高一物理教案：《自由落体运动》教学设计。

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高一物理教案：《自由落体运动》教学设计

教学目标

知识目标

1、知道什么是自由落体运动.

2、知道什么是重力加速度，知道重力加速度的方向和通常的取值.

3、会应用相应的运动学公式解答有关自由落体运动的问题.

能力目标

调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表述.

教学建议

教材分析

教材把自由落体运动作为初速度为零、加速度为 的匀加速直线运动的特例来处理，没有另外给出自由落体运动的公式，这体现了物理学从简单问题入手，用理想化的方法处理实际问题的方法.研究自由落体运动时，给出了频闪照相机的照片，但没有作定量的详细分析，只要求从图上看出物体越落越快，物体作加速运动即可.教材为了简便，援引伽利略的研究结果，直接给出了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，重力加速度的讲述，也比较适合学生的思维习惯，根据实验在同一地点，从同一高度同时自由下落的物体，同时到达地面的事实.由 知它们的加速度必相同，所以本节课的重点和关键是做好实验和推理分析.

教法建议

可以按照教材安排的顺序，在讲解的同时，通过实验，边讲边议，如果学生条件许可，可采取讨论式的教法.

教学设计示例

教学重点：认识自由落体运动是初速度为零、加速度为 的匀变速直线运动，并能应用匀变速直线运动的规律解决自由落体运动的问题.

教学难点：自由落体运动中不同物体下落的加速度都为 .

主要设计：

一、自由落体运动

[方案一]

1、思考与讨论：

(1)重的物体下落得快?还是轻的物体下落得快?

(2)请举出一重的物体下落快的实例?(演示一团棉花和一块石头下落的现象)

(3)请举出一轻的物体下落快的实例?(演示一小粒石子和一大张纸片下落情况)

2、分析引导：

(1)上述实验现象是因为有空气阻力存在使现象变得复杂，(教师指出)

(2)演示：把纸片团成一个小纸团，再让它和小石子同时下落的现象.

(3)提问：如果没有空气阻力，只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢如何?

(4)演示：按教材要求做“牛顿管”实验.

3、分析与小结：

(1)分析“牛顿管”实验的特点，引出自由落体运动的定义.

(2)展示课件“自由落体运动的频闪效果”

(3)分析频闪效果，分析出自由落体运动是加速运动，进而指出，自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.

[方案二]

1、教师提出我们要研究一种见得非常多的物体运动，即物体下落的运动，问学生：重的物体下落快还是轻的物体下落的快?

2、启发学生回想所见过物体的下落运动，有没有轻的物体下落快的现象?引导学生对观察到的物体下落现象总结为“有时重的物体下落快、有时轻的物体下落快”(配合演示)

3、提问：怎样从理论上说明重的物体比轻的物体下落快是不对的?让学生看教材30页有关伽利略的推理，认识到从“重的物体下落快”会导出矛盾的结论.

4、提问：为什么有时重的物体下落快?有时轻的物体下落快?可通过前面的演示启发学生想到：空气阻力的作用使得物体下落问题变得复杂.

5、教师问：我们应该怎样研究物体的下落运动?引导学生想到研究问题应从简单到复杂，因此应首先研究没有空气阻力时物体的下落情况.指出可根据实验来研究.

6、演示：“牛顿管实验”让学生得出结论：没有空气阻力，只有重力作用时，轻重不同的物体下落快慢相同.

7、教师小结：物体只在重力作用下从静止下落的运动叫自由落体运动，轻重不同的物体自由下落快慢相同.

8、展示课件“自由落体运动的频闪效果”，总结特点：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动.

二、自由落体加速度：

1、分析引导：在同一地点，从同一高度同时下落的物体，下落到同一位置时(这个位置是任意的)所用时间总是相同的.可知：这些初速度为零的匀加速运动，在相同时间里发生了相等的位移，由 知，它们的加速度必相同.

2、让学生看书，记住重力加速度的方向，了解一些地区的重力加速度的数值.

3、让学生根据匀变速运动的公式，推导出自由落体运动的公式：

若学生基础较好，可根据自由落体频闪照片，用分析纸带的方法 粗算一下自由落体加速度.

探究活动

滴水法测重力加速度的过程是这样的，让水龙头的水一滴一滴的滴在其正方的盘子里，调整水龙头，让前一滴水滴到盘子时后一滴恰好离开水龙头，测出几滴水落到盘中的总时间t，用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差h，即可算出重力加速度.请思考：为什么不只测出一滴水下落的时间即开始计算?按前面给的方法测出一个水滴下落时间 还是 ?为什么?重力加速度的表达式是什么?实际做一做，计算一下，当地的重力加速度.

