5自由落体(教案) 教学目标 1、知识目标：学习自由落体运动、理解自由落体加速度，掌握自由落体运动的规律。 2、能力目标：培养学生在实验探索中进行研究性学习，体验学生间的交流合作。 3、情感目标：让学生受到见义勇为的思想教育和集体观念教育。 教学重点 理解不同物体做自由落体运动的加速度都相同。 教学难点 从实验中得出自由落体运动的特点及其运动性质。 教学方式 讲解、演示、师生互动、对比归纳。 教学仪器 金属片，纸片；牛顿管，抽气机；重物，直尺。 教学过程 一、复习提问 前面我们学习了变速直线运动以及它的运动规律。下面我们一齐来回顾匀变速直线运动的有关知识。 问题一：初速度为零的匀加速直线运动的物体，在连续相等时间T内的位移之比? s1:s2:s3:…=1:3:5… 问题二：在匀变速直线运动中，某一段时间内中间时刻的即时速度如何表示?
教师在课前需要设计制作好“测反应时间尺”（在一约50cm长的尺有刻度的一
面标上自由下落对应长度所用的时间） 游戏 师：一般情况下，刻度尺是用来测量什么物理量的？ 生：测量物体长度的！ 师：大家看到我手里的这把尺子了没有？我这把尺子跟普通尺子是不一样，有特殊的功能，它可以测量出你的反应时间。不信？我请几位同学上来试试。 找几名同学上来做这个实验。可通过比比谁的反应时间短来调动学生的积极性。 师：相信大家一定非常想知道这把尺为什么能测出人的反应时间呢？是根据什么原理呢？我可以告诉大家，尺子测时间的原理就是利用尺子下落过程中的运动特点制成的。而我们今天要研究的就是尺子下落这样的运动。 师：像尺子下落这样的运动是一种常见的运动。挂在线上的重物，如果把线剪断，它就在重力的作用下，沿着竖直方向下落。从手中释放的石块，在重力的作用下也沿着竖直方向下落。 师：不同的物体下落快慢是否一样呢？物体下落的快慢由哪些量决定？请大家结合日常生活经验回答问题。 生：不同物体下落快慢应该是不一样的，下落快慢应该是由质量决定，质量大的下落快，质量小的下落快慢。 师：这位同学回答得对不对呢？大家看我来做几个实验。 演示实验 1、将一张纸和一张金属片在同一高度同时释放，结果金属片先着地。 教师不发表意见，继续做实验。分别将实验内容和实验结果板书在黑板上。 2、将刚才的纸片紧紧捏成一团，再次与硬币同时释放，结果两者几乎同时落地。 3、将两个完全一样的纸片，一个捏成团，一个平展，则纸团下落快。 师：物体下落快慢是由质量决定吗？ 生：不是的！ 师：为什么这样说？ 生：第2个实验和第三实验都说明了这个问题，特别是第3个问题，质量一样却下落有快慢之分。 师：那你现在觉得物体下落快慢由什么因素决定呢？ 生：我想应该是空气阻力。 猜想 师：如果影响物体下落快慢的因素是空气阻力，那么在没有空气阻力，物体的下落快慢应该是一样的，这种猜想是不是正确呢？我们来做一个实验验证一下。 验证 牛顿管实验： 师：刚才的实验现象验证了我们的猜想，在没有空气阻力即物体只受重力的情况下，所有物体由静止下落的快慢是一样的。 师： 1971年美国阿波罗15号宇航员在月球表面将锤子和羽毛同时释放，它们同时落在月球表面，这是通过电视转播过的。
[引入课题] （画外音）本报讯 ： 5月9日下午，一位4岁小男孩从高层塔楼的15层坠下，被同楼住户在下边接住，幸免于难。 这天下午，家住六里屯4号楼15层的刘某出门去倒垃圾，一不留神装有撞锁的门“咣当”一声反锁上了，刘某未带钥匙开不开门，时间一长，屋里淘气的4岁小男孩急了，他走到阳台哭闹，随后骑坐在阳台上。此景被住在同楼一层的住户任志庆发现，未等说话，孩子已从高楼坠下。在这紧急时刻，任志庆毫不犹豫地冲上前去用双臂去接。在巨大的冲力下，孩子被接住后又坠落在地。后送儿童医院检查，小男孩左大腿骨折和轻微脑震荡，现以脱离危险。任志庆眼睛负伤，鼻梁骨被砸碎，一只胳膊骨折。 多么惊险的一幕，任志庆这种舍己救人的精神确实值得大家学习，如果4岁小男孩是从半米高的位置落到大人手中，小男孩会毫发无损，而从15层楼高的位置落下来后，为什么造成如此严重的后果？任志庆从观察到动手接住小男孩，允许他反应的时间到底有多少？ 生活中有许多这种落体现象。为了研究问题的方便，我们今天只研究最简单、最理想的落体运动——自由落体运动。 5自由落体
