6伽利略对自由落体运动的研究教案设计

6　伽利略对自由落体运动… 高中物理       人教2003课标版

今天我们要利用这些知识来研究一种非常常见的运动

（板书）1、物体的下落运动

举例：粉笔头下落、树上苹果下落等等

问：从运动轨迹看，落体运动有什么特点呢？
生：都是沿直线下落。

（板书）（1）沿直线下落的运动

问：不同物体在下落过程中是重的物体下落快呢，还是轻的物体下落快？

生甲：重的下落快。

生乙：轻的下落快。

（教师通过实验设疑）

[演示1]：现在我取一枚硬币和一张与硬币等大的纸片，让它们从同一高度同时下落，观察到了什么现象？

生：硬币先于纸片落地。

师：由于硬币比纸片来得重，能不能由些得现结论：

（板书）物体越重，下落越快？

生甲：重的物体下落快。

生乙：不一定。

[演示2]取厚纸板一张，与厚纸板等大的纸片一张，把纸片揉成团，让两者从同一高度同时下，观察到了什么现象？

生：纸片比纸板先落地

师：现在纸片比纸板先落地，能不能由些得出结论：

（板书）轻的物体比重的物体下落快？

（矛盾的结论使学生陷入了沉思，让学生思考议论，在教师的引导下让学生总结）

生：物体下落过程中有时是重的物体下落快，有时是轻的物体下落快，说明物体下落的快慢除了跟重力有关外，还跟其它因素有关。

师：到底还有什么因素在影响着物体下落的快慢呢？我们取两张完全相同的纸片，它们的重力是相同的，这样重力对下落的作用是一样的。再把其中的一张捏成纸团，让它们从同一高度同时下落，能观察到什么现象？

生：纸团先于纸片落地。

师：重力相同的物体有时也不能同时落地，为什么呢？

（学生议论发言）

生：这些实验都是在空气中进行的，空气阻力影响了物体的下落运动。

师：对，同学们提出的假设是正确的，空气阻力的影响使问题变得复杂化了，现在，我们尽量减小空气阻力对物体的影响，会产生什么结果呢？

 [演示3]取长约1.5米，上端封闭，另一端开口的玻璃筒，里面装有金属片、羽毛，把玻璃筒倒立过来，观察到什么现象？

生：金属片比羽毛下落的快。

[演示4]抽光玻璃筒中的空气，再做以上实验，又观察到什么现象？

生：金属片和羽毛同时落时。

师：总结以上的实验现象，我们可以得出怎样的结论呢？

生：如果没有空气阻力，物体下落快慢相同。

（板书）（2）空气阻力忽略不计时，物体下落快慢相同

（教师用科学实验进一步说明此结论的正确性）

实例：（1）1971年美国宇航员斯科特在月球表面上让一把锤子和一根羽毛同时下落，观察到它们同时落到月球表面上。

（2）1993年4月8日上午，来自世界各地的一些科学家用精密的自动投卸仪器把乌檀木、塑料、铝等不同材料制成的小球，从比萨斜塔塔身44米处投下，用精密电子仪器和摄像仪纪录，结果所有小球以同一速度落地。

师：没有空气阻力，物体沿直线下落的运动就是今天我们要讲的一类运动------自由落体运动。空气阻力可以忽略不计时，物体沿直线下落的运动也可以看成自由落体运动

（板书）2、自由落体运动

定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动
自由落体运动的规律

意大利科学家伽利略对自由落体运动作了许多研究工作，他用简单明了的科学推理，巧妙地揭露了亚里士多德学说内部的矛盾，并推断自由落体运动是一种匀加速运动。

（介绍伽利略对自由落体的研究。）

伽利略所处的年代还没有钟表，计时仪器也较差，自由落体运动又很快，伽利略为了研究落体的运动，利用当时的实验条件做了在斜面上从静止下滑的直线运动（目的为了“冲淡重力”），证明了从静止下滑的情况下小球在斜面上的运动是匀变速直线运动，用逻辑推理外推到斜面倾角增大到90°的情况，小球将自由下落，他认为这时小球仍会保持匀速直线运动的性质，构思相当之巧妙。

   今天，距离伽利略的时代已经有三百多年了，伽利略当时无法实验证实的结论，我们已经可以用实验来证实了。

[演示5]：让小球从一定高度下落，利用电磁打点计时器研究自由落体运动的规律。

(教师简述研究方法)

师：纸带上相邻的点是相隔同样的时间打下的。从纸带上可以看出在相等时间间隔内，重物下落的位移越来越大,表明小球的速度越来越快,那如何判断小球做的是匀加速运动呢?