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高一物理教案：《自由落体运动》教案二

一．教学设计思路

基础教育课程改革倡导教学方式多样化，根据学习内容和目标的不同，采用多样化的学习方式和现代化的教学手段，使学生的学习成为主动、富有个性的过程。那么，在物理教学中，应该通过多样化的方式，激发学生的内在动机，促进学生自主学习；通过不同形式的探究，理解科学本质、学习科学技能，体验科学过程与方法，形成科学态度，激发对科学的爱好和尊重，培养创新意识和实践能力，从而提高科学素养；通过在恰当的时机设置一些活动，通过合作学习的方式，从而促进其合作、创新精神，提高其交往、承受能力，培养其竞争、平等意识。总之，在整个教学设计中，突出有效的学习方式，让我们的学生在获取物理知识的同时，掌握科学方法，提高科学素养，成为一个有创造力的人。

二．前期分析

“自由落体运动”是人民教育出版社出版的普通高中课程标准实验教科书《物理1》（必修）第二章匀变速直线运动的研究中第五节的内容。

本节首先把生活中常见的落体运动，采用抓住主要因素，忽略次要因素的方法抽象出自由落体运动这一理想化模型，然后通过实验探究分析得出自由落体运动的性质和规律，明确重力加速度的意义，使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识。

通过本节课的学习，学生不仅要知道自由落体运动的条件，还要理解自由落体加速度，并且掌握自由落体运动的规律，还能运用规律解决一些实际问题；体会理想化研究方法的重要意义，经历探究物体运动的过程，熟悉科学探究的方法和步骤。

由于学生在学习本节之前已经掌握了匀变速直线运动的规律并能够熟练应用，学生往往看轻自由落体运动模型建立，运动性质的探究过程，更加看重的是其运动规律的应用；另外学生受日常经验的影响，对物体下落的运动普遍存在重快轻慢的错误认识；还有结合高一学生的抽象思维能力、物理思维方法和能力等正处于形成和发展的阶段，在研究方法和探究过程中还缺乏应有的能力。所以，应尽可能的使设计的演示实验具有针对性，设计的问题具有启发性。让学生在教师的引导下主动参与到学习中来，在教师的启发下积极思考，以培养学生的物理实验、物理思维等科学探究的方法和能力。

最后考虑到课堂教学的有效性，在探究自由落体运动的性质时，在时间分配上很难对每一个方案进行深入研究，所以把重点放在利用打点计时器进行研究。同时如果每个小组对不不同重量的重锤都进行分析时间上也不允许，所以把不同的重锤分发到不同的小组，每个小组只做一个重锤的下落。还有在数据处理环节，可以借助计算机辅助处理。

教学重点：

1．自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程．

2．掌握自由落体运动的规律，并能运用其解决实际问题．

教学难点：

1．自由落体运动的探究过程

三．教学目标

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）知道什么是自由落体的加速度，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）掌握自由落体运动的特点和规律并能够运用自由落体规解决实际的问题。

（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。

过程与方法

（1）让学生通过演示实验的观察、分析、思考，学会归纳和总结问题的方法，培养学生的观察能力，推理能力，掌握科学研究的方法。

（2）让学生经历探究自由运动运动性质和规律的同时让学生进一步体会科学探究方法。

情感态度与价值观

（1）通过实验探究，培养学生透过现象看本质的认识观。

（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）培养学生的团结合作精神和协作意识。

四．教学准备

牛顿管，抽气机，碟片，硬币，纸片，电火花计时器，不同质量的重锤，刻度尺，铁架台。

五．教学过程

1.创设情境，关注社会的同时，引起疑问，构建模型

视频1：“最美妈妈”吴菊萍伸手接住从10楼坠落的二岁妞妞。

视频2：跳伞运动员从高空跳下安全着陆。

这两个视频的主要目的使学生初步感知物体的下落，同时进行爱心、责任的教育。

图片展示生活中常见下落运动：早春露水从树叶上落下，夏季的雷雨侵盆而下，深秋的树叶从树上飘落，严冬的鹅毛大雪飘飘扬扬。

让学生知道落体运动是生活中一种比较常见的运动，是值得去进行研究的。

提问：不同的物体，下落的快慢有哪些情况？

回答：

（1）重的比轻的快

（2）一样快

（3）轻的比重的快

让学生利用桌上的器材通过实验对以上的不同情况进行检验，

实验1：硬币跟纸片从同一高度由静止开始下落；硬币（重物）比纸片（轻物）先落地；

实验2：硬币跟纸团从同一高度由静止开始下落；硬币（重物）跟纸片（轻物）几乎同时落地；

实验3：纸片跟纸团从同一高度由静止开始下落；纸片（轻物）比纸团（重物）先落地。

这个环节让学生亲身经历不同物体下落快慢的同时，激发学生的求知欲望。

问：是什么原因导致不同物体下落快慢不一样？

学生思考，交流，讨论，然后引导学生得到可能是由于空气阻力使物体下落快慢变得如此复杂。

演示实验1：让牛顿管跟外界空气连通，让羽毛跟铁片从同一高度下落。

演示实验2：现场对牛顿管抽气，让羽毛跟铁片从同一高度下落。

学生通过体验、演示实验、讨论和教师的引导，归纳：

如果没有空气阻力作用时，物体只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢相同。

进一步引导学生构建自由落体运动模型，在学习知识的同时体会模型建立的思想与方法以及构建理想化模型的意义。

自由落体运动：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。

引导学生总结运动条件：

（1）从静止开始运动

（2）只受重力作用（当空气阻力影响很小可忽略不计时，实际物体的下落也可以看作自由落体运动）

2.经历探究，感知概念，总结规律，感受科学研究方法，享受学习的乐趣

（1）提出问题

自由落体运动是怎样的运动？

（2）提出猜想

组织学生进行讨论，让学生提出讨论的结果并要求说出猜想的理由

（3）设计方案

组织学生进行讨论，确定实验方案（可以提示或者引导学生回忆本章第一节“探究小车速度随时间变化的规律”这一部分的内容，并从总受到启发。）

方案1：利用打点计时器

方案2：利用频闪照相

方案3：利用数字传感器

……

（4）获取证据

学生分组实验：利用打点计时器研究自由落体运动

在该环节中，要密切关注学生的实验操作，并同时做好指导，同时引导学生思考如何对纸带进行分析。让学生体会物理实验在物理学研究中的作用。

（5）总结规律

采集学生数据，借助计算机画出v-t图像，引导学生归纳得到结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速运动。

