《自由落体运动》教学方法评析

（３）引导学生学会分析数据，归纳总结自由落体的加速度 ｇ 随纬度变 化的规律。
（４） 教师应该在教学中尽量为学生提供制定探究计划的机会，根据学 生的实际能力去引导学生进行观察 百度文库思考、讨论和交流。
３．情感、态度与价值观 （１） 调动学生积极参与的兴趣，培养逻辑思维能力及表述能力 。 （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。 （３） 培养运用数学工具进行科学分析的能力 。 （４） 培养质疑与评价能力。 ４．重点 （１）认识自由落体运动是初速度为零、加速度为 ｇ 的匀变速直线运动。 （２） 不同地点的 ｇ 取值不同，一般 ｇ ＝９．８ｍ ／ｓ２。 （３） 应用匀变速直线运动的规律 ，解决自由落体运动的问题。 ５．难点 同一地点，自由落体运动中不同物体下落的加速度都为 ｇ。 ６．学生情况分析 大部分同学基础扎实，通过初中的学习已经知道空气阻力是影响物体 下落快慢的原因，所以在这里只要通过钱羽管实验引导学生一起回顾即 可，把时间多留一点进行实验研究。 在前一阶段的学习中已经掌握了研究匀变速直线运动的方法，具备了 独立完成实验的能力，有一定的能力对所测得的位移、速度、时间等数据进 行处理，找出这些物理量间的关系。 三、教学实录 教学引入： 一次旅游时，看到了一座很高又摇摇晃晃吊桥边上，很多人心里怕怕 的，桥下就是湍急的流水，不敢轻举妄动，有人问：这桥有多高？ 答案很多： １０ 米、５０ 米、８０ 米、１００ 米，还有人说 ２００ 米呢，大家都不知道。 这时有个人 拣了块小石头，走到桥中部，放手，石头下落，他数道：“ 一、二、三” 就听到 “扑通”一声，石头落入水中了，然后他跟大家说，大约有 ４０ 米。 师：你们相信这个人的估算吗？ 如果他用的不是小石头而是一片羽 毛，也能够得出这样的答案吗？ 生 １：可能是匀加速运动，这种估算是有道理的，换成羽毛后就不行了。 生 ２：羽毛明显受空气阻力影响，落得很慢，有可能飘来飘去，所以不能 用来估算高度。 师：难道小石头没有受空气阻力影响吗？ 生：有影响，但没有羽毛受到的大。 师：你们怎么知道空气阻力对物体的影响是大还是小 ？ 生：因为石头重，羽毛轻。 就算受到的空气阻力一样大，对羽毛来说还 是影响大一些。 【 还未学过牛顿第二定律 ，此时再讨论也无益。】 师：既然大家都认为空气阻力是影响物体下落快慢的原因，而且还跟 物体的轻重有关系，我们就一起来看看下面的实验。 钱羽管演示： １．空气中，快慢不同； ２．抽出气体，近似“ 真空”，快慢一样。 生：在没有空气的空间里，物体下落的快慢相同。
ｖ ＝ｇｔ ｙ ＝ｇｔ２ ／２ ｖ２ ＝２ｇｙ 【 虽然是本节课重要的知识点 ，但如果学生基础较好，又经过前面的实 验数据处理，得到这个规律是水到渠成的 。】 巩固： １．问题与练习第 ４ 题，介绍了一种研究变速运动的方法———频闪摄 影，请至少用两种不同的方法处理数据，求出重力加速度。 ２．根据频闪摄影的原理，应用所学自由落体运动规律，求出照相机曝 光时间。 ３ ．如果利用光电计时器来研究自由落体运动规律 ，相对用 打点计时器 研究有什么优势？ 参看课本第 ４０ 页。 思考： 吊桥的高度用石头下落的方法测量是否合理？ 如有，请说明。 生：计时不够准确、声音传播时间未考虑、空气阻力未考虑。 【“问题与练习”第 ３ 题估算题的教学目标完全一致。】 研究性课题： 雨滴从那么高的空中静止开始下落 ，为什么没有把我们砸伤 ？ 四、课后反思 １．引入的创新 由于初中已经接触过，学生知道是由于空气阻力作用造成的，甚至还 知道空气阻力与垂直于运动方向的接触面积大小有关 ，所以对实验本身没 有兴趣，只是懂事地配合老师引入新课课题。 在实际操作过程中显得很 “ 假” ，令人十分郁闷。 事实证明，这样引入比传统引入更贴近学生的认知 。 附“ 传统引入” ： １．不同物体的下落运动，情况是否相同呢？ 演示 １：纸片和粉笔下落 演示 ２：纸团和光盘（平放）下落 演示 ３：纸团和粉笔下落 总结：有时重的物体下落快，有时轻的物体下落快，有时一样快。 ２．大胆地使采用学生所测量的数据。 虽然老师能自己用事先测出的 更有利于计算的数据来进行以上研究，但考虑到学生可能会怀疑数据的真 实性和可靠性，还是用学生测出的数据比较好。 在作图时对误差比较大的 点可以舍去，这样更有利于培养学生的实验能力，并潜移默化地教导他们 对原始数据要做到实事求是，尊重事实。 