1．在物理知識方面要求：

(1)了解什么是自由落體運動；

(2)自由落體產(chǎn)生的條件；

(3)認識自由落體運動的特點；

(4)掌握自由落體運動的規(guī)律；速度隨時間的變化規(guī)律，位移隨時間變化的規(guī)律(定量)。

2．通過觀察演示實驗概括出自由落體運動是初速度為零的勻變速直線運動，從而培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力，通過相關(guān)物理量變化規(guī)律的學(xué)習，培養(yǎng)分析、推理能力。

3．滲透物理方法的教育，運用理想化方法，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動。

1．重點是使學(xué)生掌握自由落體的速度和位移隨時間變化的規(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．難點是演示實驗的技巧及規(guī)律的得出，介紹伽利略的實驗驗證及巧妙的推理。

1．自由落體演示儀及附件，計算器。

2．硬幣(一元)兩枚，薄紙袋(恰好可裝下硬幣)，抽氣機，牛頓管。

3．投影儀、投影片、彩筆。

(一)復(fù)習提問

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)用這些知識研究一種常見的運動，物體下落的運動。

[演示Ⅰ]硬幣和紙袋分別從同一高度由靜止開始同時下落，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)的認識

從公元前4世紀至公元17世紀，這種觀念統(tǒng)治了人們兩千多年之久。

2．伽利略(Galileo)的貢獻(1638年)

兩個物體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，當把兩物體捆在一起仍從同一高度下落情況會是怎樣呢？

結(jié)論：①整體分析：當把兩個物體捆在一起時m_C=m_A＋m_B，因為新組成的物體比上述兩個物體中的任一個都重從而下落的應(yīng)最快。

②局部分析：A物體下落的快，受到一個下落得慢的物體B的作用，結(jié)果就像一個大人拉著小孩向前跑，比單獨大人跑要慢，比小孩單獨跑要快一樣，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，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運動物體的影響，從而得出錯誤的結(jié)論：“力是維持物體運動的原因”。

[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始下落，觀察下落速度也相差不多，若減小空氣對運動物體的影響會如何呢？

[演示Ⅲ]牛頓管中的物體下落，將事先抽過氣的牛頓管內(nèi)的硬幣與輕雞毛從靜止一起下落，觀察實驗結(jié)果兩者幾乎同時落到牛頓管的下端，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驗情況就截然不同了。

3．自由落體運動

①定義：物體只在重力作用下，從靜止開始下落的運動叫做自由落體運動。

自由落體運動是一種理想運動，在實際問題中有空氣時，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動。

結(jié)論：不同物體做自由落體運動，它們的運動情況是相同的。

②性質(zhì)：伽利略所處的年代還沒有鐘表，計時儀器也較差，自由落體運動又很快，伽利略為了研究落體運動，利用當時的實驗條件做了在斜面上從靜止開始下滑的直線運動(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動是勻變速直線運動，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，他認為這時小球仍然會保持勻變速直線運動的性質(zhì)，多么巧妙啊！

這個結(jié)論的正確與否需用實驗來驗證，三百多年后，我們來驗證。

[演示Ⅳ]介紹自由落體儀，然后測量數(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自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動。

②在同一地點一切物體在自由落體運動中的加速度都相同。

③重力加速度g(自由落體加速度)

a．數(shù)值及單位  g=9.8m/s²  初中g(shù)=9.8N/kg(常量)  粗略計算g=10m/s²

b．重力加速度g的方向總是豎直向下的。

4．自由落體運動的規(guī)律(選豎直向下方向為正)

(三)練習：

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

解析：物體做勻變速直線運動，第n秒通過的路程為s_N，n秒內(nèi)通過的路程為s_n，則

物體在n-1秒內(nèi)通過的路程為s_n-1，則

根據(jù)題意，得

(四)課堂小結(jié)

1．自由落體運動是一種非常重要的運動形式，在現(xiàn)實生活中有許多落體運動可以看成是自由落體運動，研究自由落體運動有著普遍的意義。

2．為了研究自由落體運動，我們運用了物理學(xué)中的理想化方法，從最簡單、最基本的情況入手，抓住影響運動的主要因素，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――自由落體運動，并且研究了自由落體的運動規(guī)律，理想化是研究物理問題常用的方法之一，在后面的學(xué)習中我們還要用到。

3．在研究自由落體運動的過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)習重要的是研究問題的方法而不是知識本身，知識的結(jié)論當然重要，但更重要的是如何獲取知識，中學(xué)學(xué)習的一個非常重要的方面就是如何獲取知識、處理知識。

4．自由落體運動是一種簡單的基本的運動形式，拋體運動可以看成是另一個運動形式與自由落體運動的合成，也就是說自由落體是研究其他拋體運動的基礎(chǔ)，一定要抓住其產(chǎn)生的條件和運動規(guī)律。

五、說明

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動，然后來抽氣，會影響課堂氣氛，抽氣機的響聲也會吸引學(xué)生的注意力。做好了雞毛和硬幣在幾乎是真空中的運動后，將空氣充入牛頓管再來做前面的實驗，效果更好。牛頓管進空氣時最好將雞毛置于進氣口附近，可看到進入管內(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在進氣。

2．講述伽利略的推理過程時，可擬定一個討論的環(huán)境，讓學(xué)生感受到他們正親臨現(xiàn)場觀賞這場爭論――情景教學(xué)。

3．自由落體儀電磁鐵電路中，最好設(shè)計一個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小球的初速度的影響。當然為了避免上述實驗引起的誤差可以用兩個光電管計時，就像處理打點計時器打出的紙帶一樣在中間某段來研究，但不如上述教學(xué)過程設(shè)計的方案，讓學(xué)生一看便知。自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，只需要計算加速度就可以了。

4．三組實驗數(shù)據(jù)在處理時一定要靈活，可將全體學(xué)生分成三組，每一組學(xué)生計算一組數(shù)據(jù)，讓其中一兩個學(xué)生用計算器驗算，這樣，可以節(jié)省課堂時間，又達到了總結(jié)規(guī)律的目的。

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