自由落体运动教学目标：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掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律，并能够运用自由落体规解决实际问题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由学生自主进行实验探究，采用实验室的基本实验仪器打点计时器，记录下运动的信息，定量地测定重物自由下落的加速度，探究运动规律的同时让学生进一步体验科学探究方法 1培养学生利用物理语言归纳总结规律的能力2引导学生养成进行简单物理研究习惯、根据现象进行合理假设与猜想的探究方法3引导学生学会分析数据，归纳总结自由落体的加速度 g 随纬度变化的规律。4. 教师应该在教学中尽量为学生提供制定探究计划的机会根据学生的实际能力去引导学生进行观察、思考、讨论和交流情感态度与价值观1调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表述能力。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，敢于提出与别人不同的见解。教学重点、难点：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理解并运用自由落体运动的条件及规律解决实际问题2照相机曝光时间的估算教学方法：探究、讲授、讨论、练习教学手段：教具准备多媒体课件、牛顿管、硬币、天平、小纸片、打点计时器、刻度尺、铁架台、纸带，重物(两个质量不同)等课时安排：新授课（2 课时）教学过程：新课导入师：两个轻重不同的小球同时落地的声音，是那样地清脆美妙!它使人们清醒地认识到，轻重不是下落快慢的原因；它动摇了 2000多年来统治着人们头脑的旧观念，开创了实验和科学推理之先河，将近代物理学以至今代科学推上了历史的舞台当树叶从树上飘落下来，雨滴从屋檐上落下来的时候，你们想过这种运动吗?物体下落的过程有没有一定的规律可循呢?今天我们将一起探究这种运动“探究自由落体运动” 新课教学 一、自由落体运动在现实生活中，不同物体的落体运动，下落快慢在不少情况下是不同的从苹果树上落下的苹果和飘下的树叶能一起同时下落吗?提出问题：1重的物体一定下落得快吗?2你能否证明自己的观点?(实验探究)猜想：物体下落过程的运动情况与哪些因素有关，质量大的物体下落的速度比质量小的快吗?(实验)：取两枚相同的硬币和两张与硬币表面面积相同的纸片，把其中一张纸片揉成纸团，在下述几种情况下，都让它们从同一高度自由下落，观察下落快慢情况。从同一高度同时释放一枚硬币和一个与硬币面积相同的纸片，可以看到硬币比纸片下落得快，说明质量大的下落得快两张完全相同的纸片，将其中一张卷紧后从同一高度同时释放，观察到卷紧的纸团比纸片下落得快，说明质量相同时体积小的下落得快将一枚硬币与已经粘贴了纸片的硬币从同一高度同时释放观察到一样快，说明体积相同质量不同时下落一样快一块面积较大的硬纸板、一个小软木塞，分别放到已调平的托盘天平的两个盘中，可以看出纸板比软木塞重，从同一高度同时释放它们，软木塞比纸板下落得快说明在特定的条件下，质量小的下落得会比质量大的还快结论：物体下落过程的运动情况与物体质量无关(实验演示)“牛顿管”的实验将羽毛和金属片放入有空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是金属片下落得快，羽毛下落得慢将羽毛和金属片放人抽去空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是金属片和羽毛下落的快慢相同做牛顿管对比实验要注意：抽气达到一定的真空度时，应先关闭钱毛管阀门，然后再停止泵的运转先让学生观察羽毛、软木塞或金属片在已抽真空的牛顿管中同时下落，它们几乎同时落到管底打开进气阀，让学生注意听到进气的声音，看羽毛被气流吹起的现象，再让学生观察羽毛、软木塞或金屑在有空气的牛顿管中同时下落，它们的下落快慢差别很大实验时，勿使金属片压在羽毛上，以免不抽气时出现同时下落的现象结论：影响落体运动快慢的因素是空气阻力的作用，没有空气阻力时，只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢相同课堂训练图 