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視頻標(biāo)簽：自由落體運動
所屬欄目：高中物理優(yōu)質(zhì)課視頻
視頻課題：人教版（2019審定）高一必修1《自由落體運動》淄博
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人教版（2019審定）高一必修1《自由落體運動》淄博
必修一第二章第4節(jié)《自由落體運動》教學(xué)設(shè)計
| 課題名稱 | 2.4自由落體運動 | 選手 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 一、教材內(nèi)容分析 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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《自由落體運動》是新教材人教版高一物理第二章第四節(jié)的內(nèi)容。本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)生學(xué)習(xí)了運動學(xué)的知識后編排的，是勻變速直線運動的特例。通過對自由落體運動的研究一方面是對前面知識的復(fù)習(xí)和鞏固，同時也加強了課本與實際生活的聯(lián)系。另一方面通過實驗培養(yǎng)學(xué)生的自主、合作、探究的科學(xué)研究方法，為學(xué)生的終身發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。因此本節(jié)課是本章知識的復(fù)習(xí)課，培養(yǎng)學(xué)生思維的研究課，聯(lián)系生活的應(yīng)用課，也是后面課程的知識準(zhǔn)備的墊底課。所以本節(jié)課在本章中具有重要的地位和作用。 另外，新人教版教材將原來的自由落體運動和伽利略對自由落體運動的研究兩節(jié)課合二為一，內(nèi)容量比較大，邏輯性比較強，需要對新舊教材進行整合。本節(jié)課新教材增加了利用手機軟件中的加速度傳感器測重力加速度實驗，體現(xiàn)了現(xiàn)代化和信息化的要求。 教學(xué)重點：自由落體運動的性質(zhì)和規(guī)律。 教學(xué)難點：設(shè)計實驗并驗證自由落體運動為勻變速直線運動。 |
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| 二、核心素養(yǎng) | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 三、學(xué)生特征分析 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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在前面的教學(xué)中，學(xué)生已經(jīng)初步掌握了勻變速直線運動的規(guī)律，并利用電磁打點計時器研究過勻速直線運動和勻變速直線運動，同時對物理學(xué)中的理想模型有了一定的認(rèn)識，具備了初步的邏輯思維能力和實驗設(shè)計能力。因此在學(xué)習(xí)過程中，要讓學(xué)生主動參與，設(shè)計實驗，注重搜集和處理信息。 高一學(xué)生思維活躍，對物理學(xué)習(xí)表現(xiàn)出很高的熱情，對生活中表現(xiàn)出的物理問題比較感興趣，但學(xué)生對物理學(xué)的發(fā)展歷史還了解得還不夠多，不能體會人類對自然規(guī)律的認(rèn)識過程及科學(xué)家發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律的漫長過程所經(jīng)歷的挫折和艱辛，在思考物理現(xiàn)象時，還是比較容易受主觀經(jīng)驗的影響，對物理問題的思考缺少嚴(yán)密的邏輯推理，對研究問題的科學(xué)方法還沒有很好的體驗。所以通過對這節(jié)課的學(xué)習(xí)，能讓學(xué)生更多的了解物理學(xué)的發(fā)展歷史，體驗研究問題的科學(xué)方法。 |
