《自由落体运动》教学设计

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《自由落体运动》教学设计与反思

姓名：冯某某

单位：华北石油第三中学

《自由落体运动》教学设计

［学习内容分析］

本节选自人教社全日制普通高级中学教科书（必修）物理第一册，第二章《直线运动》，第5节《自由落体运动》。主要内容如下：

内容结构：

教学重点：研究自由落体运动的性质和规律

教学难点：关于验证自由落体运动的性质和测定重力加速度大小的实验方案的设计与操作

［学习者分析］

1．学生学习前的情况分析

知识和技能：

①已掌握匀变速直线运动的定义和基本规律，并能用匀变速运动规律解决一些具体问题。

②对于生活中的落体现象有一些粗浅的认识。

③学生实际操作实验的能力较差, 而设计实验的能力更是缺乏。

过程和方法：

①学生对物理学的抽象思维、数学推导和科学实验相结合的研究方法了解很少。

②学生还不善于利用学习资源进行自主学习，比如信息查询、讨论分析等。

③学生平时缺乏学习上的交流与合作，因此对于小组学习的方式不是很适应。

情感、态度、价值观：

①大部分学生对于未知事物还是有强烈的求知欲，特别是联系生活实际的知识。

②大多数学生对科学不够关心，因此对于科学家研究过程和学术作风也不够了解。

③学生们彼此间合作意识和协作精神都不强。缺少深入的沟通，彼此之间的缺乏信任。

2．学习风格分析

①学生比较喜欢有人际交流的集体学习环境。

②学生较依赖于学习材料的预先组织，需要明确的指导和讲授。

③学生比较缺乏独立钻研精神和能力，遇到困难多是求助或容易放弃。

④多数学生喜欢形象生动的学习内容和亲自动手的学习体验。

［教学目标］

知识和技能

①理解自由落体运动的定义及运动性质。

②理解自由落体加速度的概念、方向和大小的测定。

③掌握自由落体运动的规律，并应用规律解决问题。

④提高实验的操作和设计能力。

过程和方法

①知道物理学的抽象思维、数学推导和科学实验相结合的研究方法。

②学会利用网络资源进行信息的检索和查询的方法。

③熟悉小组合作学习的学习模式，学会如何分工与合作。

情感、态度、价值观

①知道科学研究需要严谨求实的工作作风和执著的精神。

②加强与同学的交流与合作，增进彼此间的信任，培养团队精神。

［教学设计思想］

本节内容的教学，应当综合体现对学生知识与技能的传授、科学研究方法的培养和对科学真理执著追求的人文教育。所以，本教学设计基于建构主义学习理论，依托现代信息技术，体现以学生为主体的教学思想。具体特点如下：

不断创设问题情境，引导学生探究式学习，激发学生学习兴趣，从而促使其主动学习。

开展小组合作学习模式，创造交互的学习环境，培养学生的协作能力和团队精神。

注重实验。本节教学安排了较多的演示和学生实验，一方面使学生了解实验是物理学的基础，体会物理学研究方法。另一方面，锻炼和培养学生的实验设计操作技能。

合理选择教学媒体，充分发挥网络和多媒体辅助手段。教学设计中，利用网络提供学习资源，通过电脑动画来提高教学直观性，使用PPT投影展示，提高课堂效率。

［教学设计流程图］

［课前准备］

将学生分成若干小组，自选组长，由组长负责布置各项活动的具体分工。

制作多媒体课件。

实验器材：纸片，牛某某（包括羽毛和金属片），电火花打点计时器，铁架台，重锤和纸带；学生自带厘米刻度尺、计算器。

［教学过程］本课教学为2课时

自由落体运动

1．落体现象的研究

课题引入：请同学们思考周围生活中有关物体下落的运动，其下落快慢与其轻重有关吗？

演示实验：从同一高度同时释放小石块和羽毛，结果小石块先落地。

创设问题情境：早在公元前4世纪，希腊哲学家亚里士多德通过观察大量物体下落的现象，归纳出：物体越重，下落得越快。请同学们思考是否是重的物体下落得快而轻得的物体下落得慢？

学生活动1：要求各组学生进行讨论，自行设计实验，来验证此结论是否正确。在学生活动过程中，教师要下到各个小组中，对学生的设计方案进行必要的提示和指导。然后，让部分小组进行汇报，再由其他小组对发言组的实验方案进行评价。（活动内容及要求投影）