提问：根据v-t图像计算重锤下落的加速度？

汇总每个小组的结果，引导学生归纳出加速度的特点，指导学生阅读教材相关的内容总结自由落体加速度的规律。

结论：

（1）在同一地点，一切物体自由落体运动的加速度相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度。

（2）在地球上的不同地方，重力加速度的值略有不同，从赤道到两极，随着纬度的增大，g值增大；

（3）在通常的计算中，g取9.8m/s2,在粗略的计算中，还可以把g取10m/s2，方向都是竖直向下。

进一步引导学生得出自由落体运动的规律：（1）v＝gt（2）x＝gt2/2（3）v2=2gx。

3．联系实际，学以致用

利用今天所学的知识，试估算：

（1）妞妞从十楼坠下持续的时间，

（2）妞妞被吴菊萍接住前的瞬间的瞬时速度。

引导学生如何把实际的问题抽象为一个物理的问题同时，通过计算结果的分析让学生再次体会到“最美妈妈”的大爱精神，使学生从情感上得到熏陶。

4．课堂总结，点评

让学生概括总结本节的内容，教师要能够放开，让学生自己总结自己所学的内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们的知识框架。

五．形成性练习

1．甲、乙两物体的质量之比为1∶4，不考虑空气的阻力作用，它们在同一高度处同时下落，则下面说法正确的是（）

A．甲比乙先着地

B．乙比甲先着地

C．甲和乙同时落地

D．甲比乙的加速度大

2．利用自由落体运动规律测量反应时间？

3．利用自由落体运动如何测量井深？

高一物理《自由落体运动》学案分析

高一物理《自由落体运动》学案分析

谈一下我对教材的认识，本节选自人教版高中物理必修一第二章第5节，主要内容有自由落体的概念和自由落体加速度，是对前面所学匀加速直线运动等知识的巩固与加深学习，也是对后续所学平抛运动等知识的铺垫，是物理学中的基础，需要学生准确把握。
在教学中要以学生为中心，及时了解学生的特点和发展变化，我所面对的学生是高一学生，他们的思维尚处在由经验型向抽象型转化的阶段，需要由我运用抽象与形象相结合的教学方法来逐步引导学生对物理学建立起严谨、深刻的认识，养成良好的思维习惯。
根据新课程标准的要求，在课程中，要以知识与技能为中心，渗透以情感态度与价值观，并将两者充分体现在过程与方法之中，因此，本节的课程目标主要有以下三个方面：
1、知识与技能：掌握自由落体运动的概念，能够计算自由落体加速。
2、过程与方法：通过自由落体实验提高学生的动手操作能力。
3、情感态度与价值观：通过物理学知识在生活中的应用领略科学的魅力，养成客观实事求是的学习态度
基于以上对教材的分析，学情的分析及课程目标的确立，本节的重点有：
重点：自由落体运动、自由落体加速度
难点：通过实验求自由落体加速的
为了顺利的突破重点，解决难点，达成教学目标，实现教与学的完美统一，本节我主要采用了以下教学方法：讲授法，演示法，讨论法，练习法等。通过这些方法体现学生的主体地位，拓展学生的思维空间，达到良好的教学效果。
下面主要谈谈我对本节教学过程的设计
首先是新课导入环节，本环节我主要采用了创设情境的导入方法，我会先给学生们开一个玩笑：“同学们，上课前呢，我在走廊听到某位同学说，如果当年牛顿不是在苹果树底下睡着了，而是在榴莲树底下睡着了，那么也许今天我们就不必上物理课了。”这样学生的注意力立即转移到我的课堂上来，我顺势提出问题：那么同学们想一下，忽略空气，苹果或者榴莲在下落时，它受到了什么作用，又做了什么运动?大部分学生都知道苹果下落是因为受到了重力作用，并且初速度为0。这时，我根据学生的回答总结出自由落体的概念：像苹果这样只受重力作用，从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。
这样设计可以激发学生的学习动机，引发学生的学习兴趣，活跃课堂氛围。
然后是学习新课环节，在这一环节我会在讲桌上演示实验：在两个玻璃管内放入相同的羽毛和铁片，并将一个玻璃管抽掉空气，快速倒置。让学生们观察两个玻璃管内羽毛和铁片的下落情况，并思考讨论：哪个玻璃管内是自由落体运动?另一个玻璃管内的羽毛和铁片为什么没有同时下落，对此你能得出什么结论?学生自由发言，并由我补充归纳：严格的讲，自由落体运动只在没有空气时才会发生，当存在空气时，如果空气阻力可以忽略的话，可以近似的看作自由落体运动。
这样设计体现了教学的直观性原则，通过演示实验，学生可以将抽象的知识形象化，变难为易，起到了良好的教学效果。
为了加深对自由落体运动的学习和应用，我带领学生进入巩固提高环节，将学生前后四人组成一组，每个小组分发打点计时器，纸带，砝码等器材，通过砝码拖动纸带做自由落体运动，求当地的重力加速度。学生实验时由我巡视，并对个别小组和学生加以指导，因为学生在前面的实验课中已经熟练的掌握了打点计时器的使用方法和对纸带上数据的处理，因此大部分学生能比较顺利的完成实验，并计算出砝码的加速度。学生实验完毕后相互点评，分享实验数据。通过实验，学生不难发现，自由落体运动过程中物体的加速的恒定的，因此得出了自由落体运动的实质：自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动。
这样设计，可以使学生通过实验自主探讨问题，总结规律，提高了学生的动手操作能力，培养了学生的合作精神和钻研精神。
教学过程的最后是小结作业环节，本环节，学生同桌之间以互问互答的方式回顾本节内容，提问的问题可以是：自由落体的概念是什么?实质是什么?如何计算自由落体的加速度等，并课后独立完成思考与练习，以书面形式上交作业，作为下节课复习的载体。
学生通过问答和练习，了解了自己对知识的掌握程度，强化了对知识的巩固和应用。在后续的学习中有的放矢。

