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自由落体运动 一、素质教育目标 （一）知识教学点 1．了解人们研究自由落体运动的历史事实和科学方法． 2．理解自由落体运动的性质和物体做自由落体运动的条件． 3．理解自由落体运动的加速度，知道它的大小和方向． 4．了解重力加速度的变化． 5．掌握自由落体运动的规律，并能够运用自由落体运动的规律进行计算，解决某些实 际生活中的问题． （二）能力训练点 1．通过回顾自由落体运动的研究，介绍伽利略的成就，通过演示实验，培养学生理论 联系实际的观点． 2．培养学生的观察能力、推理能力及科学研究的方法． （三）德育透点 在教学中渗透物理方法的教育，使学生了解在处事中要突出主要因素，忽略次要因素 的哲学思想． （四）美育渗透点 通过对自由落体运动的研究历史学习，使学生深刻体会到物理学家努力探索真理的人 格魅力． 二、学法引导 1．利用演示实验，让学生观察自由落体运动． 2．利用控制条件的方法来抓住主要矛盾，认识本质． 3．练习巩固． 三、重点·难点·疑点及解决办法 1．重点 自由落体运动的速度和位移随时间变化的规律． 2．难点 演示实验的技巧及规律的得出，介绍伽利略的实验难证及巧妙的推理． 3．疑点 轻、重物体下落的快慢是一样的． 4．解决办法 从自由落体运动产生的条件入手，综合运用自由落体运动的规律，从而达到解决问题 的目的． 四、课时安排 1课时 五、教具学具准备 金属片、薄纸片、牛顿管、抽气机、自由落体仪． 六、师生互动活动设计 1．教师演示自由落体运动，介绍人们初期的不同观点． 2．介绍理想化的研究方法． 3．学生观察实验，在教师引导下去归纳总结． 4．练习使用匀变速直线运动的规律来处理自由落体运动的问题． 七、教学步骤 （一）明确目标 （略） （二）整体感知 自由落体运动是自然界广泛存在的物体自由下落运动的理想化的模型，是一种典型的 匀变速直线运动．自由落体运动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直线运动的规律，为今后学习生活用知识打下基础． （三）重点、难点的学习与目标完成过程 我们今天讲匀变速运动的一个实例 自由落体运动． 同学们对“自由落体运动”这个名词并不陌生，但对它的运动规律并不一定清楚，它 是一种很常见的运动． ［演示］将金属片由高处释放． ［指出］金属片的运动就是自由落体运动． ［提问 1］除金属片下落外，还有哪些运动是自由落体运动?这些运动有什么共同特点? 物体往下落的原因是什么? 1．自由落体运动的研究 （1）物体自由下落快慢的决定因素 ［提问 2］重力大小不同的物体，下落快慢是否相同? ［演示 1］先在同一高度同时释放金属片和纸片，金属片先落地，再把上述纸片揉成 一小团，仍在同一高度同时释放，发现两者几乎同时落地． ［演示 2］牛顿管中的物体下落，将事先抽过气的牛顿管内的金属片与轻鸡毛从静止 一起下落，观察结果．两者几乎同时落到牛顿管的下端；将牛顿管内放入空气再做实验， 情况截然不同了，金属片比鸡毛落得快． ［指出］亚里士多德的观点——重的物体下落快，轻的物体下落慢及伽利略的分析和 研究． ［结论］在没有空气阻力的情况下，物体下落的快慢与重力的大小无关． （2）自由落体运动的定义 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． ［说明］在重力比空气阻力大得多的情况下，物体从静止开始下落的运动可近似看成 为自由落体运动． （3）自由落体运动的特点 伽利略为了研究落体运动，利用当时的实验条件做了在斜面上从静止开始下滑的直线 运动（目的是为了“冲淡重力”），证明了在阻力很小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 90º的情况，小球将自由下落，成为自 由落体，他认为这时小球仍然会保持匀变速直线运动的性质，这种推理多么巧妙啊! 这个结论的正确与否需用实验来验证，现在我们来验证． ［演示 3］介绍自由落体仪，然后测量数据 次数 1 2 3 位移 s／m 0.100 0.400 0.900 时间 t／s 0.1436 0.2866 0.4293 加速度 a／m· 11s 9.70 9.74 9.77 ［结论］①自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动． ②在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同． （4）自由落体运动的规律 由于自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动．因此，它的规律可用下面三个公 式表示（设加速度为 g，位移为 h）         gsv gth gtv t t 2 2 1 2 2 2．