(共32张PPT)
1、你们看见过落体运动吗？
最美妈妈吴菊萍7月2日下午1点半，在杭州滨江区的闻涛社区中，一个2岁女童突然从10楼坠落，在楼下的吴菊萍奋不顾身地冲过去用左臂接住了孩子，目前小女儿已抢救完毕无生命危险，救人女业主吴菊萍，其手臂骨折，受伤较重，被网友称为“最美妈妈”。
2、你们仔细观察过落体运动吗？
（亚里士多德、伽利略）
重的物体下落得快
重物和轻物下落得一样快
伽利略的推理 :
Va
a
b
Vb
a
b
Vab
假设物体越重下落得越快 是正确的。
石头a要比石头b下落得快 ，即Va>Vb 。
把石头a、 b用绳拴在一起下落，a就会被b拖着减慢，整体比a的单独下落要慢。即 Vab石头a、 b加起来比a还重，即 Vab>Va
矛盾
著名的比萨斜塔实验
排名第十：米歇尔·傅科钟摆实验
排名第九：卢瑟福发现核子实验
排名第八：伽利略的加速度实验
排名第七：埃拉托色尼测量地球圆周长
排名第六：卡文迪许扭矩实验
排名第五：托马斯·杨的光干涉实验
排名第四：牛顿的棱镜分解太阳光
排名第三：罗伯特·米利肯的油滴实验
排名第二：伽利略的自由落体实验
排名第一：托马斯·杨的双缝演示应用于电子干涉的实验
人类文明史上最美的十个物理实验
在16世纪末，人人都认为重量大的物体比重量小的物体下落得快，因为伟大的亚里士多德已经这么说了。伽利略当时在比萨大学数学系任职，他大胆地向公众的观点挑战。著名的比萨斜塔实验让大家看到两个物体同时落地。
但是，伽利略挑战亚里士多德的代价是惨重的——他失去了工作，但他依然坚持真理，就像一个孤独的剑客独自仗剑沦落天涯却仍不肯与世俗同流合污。从1616年开始，伽利略受到罗马宗教裁判所长达20年的迫害，1633年被判终身监禁并痛失爱女，1637年他双目失明，但即使是这样他依然没有放弃科学。1642年1月8日他由于寒热病在孤寂中与世长辞，同年的12月25日，另一位伟大的的物理学家诞生了，他就是牛顿，他扛起了伽利略的大旗 ，将科学发扬光大。直到三百年后的1979年11月10日梵蒂冈教皇保罗二世代表罗马教廷不得不在公开集会上宣布：1633年对伽利略的宣判是不公正的。
实验一:粉笔和纸片同时自由下落,谁下落得快
结论一：重的物体下落得快.
实验二: 重纸片和轻纸团同时自由下落,谁下落得快
结论二：轻的物体也可能下落得快.
实验三: 等重的纸片以不同方式自由下落,谁下落得快
结论三：并非物体越重下落越快.
思考：
1、是什么原因使下落运动如此复杂？
2、既然有空气阻力时运动很复杂，根据由简到繁的研究思路，我们先应该研究什么情况下的自由下落运动？
没有空气阻力时，轻物和重物同时自由下落又会怎样？
牛顿管实验
模拟牛顿管属于
频闪照相实验
美国宇航员大卫·斯哥特在月球上同时释放了一个铁球和一根羽毛, 他发现两者同时落地
在没有空气阻力或空气阻力影响可以忽略的情况下，物体自由下落的快慢相同。
结论：
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。
探究之一：什么是自由落体运动。
在空气阻力影响可以忽略的情况下,物体的下落可以近似看做做自由落体运动。
x1 x2 x3 x4 x5
2.17cm 2.56cm 2.94cm 3.33cm 3.73cm
x2-x1 x3-x2 x4-x3 x5-x4
0.39cm 0.38cm 0.39cm 0.40cm
实验表明：自由落体运动是匀加速直线运动
方案一：用打点记时器
探究之二：自由落体的运动性质
方案二 频闪照相
频闪照相实验
模拟频闪照相实验
二、自由落体的运动性质
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
变速运动
匀加速运动
52.1
38.0
26.0
16.0
10
12
14.1
x∝t2
方案三：用光电记时器
实验表明：自由落体运动是匀加速直线运动
x1 x2 x3 x4 x5
2.17cm 2.56cm 2.94cm 3.33cm 3.73cm
x2-x1 x3-x2 x4-x3 x5-x4
0.39
