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视频标签：自由落体运动
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视频课题：人教版（2019审定）高一必修1《自由落体运动》淄博
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人教版（2019审定）高一必修1《自由落体运动》淄博
必修一第二章第4节《自由落体运动》教学设计
| 课题名称 | 2.4自由落体运动 | 选手 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 一、教材内容分析 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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《自由落体运动》是新教材人教版高一物理第二章第四节的内容。本节内容是在学生学习了运动学的知识后编排的，是匀变速直线运动的特例。通过对自由落体运动的研究一方面是对前面知识的复习和巩固，同时也加强了课本与实际生活的联系。另一方面通过实验培养学生的自主、合作、探究的科学研究方法，为学生的终身发展打下了良好的基础。因此本节课是本章知识的复习课，培养学生思维的研究课，联系生活的应用课，也是后面课程的知识准备的垫底课。所以本节课在本章中具有重要的地位和作用。 另外，新人教版教材将原来的自由落体运动和伽利略对自由落体运动的研究两节课合二为一，内容量比较大，逻辑性比较强，需要对新旧教材进行整合。本节课新教材增加了利用手机软件中的加速度传感器测重力加速度实验，体现了现代化和信息化的要求。 教学重点：自由落体运动的性质和规律。 教学难点：设计实验并验证自由落体运动为匀变速直线运动。 |
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| 二、核心素养 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| 三、学生特征分析 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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在前面的教学中，学生已经初步掌握了匀变速直线运动的规律，并利用电磁打点计时器研究过匀速直线运动和匀变速直线运动，同时对物理学中的理想模型有了一定的认识，具备了初步的逻辑思维能力和实验设计能力。因此在学习过程中，要让学生主动参与，设计实验，注重搜集和处理信息。 高一学生思维活跃，对物理学习表现出很高的热情，对生活中表现出的物理问题比较感兴趣，但学生对物理学的发展历史还了解得还不够多，不能体会人类对自然规律的认识过程及科学家发现物理规律的漫长过程所经历的挫折和艰辛，在思考物理现象时，还是比较容易受主观经验的影响，对物理问题的思考缺少严密的逻辑推理，对研究问题的科学方法还没有很好的体验。所以通过对这节课的学习，能让学生更多的了解物理学的发展历史，体验研究问题的科学方法。 |
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| 四、教学策略选择与设计 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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1．以问题解决为主的教学策略 通过课前观看视频，从生活中引出本节课题，激发学生的学习兴趣。引导学生发现直觉经验和逻辑推理的矛盾，激发好奇心与探究欲望，明确本节的研究目标，通过用旧知识解决新问题，体验成功的愉悦。 2．以合作探究为主的教学策略 在探究自由落体的运动性质时采取了分组实验的形式，让学生经历实验的设计、操作和测量，处理实验数据的过程。在做中学，让学生在师生和谐、互动的氛围中，愉快地、自然地、主动的探究新知识，通过学习，培养学生辨证思维的方法和能力，以及严谨的治学精神。 教学中创设物理情景是教师引导，学生边实验边思考，引导学生来探索规律并让学生试着自己得出结论。最大限度地调动学生积极参与教学活动，教师可给予恰当的思维点拔。 突破方法，在课堂上精心设计实验，用实验实例帮助学生建立起正确的观点。利用多媒体课件，依据学生已有的知识和物理研究方法，通过实验观察、分析数据、归纳结论、类比迁移自己推导出自由落体的运动性质和规律。 采用：“复习提问—直观演示—分析讨论—实验探究—揭示规律—巩固知识”并辅以现代教育教学手段等多种形式的综合启发式教学。 |