[新课教学] 提问：大家看见过落体运动吗？ 树叶的下落； 雨滴、雪花的下落； 蹦极时，人的下落； 工地上，从高处落下的砖头和瓦片；等等。 提问：你们仔细观察过落体运动吗？ 演示实验：小石头和羽毛的下落。 实验现象：小石头下落的比羽毛快。 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。 提问：是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢？ 师：如果现在提供轻重不同的两个物体，你们认为，应该是重的物体下落快还是轻的物体下落快？ 能否用实验来证明你们的观点。 提供的实验器材有：光盘、与光盘形状相同的纸片若干张 生：甲：演示 将光盘与纸片同时从等高处释放 现象 光盘下落快 结论 重的物体下落快 乙：演示： 将纸片揉成团，与光盘从等高处释放 现象： 纸片先落地 结论： 轻的物体下落快 丙： 演示： 取两张纸片，将其中一张纸片揉成团，将它们从等高处同时下落 现象： 纸团先落地 结论： 并非重的物体下落快 师：为什么会产生这样的现象呢？ 生：可能是空气阻力的原因。 师：如果没有空气阻力，将会怎样呢？ 生：不同物体下落快慢一致。 师：现在我们一起来做实验，验证你们的猜想正确与否。 演示： 牛顿管实验 现象： 在真空环境中，铁片、羽毛同时落到管底； 有空气进入时，铁片比羽毛先落到管底。 实验表明：在没有空气阻力时，任何物体下落都一样快，与物体的重量无关。
同学们可以通过实验研究这个问题，
请一位同学到前边来，介绍他设计的实验方案，动手做一做，其他同学注意观察思考。 提问：你们看到了什么？这个现象又说明了什么？ 可见，重的物体不一定下落得快。显然也不是轻的物体下落得快。物体下落的快慢不是由它们的轻重决定的。
提问：可是，在现实生活中我们观察到：物体确实下落得有快有慢。这是受什么因素的影响呢？ 1、演示实验一： 这里有两块等大的硬纸片和薄纸片，让这两个物体在同一高度静止下落。问：我们刚刚看到什么现象？（看到硬纸片比薄纸片下落得快）。为什么铁块比纸片下落得块？（硬纸片重一些）其实早在两千多年前，希腊得哲学家亚里士多德就提出了“物体越重，下落得越快”的观点。 2、演示实验二：把薄纸片团成小团，让这两个纸片在同一高度静止下落。问：我们刚刚看到什么现象？（看到纸团比纸片下落得快，轻的物体可以比重的物体下落的快）。让学生举出轻的的物体下落的快的例子。同时学生可以自己做不同物体下落快慢的实验。 介绍亚里士多德和伽利略的两种不同的观点。 提问：是什么原因使物体的下落运动如此的复杂？（空气的阻力）
在刚才的实验里，纸片变成纸团，从受力分析的角度得出，空气阻力的影响小了，受空气阻力的影响。 提问：如果没有空气阻力的影响，也就是在一个没有空气的空间里，物体下落的图景是什么样子呢？ 演示实验：牛顿管实验 （1） 在没有空气的空间里，演示金属片与羽毛的下落。 （2） 在有少部分空气的空间里，演示金属片与羽毛的下落。 （3） 在有大量空气的空间里，演示金属片与羽毛的下落。 实验现象： （1）管内没有空气时，金属片和羽毛下落的快慢相同。他们的运动情况是相同的。 （2）管内有空气后，金属片和羽毛下落的快慢就不同了。 