cm 0.38
cm 0.39
cm 0.40
cm
分析纸带
ΔX4=X5-X4=2.1cm
ΔX1=X2-X1=2.1cm
ΔX2=X3-X2=2.1cm
ΔX3=X4-X3=2.0cm
ΔX5=X6-X5=2.1cm
分析闪光照片
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，这个加速度叫自由落体加速度,也叫重力加速度，用g 表示。
地球上不同地点， g值 比较:
g ( m/s2 )
地 点
北 极
北 京
上 海
广 州
赤道
纬 度
9. 832
9. 801
9. 794
9. 788
9. 780
39 56
90
31 12
23 06
0
在通常的计算中， g = 9.8 m/s2或g = 10 m/s2 。重力加 速度方向总是竖直向下。
随纬度的增加而增大
探究三：自由落体运动的加速度
注：
赤道：
g=9.780m/s2
北京：
g=9.801m/s2
北极：
g=9.832m/s2
随纬度升高，重力加速度增大。
莫斯科：
g=9.816m/s2
1、自由落体运动规律
探究四：自由落体运动的规律与应用
2、自由落体运动规律的应用。
在日常生活中，不受空气阻力的单纯的自由落体运动的情况很少，但是在空气阻力影响很小的自由下落运动可以被视为自由落体运动，可以应用其规律来解决问题。
应用一、测井的深度
使用石块和秒表（或手表、钟表等计时器）。
从井口无初速地丢下石块入水井并同时开始计时。看到石块触及水面（通过水面光的反射能够判断石块到没到达水面）时，按下秒表停止计时。
(由于声音传播需要一定的时间，所以石块自由下落到水面的实际时间小于t，估算结果偏大。)
光的传播速度很快，从井底传到井口的时间忽略不计。 按照自由落体 ，可求井深。
应用二、测反应时间
日常活动中，有时需要反应灵敏，对战士、司机、飞行员、运动员等尤其如此，当发现某种情况时，能及时采取相应行动，战胜对手，或避免危险。人从发现情况到采取相应行动经过的时间叫反应时间。
想想看，你能根据我们今天学习的知识，设计一个小实验，测出你的反应时间吗？
请一位同学用两个手指捏住木尺顶端，（如右图所示）你用一只手在木尺下部做握住木尺的准备，但手的任何部位都不要碰到木尺。当看到那位同学放开手时，你立即握住木尺。测出木尺降落的高度H，根据自由落体运动的知识，可以算出你的反应时间t。测定反应时间的实验必须由两个人完成,因为反应时间是指人对外界刺激信息做出反应的时间。
H
石子下落径迹
若每块砖的厚度为6cm,拍摄到的石子位置A距石子起落点竖直距离约为2m.请估算这个相机的曝光时间。(如何把一个实际问题抽象为一个物理问题)
应用三、
测相机曝光时间
由石子下落的径迹可知,A、B间的距离约为两块砖的厚度。即HAB=2×6cm=0.12m。设石子由起落点到A、B两点所经历的时间分别为tA、tB，A点距起落点的距离为HA，则由自由落体运动位移公式，得
从而，可估算出照相机的曝光时间:
s－
s≈0.02s
HA
HAB
O
tA
tAB
例1、以下对自由落体运动的说法中正确的是:
A、物体开始下落时,速度为零,加速度也为零;
B、物体下落过程中速度增加,加速度保持不变;
C、物体下落过程中,速度和加速度同时增大;
D 物体下落过程中,速度的变化率是个恒量
例2、在火星上让一个小球从２m 高的地方自由下落,测得小球下落到地面处所用的时间是１s,求此地的重力加速度和1s末的速度。
例3、一个物体从19.6m 高的地方自由下落,问经过多长时间落到地面？它落到地面时的速度是多少？
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
竖直向下
三、自由落体运动规律：
初速度为零的匀加速直线运动。
一、自由落体运动
二、自由落体加速度
一般g可取9.8m/s2或10m/s2
定义：
运动性质：
大小：
方向：
课堂小结：教
学
设
计
“自由落体运动”教学设计
[三维目标]
1．知识与技能
（1）知道自由下落运动，理解自由落体运动，知道它的性质。