高一物理教案：《伽利略对自由落体运动的研究》教案一

一般给学生们上课之前，老师就早早地准备好了教案课件，大家静下心来写教案课件了。只有规划好教案课件计划，才能更好地安排接下来的工作！哪些范文是适合教案课件？下面是小编帮大家编辑的《高一物理教案：《伽利略对自由落体运动的研究》教案一》，欢迎您参考，希望对您有所助益！

高一物理教案：《伽利略对自由落体运动的研究》教案一

课前准备

小石子、形状相同的纸片若干、羽毛、小金属片若干、牛顿管、有空气的玻璃管、多媒体教学设备

教学过程

导入新课

问题导入

古希腊哲学家亚里士多德认为，重的物体比轻的物体下落得要快．这符合人们的常识，如铁片就比羽毛下落得快．这个结论正确吗？

复习导入

上一节课学习了自由落体运动，什么是自由落体运动？自由落体运动有哪些规律？

学生回忆并回答．

物体的下落快慢和重力没有关系的结论在今天看来似乎并不难以接受．但这个结论却是伽利略在经历了长时间的思考和实践后才得出的．今天我们就要一起来回顾伽利略的研究过程．

推进新课

一、绵延两千年的错误

人们日常生活的经验告诉我们，重的物体下落总是比较快．比如：树上的一个苹果和一片树叶同时从树上同一高度掉下来，一定是苹果先落地．所以在16世纪以前，以亚里士多德为代表的学者认为物体下落的快慢由物体的重力决定，物体越重下落越快．由于亚里士多德在各方面的突出成就，人们将他的观点奉为经典，当时的教科书上这样写，众多学者也认同．虽然也有人表示怀疑，但由于教会利用他的结论，进行神化处理，所以大家都不敢对这一观点发出公开的质疑．直到文艺复兴时期，才由伽利略通过推理的方法研究下落运动的规律并发表．之后伽利略也由于他的著作而受到教会的迫害，被判处终身监禁，著作也被列为禁书．

点评：通过讲述以上内容使学生明白科学发展的道路并不是一帆风顺的，但科学终究要向前发展．培养学生敢于追求真理的无畏精神．

问题探究

伽利略是怎么推翻亚里士多德的结论并建立自己的理论的呢？

点评：通过探究该问题，培养学生探求知识的能力，体会伽利略有关实验的科学思想和方法．

学生根据课本提供的内容和事先查阅的资料分组讨论，小组推选一位同学发表讨论结果．

教师总结：伽利略通过四个环节推翻了亚里士多德的结论并建立自己的理论．

在提出问题后教师帮助学生得出结论，可运用多媒体进行以下操作：

展示图片和资料．

课件模拟斜塔实验．

课件模拟不同倾角的斜面实验．

牛顿管的演示实验．

二、科学推理，勇于质疑

学生阅读：

16世纪末，意大利比萨大学的青年学者伽利略（Galileo Galilei,1564—1642）对亚里士多德的论断表示了怀疑．后来，他在1638年出版的《两种新科学的对话》一书中对此作出了评论．

根据亚里士多德的论断，一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大．假定大石头的下落速度为8，小石头的下落速度为4，当我们把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而减慢，结果整个系统的下落速度应该小于8；但两块石头捆在一起，总的重力比大石头还要重，因此整个系统下落的速度要比8还大．这样，就从“重物比轻物落得快”的前提推断出了互相矛盾的结论，这使亚里士多德的理论陷入了困境．为了摆脱这种困境，伽利略认为只有一种可能性：重物与轻物应该下落得同样快．（传说伽利略在比萨斜塔上做过落体实验，来自世界各地的人们都要前往参观，他们把这座古塔看做伽利略的纪念碑）