（教师提示从ΔS=at2分析，让学生自己根据数据计算相同时间间隔内相邻位移之间的差值ΔS，找出规律来，最后教师总结。）

        师：ΔS在误差允许的范围内都是恒量，所以可判断自由落体运动是初速度为零的匀加速度运动——证实伽利略的推断是正确的。

（板书）结论1：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。                                                        

师：那它在运动时应遵循哪些规律呢？

（板书）规律 ：    

          Vt= at

S= 1/2 at2

师：这个加速度对所有做自由落体运动的物体都相同吗？

教师提示：要同一地点，从同一高度同时自由下落，同时到达地面，根据S= 1/2 at2可知，它们的加速度必定相同。

（板书）结论2：在同一地点一切物体在做自由落体运动中的加速度都相同。

师：自由落体运动是一种只在重力作用下的运动，所以这个加速度可称为------重力加速度(g)（自由落体加速度）

（板书）结论3：重力加速度(g)（自由落体加速度）

数值用单位

g的变化规律:

g随纬度的升高而增大    

        g随高度的增加而减小

        b、标准值：g=9.8m/s2,初中g=9.8N/Kg.粗略计算g=10m/s2

方向：竖直向下

师：自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀变速直线运动，它应遵循哪些规律呢？

（板书）3、自由落体运动规律

Vt=gt
s= 1/2gt2
V2t=2gs

           重力加速度的数值 g/m.s2

（板书）4、应用

课本P49讨论与交流

6　伽利略对自由落体运动的研究

6　伽利略对自由落体运动的研究

今天我们要利用这些知识来研究一种非常常见的运动

（板书）1、物体的下落运动

举例：粉笔头下落、树上苹果下落等等

问：从运动轨迹看，落体运动有什么特点呢？
生：都是沿直线下落。

（板书）（1）沿直线下落的运动

问：不同物体在下落过程中是重的物体下落快呢，还是轻的物体下落快？

生甲：重的下落快。

生乙：轻的下落快。

（教师通过实验设疑）

[演示1]：现在我取一枚硬币和一张与硬币等大的纸片，让它们从同一高度同时下落，观察到了什么现象？

生：硬币先于纸片落地。

师：由于硬币比纸片来得重，能不能由些得现结论：

（板书）物体越重，下落越快？

生甲：重的物体下落快。

生乙：不一定。

[演示2]取厚纸板一张，与厚纸板等大的纸片一张，把纸片揉成团，让两者从同一高度同时下，观察到了什么现象？

生：纸片比纸板先落地

师：现在纸片比纸板先落地，能不能由些得出结论：

（板书）轻的物体比重的物体下落快？

（矛盾的结论使学生陷入了沉思，让学生思考议论，在教师的引导下让学生总结）

生：物体下落过程中有时是重的物体下落快，有时是轻的物体下落快，说明物体下落的快慢除了跟重力有关外，还跟其它因素有关。

师：到底还有什么因素在影响着物体下落的快慢呢？我们取两张完全相同的纸片，它们的重力是相同的，这样重力对下落的作用是一样的。再把其中的一张捏成纸团，让它们从同一高度同时下落，能观察到什么现象？

