配套中學人教版（2019）自由落體運動一、教材分析一、教材分析“自由落體運動”是人教版高中物理必修第一冊第二章第4節(jié)的內(nèi)容，在教材中占據(jù)重要地位。它承接了之前所學的勻變速直線運動的知識，是勻變速直線運動規(guī)律的典型應用和深化，又為后續(xù)學習牛頓運動定律、功能關(guān)系等內(nèi)容奠定基礎(chǔ)，起到了承上啟下的關(guān)鍵作用。從內(nèi)容編排來看，教材首先通過生活中常見的落體現(xiàn)象，如蘋果下落、樹葉飄落等，引發(fā)學生對物體下落快慢的思考，激發(fā)學生的探究欲望。接著，教材借助伽利略對自由落體運動的研究歷程，引導學生體會科學探究的方法，培養(yǎng)學生的科學思維。在理論探究之后，教材安排了實驗探究環(huán)節(jié)，讓學生通過實驗測量自由落體運動的加速度，親身體驗自由落體運動的特點，培養(yǎng)學生的實驗操作能力和數(shù)據(jù)處理能力。最后，教材將自由落體運動的規(guī)律應用到實際生活中，如測量高度、估算時間等，體現(xiàn)了物理知識與生活的緊密聯(lián)系，培養(yǎng)學生學以致用的意識。二、教學目標二、教學目標物理觀念目標幫助學生構(gòu)建自由落體運動的基本物理觀念，深刻理解自由落體運動是一種理想化模型，明確其只在重力作用下、從靜止開始下落的本質(zhì)特征。引導學生掌握自由落體運動的速度、位移、加速度等物理量之間的關(guān)系，能夠運用這些關(guān)系對自由落體運動過程進行定性分析和定量描述，形成清晰的運動觀念和相互作用觀念。使學生理解重力加速度的概念，知曉其在不同地理位置的數(shù)值差異，以及重力加速度對自由落體運動的影響，從而建立起關(guān)于自由落體運動的完整物理圖景?？茖W思維目標通過對自由落體運動實驗數(shù)據(jù)的分析和處理，培養(yǎng)學生運用科學推理和邏輯思維的能力，能夠從實驗現(xiàn)象中歸納出自由落體運動的規(guī)律，如速度隨時間的變化規(guī)律、位移隨時間的變化規(guī)律等。引導學生學會運用數(shù)學方法（如公式推導、圖像繪制與分析等）對自由落體運動進行定量研究，將物理問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學模型，通過數(shù)學運算和推理得出物理結(jié)論，提升學生的科學思維品質(zhì)和創(chuàng)新思維能力。鼓勵學生在解決自由落體運動相關(guān)問題時，運用批判性思維和質(zhì)疑精神，對不同的觀點和解題方法進行分析和評價，培養(yǎng)學生獨立思考和解決問題的能力?？茖W探究目標組織學生參與自由落體運動規(guī)律的探究活動，讓學生經(jīng)歷提出問題、作出假設(shè)、設(shè)計實驗、進行實驗、收集數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、得出結(jié)論、交流與評估等科學探究的全過程，培養(yǎng)學生的科學探究能力和實踐操作能力。在探究過程中，引導學生學會控制變量法、轉(zhuǎn)換法等科學研究方法，培養(yǎng)學生設(shè)計實驗方案、選擇實驗器材、進行實驗操作和數(shù)據(jù)分析的能力，提高學生的科學探究素養(yǎng)。鼓勵學生在探究活動中積極思考、勇于創(chuàng)新，培養(yǎng)學生的問題意識和探索精神，使學生能夠在探究中不斷發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，體驗科學探究的樂趣和成就感?？茖W態(tài)度與責任目標在自由落體運動的教學過程中，培養(yǎng)學生嚴謹認真、實事求是的科學態(tài)度，要求學生尊重實驗數(shù)據(jù)和事實，不篡改、不偽造數(shù)據(jù)，養(yǎng)成良好的科學研究習慣。通過介紹自由落體運動的研究歷史和科學家們的貢獻，讓學生了解科學發(fā)展的艱辛歷程，體會科學家們追求真理、勇于探索的精神，培養(yǎng)學生的科學精神和社會責任感。