24l 所示是课题研究小组进行自由落体运动实验时，用频闪连续拍照的方法获得的两张照片 A 和 B，任选其中的一张，回答下列几个问题：(1)我选图 ；(2)我从图中观察到的现象是： (3)请对你所观察到的现象进行解释 参考解答 1：(1)图 A(2)质量相等的纸片和纸团同时释放，纸片比纸团下落得慢(3)如图 242，质量相等的纸片和纸团，它们的重力相等由于空气的阻力对纸片的影、响较大，不能忽略，所以纸片下落加速度较小如果把纸片揉成纸团，空气阻力对纸团的影响较小，纸团下落加速度较大，所以质量相等的纸片和纸团同时放手，纸片比纸团下落得慢参考解答 2：(1)图 B(2)体积相等的铅球和木球同时释放，几乎是同时落地的(3)如图 243，阻力对它们的影响很小，几乎可以忽略，虽然 G铅大于 G 木，但是由于 m 铅也大于 m 木，即铅球的惯性比木球大，所以它们获得了相同的加速度 g对于同种材料的大、小二球，情况也是如此，它们也有相同的加速度 g，所以体积相等的铅球和木球几乎是同时落地的师：阅读课本并回答：(1)什么叫自由落体运动?(2)自由落体运动的特点是怎样的? 生：物体仅在重力作用下，从静止开始下落的运动，叫自由落体运动特点是：(1)初速度为零；(2)只受重力作用，没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计师：在地球表面附近从高处下落的物体，事实上都受到空气阻力的作用，因此，严格地说，实际生活中并不存在只受重力作用的自由落体运动但若物体在下落过程中所受空气阻力远小于重力，则物体的下落也可看作自由落体运动例如，对于实心金属球、石块等，在它们运动速度不大的情况下，可以忽略空气阻力的影响，把它们的自由下落看成自由落体运动，若它们从非常高的地方自由下落，当它们的速度增大到一定程度，空气阻力不能忽略，它们运动的全过程就不能看成自由落体运动而对于另外一些物体如一团棉花或纸片从空中静止下落时，与重力相比，空气阻力的影响太大不能忽略，它们的运动就不能看作自由落体运动处理阅读师：请同学们阅读下面的小资料，体会空气阻力的影响(课件投影)气体和液体都具有流动性，统称为流体，物体在流体中运动时，要受到流体的阻力，阻力的方向与物体相对于流体运动的方向相反汽车、火车、飞机等交通工具在空气中运动，要受到空气的阻力快速骑自行车，我们就会感到空气的阻力，轮船、潜艇在水面或水下航行，要受到水的阻力鱼在水中游动、人在水中游泳，都要受到水的阻力流体的阻力跟物体相对于流体的速度有关，速度越大，阻力越大雨滴在空气中下落，速度越来越大，所受空气阻力也越来越大当阻力增大与雨滴所受重力相等时，二力平衡，雨滴开始匀速下落流体的阻力跟物体的横截面积有关，横截面积越大，阻力越大跳伞运动员在空气中张开降落伞，凭借着降落伞较大的横截面积取得较大的空气阻力，可以比较缓慢地降落航天飞机着陆后，在飞机后面张开一面类似降落伞的装置，加大阻力，以便较快地停下来流体的阻力还跟物体的形状有关系，头圆尾尖的物体所受的流体阻力较小，这种形状通常叫做流线型鱼的形状就是流线型的为了减小阻力，小轿车、赛车、飞机、潜艇以及轮船的水下部分，外形都采用流线型设计一般来说，空气阻力比液体阻力、固体间的摩擦力要小气垫船靠船下喷出的气体，悬浮在水面上航行，阻力减小，速度很大磁悬浮列车靠电磁力使列车悬浮在轨道上行驶，速度可高达 500 kmh实验探究按照教材第 45 页的图 241 