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| 四、教學(xué)策略選擇與設(shè)計 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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1．以問題解決為主的教學(xué)策略 通過課前觀看視頻，從生活中引出本節(jié)課題，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)直覺經(jīng)驗和邏輯推理的矛盾，激發(fā)好奇心與探究欲望，明確本節(jié)的研究目標(biāo)，通過用舊知識解決新問題，體驗成功的愉悅。 2．以合作探究為主的教學(xué)策略 在探究自由落體的運動性質(zhì)時采取了分組實驗的形式，讓學(xué)生經(jīng)歷實驗的設(shè)計、操作和測量，處理實驗數(shù)據(jù)的過程。在做中學(xué)，讓學(xué)生在師生和諧、互動的氛圍中，愉快地、自然地、主動的探究新知識，通過學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生辨證思維的方法和能力，以及嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神。 教學(xué)中創(chuàng)設(shè)物理情景是教師引導(dǎo)，學(xué)生邊實驗邊思考，引導(dǎo)學(xué)生來探索規(guī)律并讓學(xué)生試著自己得出結(jié)論。最大限度地調(diào)動學(xué)生積極參與教學(xué)活動，教師可給予恰當(dāng)?shù)乃季S點拔。 突破方法，在課堂上精心設(shè)計實驗，用實驗實例幫助學(xué)生建立起正確的觀點。利用多媒體課件，依據(jù)學(xué)生已有的知識和物理研究方法，通過實驗觀察、分析數(shù)據(jù)、歸納結(jié)論、類比遷移自己推導(dǎo)出自由落體的運動性質(zhì)和規(guī)律。 采用：“復(fù)習(xí)提問—直觀演示—分析討論—實驗探究—揭示規(guī)律—鞏固知識”并輔以現(xiàn)代教育教學(xué)手段等多種形式的綜合啟發(fā)式教學(xué)。 |
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| 五、教學(xué)環(huán)境及資源準(zhǔn)備 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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1.演示實驗：硬幣、紙片、斜面（自制刻度和軌道） 2.分組實驗：智能手機（本實驗以三年前購買榮耀9為例），手機支架，電腦（里面裝qq影音、WPS等軟件），刻度尺，小球 |
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| 六、教學(xué)過程 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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一、新課導(dǎo)入 1.從史上最美十大物理實驗入手，通過伽利略克服困難和實驗外推為切入點。 演示實驗：質(zhì)量不同小球從斜面滾下來運動 2.通過這個過程讓學(xué)生明確，不同角度的下落時間幾乎與質(zhì)量沒有關(guān)系，外推在豎直面也會與質(zhì)量沒關(guān)系。 3.通過一張紙和小球同時下落對比，找到下落速度不同原因為存在空氣阻力。 4. 引入自由落體運動的概念 ①物體只在重力作用下從靜止開始下落運動，叫自由落體運動。 ②特點：a、初速度為零b、只受重力 （說明“自由落體運動”是理想化模型，實際生活中在重力比阻力大得多的情況下，可以忽略阻力的影響。使學(xué)生了解突出主要因素，忽略次要因素的哲學(xué)思想。） 區(qū)分落體運動、自由落體運動、空氣阻力、忽略等詞的概念 5.自由落體運動的性質(zhì) 自由落體運動是一種什么樣的運動？ 學(xué)生猜想：“自由落體運動”可能是勻加速直線運動 問題導(dǎo)學(xué)：怎么證明你的猜想？ 學(xué)生：根據(jù)實驗 問題導(dǎo)學(xué)：自由下落很快，怎樣抓住它運動的軌跡？ A、連續(xù)相等時間的位移差Δx=aT2 B、初速度為零的勻加速直線運動從零時刻起，在連續(xù)相等時間內(nèi)的位移之比等于（x1∶x2∶x3∶…=1∶3∶5∶…） C、初速度為零的勻加速直線運動從零時刻起，在ts內(nèi)、2ts內(nèi)、3ts內(nèi)…的位移之比等于（xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…=1∶22∶32∶…） D、位移與時間關(guān)系x= at2/2，建立x-t2圖象，看位移與時間成正比關(guān)系。 E、根據(jù)一段時間的平均速度等于這段時間中點的瞬時速度，計算各點速度大小，再由v=at,看速度與時間是否是正比的關(guān)系…… 同學(xué)根據(jù)剛才提出的方案，判斷自由落體運動是否是初速度為零的勻加速直線運動。經(jīng)數(shù)據(jù)驗證，假設(shè)成立。此時要充分發(fā)揮學(xué)生學(xué)習(xí)自主性、積極性，讓學(xué)生自己討論、分析得出結(jié)論，使學(xué)生真正成為課堂的主體。掀起課堂氣氛的第二個高潮。 分組實驗 利用智能手機研究自由落體運動 （一）實驗?zāi)康模豪弥悄苁謾C研究自由落體運動 （二）實驗器材： 智能手機（本實驗以三年前購買榮耀9為例），手機支架，電腦（里面裝qq影音、WPS等軟件），刻度尺，小球等 （三）實驗原理: 智能手機錄像技術(shù)是利用電子快門通過智能曝光每秒形成30幀或60幀圖象，圖象逐幀播放，人的視覺就形成連續(xù)畫面。以本人所用華為榮耀9為例，錄像視頻分辨率設(shè)置中可以達到（16:9）1080P，60fps和（16:9）4K、30fps標(biāo)準(zhǔn)，即最快可以每秒提取60幀靜止圖象，相鄰兩幀圖像的間隔是1/60s，比打點計時器的0.02s還要精確，相當(dāng)于頻閃照相功能。 （四）實驗步驟 1.錄像 （1）將小球吸在電磁鐵下端，小球中心位置放在所造刻度板零刻線平行處，等待穩(wěn)定。 （2)將手機錄像設(shè)置成（16:9）1080P,60fps模式，調(diào)焦對準(zhǔn)刻度尺，點擊開始錄像，等待手機在支架上完全穩(wěn)定，打開電磁鐵開關(guān)釋放小球，小球下滑完畢后停止錄像 (3)利用qq將錄像文件原圖傳到電腦。 【特別注意】小球第一幀圖象因為下落不到2mm，截圖是否看到請注意，有可能看到的已經(jīng)為第2幀。 （五）數(shù)據(jù)處理 1.小球所在位置的坐標(biāo)讀數(shù)方法 靜止時小球中間位置在零刻線處，后續(xù)因為運動而出現(xiàn)重影，則讀重影中間位置的坐標(biāo)即可。例如：下圖是對小球某幀圖片（未動的圖片計數(shù)為0）的處理。通過圖片放大找到中間位置估讀為4.0cm。 ⑶用qq影音在小球下滑過程逐幀播放（按住F鍵即逐幀播放）并逐幀截圖（同時按下Alt+A）全部截取完畢后進行截圖編號，未動前速度為零瞬間編號為0，以此類推，若編號為x，則下落x/60s。 2.在Excel表格輸入如下圖所示數(shù)據(jù)表格
3.利用Ecel插入（x，y）散點圖，并用漸近線進行擬合 數(shù)據(jù)分析結(jié)果：通過軟件數(shù)據(jù)輸入進行線性擬合，能得到 結(jié)論：自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動。 最終結(jié)論：a=g【定值】 得出自由落體運動規(guī)律 （六）誤差分析 1.小球自由落體過程中的空氣阻力（造成實驗結(jié)果偏�。� 2.讀小球做在位置時采用模糊圖像估讀（對實驗結(jié)果偏大偏小不確定） 3.智能手機和軟件處理的系統(tǒng)誤差分析（實驗結(jié)果偏大的可能原因） ⑴錄像技術(shù)中是否存在每秒錄制達不到60幀，造成實驗結(jié)果偏大 ⑵手機錄像運行過程中可能有延遲現(xiàn)象，造成實驗結(jié)果偏大 ⑶在qq影音逐幀截取過程中的第一幀和物體自由釋放的瞬間有時間差 ⑷qq影音逐幀截取技術(shù)每秒達不到60幀，造成實驗結(jié)果偏大 關(guān)于自由落體加速度 問題導(dǎo)學(xué)：重錘和木塊自由下落時的加速度是否相同？ 教師引導(dǎo)學(xué)生:由牛頓管實驗所知的，不同物體在僅受重力作用時的下落快慢相同，既而得出不同物體下落時具有相同的重力加速度g 1．在同一地點，一切物體自由下落的加速度都相同；方向：豎直向下。 讓學(xué)生閱讀書中“自由落體加速度”部分，得出： 2．地球上不同地方，重力加速度不同，從赤道到兩極，重力加速度逐漸增大， 3．一般g取9.8m/s2或10m/s2。 