（2）知道自由落体的加速度，知道地球上不同地方，重力加速度大小不同。
（3）掌握自由落体运动规律。
2．过程与方法
（1）由学生自主进行实验探究，通过打点计时器记录下运动的信息，定量地测定自由下落的加速度。
（2）培养学生学会分析数据，利用实验引导学生进行观察、思考、讨论和交流。
3．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达能力。
（2）培养学生的团结协作精神，敢于提出自己的见解。
[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．掌握自由落体运动规律，并能运用其解决实际问题。
[教学难点]
理解自由落体运动条件及规律解决实际问题。
[教学用具]
多媒体课件、苹果、纸片、光盘、牛顿管、硬币、打点计时器、铁架台、纸带、两质量不同的小球
[设计理念]
自由落体运动是自然界中广泛存在的自由下落运动的理想化模型，有其广泛性和特殊性。对自由落体运动进行深入具体的研究有利于学生更深刻地理解匀变速运动的规律。本节教材通过实验探究的方式得到自由落体运动概念和规律。基于教材特点，本教案设计“以人为本”，突出探究的重要性，让学生能力得到提升，体现物理教育在个性品质、好奇求知、质疑创新等方面的价值导向。
本课总体设计思想是：课堂通过简单易行的实验探究，寻找论据，经历交流实验结果和学生分析、讨论，让学生体会物体下落快慢与物体质量无关。通过“牛顿管”实验，打点计时器实验研究规律，在科学过程展示中推出学科知识，渗透科学思想方法，借助多媒体课件播放、实验探究及教师解说，着力于撼动青年学生崇尚科学的情感，弘扬浓厚的物理课程文化。
[教学过程]
一、新课导入
[展示] 露珠和苹果（树叶）自由下落的动画。
上述两幅动画的共同特点是物体从静止开始下落，那么，物体下落的过程有没有规律可循呢？今天我们将一起探究这种运动 进而建立一种运动模型：自由落体运动。因此，本节课的任务是：1、研究自由下落运动；2、研究自由落体运动；3、研究自由落体运动的规律的应用。
二、新课教学
（一）自由落体运动
实验一： 苹果和树叶同时自由下落
思考：谁下落得快？为什么？
结论：重的物体下落得快。（亚里士多德的观点）
实验二： 形状相同光盘和纸片下落实验。
思考：亚里士多德的观点是不是全面？
实验三：重纸片和轻纸团下落的实验。
结论：轻的物体也可能下落得快。
实验四：等重的纸片以不同方式下落。
结论：并非物体越重下落越快。
提问：是什么原因使下落运动变得如此复杂？
比赛：男同学扔一张纸和女同学扔一本书。
思考：书的重是纸重的几十倍，能不能得出“女同学的力量大”的结论？
思考：产生这一现象的原因是忽略了什么？
结论：空气阻力阻力对书和纸的影响不同。
思考：是什么原因使下落运动如此复杂？
思考：既然有空气阻力时运动很复杂，我们该怎样去研究自由下落运动呢？
思考：根据由简到繁的研究思路，我们先应该研究什么情况下的自由下落运动？
结论：先研究不受阻力情况下物体的自由下落运动。
实验五：“牛顿管”实验：
拿一个长约1.5m的玻璃管，一端封闭，另一端有开关，把形状和质量都不相同的几个物体，如金属片、小羽毛、小软木塞、小玻璃球等，放到玻璃筒里。把玻璃筒倒立过来，观察这些物体下落的情况。把玻璃管里的空气抽出去，再把玻璃筒倒立过来，再次观察物体下落的情况。
现象：玻璃管里越接近真空，它们下落越接近同时落到管底。
推理：如果玻璃管里就是真空，则它们一定同时落到管底。
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怎样？
学生：①物体只在重力作用下从静止开始下落运动，叫自由落体运动。
②特点：a、初速度为零；
b、只受重力，没有空气阻力或空气阻力可以忽略不计。
[目标检测] （课件投影）
大气层是我们地球生命赖以生存的屏障，每天都有很多小陨石落入地球大气层中，但当它们进入大气层后，由于空气的摩擦生热，绝大部分小陨石还没有到达地面便已经被烧毁。现在人类向天空发射飞行器、卫星等当超过一定使用年限后，也让它们进入大气层烧毁。那么小陨石等进入大气层后的运动是自由落体运动吗？