管内没有空气时，物体只受重力，这种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。 3、演示实验三： 一个玻璃管，里面有块铁片、一块软木和一根羽毛。我们来比较这三个物体下落的快慢。（拿着玻璃管走到学生当中去，将水平放置的玻璃管迅速转过90度成竖直放置状态，让同学门观察三个物体的下落情况，重复该实验三次）在这个实验中，我们看到什么？（三个物体下落快慢相同）为什么这时侯的铁片和羽毛下落快慢相同呢？ 为什么刚才实验中铁块和羽毛下落快慢相同？（没有空气的阻力）原来刚才玻璃管里面是没有空气存在，铁块、软木和羽毛三个物体只在重力的作用下从静止下落，它们下落的快慢是相同的，与物体的重量无关。而较轻的羽毛在下落过程中受到空气阻力的影响很大，所以羽毛下落的慢一些。（我们研究一个复杂的问题，可以从最简单、最基本的情况入手，抓住主要因素，忽略次要因素，由浅及深地推入） 3、定义自由落体运动： 我们把物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫自由落体运动。 4、提出课题： 我们这节课就研究自由落体运动。（板书：自由落体运动：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。） 过渡：下面我们一起来研究自由落体运动的特点和规律。
一、定义 物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫自由落体运动 要注意理解“自由”这两个字：只受重力、初速度为零。 这种运动只在没有空气的空间里才能发生。不过，在有空气的空间里，如果空气阻力的影响很小，物体的下落也可以近似看作自由落体运动。 实际物体的下落运动，受空气阻力 ，如果空气阻力的影响是次要因素，忽略次要因素，忽略空气得阻力，抓住主要因素，认为物体只受重力作用,由静止下落，这样物体的下落也可以近似看作自由落体运动。这种忽略次要因素，抓住主要因素的处理方法是物理学上常用的处理方法，称之为理想化方法。 提问：在刚才的演示实验中：小石块的下落可不可以看成是自由落体运动呢？羽毛的下落可不可以看成是自由落体运动呢？
到此为止，我们对自由落体运动有了正确的认识：不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运动情况是相同的。
可是，在历史上，从公元前4世纪的亚里士多德到16世纪末的伽利略，在漫长的时间里人们是在不断地认识落体运动 的。 亚里士多德是古希腊的圣人，恩格斯称他是最博学的人。他的著作很多，对西方的哲学和自然科学的发展都有很大的影响。限于当时科技发展的水平，他在物理方面的论述，今天看来很多是不恰当的。但是，在两千年前他能够通过观察、归纳，形成自己的一套理论体系，已经很不简单了。我们应该正确评价他在科学发展史上的地位。
接下来，我们继续研究自由落体运动。 提问：自由落体运动是什么性质的运动呢？
演示实验：小球的下落 实验现象： （1）从静止开始运动 （2）运动得越来越快 （3）轨迹是直线 我们不难得出：自由落体运动是初速度为零的加速直线运动。 提问：是初速度为零的匀 加速直线运动吗？ 这个问题需要我们深入研究。我们可以通过实验研究这个问题。 提问：在实验室里我们有那些可行方案呢？ （1）用打点计时器测量物体运动的加速度 （2）用频闪照片测量物体运动的加速度 介绍频闪照相的原理。 频闪照相是每隔相等的时间暴光一次，每暴光一次就把这一时刻物体所在的位置记录下来，从而可以知道物体在相等的时间间隔内物体的位移。 出示一张频闪照相的数据，让同学们分组进行处理，让每组的中心发言人总结出实验结论。