引導學生關(guān)注自由落體運動知識在實際生活和生產(chǎn)中的應用，如在建筑施工、交通運輸、航空航天等領(lǐng)域的應用，讓學生認識到科學知識對社會發(fā)展的重要性，培養(yǎng)學生學以致用的意識和服務社會的責任感。三、教學重三、教學重難點教學重點：自由落體運動的概念、條件和規(guī)律，學生需要深刻理解自由落體運動是初速度為零、只在重力作用下的勻加速直線運動，并熟練掌握相關(guān)公式；自由落體加速度的測量，學生要掌握測量自由落體加速度的實驗方法和數(shù)據(jù)處理技巧；伽利略對自由落體運動的研究方法，包括邏輯推理、實驗驗證等，體會科學研究的嚴謹性和創(chuàng)新性。教學難點：理解自由落體運動的本質(zhì)，即物體下落快慢與物體質(zhì)量無關(guān)，突破生活中“重的物體下落快”的錯誤觀念；掌握自由落體運動公式的推導過程，理解公式中各物理量的含義和關(guān)系，能夠靈活運用公式解決實際問題；體會伽利略的科學研究方法，特別是在實驗條件有限的情況下，如何通過巧妙的實驗設(shè)計和合理的外推得出科學結(jié)論，培養(yǎng)學生的科學思維能力。四、教學四、教學過程一、導入新課生活實例引入：展示視頻，蘋果從樹上掉落、雨滴落下、石頭從高處扔下等。提問學生：“在這些物體下落的過程中，你們觀察到了什么現(xiàn)象？它們下落的快慢一樣嗎？”引導學生思考并回答，從而引出本節(jié)課的主題——自由落體運動。亞里士多德與伽利略的觀點之爭：簡單介紹亞里士多德認為物體下落的快慢是由質(zhì)量決定的，即重的物體下落快，輕的物體下落慢這一觀點。然后講述伽利略通過邏輯推理對亞里士多德觀點的質(zhì)疑，如“大石頭和小石頭綁在一起，按照亞里士多德的觀點會出現(xiàn)矛盾的結(jié)果”。引發(fā)學生的好奇心和探究欲，讓他們思考到底哪種觀點是正確的，進而引入對自由落體運動的深入探究。二、新課講授自由落體運動的概念實驗演示：拿出一張紙片和一個小鐵球，讓它們從同一高度同時釋放，讓學生觀察它們下落的快慢。學生通常會看到鐵球下落得比紙片快。接著，將紙片揉成一團，再次與鐵球從同一高度同時釋放，此時學生會發(fā)現(xiàn)兩者下落的快慢差異減小。提問學生：“為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？”引導學生思考空氣阻力對物體下落的影響。牛頓管實驗：向?qū)W生介紹牛頓管這一實驗器材，管內(nèi)有鐵片和羽毛。先讓學生觀察在有空氣的情況下，鐵片和羽毛從同一高度釋放時下落的快慢情況，明顯看到鐵片下落快。然后，將牛頓管中的空氣抽出，再次讓鐵片和羽毛從同一高度釋放，學生觀察到它們幾乎同時下落。通過這個實驗，向?qū)W生引出自由落體運動的概念：物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動，叫作自由落體運動。強調(diào)自由落體運動的兩個條件：只受重力和從靜止開始下落。自由落體運動的性質(zhì)猜想與假設(shè)：引導學生思考自由落體運動的性質(zhì)，鼓勵學生大膽猜想。大部分學生可能會猜想自由落體運動是勻加速直線運動。實驗驗證：利用打點計時器和重物進行實驗。將打點計時器固定好，紙帶穿過打點計時器，一端與重物相連。讓重物做自由落體運動，打點計時器在紙帶上打下一系列的點。通過對紙帶上點的分析，測量相鄰兩點間的距離，計算出在不同時間段內(nèi)的平均速度，進而得到瞬時速度。通過計算不同時刻的速度，發(fā)現(xiàn)速度隨時間均勻增加，從而驗證自由落體運動是勻加速直線運動。自由落體運動的規(guī)律公式推導：根據(jù)勻變速直線運動的基本公式v=v?+at、x=v?t+1/2at2、v2-v?2=2ax，由于自由落體運動初速度v?=0，加速度a=g，推導出自由落體運動的公式：v=gt、h=1/2gt2、v2=2gh。在推導過程中，詳細講解每一步的依據(jù)和原理，讓學生理解公式的由來。公式含義講解：對推導出的公式進行詳細講解，v=gt表示自由落體運動中物體的速度隨時間的變化規(guī)律，速度與時間成正比；h=1/2gt2表示物體下落的高度與時間的關(guān)系，高度與時間的平方成正比；v2=2gh則反映了物體下落的速度與下落高度之間的關(guān)系。