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| 五、教学环境及资源准备 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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1.演示实验：硬币、纸片、斜面（自制刻度和轨道） 2.分组实验：智能手机（本实验以三年前购买荣耀9为例），手机支架，电脑（里面装qq影音、WPS等软件），刻度尺，小球 |
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| 六、教学过程 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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一、新课导入 1.从史上最美十大物理实验入手，通过伽利略克服困难和实验外推为切入点。 演示实验：质量不同小球从斜面滚下来运动 2.通过这个过程让学生明确，不同角度的下落时间几乎与质量没有关系，外推在竖直面也会与质量没关系。 3.通过一张纸和小球同时下落对比，找到下落速度不同原因为存在空气阻力。 4. 引入自由落体运动的概念 ①物体只在重力作用下从静止开始下落运动，叫自由落体运动。 ②特点：a、初速度为零b、只受重力 （说明“自由落体运动”是理想化模型，实际生活中在重力比阻力大得多的情况下，可以忽略阻力的影响。使学生了解突出主要因素，忽略次要因素的哲学思想。） 区分落体运动、自由落体运动、空气阻力、忽略等词的概念 5.自由落体运动的性质 自由落体运动是一种什么样的运动？ 学生猜想：“自由落体运动”可能是匀加速直线运动 问题导学：怎么证明你的猜想？ 学生：根据实验 问题导学：自由下落很快，怎样抓住它运动的轨迹？ A、连续相等时间的位移差Δx=aT2 B、初速度为零的匀加速直线运动从零时刻起，在连续相等时间内的位移之比等于（x1∶x2∶x3∶…=1∶3∶5∶…） C、初速度为零的匀加速直线运动从零时刻起，在ts内、2ts内、3ts内…的位移之比等于（xⅠ∶xⅡ∶xⅢ∶…=1∶22∶32∶…） D、位移与时间关系x= at2/2，建立x-t2图象，看位移与时间成正比关系。 E、根据一段时间的平均速度等于这段时间中点的瞬时速度，计算各点速度大小，再由v=at,看速度与时间是否是正比的关系…… 同学根据刚才提出的方案，判断自由落体运动是否是初速度为零的匀加速直线运动。经数据验证，假设成立。此时要充分发挥学生学习自主性、积极性，让学生自己讨论、分析得出结论，使学生真正成为课堂的主体。掀起课堂气氛的第二个高潮。 分组实验 利用智能手机研究自由落体运动 （一）实验目的：利用智能手机研究自由落体运动 （二）实验器材： 智能手机（本实验以三年前购买荣耀9为例），手机支架，电脑（里面装qq影音、WPS等软件），刻度尺，小球等 （三）实验原理: 智能手机录像技术是利用电子快门通过智能曝光每秒形成30帧或60帧图象，图象逐帧播放，人的视觉就形成连续画面。以本人所用华为荣耀9为例，录像视频分辨率设置中可以达到（16:9）1080P，60fps和（16:9）4K、30fps标准，即最快可以每秒提取60帧静止图象，相邻两帧图像的间隔是1/60s，比打点计时器的0.02s还要精确，相当于频闪照相功能。 （四）实验步骤 1.录像 （1）将小球吸在电磁铁下端，小球中心位置放在所造刻度板零刻线平行处，等待稳定。 （2)将手机录像设置成（16:9）1080P,60fps模式，调焦对准刻度尺，点击开始录像，等待手机在支架上完全稳定，打开电磁铁开关释放小球，小球下滑完毕后停止录像 (3)利用qq将录像文件原图传到电脑。 【特别注意】小球第一帧图象因为下落不到2mm，截图是否看到请注意，有可能看到的已经为第2帧。 （五）数据处理 1.小球所在位置的坐标读数方法 静止时小球中间位置在零刻线处，后续因为运动而出现重影，则读重影中间位置的坐标即可。例如：下图是对小球某帧图片（未动的图片计数为0）的处理。通过图片放大找到中间位置估读为4.0cm。 ⑶用qq影音在小球下滑过程逐帧播放（按住F键即逐帧播放）并逐帧截图（同时按下Alt+A）全部截取完毕后进行截图编号，未动前速度为零瞬间编号为0，以此类推，若编号为x，则下落x/60s。 2.在Excel表格输入如下图所示数据表格