评价总结：把学生的实验方案进行简要的汇总，并对各组设计方案进行简要评价，对于好的设计要给予肯定和表扬，对于有问题的设计，要指明其设计缺陷。再给同学演示一遍可行的实验设计，例如，将纸片揉成纸团，与小石块一起释放；将两张相同的纸，其中一张揉成纸团，与另一张纸同时释放，比较下落快慢情况。

学生活动2：要求各个小组上网查询关于伽利略对于自由落体运动的研究内容（不给学生指定具体的网址，训练学生的信息查询和检索能力），结合本节课后的阅读材料，请各小组讨论并总结出伽利略对自由落体运动主要研究成果和研究的思想方法（强调各组要更换发言的同学，尽量使所有同学都参与活动，都得到充分的锻炼）。（活动内容及要求投影）

评价总结：教师要对各组分析结论进行点评，再从物理学史的角度，对亚里士多德和伽利略的研究进行客观地评价。同时,通过对伽利略的科学研究工作介绍,要让学生知道,科学研究需要严谨的治学态度和执著的精神。

伽利略对自由落体研究结论是物体的下落得快慢与轻重无关。

伽利略研究方法：提出假说、抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法。

形成结论：物体下落得快慢不是由轻重决定的。

过渡语：亚里士多德之所以提出错误的观点，其错误之处就在于他忽略了空气阻力对下落物体的影响。那么，如果没有空气阻力，物体的下落情况又如何呢？

2．自由落体运动

演示实验：教师进行牛某某实验。实验前，要介绍此实验仪器的基本构造和操作方法，并对学生提出观察要求，通过对比管内有无空气两种情况，观察管内金属片和羽毛下落得快慢。

形成结论：在没有空气阻力的作用下，物体的下落得快慢是相同，从而也引出自由落体运动。

（1）定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。

特征：初速为零 只受重力

过渡语：同学们观察一个小球的自由下落过程（边说边演示），想一想其运动的性质是什么？学生大部分回答是匀加速直线运动。下面我们来按照伽利略的研究方法来验证其是否是匀加速直线运动。

（2）自由落体运动的性质

创设问题情境：如何检验自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动？

学生活动3：要求学生先找出验证自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动的理论依据是什么。安排学生讨论，由各组指定代表发言（活动内容投影）。（此项工作对于学生来说，有一定的难度，教师要下到各小组，进行必要的提示和指导。）

总结：利用投影，把学生提出的主要公式先罗列出来，主要有下列公式：

v=v0+at， s=1/2at2，XXXXXs＝s2－s1＝s3－s2＝XXXXX＝aT2

然后再根据实验的可操作性，进行分析比较，最后确定其验证原理为：

是否满足XXXXXs＝s2－s1＝s3－s2＝XXXXX＝aT2

学生活动4：要求各组学生进行实验，本实验是利用重物自由下落时打点计时器打下的纸带，测出有关的数据，结合课本中习题（或学生实验）中的结论XXXXXs＝s2－s1＝s3－s2＝XXXXX＝aT2，定量判断出自由落体运动是匀加速直线运动。要先给学生讲清楚实验的基本操作方法和数据处理方法，使学生明确实验意图和内容。将事先准备好的器材分发到各组，教师巡视各组，及时指导各组的操作和数据处理。

评价总结：请各小组代表到讲台上将本组的测量数据和实验分析通过实物展台投影到屏幕上，做实验汇报。其基本形式如下：

s1=?　s2=?　s3=?　s4=? s2-s1=?　s3-s2=?　s4-s3=?

在误差允许的范围内s2-s1=s3-s2=s4-s3=XXXXXs=?

教师要对各组的实验结果进行逐一评价，数据处理方法和误差等方面指出存在的问题，并对表现较好的小组给予表扬。

形成结论：自由落体运动是初速为零的匀加速直线运动。

过渡语：既然在同一地点所有做自由落体运动的物体，它们的下落快慢程度都相同，那么，其下落的加速度就相同。下面我们一起来研究自由落体运动的加速度。

二．自由落体加速度

1．自由落体加速度的测定

创设问题情境：如何测量做自由落体运动物体的加速度？

学生活动5：要求各组利用上面实验数据，计算出重锤自由下落的加速度值。然后各小组互相交流计算结果。（各组的计算结果应该相差较大）

分析说明：给学生指出计算结果相差较大的原因是实验误差较大，要想准确测量出自由落体运动的加速度，就要设计较为精密的实验。下面给学生介绍比较精确的测量方法——频闪照相。

学生活动6：利用电脑动画模拟频闪照片的拍摄过程，通过该教学课件的数据分析功能，计算出重力加速度。让学生通过局域网下载该课件，在自己的电脑上打开，教师对课件的使用做简要的培训，通过学生自己操作，得出自由落体运动加速度值。

