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視頻標簽：自由落體運動
所屬欄目：高中物理優質課視頻
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《自由落體運動》教學設計
| 課題名稱 | 2.4自由落體運動 | 選手 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 一、教材內容分析 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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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的內容。本節內容是在學生學習了運動學的知識后編排的，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習和鞏固，同時也加強了課本與實際生活的聯系。另一方面通過實驗培養學生的自主、合作、探究的科學研究方法，為學生的終身發展打下了良好的基礎。因此本節課是本章知識的復習課，培養學生思維的研究課，聯系生活的應用課，也是后面課程的知識準備的墊底課。所以本節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課合二為一，內容量比較大，邏輯性比較強，需要對新舊教材進行整合。本節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，體現了現代化和信息化的要求。 教學重點：自由落體運動的性質和規律。 教學難點：設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 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 三、學生特征分析 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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在前面的教學中，學生已經初步掌握了勻變速直線運動的規律，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，同時對物理學中的理想模型有了一定的認識，具備了初步的邏輯思維能力和實驗設計能力。因此在學習過程中，要讓學生主動參與，設計實驗，注重搜集和處理信息。 高一學生思維活躍，對物理學習表現出很高的熱情，對生活中表現出的物理問題比較感興趣，但學生對物理學的發展歷史還了解得還不夠多，不能體會人類對自然規律的認識過程及科學家發現物理規律的漫長過程所經歷的挫折和艱辛，在思考物理現象時，還是比較容易受主觀經驗的影響，對物理問題的思考缺少嚴密的邏輯推理，對研究問題的科學方法還沒有很好的體驗。所以通過對這節課的學習，能讓學生更多的了解物理學的發展歷史，體驗研究問題的科學方法。 |
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| 四、教學策略選擇與設計 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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1．以問題解決為主的教學策略 通過課前觀看視頻，從生活中引出本節課題，激發學生的學習興趣。引導學生發現直覺經驗和邏輯推理的矛盾，激發好奇心與探究欲望，明確本節的研究目標，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策略 在探究自由落體的運動性質時采取了分組實驗的形式，讓學生經歷實驗的設計、操作和測量，處理實驗數據的過程。在做中學，讓學生在師生和諧、互動的氛圍中，愉快地、自然地、主動的探究新知識，通過學習，培養學生辨證思維的方法和能力，以及嚴謹的治學精神。 教學中創設物理情景是教師引導，學生邊實驗邊思考，引導學生來探索規律并讓學生試著自己得出結論。最大限度地調動學生積極參與教學活動，教師可給予恰當的思維點拔。 突破方法，在課堂上精心設計實驗，用實驗實例幫助學生建立起正確的觀點。利用多媒體課件，依據學生已有的知識和物理研究方法，通過實驗觀察、分析數據、歸納結論、類比遷移自己推導出自由落體的運動性質和規律。 采用：“復習提問—直觀演示—分析討論—實驗探究—揭示規律—鞏固知識”并輔以現代教育教學手段等多種形式的綜合啟發式教學。 |
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| 五、教學環境及資源準備 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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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、教學過程 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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一、新課導入 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：質量不同小球從斜面滾下來運動 2.通過這個過程讓學生明確，不同角度的下落時間幾乎與質量沒有關系，外推在豎直面也會與質量沒關系。 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。使學生了解突出主要因素，忽略次要因素的哲學思想。） 區分落體運動、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 自由落體運動是一種什么樣的運動？ 學生猜想：“自由落體運動”可能是勻加速直線運動 問題導學：怎么證明你的猜想？ 學生：根據實驗 問題導學：自由下落很快，怎樣抓住它運動的軌跡？ A、連續相等時間的位移差Δx=aT2 B、初速度為零的勻加速直線運動從零時刻起，在連續相等時間內的位移之比等于（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、2ts內、3ts內…的位移之比等于（xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…=1∶22∶32∶…） D、位移與時間關系x= at2/2，建立x-t2圖象，看位移與時間成正比關系。 E、根據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系…… 同學根據剛才提出的方案，判斷自由落體運動是否是初速度為零的勻加速直線運動。經數據驗證，假設成立。此時要充分發揮學生學習自主性、積極性，讓學生自己討論、分析得出結論，使學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）實驗目的：利用智能手機研究自由落體運動 （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畫面。以本人所用華為榮耀9為例，錄像視頻分辨率設置中可以達到（16:9）1080P，60fps和（16:9）4K、30fps標準，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，等待穩定。 （2)將手機錄像設置成（16:9）1080P,60fps模式，調焦對準刻度尺，點擊開始錄像，等待手機在支架上完全穩定，打開電磁鐵開關釋放小球，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，有可能看到的已經為第2幀。 （五）數據處理 1.小球所在位置的坐標讀數方法 靜止時小球中間位置在零刻線處，后續因為運動而出現重影，則讀重影中間位置的坐標即可。例如：下圖是對小球某幀圖片（未動的圖片計數為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據表格
3.利用Ecel插入（x，y）散點圖，并用漸近線進行擬合 數據分析結果：通過軟件數據輸入進行線性擬合，能得到 結論：自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動。 最終結論：a=g【定值】 得出自由落體運動規律 （六）誤差分析 1.小球自由落體過程中的空氣阻力（造成實驗結果偏�。� 2.讀小球做在位置時采用模糊圖像估讀（對實驗結果偏大偏小不確定） 3.智能手機和軟件處理的系統誤差分析（實驗結果偏大的可能原因） ⑴錄像技術中是否存在每秒錄制達不到60幀，造成實驗結果偏大 ⑵手機錄像運行過程中可能有延遲現象，造成實驗結果偏大 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影音逐幀截取技術每秒達不到60幀，造成實驗結果偏大 關于自由落體加速度 問題導學：重錘和木塊自由下落時的加速度是否相同？ 教師引導學生: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】自由落體運動規律應用 【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，也總是出現銅錢 在下羽毛在上的現象 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，經過 2.5 s 后聽到石塊擊水的聲音，估算井口到水面的距離。考慮到聲音在空氣中傳播需要一定的時間，估算結果偏大還是偏�。�
作業布置： 1.課后 《問題與練習》 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律 3.注意后續學習過程中利用手機錄像逐幀截取進行物理實驗的推廣。 當堂檢測 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、板書設計 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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作 業： 1.課后 《問題與練習》 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律 3.注意后續學習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 關于那些人和事 伽利略創立近代科學時用了三個方法：實驗方法、數學方法和思想實驗方法。在其后的200中，自然科學迅猛發展，涌現出了許許多多物理學巨匠，當人類進入20世紀時，思想實驗的方法突然被頻繁的運用起來。愛因斯坦創立了相對論，當人們離開伽利略的船艙來到愛因斯坦的火車上時，關于尺縮效應、關于同時的相對性、關于只有在高速世界里才可能發生的奇妙景象，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巨匠是怎樣暢游在理念的世界里。當今人們建立了大爆炸宇宙模型，當代理論物理學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！ 為了紀念伽利略的偉大貢獻，1993年4月8日，來自世界各地的科學家把木球、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，結果發現所有小球幾乎以同一速度落地 。 |
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視頻來源：優質課網 www.jjlqy.cn