问题：伽利略是怎样论证亚里士多德观点是错误的？

猜想：既然物体下落过程中的运动情况与物体质量无关，那么为什么在现实生活中，不同物体的落体运动，下落快慢不同呢？我们能否科学家的足迹，大胆的猜想是由于空气阻力的作用造成的呢？如果没有空气阻力将会怎样呢？

学生讨论后回答．

三、大胆猜想

伽利略运用理想模型，猜想运动的规律．

在有了认真观察，仔细思考和较为严密的推理之后，对问题的认识就要有一个科学的猜想，或者叫假说，这是对事物认识的模型，是对事物认识的基础，是建立概念描述规律的前提．

展示课件，提出问题：

1．伽利略研究落体运动首先应解决的问题是什么？

2．用什么量来描述物体“运动性质”？

3．伽利略作了怎样的大胆猜想？

学生阅读课文，思考问题，小组讨论，选代表回答．

首先定义匀速运动，表明时间与通过的空间的比例关系．然后再定义匀加速运动，用于表述时间与速度的关系．但在没有进行数学推导和实验研究之前，他对匀加速运动的认识十分模糊．一开始他的设想有两个，一个是速度的变化对时间来说是均匀的，即v与t成正比；另一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即v与x成正比．

后来发现，如果v与x成正比，将推导出荒谬的结论．所以伽利略的精力集中在v与t成正比的研究上．

伽利略推出：一个从静止开始的匀速运动下落的物体所经过的各段空间的比，等于经过这些距离对应所用的各个时间间隔的平方之比．伽利略又给出另一种表述：在相等的时间间隔里速度按自然数增加，而在这些相等的时间间隔里所经过的距离的增量之比则等于从1开始的奇数之比．至此，伽利略便完成了自由落体定律的数学表述．伽利略修正了早期对于自由落体运动的一些错误提法，提出正确的表述：在匀加速运动中，落体的瞬时速度正比于下落的时间，经过的距离正比于时间的平方．

这样，并不需要测量瞬时速度，只要测定t与对应的x就可以了．

四、伽利略猜想的实验验证

猜想毕竟是猜想，是否正确，是否具有指导意义，还需要验证．

展示问题：伽利略遇到了什么困难？如何解决的？

（学生仔细阅读后讨论，得出）

1．困难之一：无法测量瞬时速度．

解决方案：借助于数学推理得出从静止开始做匀加速直线运动的物体，通过的位移与时间的平方成正比．

2．困难之二：没有准确的计时工具，无法测定像自由落体这样较短的时间．

解决方案：设计了著名的“冲淡重力”的斜面实验．

点评：通过该问题的创设，培养学生自主探究的能力，体会伽利略所采用的方法的巧妙，鼓励学生要敢于猜想，大胆发现，勇于创新．

多媒体展示：传说中（并无历史事实记录），伽利略亲自登上比萨斜塔，让两个轻重不同的球同时从手中开始下落，结果两球同时落地．因为塔并不高，而且物体在下落时速度又很快，所以这个实验有其局限性，难以明确x是否真的与t的平方成正比．于是，伽利略又在设计另一实验——斜面实验．

由于伽利略时代的实验仪器不能精确测量快速下落所需的时间，所以他设想通过斜面落体来“冲淡重力”，并通过延伸斜面和控制斜面倾角来控制物体运动的速度和所经历的时间．

经过多次实验发现，虽然不断改变斜面的倾斜度，但得到的结果有共同点：小球经过的距离的比值等于经过这些距离对应所用时间间隔的平方之比．伽利略在这个基础上进行合理外推，当倾角增大到90度时，实验结论仍应成立，此即竖直落体运动．至此，伽利略就完成了对自由落体运动的研究．

虽然当时伽利略已经意识到空气的阻力将影响物体的下落，但是由于科学发展和仪器设备的限制，当时仍然没有办法用实验手段得到真空，所以并不能真正地完成一个自由落体运动的实验．伽利略的研究也只能停留在理论研究的部分，直到牛顿的时代，发明了抽气机，才由牛顿设计了钱羽管（又称牛顿管），真正用实验证明在真空中，物体下落速度与物体重力无关．于是，伽利略的理论终于从纯理论研究进入实验验证，并通过实验验证了其正确性．

问题：伽利略是怎样建立自己的理论的呢？

学生思考，回答：伽利略通过四个环节推翻了亚里士多德的结论并建立自己的理论．

1．运用推理方法，使亚里士多德的结论陷入矛盾中．

2．运用理想模型，猜想落体运动的规律．

3．运用数学方法，推导自由落体运动的数学表达式以及可以直接测定的物理量之间的函数关系．

4．运用实验方法，对自由落体运动定律进行实验验证．

五、伽利略的成就

伽利略对运动的研究，不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的方法．请同学们总结本节内容，归纳这种科学方法．

同学讨论归纳：对现象的一般观察→大胆猜想→运用逻辑得出推论→实验进行检验→对假设进行修正和推广→……

教师点评：1．伽利略的伟大之处就在于他首先采用了实验检验猜想的科学方法．

2．合理的外推对得出正确结论有很大的帮助．[来源:Z+xx+k.Com]