答案：自由落体运动条件之一是只受重力，而小陨石进入大气层后的运动速度很大，受空气阻力很大，故不能看作自由落体运动。
实验六：模拟实验：光盘（硬币）上放纸片
总结：物体自由下落，到底重物和轻物谁下落得快？
答案：分情况讨论：1、不受空气阻力或空气阻力影响相同：一样快。2、受空气阻力：空气阻力影响小的下落快。
多媒体重现伽利略实验：
介绍人类文明史上最美的十个物理实验中排名第二：伽利略的自由落体实验。在16世纪末，人人都认为重量大的物体比重量小的物体下落得快，因为伟大的亚里士多德已经这么说了。伽利略，当时在比萨大学数学系任职，他大胆地向公众的观点挑战。著名的比萨斜塔实验让大家看到两个物体同时落地。（配乐）但是，伽利略挑战亚里士多德的代价是惨重的—— 他失去了工作，但他依然坚持真理，就像一个孤独的剑客独自仗剑沦落天涯却仍不肯与世俗同流合污。从1616年开始，伽利略受到罗马宗教裁判所长达20年的迫害，1633年被判终身监禁并痛失爱女，1637年他双目失明，但即使是这样他依然没有放弃科学。1642年1月8日他由于寒热病在孤寂中与世长辞，同年的12月25日，另一位伟大的的物理学家诞生了，他就是牛顿，他扛起了伽利略的大旗 ，将科学发扬光大。直到三百年后的1979年11月10日梵蒂冈教皇保罗二世代表罗马教廷不得不在公开集会上宣布：1633年对伽利略的宣判是不公正的。
多媒体打出伽利略的照片：让我们用掌声对这位科学宗师表示崇敬！
多媒体展示美国宇航员大卫·斯哥特在月球上同时释放了一个铁球和一根羽毛, 他发现两者同时落地的照片。
探究二：自由落体的运动性质：
如何来研究自由落体的运动性质呢？
方案一：用光电记时器：发现x∝t2。
方案二 频闪照相：多媒体展示频闪照相的视频及照片。
对照片进行数据处理进而得出自由落体的运动性质是初速度为0的匀加速运动。
方案三：用打点记时器
实验七：按教材第的图示装置做实验。将一系有纸带的重物从一定高度自由下落，利用打点计时器记录重物的下落过程。
纸带分析：⑴自由落体轨迹是直线；
⑵相等时间内位移越来越大；
⑶连续相等时间内位移之差相等。
要求学生运用所学知识计算加速度。
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9.8m/s2。
（二）自由落体加速度
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？
让学生改变不同重物，利用打点计时器反复实验表明，同一地点，一切物体自由下落加速度都相同，方向总是竖直向下。
总结：
1．在同一地点，一切物体自由下落的加速度都相同，这个加速度叫自由落体加速度，也叫重力加速度，符号：g
2．方向：竖直向下。
3．地球上不同地方，重力加速度不同，从赤道到两极，重力加速度逐渐增大，一般g取9.8m/s2或10m/s2。
（三）自由落体规律
让学生由总结自由落体规律
探究四：自由落体运动规律的应用。
在日常生活中，不受空气阻力的单纯的自由落体运动的情况很少，但是在空气阻力影响很小的自由下落运动可以被视为自由落体运动，可以应用其规律来解决问题。
应用一、测井的深度。
应用二、阅读教材46页“测定反应时间”，要求学生做一做，测出下落高度，算出反应时间。
应用三、阅读教材第47页“做一做”，让学生提出解决方法，学会估算。
[小结]本节课主要纠正学生日常生活中的错误经验，从而探究自由落体运动的特点及规律，并初步要求学生能运用规律解决问题，突出过程探究的自主性，让他们学会学习。
[作业]教材第47页“问题与练习”
自主探究：有哪些方法可以测自由落体加速度？（参考方法：光电门和数字计算器，打点计时器，频闪照片，滴水法等）
知识巩固：
1. 在火星上让一个小球从2m 高的地方自由下落，测得小球下落到地面处所用的时间是１ s，求此地的重力加速度和1s末的速度。
2. 一个物体从19.6m高的地方自由下落，问经过多长时间落到地面？它落到地面时的速度是多少？
[板书设计]