重力加速度（g） （1）重力加速度的大小 由 22 1 gth  可得 2 2 t hg  根据闪光照片可求出，也可用其他方法求出． （2）重力加速度的方向 重力加速度的方向总是竖直向下． （3）重力加速度的变化 同一地方的重力加速度是恒定的，不同地方的重力加速度一般是不相同的，但重力加 速度随地理位置的变化改变不大，一般认为是不变的． （四）总结、扩展 1．自由落体运动是一种非常重要的运动形式，在现实生活中有许多落体运动可以看成 是自由落体运动，研究自由落体运动有着普遍的意义． 2．为了研究自由落体运动，我们运用了物理学中的理想化方法，从最简单、最基本的 情况入手，抓住影响运动的主要因素，去掉次要的非本质因素的干扰，建立了理想化的物 理模型——自由落体运动，并且研究了自由落体的运动规律，理想化是研究物理问题常用 的方法之一，在后面的学习中我们还要用到． 3．在研究自由落体运动的过程中我们还给大家介绍了归谬法，也是理论推导的一种重 要方法，同学们在学习中重要的是研究解决问题的方法而不是知识本身，知识的结论当然 重要，但更重要的是如何获取知识，中学学习的一个非常重要的方面就是如何获取知识、处 理知识． 4．自由落体运动是一种简单的基本的运动形式，抛体运动可以看成是另一个运动形式 与自由落体运动的合成，也就是说自由落体是研究其他抛体运动的基础，一定要抓住其产 生的条件和运动规律． 八、布置作业 练习八（1）—（4） 九、板书设计 八、自由落体运动 1．自由落体运动的研究 （1）物体自由下落快慢的决定因素 （2）自由落体运动的定义 （3）自由落体运动的特点 （4）自由落体运动的规律 2．重力加速度（g） （1）重力加速度的大小 （2）重力加速度的方向 （3）重力加速度的变化 十、背景知识与课外阅读 南极——臭氧洞仍将存在 一个时期来，臭氧减少成为全球瞩目的环境灾难，因为大量证据证实，大气臭氧层因 人类活动而遭破坏又反作用于人类本身． 20世纪 90年代以来的几年间，大气臭氧层出现日益加剧的危机状态，据联合国发布 的南极臭氧层公报指出 1991－1996年南极臭氧洞一度出现有观测记录以来的最低值，臭氧 洞出现的最早年份是 1994年 8月中旬，1992年臭氧洞面积达 24百万平方公里，1993和 1994年接近这个面积，即相当于两个欧洲面积之和．近 5年来南极臭氧洞一度短暂地伸展 到南美洲最南端，臭氧洞持续时间最长的是 1995年，低于 200－220毫大气厘米的臭氧洞 覆盖面积超过 15和 20百万平方公里的天数分别为 71天和 39天，1996年臭氧洞面积超过 10百万平方公里的天数达 80天，据近几年来之首，9月末臭氧洞超过 20百万平方公里， 相当从大西洋到乌拉尔山的欧洲面积的 2倍，在近几年中的每一个南极春季，全部臭氧 （80％～90％）被破坏． 科学家指出，臭氧锐减可能使到达地面的紫外线剧增，将会带来难以预知的生态后果， 南极臭氧洞与极夜过后半流层太阳辐射增强及－80℃低温环境下人类排放氟里昂和溴化烃 等含氯和溴化物的化学破坏作用有关，还与火山爆发释放的气溶胶及极涡活动有关．现实 说明，当前情况下臭氧洞的强度和范围主要取决于极涡的低温度化，即使人类从现在起停 止向大气层排放破坏臭氧层的污染物，在未来的几十年至 100年，南极溴氧洞仍将存在下 去． 十一、随堂练习 1．甲物体的重力是乙物体重力的 5倍，甲从H米高处自由落下，乙从 2H米高处同时 自由落下，下列说法中正确的是 A．两物体下落过程中，同一时刻甲的速度比乙的大 B．下落 1s时，它们的速度相等 C．各自下落 1m时，它们的速度相等 D．下落过程中，甲的加速度比乙的大 2．物体由屋顶自由下落，经过最后 2m所用的时间是 0.15s，则屋顶高度约为 A．10m B．12m C．14m D．15m 3．竖直悬挂一根 15m长的杆，在杆的正下方距杆下端 5m处有一观察点 A，当杆自由 释放时，杆通过 A点所需的时间为多少?（g＝10m／ 2s ） 4．水滴从屋檐自由下落，经过高为 1.8m的窗户历时 0.2s，若不计空气阻力，g取 10m ／ 2s ，则屋檐离窗户顶的距离有多高? 5．从距地面 125m的高处，相隔相等的时间由静止释放一个小球，不计空气阻力，当 第 11个小球刚释放时，第 1个小球恰好落地．（1）相邻的两个小球开始下落的时间间隔 为________s；（2）第 1个小球刚好落地时，第 3个小球与第 5个小球间的距离为_______ ______m． 6．把自由下落的物体的总位移分成相等的三段，从上到下顺序经过这三段位移用时 1t 、 2t 、 3t 之比是 （ ） A．1∶3∶5 B．1∶4∶9 C．1∶ )12(  ∶ )23(  D．1∶ 2 ∶ 3 答案：1．B、C 2．A 3．1s 4．3.2m 5．0.5 35 6．C