通過具體的數(shù)值例子，幫助學生理解公式中各個物理量的含義和計算方法。三、鞏固練習1、一個物體做自由落體運動，下落的時間為3s，求它下落的高度是多少？（g取10m/s2）解析：根據(jù)公式h=1/2gt2，將t=3s，g=10m/s2代入公式，可得h=1/2×10×32=45m。讓學生思考：如果將物體的質(zhì)量增大一倍，其他條件不變，下落的高度會改變嗎？通過這個問題，強化學生對自由落體運動只與重力和時間有關(guān)，與物體質(zhì)量無關(guān)的理解。2、從離地500m的空中自由落下一個小球，取g=10m/s2，求：經(jīng)過多少時間落到地面？從開始落下的時刻起，在第1s內(nèi)的位移、最后1s內(nèi)的位移。解析：由h=1/2gt2，可得落地時間t=√(2h/g)=√(2×500/10)=10s。第1s內(nèi)的位移h?=1/2gt?2=1/2×10×12=5m。前9s內(nèi)的位移h?=1/2gt?2=1/2×10×92=405m，所以最后1s內(nèi)的位移h??=h-h?=500-405=95m。引導學生思考：還有沒有其他方法可以計算最后1s內(nèi)的位移？鼓勵學生用多種方法解題，培養(yǎng)他們的思維能力。3、一個物體從高處自由落下，經(jīng)過最后196m所用的時間是4s，求物體下落的總高度H和總時間T是多少？（g取9.8m/s2）解析：設(shè)總時間為T，則前(T-4)s下落的高度為h?=1/2g(T-4)2，總高度H=1/2gT2，又因為H-h?=196，即1/2gT2-1/2g(T-4)2=196，將g=9.8m/s2代入方程，解方程可得T=7s，再代入H=1/2gT2，可得H=1/2×9.8×72=240.1m。組織學生進行小組討論，共同探討解題思路和方法，然后請小組代表發(fā)言，分享他們的解題過程和遇到的問題，教師進行點評和總結(jié)。四、課堂小結(jié)知識回顧：與學生一起回顧本節(jié)課所學的主要內(nèi)容，包括自由落體運動的概念、條件、性質(zhì)、重力加速度以及運動規(guī)律（公式）。重點強調(diào)自由落體運動的特點和公式的應用。方法總結(jié)：總結(jié)在探究自由落體運動過程中所用到的科學研究方法，如觀察實驗、猜想假設(shè)、實驗驗證、邏輯推理等，培養(yǎng)學生的科學思維和探究能力。學生分享：請幾位學生分享他們在本節(jié)課中的收獲和體會，包括對知識的理解、對科學研究方法的認識以及在解決問題過程中的思考等。教師對學生的分享進行鼓勵和點評，增強學生的學習自信心和成就感。五、五、教學反思從教學目標達成情況來看，多數(shù)學生能夠理解自由落體運動的概念與條件，熟練運用公式解決基礎(chǔ)問題，成功掌握了相關(guān)知識與技能。在過程與方法方面，通過實驗探究和理論推導，學生的觀察、邏輯思維以及科學探究能力得到了有效鍛煉。學生對物理學科的興趣被進一步激發(fā)，也體會到了科學研究的樂趣與艱辛，情感態(tài)度與價值觀目標達成度良好。在核心素養(yǎng)培養(yǎng)上，學生構(gòu)建了運動和相互作用觀念，學會運用物理模型解決問題，科學思維得到提升，科學探究能力也在實驗中得到鍛煉。課堂上，學生表現(xiàn)出較高的積極性。在課程導入的小實驗和討論環(huán)節(jié)，學生們踴躍發(fā)言，展現(xiàn)出對知識的強烈渴望。實驗探究時，小組合作有序，能認真完成操作和數(shù)據(jù)處理。但也存在一些問題，部分學生在推導公式時，對數(shù)學工具的運用不夠熟練，反映出數(shù)學與物理知識融合的不足。在分析實驗誤差時，部分學生難以全面深入地思考，需要加強科學分析能力的培養(yǎng)。教學方法上，生活現(xiàn)象引入和小實驗有效激發(fā)了學生興趣，成功營造了積極的課堂氛圍。知識講解結(jié)合實例和推導過程，幫助學生理解抽象概念。實驗探究讓學生親身體驗知識的形成過程，效果顯著。然而，在講解伽利略的研究方法時，部分學生理解困難，教學方式可更加多樣化，如采用