生：纸团先于纸片落地。

师：重力相同的物体有时也不能同时落地，为什么呢？

（学生议论发言）

生：这些实验都是在空气中进行的，空气阻力影响了物体的下落运动。

师：对，同学们提出的假设是正确的，空气阻力的影响使问题变得复杂化了，现在，我们尽量减小空气阻力对物体的影响，会产生什么结果呢？

 [演示3]取长约1.5米，上端封闭，另一端开口的玻璃筒，里面装有金属片、羽毛，把玻璃筒倒立过来，观察到什么现象？

生：金属片比羽毛下落的快。

[演示4]抽光玻璃筒中的空气，再做以上实验，又观察到什么现象？

生：金属片和羽毛同时落时。

师：总结以上的实验现象，我们可以得出怎样的结论呢？

生：如果没有空气阻力，物体下落快慢相同。

（板书）（2）空气阻力忽略不计时，物体下落快慢相同

（教师用科学实验进一步说明此结论的正确性）

实例：（1）1971年美国宇航员斯科特在月球表面上让一把锤子和一根羽毛同时下落，观察到它们同时落到月球表面上。

（2）1993年4月8日上午，来自世界各地的一些科学家用精密的自动投卸仪器把乌檀木、塑料、铝等不同材料制成的小球，从比萨斜塔塔身44米处投下，用精密电子仪器和摄像仪纪录，结果所有小球以同一速度落地。

师：没有空气阻力，物体沿直线下落的运动就是今天我们要讲的一类运动------自由落体运动。空气阻力可以忽略不计时，物体沿直线下落的运动也可以看成自由落体运动

（板书）2、自由落体运动

定义：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动
自由落体运动的规律

意大利科学家伽利略对自由落体运动作了许多研究工作，他用简单明了的科学推理，巧妙地揭露了亚里士多德学说内部的矛盾，并推断自由落体运动是一种匀加速运动。

（介绍伽利略对自由落体的研究。）

伽利略所处的年代还没有钟表，计时仪器也较差，自由落体运动又很快，伽利略为了研究落体的运动，利用当时的实验条件做了在斜面上从静止下滑的直线运动（目的为了“冲淡重力”），证明了从静止下滑的情况下小球在斜面上的运动是匀变速直线运动，用逻辑推理外推到斜面倾角增大到90°的情况，小球将自由下落，他认为这时小球仍会保持匀速直线运动的性质，构思相当之巧妙。

   今天，距离伽利略的时代已经有三百多年了，伽利略当时无法实验证实的结论，我们已经可以用实验来证实了。

[演示5]：让小球从一定高度下落，利用电磁打点计时器研究自由落体运动的规律。

(教师简述研究方法)

师：纸带上相邻的点是相隔同样的时间打下的。从纸带上可以看出在相等时间间隔内，重物下落的位移越来越大,表明小球的速度越来越快,那如何判断小球做的是匀加速运动呢?

（教师提示从ΔS=at2分析，让学生自己根据数据计算相同时间间隔内相邻位移之间的差值ΔS，找出规律来，最后教师总结。）

        师：ΔS在误差允许的范围内都是恒量，所以可判断自由落体运动是初速度为零的匀加速度运动——证实伽利略的推断是正确的。

（板书）结论1：自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。                                                        

师：那它在运动时应遵循哪些规律呢？

（板书）规律 ：    

          Vt= at

S= 1/2 at2

师：这个加速度对所有做自由落体运动的物体都相同吗？

教师提示：要同一地点，从同一高度同时自由下落，同时到达地面，根据S= 1/2 at2可知，它们的加速度必定相同。

（板书）结论2：在同一地点一切物体在做自由落体运动中的加速度都相同。

师：自由落体运动是一种只在重力作用下的运动，所以这个加速度可称为------重力加速度(g)（自由落体加速度）

（板书）结论3：重力加速度(g)（自由落体加速度）

数值用单位

g的变化规律:

g随纬度的升高而增大    

        g随高度的增加而减小

        b、标准值：g=9.8m/s2,初中g=9.8N/Kg.粗略计算g=10m/s2

方向：竖直向下

师：自由落体运动是初速度为零，加速度为g的匀变速直线运动，它应遵循哪些规律呢？

（板书）3、自由落体运动规律

Vt=gt
s= 1/2gt2
V2t=2gs

           重力加速度的数值 g/m.s2

（板书）4、应用

课本P49讨论与交流