对其科学精神的培养不能停留在 表面。 ３．本来还安排了利用光电计时器来研究自由落体的运动规律，现在学 校的数字实验室设备完善，完全可以用事先编好的程序来处理数据，后来 担心这样一来会使学生的注意力转移到对设备的熟悉 ，而不是对所学知识 的应用，所以还是用了传统的电磁打点计时器。 今后应多带学生到数字实 验室，培养乐于接受新事物，善于应用先进技术来研究实际问题的能力 。 ４．关于雨滴下落的研究性课题，需要用到牛顿运动定律，学生还没有 学到，在这里提出来有点难 ，但可以促使学生去自学第四章的内容 。 五、课例点评 先前很担心这样设计出的课会不会流于形式 ，但在上课的过程中有了 深刻的体会———学生的能力很强，更多的是需要教师适时引导而非灌输。 本节课学生操作多，对教师的课堂管理能力是很大的挑战，让学生互 评和自评的环节尤其精彩，每个学生都在动脑筋，即使有些同学基础不够 扎实，在听的过程中也学到了很多，也很有收获。 不像有些课，虽然表面热 闹，实际上只是一种繁荣假象。 探究无处不在，如果只注重对规律的应用，那么学生只能成为学习机 器。 只有使学生从在过程中学到方法、提高能力，对其今后的学习和生活 有良好的影响，才是我们所追求的目标。
导出课题并板书：自由落体运动———物体只在重力作用下，从静止开 始下落的运动。
（ 一） 特点（教师板书） １．不同物体运动情况相同 师：下面我们进行分组实验，两人一小组，要求同学们利用打点计时器 研究自由落体运动，用铁架台将打点计时器固定住，要小心。 根据前面所 学过的方法，重点研究：位移和时间的关系、速度和时间的关系、加速度的 特点。 为了节省时间，可以使用计算器。 １０ 分钟后以大组为单位先进行实 验方法与和结果的内部交流，最后四个大组各选出一个同学来展示你们的 成果，ＰＫ 一下，看看哪一组最有水平。 【 教师在巡视过程中不时给予指导和肯定。】 师：数据没有处理完的小组只需说出实验设计方案和预期目标就可以 了。 每组只允许说一种你们认为最好的方法。 组 １：根据测出的位移与时间的数据，看出位移与时间不成正比，随着 时间的推移，点间距越来越大，说明是加速运动。 （ 引来一阵善意的笑，这 不是废话么？） 然后我们把时间平方了一下，找出 ｘ 和 ｔ２ 的关系，发现它们成 正比，说明自由落体运动是静止开始的匀变速直线运动 。 组 ２：我们组先看了一下纸带上的点，发现不是等间距的，说明自由落 体运动是变速运动。 （ 同学们实在忍不住，终于笑了出来，这不更是废话 吗？ 此时该学生瞟了组 １ 的同学一眼，露出坏坏地笑。） 我们学过，如果是 匀变速直线运动，相邻相等时间内的位移之差 ΔＸ ＝ａＴ２ ，结合测量出的数 据就可以确定出自由落体运动是匀变速直线运动 ，还可以算出加速度值。 组 ３：先根据公式 ｖ ＝ｘ ／ｔ 数据求出不同时刻的速度，看得出速度随时间 越来越大，而且基本上是成正比的，得出自由落体运动是匀变速直线运动， 还可以根据 ｖ２ ＝ｖ１ ＋ａｔ 求出加速度。 组 ４：最后才轮到我们组，方法都被他们讲完了，真吃亏。 （该组成员有 点沮丧。） 不过我们算出了加速度是 ９．５ ｍ ／ｓ２ 。 【 教师在学生表达的过程中将他们的观点一一呈现在黑板上，使大部 分学生都能更明白，还有一个功能就是防止学生 “ 翻供” 。】 师：那你就点评一下其他组的方案吧。 组 ４：第一组根本没有提到加速度；第二组和第三组都没有算出加速 度，真是遗憾！ 第 ３ 组的方法好象很麻烦，速度很难算的。 师：给前面三组的同学一次辩解的机会吧。 组 １：我们组算出了加速度，是用 ΔＸ ＝ａＴ２ 算的，不是用我讲的 ｘ 和 ｔ２ 成 正比的办法算的，所以没好意思报出来。 不过我们现在知道怎么计算了， 用 ｘ ＝ｋｔ２ ，求出比例系数，再除以 ２ 就行了。 组 ４：应该是 ｋ 乘以 ２ 才对，因为 ｘ ＝ａｔ２ ／２ ＝ｋｔ２ 。 （ 掌声） 组 ３：我们组用计算器，一点都不难算，还可以看出速度随时间的变化 是均匀的，老师不是说速度的变化也需要研究吗？ 组 ２：我们的办法最省力了，加速度是算出来了，大约 ９．４ｍ ／ｓ２ 。 师：大家用到的方法都很好，表达很清楚，我们可以得出这样的结论： ２．初速度为零的匀变速直线运动 师：但同学们有没有想过，我们除了用公式去分析数据，还有没有别的 更直观的研究方法？ 生：图象法！ 教师操作并投影： 挑一组学生测出的数据，当场利用 ＥＸＣＥＬ 软件处理数据，找出位移与 时间的关系，画出 ｘ －ｔ 图，结果是曲线，不便于研究。 尝试 ｘ －ｔ２ 图，发现是 过原点的直线，证明自由落体运动是匀变速直线运动。 并利用图象的斜率 结合匀变速直线运动的规律，根据 ｘ ＝ａｔ２ ／２ 的公式，并算出加速度。 由这组数据，应用 ＥＸＣＥＬ 还可以方便地算出各点的速度，再作出 ｖ －ｔ 图，过原点的直线，一样可以证明自由落体运动是静止开始的匀加速直线 运动，根据斜率得出加速度。 （ 二） 规律：