形成结论：在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度。通常用g表示。

通常g取作9.8m／s2，在粗略的计算中，还可以把g取作10m／s2。

先要求学生自己看课本，阅读本节的第二部分，再给学生做简要总结。

2．重力加速度的方向总是竖直向下的。

3．地球不同的地方，重力加速度的大小是不同的。

过渡语：既然自由落体运动是匀变速直线运动，那么请同学根据前面学过的匀变速直线运动规律，分析自由落体运动的规律。

三．自由落体运动的规律

速度公式：vt=v0+gt 位移公式： s=1/2 gt2

四．应用与拓展

例题1 高台跳水，跳台高10m，运动员从台顶自由下落，问运动员在空中做动作的时间有多长？（例题投影）

例题2 雨滴从2km高某某无初速下落，若不计空气阻力，则雨滴下落到地面的瞬间，速度大小是多少？（g取10m/s2）（例题投影）

练习与讲评：例题比较简单，让学生先自己做，请两个小组的同学，在黑板上写出计算过程和结果，再请其他组同学做评判。最后，教师就解的规范性方面给学生做总结。此外，请学生分析例2中雨滴的下落速度（v=200m/s）是否合理，给学生补充关于雨滴下落的实际过程的运动情况。

学生实验——测定反映时间：要求先阅读课本38页的“做一做”，要求各小组先讨论本实验原理、操作步骤、需要记录的数据和数据处理方法。然后，在两人编组，进行实验，并计算出反映时间。教师在本环节，不做过多提示和帮助，但要认真观察各组同学的实验过程，总结学生存在的主要问题，并做记录。

［板书设计］ 第五节 自由落体运动

自由落体运动

落体现象的研究

亚里士多德的观点——重的物体比轻的物体下落快

伽利略的观点——物体下落得快慢不是由轻重决定的

2．自由落体运动

定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。

性质：初速为零的匀加速直线运动

二、自由落体加速度

1．自由落体加速度的测定 通常g取9.8m/s2；粗略计算时，g取10m/s2

2．自由落体加速度的方向竖直向下

3．在地球不同的地方，g的大小不同

三、自由落体运动的规律 vt=v0+gt s=1/2gt2

作业：1．课后练习：（1）~（4）题

2．研究性作业：试根据所学知识来测量教学楼的高度。上交实验设计方案，包括实验器材、原理、操作步骤。

［教学评价］

学生问卷调查：课下进行

1．你是否能熟练地利用网络来帮助学习?有什么困难？





2．你觉得使用多媒体课件是否有助于对知识的理解?





3．你对于实验的设计和操作，感到有哪些困难?





4．通过自己动手实验，你取得了哪些收获？





5．你是否适应小组形式的合作学习？在合作中，有哪些困难？





6．你在小组中起到了什么作用？提出了哪些建议？





7．你觉得你们小组的研究活动有那些优点和缺点？





班级_______ 姓名______

教学质量检测题：随堂训练

1．甲物体的重力是乙物体重力的5倍，甲从H米高某某自由落下，乙从2H米高某某同时自由落下，下列说法中正确的是( )

两物体下落过程中，同一时刻甲的速度比乙的大

下落1s时，它们的速度相等

各自下落1m时，它们的速度相等

下落过程中，甲的加速度比乙的大

2．物体由屋顶自由下落，经过最后2m所用的时间是0.15s，则屋顶高度约为( )

A．10m B．12m C．14m D．15m

3．从某处释放一粒石子，经过2 s后再从同一地点释放另一粒石子，则在它们落地之前，两粒石子间的距离将( )?

A．保持不变 B．不断增大?C．不断减小 D．有时增大，有时减小?

4．从距地面125m的高某某，相隔相等的时间由静止释放一个小球，不计空气阻力，当第11个小球刚释放时，第1个小球恰好落地．（1）相邻的两个小球开始下落的时间间隔为________s；（2）第1个小球刚好落地时，第3个小球与第5个小球间的距离为_____________m．

竖直悬挂一根15m长的杆，在杆的正下方距杆下端5m处有一观察点A，当杆自由释放时，杆通过A点所需的时间为多少?（g＝10m／
）

《自由落体运动》教学反思

问卷调查分析

本次问卷共发放82份，收回80份，其中有效的问卷74份，通过对有效问卷进行分析，得出以下结论：

1.你是否能熟练地利用网络来帮助学习?有什么困难？

85%的学生都能熟练使用网络来帮助学习，说明学生具有较好的网络使用和学习的基础，学生基于网络的信息搜索和查询能力较好，也超出我对学生的预期。少数学生提出对于需要查询的关键字表述不清楚，导致查询不顺利。

2. 你觉得使用多媒体课件是否有助于对知识的理解?