提出问题：为什么最终我们特别重视伽利略的结论呢？

回答：因为伽利略对问题的研究比较全面，先是通过观察现象，提出假设，运用逻辑和数学推理得出推论，再通过实验对推论进行检验（这是其他物理家在研究同一问题上缺少的关键环节），并对假说进行修正和推广．

他最先研究了惯性运动和落体运动的规律，为牛顿第一定律和第二定律的研究铺平了道路．他倡导实验和理论计算相结合，用实验检验理论的推导．这种研究方法对以后的科学研究工作具有重大的指导意义．

更重要的是伽利略不迷信权威，对待问题勤于思考，敢于提出问题、挑战权威，不畏强权的精神是我们更应为之喝彩并学习的．

1642年，伽利略在贫病交加中逝世，享年78岁．直到1983年，罗马教廷正式承认，350年前宗教裁判所对伽利略的审判是错误的．

六.超越伽利略

现在我们不必用斜面来“冲淡重力”，可以对落体运动精确地“计时”、“定位”，直接研究落体运动的性质。我们有更优越的条件，推动科学更大步的前进。

点评：通过解决此问题体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养敢于坚持真理，勇于创新的科学精神和实事求是的科学态度，帮助学生树立起辩证唯物主义的认识论．为学生的以后的发展，注入更多的动力。[来源:Z。xx。k.Com]