3.利用Ecel插入（x，y）散点图，并用渐近线进行拟合 数据分析结果：通过软件数据输入进行线性拟合，能得到 结论：自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。 最终结论：a=g【定值】 得出自由落体运动规律 （六）误差分析 1.小球自由落体过程中的空气阻力（造成实验结果偏小） 2.读小球做在位置时采用模糊图像估读（对实验结果偏大偏小不确定） 3.智能手机和软件处理的系统误差分析（实验结果偏大的可能原因） ⑴录像技术中是否存在每秒录制达不到60帧，造成实验结果偏大 ⑵手机录像运行过程中可能有延迟现象，造成实验结果偏大 ⑶在qq影音逐帧截取过程中的第一帧和物体自由释放的瞬间有时间差 ⑷qq影音逐帧截取技术每秒达不到60帧，造成实验结果偏大 关于自由落体加速度 问题导学：重锤和木块自由下落时的加速度是否相同？ 教师引导学生:由牛顿管实验所知的，不同物体在仅受重力作用时的下落快慢相同，既而得出不同物体下落时具有相同的重力加速度g 1．在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同；方向：竖直向下。 让学生阅读书中“自由落体加速度”部分，得出： 2．地球上不同地方，重力加速度不同，从赤道到两极，重力加速度逐渐增大， 3．一般g取9.8m/s2或10m/s2。 【探究四】自由落体运动规律应用 【例1】踢毽子是我国民间的一项体育游戏，被人们誉为“生命的蝴蝶”。近年来，踢毽 子成为全民健身活动之一。毽子由羽毛和铜钱组成，在下落时总是铜钱在下羽毛在上， 如图所示，对此分析正确的是（ ） A．铜钱重，所以总是铜钱在下羽毛在上 B．如果没有空气阻力，也总是出现铜钱 在下羽毛在上的现象 C．因为空气阻力的存在，所以总是铜钱 在下羽毛在上 D．毽子的自由下落是自由落体运动 答案：C 【例2】从六层楼上自由落下一个果壳，已知每层楼高2.89米，求果壳落到地面的速度？若一辆汽车的速度为60km/h，则果壳和汽车的速度那个大？这样的果壳对楼下的行人有无危害？ 2.为了测出井口到水面的距离，让一个小石块从井口自由落下，经过 2.5 s 后听到石块击水的声音，估算井口到水面的距离。考虑到声音在空气中传播需要一定的时间，估算结果偏大还是偏小？
作业布置： 1.课后 《问题与练习》 2.手机录像逐帧截取实验条件课下具备，利用放假时间按照本次实验过程多做几次，自己做图象分析验证自由落体规律 3.注意后续学习过程中利用手机录像逐帧截取进行物理实验的推广。 当堂检测 1．下列说法正确的是（ ） A．物体竖直向下的运动是自由落体运动 B．自由落体运动是初速度为零，加速度为g的竖直向下的匀加速运动 C．物体只在重力作用下从静止开始的下落运动叫自由落体运动 D．当空气阻力作用比较小，可忽略不计时，物体自由下落可视为自由落体运动 2．关于重力加速度下面四种说法正确的是（ ） A．重力加速度表示自由下落的物体运动的快慢 B．重力加速度表示自由下落物体运动速度变化的大小 C．重力加速度表示自由下落物体运动速度变化的快慢 D．轻、重物体的重力加速度不同 3．一物体从楼上自由下落，经过高为2m的窗户所用的时 间为0.2s，物体是从距离窗顶多高处自由落下的？ |
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| 七、板书设计 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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作 业： 1.课后 《问题与练习》 2.手机录像逐帧截取实验条件课下具备，利用放假时间按照本次实验过程多做几次，自己做图象分析验证自由落体规律 3.注意后续学习过程中利用手机录像逐帧截取进行物理实验的推广。 阅读扩展 关于那些人和事 伽利略创立近代科学时用了三个方法：实验方法、数学方法和思想实验方法。在其后的200中，自然科学迅猛发展，涌现出了许许多多物理学巨匠，当人类进入20世纪时，思想实验的方法突然被频繁的运用起来。爱因斯坦创立了相对论，当人们离开伽利略的船舱来到爱因斯坦的火车上时，关于尺缩效应、关于同时的相对性、关于只有在高速世界里才可能发生的奇妙景象，被爱因斯坦用思想实验论述得合情合理。波尔和爱因斯坦关于量子的概率进行争论时，他们用思想实验进行辩论，让人类看到世界上第一流的科学巨匠是怎样畅游在理念的世界里。当今人们建立了大爆炸宇宙模型，当代理论物理学家霍金站在人们面前演讲的时候，谈到世界是十维的，并说了一句意味深长的话：我们看到的世界就是火光照在洞壁上的影子啊！ 为了纪念伽利略的伟大贡献，1993年4月8日，来自世界各地的科学家把木球、铝球、塑料球等不同材料制成的小球从比萨斜塔上44 m高处同时静止释放，用精密电子仪器和摄像机记录，结果发现所有小球几乎以同一速度落地 。 |
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视频来源：优质课网 www.youzhik.com