91%的学生觉得多媒体课件有助于对知识的理解，说明本节课的多媒体设计合理，不仅起到使教学内容形象直观，而且对于落体实验的分析这一难点实现了突破作用。

3. 你对于实验的设计和操作，感到有哪些困难?

对于实验设计和操作，还是表现出了较大的困难。其中，对于设计原理不清楚的有45%，对于实验方案感到困难的学生占56%，对于纸袋上的点的选取和测量感到困难的占61%，不会处理数据的学生占54%。通过数据分析，学生的实验能力较弱，学生普遍缺乏这方面的训练，缺乏实验操作的基本技能，对于数据处理普遍感到困难。

4．通过自己动手实验，你取得了哪些收获？

大部分反映通过实验，学会了实验测量和数据处理的方法，通过实验对于自由落体运动有了深刻的理解，还有部分学生在实验中体会到了小组合作的重要意义。

5．你是否适应小组形式的合作学习？在合作中，有哪些困难？

91%的学生表示适应小组合作的方式，问卷显示，学生的主要困难还是缺乏有效沟通、分工不明确，自己在学习过程中的遇到的问题无法得到解决。

6．你在小组中起到了什么作用？提出了哪些建议？

问卷中，学生对于自己的作用表述较为清楚，但与课堂表现不符，说明分工并未有效落实，或是小组任务执行不力，学生建议老师要加强指导，学生分组要更合理些。

7．你觉得你们小组的研究活动有那些优点和缺点？

学生反映小组研究的优点是增强合作意识、提升了沟通的能力，并增进了学生感情；缺点只要表现在过程有些混乱，时间的效率不高，不如老师讲的明白。

教学质量检测分析

第一题：正确率87%，说明学生对于自由落体的概念和性质基本掌握，也能较好应用自由落体的简单规律解决实际问题。

第二题：正确率32%，说明学生的缺乏对运动学问题情境的建构能力，不会通过画过程图来分析物理情境，也缺乏对物理公式的灵活使用的能力。

第三题：正确率57%，学生缺乏现实情境的体验，容易从主观经验出发，另外，学生还不善于利用物理知识研究实际生活现象。

第四题：第一空正确率为81%，第二空正确率为53%。第二个空错误率超出预期，反映出学生对物理情境的建构能力缺乏，没有分析清楚实际的物理过程。另外，学生还未形成思维转化能力，还不能把多个球的运动转化为一个球的运动来分析，当让这跟初学，缺乏训练也有关。

第五题：本题作对的学生不足10%，对于学生来说题目难度稍大，反映的问题同上面差不多，主要表现在物理过程的分析能力上。

关于本节教学的分析

一、教学设计存在的问题

1.对学生的实际情况估计不足。虽然本节教学设计中，学生活动较多，也能基本体现物理教学的探究性，但对学生的知识及学习能力估计充分，导致部分设计偏难，尤其是对于自由落体运动性质的探究的环节，学生明显不能顺利完成。

2.学生任务不够明确。关于“略对于落体问题的研究”这一探究任务，在教学实施中，发现问题过于宽泛，任务不够具体，导致学生无法再短时间完成查询，也不容易聚焦本节知识重点，造成效率不高。

3.习题检测难度较大。本节布置的检测习题，没有充分考虑学生的实际水平，导致问题较多，也不利于精准地反映学生在学习中存在的问题，习题设计应在有关概念、规律方面有所侧重，在学生达到熟练后，再加大对物理过程分析的难度。

二、教学组织和实施存在的问题

1.学生指导欠缺。在教学过程中，过于关注任务的布置，在学生探究中，缺乏有效的探究指导和提示，没有设置有效的教学脚手架，使得部分学生无法完成任务。

2.小组设置不够合理。虽然在分工上进行了异质化处理，但是分工不够明确，也缺乏相关培训，使得在小组探究的过程中，部分学生不知所措或是得不到有效的帮助。

3.知识的讲解不够充分。本节教学过于强调学生自身通过探究得出结论，但由于学生知识水平和能力存在欠缺，还达不到此预期。在对自由落体的规律和概念的深入讲解上缺少时间的投入，没有对教学设计进行及时的调整，使得部分学生未达成知识目标的学习。

综上分析，应对今后的教学设计，在充分分析学生实际的基础上，采取必要的改进措施，实现真正的因材施教。

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