装置做实验，将一系有纸带的重物从一定的高度自由下落，利用打点计时器记录重物的下落过程说明：落体运动物体的位置往往变化得比较快，凭目测难以观察和记录，用打点计时器或频闪照相就可以记录下运动物体每隔相等时间所在的位置(运动信息)，这样得到的纸带(或照片)可以用来对运动过程进行分析教材中用打点计时器较好地将重物下落过程记录下来，这样做既简便易行，又拓宽了对基本仪器的应用，但实验的准确度较难把握因此在实验中要注意：按教材图示和实验要求连接好线路，并用手托重物将纸带拉到最上端；打点计时器的安装要使两限位孔在同一竖直线上，以减少摩擦阻力；应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响相对减小，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小；先接通电路再放开纸带；手捏纸带松手之前，不要晃动，保证打出的第一个点清晰重复上述步骤多次，直到选取只有打出的第一点与第二点之间间隔约为 2 mm 的纸带才是有效的；(学生的疑问暂且不要解释)教师一定要提醒学生思考讨论，影响实验准确度的因素有哪些?并给予具体引导，注意培养实事求是的科学态度；要求学生保存好记录了自由落体运动信息的纸带，为下节课研究运动规律作准备师：完成实验后，分析纸带上记录的运动信息，请思考下列问题：(1)自由落体运动的轨迹是怎样的?(2)重物做自由落体运动的过程中，其速度有没有发生变化?(3)有的同学从实验结果中得出 xCCt2，有的同学得出工 x，你的结论又如何呢?(4)相邻、相等时间间隔的位移之差有怎样的关系?(5)影响实验精确程度的因素有哪些?参考：分析纸带可获取信息：(1)自由落体运动的轨迹是一条直线，速度方向不变；(2)连续相同时间内的位移越来越大，说明速度越来越大，即速度大小改变，具有加速度；(3)位移 x 与时间 t 的平方成正比；(4)相邻、相等时间间隔的位移之差相等；(5)影响实验精确度的因素主要是阻力用打点计时器研究自由落体运动，计算其加速度，换用不同质量的重物看纸带上点子间隔有什么不同，总结得出结论教师点评：将两条纸带对比，只要两条纸带上的点子间隔相同就说明它们的加速度是相同的学生运用自己所学知识计算重力加速度，通过比较得出结论实验探究结果：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，加速度大约是 9.8ms2(课堂训练)意大利的城市比萨有座著名的塔，建于 1173 年，塔高 55.4m，由于塔基问题，塔身发生倾斜，这正是理想的落体实验场所传说，经典力学与实验物理学的先驱者伽利略为了证明他的论断，曾于1590 年的某天邀请了许多支持者和反对者到斜塔旁观看他的实验只见伽利略一步一步登上塔顶，一手拿着一只 1 磅重的小球，另一手拿着一只 10 磅重的大球，在提醒观众注意后一松手，两只球同时开始笔直下落伽利略令人信服地胜利了这段描述今天已无从落实是否真实地发生过，然而比萨博物馆至今还展览着据说是当年伽利略用来做实验的木球，比萨斜塔也由于这个传说而更加闻名于天下了(1)请同学们补充上述实验的结果两个各重 l 磅与 10 磅的球落地的先后情况是怎样的?(2)这个实验证明了什么结论?参考结果：(1)同时落地 (2)物体下落过程的运动情况与物体质量无关二、自由落体加速度通过算 g 值理解自由落体运动的加速度是一个定值(在同一地点)，引导学生学会分析数据，归纳总结规律教师引导学生思考两个问题：1自由落体运动的加速度在各个地方相同吗?2它的方向如何?生：使用不同的物体进行的反复实验表明，在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，方向总是竖直向下的，师：这个加速度叫做自由落体加速度，也叫重力加速度符号：g；方向：竖直向下(与重力方向一致)；大小：与地点有关一般计算中 g98ms2，粗略计算中可以取 g10ms2让学生看教材第