滬科版物理高一上1-G《自由落體運(yùn)動(dòng)》教案1

第一章勻變速直線運(yùn)動(dòng)G學(xué)習(xí)包――自由落體運(yùn)動(dòng)【教學(xué)目的】：知識(shí)與技能：理解自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)；知道重力加速度的大小和方向，知道在地球的不同地方，重力加速度大小不同；能運(yùn)用自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律懈決簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。過(guò)程與方法：能設(shè)計(jì)不同方法(如頻閃照相、光電門(mén)等)研究自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，經(jīng)歷自主實(shí)驗(yàn)探究的過(guò)程；了解伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，感受觀察、假說(shuō)、推論、驗(yàn)證等一系列研究。情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究，體會(huì)實(shí)驗(yàn)在發(fā)現(xiàn)自然規(guī)律中的作用；通過(guò)了解伽利略的生平事跡，體會(huì)科學(xué)發(fā)展的曲折和艱辛；在探究中培養(yǎng)合作精神?！窘虒W(xué)重點(diǎn)】：1.探知自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律；2.體會(huì)科學(xué)探究的一般方法，感受基礎(chǔ)研究的價(jià)值?！窘虒W(xué)難點(diǎn)】：難點(diǎn)是通過(guò)自主探究獲得自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律?！窘虒W(xué)準(zhǔn)備】：PPT課件、毛錢(qián)管、學(xué)生分組、DIS實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、白紙硬幣等【教學(xué)過(guò)程】：（3課時(shí)）引入：比薩斜塔與物理學(xué)的聯(lián)系意大利的比薩斜塔與物理學(xué)的聯(lián)系可以追溯到300多年前，一位叫伽利略的科學(xué)家在比薩斜塔上做了一個(gè)舉世聞名的實(shí)驗(yàn)，正是這個(gè)實(shí)驗(yàn)，創(chuàng)造了一套對(duì)近代科學(xué)發(fā)展有決定性影響的科學(xué)研究方法。這是一個(gè)研究物體下落快慢的實(shí)驗(yàn)。正課：提出問(wèn)題：物體下落的快慢跟什么有關(guān)？學(xué)生：各種猜測(cè)（形狀，密度，體積，質(zhì)量等）演示實(shí)驗(yàn)：紙片和硬幣下落快慢的比較紙團(tuán)和硬幣下落快慢的比較提問(wèn)：物體下落快慢跟質(zhì)量是否有關(guān)？介紹科學(xué)家伽利略在300多年前做的，他在斜塔頂層上同時(shí)釋放了兩個(gè)球，一個(gè)鐵制重球，一個(gè)木制輕球。雖然它們的質(zhì)量差別很大，但它們卻幾乎同時(shí)到達(dá)地面。1971年，“阿波羅15號(hào)”宇航員斯科特一踏上月球表面，就忍不住在電視鏡頭面前重復(fù)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)，讓一根羽毛和一柄錘子同時(shí)落下。教師：這說(shuō)明什么問(wèn)題呢？二、探究規(guī)律：演示實(shí)驗(yàn)：如圖，在一根玻璃管中放入羽毛和小硬幣等物品，讓它們同時(shí)下落，觀察它們的下落情況。然后，將玻璃管抽真空，重新實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有何變化?學(xué)生小結(jié)：在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)空氣阻力對(duì)落體運(yùn)動(dòng)有影響。如果沒(méi)有空氣阻力所有物體下落的一樣快。教師：我們把物體只受重力作用從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。當(dāng)空氣阻力很小，可忽略不計(jì)時(shí)，物體的下落運(yùn)動(dòng)就可近似地看成是自由落體運(yùn)動(dòng)。教師：這種運(yùn)動(dòng)有什么規(guī)律呢？PPT演示：圖是利用頻閃攝影拍攝的小球做自由落體運(yùn)動(dòng)的照片，頻閃時(shí)間間隔為0.03秒，它直接顯示了自由落體的路程和時(shí)間的關(guān)系。從這張頻閃照片中，你發(fā)現(xiàn)了什么?可以從中得出自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律嗎？通過(guò)以上的學(xué)習(xí)活動(dòng)，相信你對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)已經(jīng)有了一定認(rèn)識(shí)，但同時(shí)又會(huì)產(chǎn)生許多問(wèn)題。例如：1.自由落體運(yùn)動(dòng)是怎樣一種類型的運(yùn)動(dòng)？2.我們可以采用哪些實(shí)驗(yàn)方法，驗(yàn)證對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的猜想?3.如何用公式、圖像等來(lái)描述自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律?4.當(dāng)年伽利略是如何研究落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的?他開(kāi)創(chuàng)了怎樣的科學(xué)研究方法，對(duì)今日的科學(xué)、技術(shù)和社會(huì)產(chǎn)生了怎樣的作用？5.自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律在實(shí)際中有哪些應(yīng)用？要回答這些個(gè)問(wèn)題，如果僅僅根據(jù)簡(jiǎn)單的觀察，憑直覺(jué)就得出結(jié)論，這往往是靠不住的。要對(duì)提出的問(wèn)題給予科學(xué)的解答，應(yīng)該通過(guò)“作出假設(shè)”“實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)”“分析數(shù)據(jù)”和“得出結(jié)論”等過(guò)程，今天就讓我們像科學(xué)家那樣開(kāi)展科學(xué)探究活動(dòng)，把由實(shí)驗(yàn)獲得的各種線索和數(shù)據(jù)收集在一起，進(jìn)行甄別、分析與歸納，得出結(jié)論。