当堂训练

1．伽利略为了研究自由落体的规律，将落体实验转化为著名的“斜面实验”，对于这个研究过程，下列说法正确的是（）

A．斜面实验“冲淡”了重力的作用，便于运动时间的测量

B．斜面实验放大了重力的作用，便于测量小球运动的路程

C．通过对斜面实验的观察与计算，直接得到落体运动的规律

D．根据斜面实验结论进行合理的外推，得到落体的运动规律

2．伽利略对运动问题的研究，蕴藏着重要的科学思想方法，这种科学思想方法的核心是（）

A．对现象一般观察，从而提出假说

B．把实验和逻辑推理和谐结合

C．进行大胆猜想与假设

D．对假设进行修正和推广

3．小鹏摇动苹果树，从同一高度一个苹果和一片树叶同时从静止下落，发现苹果先落地，下面说法正确的是（）．

A．苹果和树叶都是自由落体运动

B．苹果和树叶的运动都不能看成自由落体运动

C．苹果的运动可以看成自由落体运动，树叶的运动则不能看成自由落体运动

D．假如地球上没有空气，则苹果和树叶会同时落地

课堂小结

本节课重点讲述了伽利略怎样推翻亚里士多德的结论并建立自己的理论的．引导学生树立正确的科学观念，严谨的科学态度、不畏强权的探索精神和正确地解决问题的思路。

布置作业

1．如何证明v∝x的猜想是错误的？

2．写一篇短文，谈谈自己的认识、体会和受到启发而想到的问题．

板书设计

6　伽利略对自由落体运动的研究

一、绵延两千年的错误

亚里士多德的错误观点

二、勇于质疑，科学推理

伽利略的科学推理

三、伽利略的大胆猜想

1．伽利略研究落体运动首先应解决的问题：描述运动所需的概念

2．伽利略的猜想：v∝t

四、伽利略猜想的实验验证

1．伽利略遇到的困难和解决方案：

困难之一：无法测量瞬时速度解决方案：改测位移与时间的关系（从静止开始做匀加速直线运动的物体x∝t2）

困难之二：没有准确的计时工具。 解决方案：“冲淡重力”的斜面实验

2．合理的外推

五、伽利略的成就

对现象的一般观察→大胆猜想→运用逻辑得出推论→实验进行检验→对假设进行修正和推广

六、超越伽利略

随着科技的发展，现在我们不必用斜面来“冲淡重力”，可以以落体运动精确地“计时”、“定位”，直接研究落体运动的性质。我们有更优越的条件，推动科学更大步的前进。

自由落体运动

第一章G学习包——自由落体运动

一、教学任务分析
《自由落体运动》是匀变速直线运动规律在实际中的一个具体应用。重点放在科学探究过程的实践、科学方法的运用和相关知识的灵活应用上，对改变学生学习方式来说具有重要的意义。
学习本节内容所需准备的知识和技能主要有：（1）匀变速直线运动的规律；（2）会用DIS实验测量匀加速直线运动的加速度。
将自由落体运动的内容分成若干个子课题，学生分组，并认领探究的课题。
通过子课题1，引出物体自由下落的快慢与物体所受重力无关，得出自由落体运动的定义；通过子课题2和专题3，得出自由落体运动的性质和重力加速度。
通过实例分析，掌握自由落体的规律，解决生活实际中的简单问题。
本节内容采用学习包的形式编写，目的在于改变传统的教与学的方式，在教师指导下，学生通过自主活动，做到“资料自己找，实验自己做，问题自己答，小结自己写，效果自己评”，在探究活动中体验合作探究的学习过程、认识研究性学习的特点，感悟科学方法的应用和科学态度对探究的成功的重要作用，为今后的持续发展奠定基础。
二、教学目标
1、知识与技能
（1）知道自由落体运动的定义。
（2）理解自由落体运动的性质。
（3）知道自由落体运动的实际意义。
（4）知道重力加速度的大小、方向和单位以及不同地点重力加速度略有不同。
（5）掌握自由落体运动的规律，能用规律解决生活实际中的简单问题。
2、过程与方法
（1）在探究自由落体运动的过程中，通过小组成员间分工合作，获取、搜集、处理、表达信息的过程，感受科学探究的一般过程和方法。
（2）在运用网络、多媒体和DIS等手段进行探究活动的过程中，感受信息技术对探究活动的支撑作用。
（3）通过对自由落体运动实际意义的分析，认识理想模型这一科学方法。
（4）通过用频闪照片研究落体运动的性质、实验测量自由落体的加速度以及不同地方重力加速度大小的比较等过程，经历动手实验、观察、数据处理分析等研究过程。
3、情感、态度与价值观
（1）通过对落体运动快慢争论的物理学史介绍，领略伽利略对科学严谨执著的态度和敢于对前人，尤其是权威大胆质疑的精神，激发探究的兴趣和欲望。
（2）通过对伽利略落体运动研究过程的物理学史介绍，体验和学习“提出假设－数学推理－实验验证”的科学方法，感悟科学方法在人类认识自然和应用中的作用。
（3）通过小组成员间根据子课题研究内容，明确各自担任的角色和任务，在探究的过程，体验具体分工、合作的愉悦和经验，增强责任感，乐于与人合作，并善于与人合作。
三、教学重点和难点
重点：
（1）物体自由下落的快慢与物体所受的重力无关。
（2）自由落体运动的性质是初速为零的匀加速直线运动，加速度是g。
难点：自由落体运动的规律及其应用。
四、教学资源
1、器材：五分硬币和纸片，钱毛管和抽气机，频闪照片，DIS多种传感器，书签，反应时间尺，计算器，其他器材等。
2、Internet网络、图书资料等。
3、自制课件。
五、教学设计思路
本设计的内容主要包括四个方面：一是自由落体运动的定义；二是自由落体运动的性质；三是测量自由落体运动的加速度；四是自由落体运动的规律及其应用。
本设计的基本思路是：学生组成小组，在教师的指导下根据总课题自由落体运动提出系列性问题或子课题，然后通过学生自主学习、查找资料、交流讨论、探究实验解决问题，最后进行小结、交流和评价。
本设计要突出的重点是：物体自由下落的快慢与物体所受的重力无关；自由落体运动的性质是初速为零的匀加速直线运动，加速度是g。方法是：通过专题1，纸片和硬币实验、钱毛管实验、月球实验介绍、亚里士多德和伽利略关于落体运动快慢的争论的介绍，引出物体自由下落的快慢与物体所受重力无关；通过专题2和专题3，让学生通过初步观察、提出猜想、设计方案、实验验证等过程得出自由落体运动的性质是初速为零的匀变速直线运动，加速度是g。
本设计要突破的难点是：自由落体运动的规律及其应用。方法是：通过制作反应时间尺测量反应时间和滴水法测重力加速度等实例分析，掌握用规律解决生活实际中的简单问题。
本设计重视概念和规律的形成过程以及伴随这一形成过程的科学方法和物理学史的教育，着重培养学生获取、搜集、处理、表达信息的能力以及观察、分析、推理的能力。
完成本设计的教学任务需2～3课时。