《自由落体运动》教学方法评析
◆肖优优
（ 浙江温州第五十一中学）
通过分析、介绍了人教版普通高中课程标准实验教科书 枟自由落体运动枠 的教学方法及设计，旨在指导学生深入了解课文的教学 要求，并培养学生的学习能力。
自由落体运动 教学方法 学习能力
一、教材版本 人教版普通高中课程标准实验教科书。 二、教学设计 （ 一） 设计思想 本节课以物理新课程理念为指导，以学生为中心，教师为主导，利用创 设情境、实验观察、理想化研究方法、进行分组实验、对数据进行深入研究， 从不同角度进行数据分析，得出自由落体运动是匀变速直线运动，并求出 加速度。 然后组织学生进行方法交流、互评、误差分析等活动，在教学过程 中掀起高潮。 通过这一系列的活动，使学生能有效地建构自由落体运动的概念和规 律，巩固和扩大学生在匀变速运动方面的认知结构。 提高了学生利用实验 解决问题的能力、数据处理能力和误差分析的能力，是对前两章所学知识 和方法的大综合。 更有意义的是，对学生表达能力、探索精神、质疑和评价 能力的培养也是一次大综合。 教师演示利用 ＥＸＣＥＬ 研究自由落体的运动，拟合出 ｘ －ｔ２ 图象、ｖ －ｔ 图 象，根据斜率，求出重力加速度。 应用所学规律制作“ 反应尺”。 培养学生 乐于接受新事物，善于应用先进技术来研究实际问题的能力 。 （ 二） 任务分析 枟 自由落体运动枠是必修Ⅰ中第二章枟 匀变速直线运动的研究枠 的第 ５ 节，是一种常见的运动。 在学习了描述物体运动的物理量的概念，并掌握了匀变速直线运动规 律的基础上，再对自由落体运动进行研究，显然是把它作为匀变速直线运 动的特例来处理。 它是前几节知识内容的深化，主要通过演示和实验探 究，分析得出其运动规律，明确重力加速度的意义，使学生对其规律有具体 而深入的认识。 而将对落体运动的研究历史，伽利略对自由落体的研究过 程和他的科学思维方法放到下一节课进行学习，那时再将学生的认识上升 到更高的层次。 尤其值得一提的是“问题与练习”第 ４ 题，不仅介绍了一种研究变速运 动的方法———频闪摄影，并以此为契机引导学生学会用从多个角度，用多 种方法处理同一组原始数据，得到相同的结论。 １．知识与技能 （１ ） 认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素 ，理解自由落体 运动是在理想条件下的运动 ，知道它是初速度为零的匀加速直线运动 。 （２ ） 能用打点计时器或其他实验仪器得到相关的运动轨迹并能自主进 行分析。 （３ ） 知道自由落体的加 速度， 知 道 它 的 方 向， 知 道 在 地 球 上 的 不 同 地 方，重力加速度大小不同。 （４ ） 掌握如何从匀变速直线运动的规律 ，推出自由落体运动规律，并能 运用自由落体规律解决实际问题。 （５ ） 初步了解探索自然规律的科学方法 ，培养学生的观察、概括能力。 ２．过程与方法 由学生自主进行实验探究，采用实验室的基本实验仪器———打点计时 器，记录下运动的信息，定量的测定重物自由落体的加速度，探究运动规律 的同时让学生进一步体验科学探究方法 （１ ） 培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力 （２ ） 引导学生养成进行简单物理研究习惯，根据现象合理假设与猜想 的探究方法。
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师：既然空气阻力的作用使问题变得复杂，而我们研究问题要从简单 入手，再到复杂，因此先研究没有空气阻力时物体的下落情况（ 理想化模 型）。 事实上，“真空” 是不可能达到的，在空气阻力与物体重力相比很小 时，可以忽略阻力，当作只受重力来研究。
师：事实胜于雄辩，早在 １９６９ 年人类首次登月成功，美国宇航员在一次 登月活动中，就在月球上证实了榔头和羽毛下落一样快。