1．在物理知識(shí)方面要求：

(1)了解什么是自由落體運(yùn)動(dòng)；

(2)自由落體產(chǎn)生的條件；

(3)認(rèn)識(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)；

(4)掌握自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律；速度隨時(shí)間的變化規(guī)律，位移隨時(shí)間變化的規(guī)律(定量)。

2．通過(guò)觀察演示實(shí)驗(yàn)概括出自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，從而培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力，通過(guò)相關(guān)物理量變化規(guī)律的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)分析、推理能力。

3．滲透物理方法的教育，運(yùn)用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型――自由落體，研究物體下落在理想條件下的運(yùn)動(dòng)。

1．重點(diǎn)是使學(xué)生掌握自由落體的速度和位移隨時(shí)間變化的規(guī)律。自由落體的特征是初速度為零，只受重力作用(物體的加速度為自由落體加速度g)。

2．難點(diǎn)是演示實(shí)驗(yàn)的技巧及規(guī)律的得出，介紹伽利略的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及巧妙的推理。

1．自由落體演示儀及附件，計(jì)算器。

2．硬幣(一元)兩枚，薄紙袋(恰好可裝下硬幣)，抽氣機(jī)，牛頓管。

3．投影儀、投影片、彩筆。

(一)復(fù)習(xí)提問(wèn)

s₁∶s₂∶s₃=1∶4∶9  s_Ⅰ∶s_Ⅱ∶s_Ⅲ＝1∶3∶5

(二)引入新課

我們今天應(yīng)用這些知識(shí)研究一種常見(jiàn)的運(yùn)動(dòng)，物體下落的運(yùn)動(dòng)。

[演示Ⅰ]硬幣和紙袋分別從同一高度由靜止開(kāi)始同時(shí)下落，觀察下落速度，從表面上看得到結(jié)論，“物體越重，下落得越快”。

1．亞里斯多德(Aristotle)的認(rèn)識(shí)

從公元前4世紀(jì)至公元17世紀(jì)，這種觀念統(tǒng)治了人們兩千多年之久。

2．伽利略(Galileo)的貢獻(xiàn)(1638年)

兩個(gè)物體m_A＞m_B分別由同一高度下落，重的物體比輕的物體下落的快，當(dāng)把兩物體捆在一起仍從同一高度下落情況會(huì)是怎樣呢？

結(jié)論：①整體分析：當(dāng)把兩個(gè)物體捆在一起時(shí)m_C=m_A＋m_B，因?yàn)樾陆M成的物體比上述兩個(gè)物體中的任一個(gè)都重從而下落的應(yīng)最快。

②局部分析：A物體下落的快，受到一個(gè)下落得慢的物體B的作用，結(jié)果就像一個(gè)大人拉著小孩向前跑，比單獨(dú)大人跑要慢，比小孩單獨(dú)跑要快一樣，他們的共同速度應(yīng)介于A、B兩物體之間即v_A＞v_C＞v_B。伽利略用歸謬法巧妙地否定了亞里斯多德的觀點(diǎn)，從而得出結(jié)論：重物體不比輕物體下落得快。亞里斯多德忽略了空氣阻力對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的影響，從而得出錯(cuò)誤的結(jié)論：“力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因”。

[演示Ⅱ]將紙袋揉成紙球和硬幣從同一高度由靜止開(kāi)始下落，觀察下落速度(相差不多)，把硬幣裝入紙袋與另一枚硬幣從同一高度由靜止開(kāi)始下落，觀察下落速度也相差不多，若減小空氣對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的影響會(huì)如何呢？

[演示Ⅲ]牛頓管中的物體下落，將事先抽過(guò)氣的牛頓管內(nèi)的硬幣與輕雞毛從靜止一起下落，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果兩者幾乎同時(shí)落到牛頓管的下端，硬幣落下有聲，眼可直接觀察雞毛下落，將牛頓管放入空氣再做實(shí)驗(yàn)情況就截然不同了。

3．自由落體運(yùn)動(dòng)

①定義：物體只在重力作用下，從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。

自由落體運(yùn)動(dòng)是一種理想運(yùn)動(dòng)，在實(shí)際問(wèn)題中有空氣時(shí)，物體的密度不太小，速度不太大(H不太高)，可以近似看成是自由落體運(yùn)動(dòng)。

結(jié)論：不同物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，它們的運(yùn)動(dòng)情況是相同的。

②性質(zhì)：伽利略所處的年代還沒(méi)有鐘表，計(jì)時(shí)儀器也較差，自由落體運(yùn)動(dòng)又很快，伽利略為了研究落體運(yùn)動(dòng)，利用當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件做了在斜面上從靜止開(kāi)始下滑的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(目的是為了“沖淡重力”)，證明了在阻力很小的情況下小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，用邏輯推理外推到斜面傾角增大到90°的情況，小球?qū)⒆杂上侣�，成為自由落體，他認(rèn)為這時(shí)小球仍然會(huì)保持勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，多么巧妙�。�

這個(gè)結(jié)論的正確與否需用實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證，三百多年后，我們來(lái)驗(yàn)證。

[演示Ⅳ]介紹自由落體儀，然后測(cè)量數(shù)據(jù)。

s(m)

t(s)

1

0.100

0.1436

9.70

2

0.400

0.2866

9.74

3

0.900

0.4293

9.77

結(jié)論：①自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。

②在同一地點(diǎn)一切物體在自由落體運(yùn)動(dòng)中的加速度都相同。

③重力加速度g(自由落體加速度)

a．?dāng)?shù)值及單位  g=9.8m/s²  初中g(shù)=9.8N/kg(常量)  粗略計(jì)算g=10m/s²

b．重力加速度g的方向總是豎直向下的。

4．自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律(選豎直向下方向?yàn)檎?