下面我們以“探究自由落體運(yùn)動(dòng)是怎樣一種類型的運(yùn)動(dòng)”為例，了解科學(xué)研究的主要過(guò)程。作出假設(shè)假設(shè)是對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的預(yù)測(cè)。和所有的預(yù)測(cè)一樣，假設(shè)是建立在觀察和以往的知識(shí)經(jīng)驗(yàn)上的。我們觀察自由落體的頻閃照片，會(huì)發(fā)現(xiàn)落體在相等的時(shí)間間隔內(nèi)通過(guò)的位移越來(lái)越大，這表明下落物體的速度越來(lái)越大，加上我們對(duì)日常生活種種運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)，我們就會(huì)產(chǎn)生各種預(yù)測(cè)，如：自由落體運(yùn)動(dòng)可能是初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。然而，假設(shè)必須能夠被檢驗(yàn)?？梢詸z驗(yàn)假設(shè)本身，也可以檢驗(yàn)假設(shè)的推論。實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的目的是制定可行的檢驗(yàn)假設(shè)或推論的實(shí)驗(yàn)方案。在方案中應(yīng)該寫(xiě)明所需實(shí)驗(yàn)器材和測(cè)量工具、詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)步驟以及實(shí)驗(yàn)中要進(jìn)行哪些觀察和測(cè)量等。選用不同的測(cè)量工具進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，會(huì)有不同的實(shí)驗(yàn)進(jìn)程。在研究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)距離和時(shí)間是兩個(gè)基本物理量，對(duì)它們可以進(jìn)行直接而方便的測(cè)量，但無(wú)法直接測(cè)量物體運(yùn)動(dòng)的速度，也就不能對(duì)“自由落體運(yùn)動(dòng)可能是初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)”這個(gè)假設(shè)進(jìn)行檢驗(yàn)。然而，根據(jù)初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可以進(jìn)一步推知，如果自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，那么物體下落的高度與時(shí)間的平方成正比。因此，我們可以通過(guò)測(cè)量物體下落的高度與時(shí)間，檢驗(yàn)下落的高度與時(shí)間平方是否成正比，通過(guò)對(duì)推論檢驗(yàn)的結(jié)果，判斷自由落體運(yùn)動(dòng)是不是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)技術(shù)中，相應(yīng)的測(cè)量技術(shù)已相當(dāng)成熟和豐富，精度也很高。例如，資料中提供了一種利用DIS中的位移傳感器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的方案。同學(xué)們還可以選擇光電門(mén)和加速度傳感器等實(shí)驗(yàn)器材，設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案。分析數(shù)據(jù)在完成實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)后，根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案確定的實(shí)驗(yàn)步驟，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)觀察與記錄，然后進(jìn)分析。通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)后，要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，把數(shù)據(jù)整理成表格或者圖表，看看是存在什么規(guī)律或趨勢(shì)。在我們利用DIS研究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，DIS能把自由落體的速度隨時(shí)間變化的情況用V-t圖來(lái)研究。而在研究自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度是否與物體所受重力有關(guān)時(shí)，我們則可以通過(guò)使不同質(zhì)量的物體自由下落，測(cè)出它們各自的加速度，通過(guò)列表分析數(shù)據(jù)，得出結(jié)論。在分析數(shù)據(jù)的過(guò)程中，要思考這些數(shù)據(jù)說(shuō)明了什么。例如，它們能不能支持你的假說(shuō)或者推論?它們是否指出了你實(shí)驗(yàn)中存在的缺陷?是否需要收集更多的數(shù)據(jù)?得出結(jié)論數(shù)據(jù)處理的目的是為了得出結(jié)論。結(jié)論是對(duì)實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)的總結(jié)。在下結(jié)論時(shí)，要定收集的數(shù)據(jù)是否支持原先的假設(shè)。通常需要重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)才能得出最后的結(jié)論。自由落體運(yùn)動(dòng)是運(yùn)動(dòng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：不同質(zhì)量的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度值本次實(shí)驗(yàn)測(cè)得自由落體運(yùn)動(dòng)加速度的平均值g＝。用g表示自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度，根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)論，聯(lián)系學(xué)過(guò)的相應(yīng)運(yùn)動(dòng)規(guī)律，可以寫(xiě)出物體下落的高度h、時(shí)間t、速度v和加速度a之間的關(guān)系：三、拓展與應(yīng)用課題1：借助頻閃光源觀察(或拍攝)自由落體的水珠下落。課題2：了解各地的重力加速度。課題3：利用自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律測(cè)定你