【探究四】自由落體運動規(guī)律應(yīng)用 【例1】踢毽子是我國民間的一項體育游戲，被人們譽為“生命的蝴蝶”。近年來，踢毽 子成為全民健身活動之一。毽子由羽毛和銅錢組成，在下落時總是銅錢在下羽毛在上， 如圖所示，對此分析正確的是（ ） A．銅錢重，所以總是銅錢在下羽毛在上 B．如果沒有空氣阻力，也總是出現(xiàn)銅錢 在下羽毛在上的現(xiàn)象 C．因為空氣阻力的存在，所以總是銅錢 在下羽毛在上 D．毽子的自由下落是自由落體運動 答案：C 【例2】從六層樓上自由落下一個果殼，已知每層樓高2.89米，求果殼落到地面的速度？若一輛汽車的速度為60km/h，則果殼和汽車的速度那個大？這樣的果殼對樓下的行人有無危害？ 2.為了測出井口到水面的距離，讓一個小石塊從井口自由落下，經(jīng)過 2.5 s 后聽到石塊擊水的聲音，估算井口到水面的距離�？紤]到聲音在空氣中傳播需要一定的時間，估算結(jié)果偏大還是偏��？
作業(yè)布置： 1.課后 《問題與練習(xí)》 2.手機錄像逐幀截取實驗條件課下具備，利用放假時間按照本次實驗過程多做幾次，自己做圖象分析驗證自由落體規(guī)律 3.注意后續(xù)學(xué)習(xí)過程中利用手機錄像逐幀截取進行物理實驗的推廣。 當(dāng)堂檢測 1．下列說法正確的是（ ） A．物體豎直向下的運動是自由落體運動 B．自由落體運動是初速度為零，加速度為g的豎直向下的勻加速運動 C．物體只在重力作用下從靜止開始的下落運動叫自由落體運動 D．當(dāng)空氣阻力作用比較小，可忽略不計時，物體自由下落可視為自由落體運動 2．關(guān)于重力加速度下面四種說法正確的是（ ） A．重力加速度表示自由下落的物體運動的快慢 B．重力加速度表示自由下落物體運動速度變化的大小 C．重力加速度表示自由下落物體運動速度變化的快慢 D．輕、重物體的重力加速度不同 3．一物體從樓上自由下落，經(jīng)過高為2m的窗戶所用的時 間為0.2s，物體是從距離窗頂多高處自由落下的？ |
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| 七、板書設(shè)計 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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作 業(yè)： 1.課后 《問題與練習(xí)》 2.手機錄像逐幀截取實驗條件課下具備，利用放假時間按照本次實驗過程多做幾次，自己做圖象分析驗證自由落體規(guī)律 3.注意后續(xù)學(xué)習(xí)過程中利用手機錄像逐幀截取進行物理實驗的推廣。 閱讀擴展 關(guān)于那些人和事 伽利略創(chuàng)立近代科學(xué)時用了三個方法：實驗方法、數(shù)學(xué)方法和思想實驗方法。在其后的200中，自然科學(xué)迅猛發(fā)展，涌現(xiàn)出了許許多多物理學(xué)巨匠，當(dāng)人類進入20世紀(jì)時，思想實驗的方法突然被頻繁的運用起來。愛因斯坦創(chuàng)立了相對論，當(dāng)人們離開伽利略的船艙來到愛因斯坦的火車上時，關(guān)于尺縮效應(yīng)、關(guān)于同時的相對性、關(guān)于只有在高速世界里才可能發(fā)生的奇妙景象，被愛因斯坦用思想實驗論述得合情合理。波爾和愛因斯坦關(guān)于量子的概率進行爭論時，他們用思想實驗進行辯論，讓人類看到世界上第一流的科學(xué)巨匠是怎樣暢游在理念的世界里。當(dāng)今人們建立了大爆炸宇宙模型，當(dāng)代理論物理學(xué)家霍金站在人們面前演講的時候，談到世界是十維的，并說了一句意味深長的話：我們看到的世界就是火光照在洞壁上的影子啊！ 為了紀(jì)念伽利略的偉大貢獻，1993年4月8日，來自世界各地的科學(xué)家把木球、鋁球、塑料球等不同材料制成的小球從比薩斜塔上44 m高處同時靜止釋放，用精密電子儀器和攝像機記錄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有小球幾乎以同一速度落地 。 |
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視頻來源：優(yōu)質(zhì)課網(wǎng) www.m.fsyixinda.com
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