(三)練習(xí)：

一個(gè)自由落體落至地面前最后一秒鐘內(nèi)通過(guò)的路程是全程的一半，求它落到地面所需的時(shí)間。

解析：物體做勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，第n秒通過(guò)的路程為s_N，n秒內(nèi)通過(guò)的路程為s_n，則

物體在n-1秒內(nèi)通過(guò)的路程為s_n-1，則

根據(jù)題意，得

(四)課堂小結(jié)

1．自由落體運(yùn)動(dòng)是一種非常重要的運(yùn)動(dòng)形式，在現(xiàn)實(shí)生活中有許多落體運(yùn)動(dòng)可以看成是自由落體運(yùn)動(dòng)，研究自由落體運(yùn)動(dòng)有著普遍的意義。

2．為了研究自由落體運(yùn)動(dòng)，我們運(yùn)用了物理學(xué)中的理想化方法，從最簡(jiǎn)單、最基本的情況入手，抓住影響運(yùn)動(dòng)的主要因素，去掉次要的非本質(zhì)因素的干擾，建立了理想化的物理模型――自由落體運(yùn)動(dòng)，并且研究了自由落體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，理想化是研究物理問(wèn)題常用的方法之一，在后面的學(xué)習(xí)中我們還要用到。

3．在研究自由落體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中我們還給大家介紹了歸謬法，即理論推導(dǎo)的一種重要方法，同學(xué)們的學(xué)習(xí)重要的是研究問(wèn)題的方法而不是知識(shí)本身，知識(shí)的結(jié)論當(dāng)然重要，但更重要的是如何獲取知識(shí)，中學(xué)學(xué)習(xí)的一個(gè)非常重要的方面就是如何獲取知識(shí)、處理知識(shí)。

4．自由落體運(yùn)動(dòng)是一種簡(jiǎn)單的基本的運(yùn)動(dòng)形式，拋體運(yùn)動(dòng)可以看成是另一個(gè)運(yùn)動(dòng)形式與自由落體運(yùn)動(dòng)的合成，也就是說(shuō)自由落體是研究其他拋體運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，一定要抓住其產(chǎn)生的條件和運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

五、說(shuō)明

1．牛頓管的演示，要事先抽好氣，一般在課前抽好。若先演示雞毛與硬幣在空氣中的落體運(yùn)動(dòng)，然后來(lái)抽氣，會(huì)影響課堂氣氛，抽氣機(jī)的響聲也會(huì)吸引學(xué)生的注意力。做好了雞毛和硬幣在幾乎是真空中的運(yùn)動(dòng)后，將空氣充入牛頓管再來(lái)做前面的實(shí)驗(yàn)，效果更好。牛頓管進(jìn)空氣時(shí)最好將雞毛置于進(jìn)氣口附近，可看到進(jìn)入管內(nèi)的氣流將雞毛吹到另一端，讓學(xué)生清楚地看到牛頓管確實(shí)在進(jìn)氣。

2．講述伽利略的推理過(guò)程時(shí)，可擬定一個(gè)討論的環(huán)境，讓學(xué)生感受到他們正親臨現(xiàn)場(chǎng)觀賞這場(chǎng)爭(zhēng)論――情景教學(xué)。

3．自由落體儀電磁鐵電路中，最好設(shè)計(jì)一個(gè)電路讓電磁鐵正充磁一次，反充磁一次，這樣可以減小剩磁對(duì)小球的初速度的影響。當(dāng)然為了避免上述實(shí)驗(yàn)引起的誤差可以用兩個(gè)光電管計(jì)時(shí)，就像處理打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出的紙帶一樣在中間某段來(lái)研究，但不如上述教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)的方案，讓學(xué)生一看便知。自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，只需要計(jì)算加速度就可以了。

4．三組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在處理時(shí)一定要靈活，可將全體學(xué)生分成三組，每一組學(xué)生計(jì)算一組數(shù)據(jù)，讓其中一兩個(gè)學(xué)生用計(jì)算器驗(yàn)算，這樣，可以節(jié)省課堂時(shí)間，又達(dá)到了總結(jié)規(guī)律的目的。

5．課堂練習(xí)是寫(xiě)在投影幻燈片上的，也可以再準(zhǔn)備一些水彩筆和投影片，讓學(xué)生在上面解題，然后通過(guò)投影儀展示給全體學(xué)生進(jìn)行講解。