引导学生对猜想验证。介绍自由落体频闪照片的拍摄及验证原理。而中学实验室常用电磁打点计时器来研究物体的运动。引导学生分组讨论用电磁打点计时器如何验证自由落体运动的性质
3、教师利用多媒体总结方法原理
4、学生实验探究——学生总结结果——得出结论
结论：（1）自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
（2）重力加速度：
同一地点一切物体下落的加速度都相同，方向竖直向下,这个加速度叫做自由落体加速度，也叫做重力加速度，通常用g表示。
多媒体展示不同地方的重力加速度，学生观察总结重力加速度的规律。
（四）自由落体运动的规律：由学生推导 (五) 应用：
1、测反应时间 ——小游戏
2、测岩石高度——课件展示
三、总结：
四、布置作业：
1、制作反应尺，测量反应时间：测量不同人群的反应时间（性别，年龄，职业等），研究采集到的数据，总结反应时间跟哪些因素有关？
2、阅读材料：伽利略对自由落体运动的研究
3、设计实验：测量库尔勒地区的重力加速度。