六、教学流程
1、教学流程图
2、流程图说明
情景实验和设问
通过演示实验，以“马路边夹钱骗术”创设情景，指出落体运动是生活中常见的一种运动，提出“落体运动具有怎样的性质和规律”的问题，激发学生的兴趣和探究欲望。
活动I和活动II学生分组和探索研究
通过对学生进行分组、确定子课题及研究内容、明确角色和任务分工。学生在课前利用网络资源和书籍资料，自主研究、制定课题计划书和进度表，并将搜集到的资料汇总、分析、整合，初步做成ppt、网页、作品等形式。然后，小组内部进行交流和观看成果，进一步修改和完善课件或作品。
活动III子课题展示
通过学生分组展示和交流研究成果，得出自由落体运动的定义、运动性质和重力加速度，引入理想模型、“提出假设－数学推理－实验验证”等物理思想和科学方法。
活动IV师生评价
由教师和学生组成课题评审团，一方面对学生开题研究方案进行评审，另一方面以投票方式对各组成果进行评议，根据成果交流情况评出创意奖、特别奖等各奖项，进行表彰和鼓励，并提出改进意见，评奖面可适当大一些，主要起鼓励作用。
活动V、活动VI和活动VII自由落体运动的规律及其应用
通过“大家谈”的方式，让学生小结自由落体规律。然后，教师通过实例1和实例2的分析，进一步理解自由落体运动的规律在实际生活中的应用。
问题设计方案
通过设置课后思考题，鼓励学生制作反应尺测量反应时间，测量不同人群的反应时间（性别，年龄，职业等），研究采集到的数据，总结反应时间跟哪些因素有关，实现“带着问题进课堂、带着问题出课堂”的教学设计意图。
七、教学案例
（一）课前准备
1、学生方面所做的准备
学生分组：以自愿结合为原则，每4～6人分为一组。
角色和任务分工：根据自身的特点，学生自主选择和承担对应子课题的各项任务。每组可设资料搜集员，整理员、展示员，实验员、制作发明员、组长（兼）等。
课题选题：包括教师指定选题和学生自主选题。教师可根据学生的知识水平和研究能力，可以提供一系列可操作的课题供学生选择，也可以由学生自主选择有兴趣、能操作的课题，然后填写选题意向表。“
其他课题：需由指导老师主持开题评审会对学生课题研究方案进行评审。
2、教师方面所做的准备
创设学习的情境：从本节课的生活背景出发，激发学生学习自由落体运动的兴趣。
编写课前导学：学生自主学习应考虑时间的合理性，高中生课后作业较多，为了让学生有宽裕的课前自主时间，开展研究性学习。教师应根据具体要求，编写了“课前导学”，在“课前导学”中为学生提供了学法指导，针对所学内容，提供一些相关的学习方法（尽量实用、丰富些）让学生参考，重在引导学生围绕重点、难点展开思考，发现疑点，提高学习效率。
教师搜集选题意向表：按照学生的意向分组，最后宣布分组名单。
各课题组制定研究方案，自主开展研究活动：鼓励学生把发现的问题和别人交流讨论，并认真填写研究过程的记录表格。教师可指导学生利用工具书，网络、图书馆等辅助手段去解决问题（学会搜集信息，与人的终身学习休戚相关）。实再解决不了的（包括学生课前自学时发现的其它问题），由每组的组长把问题反馈给教师，然后汇总给课代表（作简单统计），再反馈给任科老师。通过反馈，让每个学生都有机会畅所欲言，尊重其权利。
评价方式：学生以小组为单位，每一小组采用的方式不限，可以使用Powerpoint演示文稿、flash、网页、作品等方式，交流展示本组的研究成果。演示报告应简洁、清晰、有条理、重点突出、论点鲜明。可将繁杂的文字资料做成图表、动画，并配以声音，力求生动、活泼、明了地展示自己的研究成果。
成立课题评审团：由每个课题组的一名代表和指导老师组成评审团，一方面对学生开题研究方案进行评审，另一方面以投票方式对各组成果进行评议，根据成果交流情况评出创意奖、特别奖等各奖项，进行表彰和鼓励，并提出改进意见。评奖面可适当大一些，主要起鼓励作用。
（二）主要教学过程
1、学生分组交流各自专题的研究结果（以下课题供参考）
子课题1：关于落体运动快慢的争论
问题：轻重不同的物体下落快慢相同吗？
实验：
a．纸片和硬币。
B．纸片揉成团和硬币。
C．钱毛管实验。
D．月球实验介绍。
E．物理学史：介绍亚里士多德的落体理论和伽利略的巧妙反驳。
小结：物体下落的快慢与物体本身所受重力大小无关，从而得出自由落体的定义。
教师进一步指出：
（1）自由的含义：不受空气阻力的作用。
（2）自由落体运动的条件：初速为0（从静止开始下落），只受重力作用。
（3）实际意义：在处理实际问题时，如果落体运动的物体所受的空气阻力与所受的重力相比很小可以忽略，则可以看成是自由落体运动。这种为了突出问题的本质，采取抓住事物的主要因素，忽略次要因素的方法成为理想模型法。
子课题2：自由落体运动性质的研究
初步观察落体运动的特点：得出其是初速为0的加速运动。
提出猜想：自由落体运动是初速为0的匀加速运动吗？
设计方案。
实验验证。
展示自由落体运动的频闪照片，介绍研究方法。
物理学史：介绍伽利略对落体运动性质的研究过程（提出假设－数学推理－斜面实验）。
小结：自由落体运动是初速为0的匀加速运动。
子课题3：测量自由落体运动的加速度
（1）重力加速度的定义：教师可指出当我们学完牛顿第二定律后，再回过头来推导为什么自由落体运动的加速度是g。
（2）方向：竖直向下。
（3）大小：设计方案测量自由落体运动物体重力加速度的数值：例如称重法，滴水法，DIS实验（光电门，位移传感器，力传感器）等。
（4）通过表格比较不同地方的重力加速度，找出规律，指出标准值的含义。
（其他子课题）略
2、师生评价
对学生开题研究方案进行评审，并以投票方式对各组成果进行评议，根据成果交流情况评出创意奖、特别奖等各奖项，进行表彰和鼓励，并提出改进意见。评奖面可适当大一些，主要起鼓励作用。
3、自由落体运动的规律及其运用
（1）学生小结自由落体的规律，得出计算公式。
（2）实例1分析：破解“夹钱”骗术。
模拟实验：夹书签。教师指出这个实验可以检验人反应的灵敏程度，引出反应时间概念。
教师拿出一根神秘的尺子检测学生，直接得出反应时间，让学生猜一猜这把尺子的奥秘。引导学生分析测量方法，布置课后继续研究工作。
（3）实例2分析：滴水法测重力加速度。我们先在水龙头下放一个盘子，调节水龙头阀门，使第一个水滴到盆子的瞬间，第二个水滴正好从阀门处开始下落（边听水滴碰盘子的响声边注视阀门处的水滴)，问需要测出哪些物理量，就可以测出重力加速度，并写出计算公式。
4、课后研究
制作反应尺，测量反应时间：测量不同人群的反应时间（性别，年龄，职业等），研究采集到的数据，总结反应时间根哪些因素有关？