課題： 自由落體運(yùn)動
馬鞍山市第二中學(xué) 黃浩
一、教學(xué)設(shè)想：
自由落體運(yùn)動是自然界中廣泛存在的自由下落物體運(yùn)動的理想化模型，是一種典型的勻變速直線運(yùn)動。本節(jié)課研究自由落體運(yùn)動，想通過剖析“重快輕慢”的生活直覺，推理出的輕重物體同時(shí)落地的結(jié)論，并通過對伽利略的探究之路的回顧與分析使學(xué)生體會到科學(xué)研究的方法的重要意義，啟發(fā)學(xué)生用物理學(xué)家的眼光觀察生活現(xiàn)象，培養(yǎng)其綜合分析能力。
二、教學(xué)目標(biāo)與要求：
理解物體下落運(yùn)動的本質(zhì)，知道歷史上的兩種不同觀點(diǎn)，領(lǐng)會伽利略探究的過程和其研究問題的方法（知識=觀察+實(shí)驗(yàn)+思考）。教學(xué)中要求學(xué)生通過觀察演示實(shí)驗(yàn)，學(xué)會用分析、推理、判斷和綜合等方法研究物理問題，提高學(xué)生獨(dú)立分析和探究問題的能力。
三、教學(xué)過程
（一）、引入新課
1、導(dǎo)入：我們今天研究常見的物體的自由下落運(yùn)動，并探究其規(guī)律。
（二）新課教學(xué)
1、演示實(shí)驗(yàn)：讓一個(gè)紙片與重物同時(shí)自由下落，你看到了什么現(xiàn)象？
生：重物下落得快。
請同學(xué)再觀察：把剛才的紙片揉成團(tuán)，和重物由靜止同時(shí)下落，你發(fā)現(xiàn)了什么？
生：幾乎同時(shí)落地。
師：同一個(gè)紙片，為什么形狀不一樣，其下落時(shí)間就不一樣呢？
這是因?yàn)榭諝獾淖枇Φ挠绊憽０鸭埰喑蓤F(tuán)，所受空氣的阻力要比紙片所受空氣的阻力小得多，所以與重物幾乎同時(shí)落地。
師：設(shè)想如果沒有阻力，把質(zhì)量、形狀不同的物體放在真空中，從同一高度自由下落，那么請你猜想結(jié)論如何呢？
生：不同的物體會同時(shí)落地。
演示：利用牛頓管，用抽氣機(jī)將其抽成真空，讓牛頓管中的硬幣、雞毛從靜止一起下落。
現(xiàn)象：同時(shí)落下。
說明：如果排除空氣阻力的影響，輕重不同的物體下落快慢完全一樣，即物體下落速度的變化與質(zhì)量大小無關(guān)。
師：這是我們今天通過：觀察+實(shí)驗(yàn)+思考得到的結(jié)論，那么歷史上物理學(xué)家是怎么研究物體自由下落的運(yùn)動的？
歷史的回顧
早期古希臘的哲學(xué)家亞里士多德通過對大量的物體自由下落的觀察，直接得出結(jié)論：重的物體比輕的物體下落的快，即“重快輕慢”。由于他在學(xué)術(shù)界的崇高地位，且該結(jié)論符合生活經(jīng)驗(yàn)，這種論斷流傳了近2000年。直到16世紀(jì)，意大利的科學(xué)家伽利略用佯謬的方法巧妙地推翻了這種觀點(diǎn)。
他假設(shè)：根據(jù)亞里士多德的論斷，一塊大石頭的下落速度要比一塊小石頭下落的速度大，假定大石頭下落的速度為8，小石頭下落的速度為4。把兩塊石頭栓在一起時(shí)，下落快的會被下落慢的拖著而減慢，下落慢的會被下落快的拖著而加快，結(jié)果一起下落速度應(yīng)該小于8。但是兩塊石頭栓在一起，加起來比大石頭還要重，因此重物體比輕物體的下落速度要小。這樣亞里士多德的論斷陷入了自相矛盾的境地。伽利略由此推斷出重物體不會比輕物體下落得快。（并在比薩斜塔用實(shí)驗(yàn)證明了這種觀點(diǎn)。）
意義：不同物體如“重快輕慢”，則大量的物體下落規(guī)律很難研究；如物體的下落與質(zhì)量無關(guān)，則研究某個(gè)下落運(yùn)動就把握各個(gè)物體下落的規(guī)律了。（從變化中找出不變的東西，把握物理現(xiàn)象的本質(zhì)）
物體自由下落既然跟質(zhì)量無關(guān)，那么它到底遵循什么樣的規(guī)律呢？
伽利略用推論否定了亞里士多德的觀點(diǎn)后，就開始研究落體運(yùn)動的性質(zhì)。（問題）
伽利略的探索之路（知識=觀察+實(shí)驗(yàn)+思考）
大膽的猜測：下落物體的速度是隨時(shí)間均勻增加的，即
伽利略想用實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這個(gè)猜想，但在當(dāng)時(shí)的條件下遇到了很多困難，首先：
困難一 ：瞬時(shí)速度無法準(zhǔn)確測量
解決測量瞬時(shí)速度的困難，尋求間接驗(yàn)證的途徑（思維的作用），
（分析討論為什么
困難二 物體下落很快，當(dāng)時(shí)沒有準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)工具，很難測定不同位移對應(yīng)的時(shí)間。
（思維）為了減緩物體下落速度，伽利略設(shè)計(jì)了著名的“沖淡重力”的斜面實(shí)驗(yàn)。
介紹“沖淡重力”的的歷史情況。
（說明科學(xué)實(shí)驗(yàn)的艱辛，體現(xiàn)分工、合作探究的意義）
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 ：伽利略用銅球從斜槽的不同位置由靜止下落，反復(fù)實(shí)驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，在同一個(gè)傾角θ的斜面上，小球滾下的位移總是與運(yùn)動時(shí)間的平方成正比。
伽利略手稿中記錄的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
時(shí)間單位 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
距離單位 | 32 | 130 | 298+ | 526+ | 824 | 1192 | 1600 | 2104 |
結(jié)果表示為：
伽利略發(fā)現(xiàn)，斜面的傾角不同，上述比例關(guān)系同時(shí)成立，只是這個(gè)常數(shù)的隨著θ的增大而增大。
困難三、伽利略用斜面實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了
至此，他終于成功地驗(yàn)證了原先的猜想，不但否定了亞里士多德的錯(cuò)誤論斷，而且得到了物體下落的規(guī)律。
分析：伽利略的成功，不僅在與找到了落體運(yùn)動的規(guī)律，更重要的是開辟了一條研究物理學(xué)的研究之路?，F(xiàn)在我們已經(jīng)有足夠的設(shè)備準(zhǔn)確的驗(yàn)證落體運(yùn)動規(guī)律，
但這種研究問題的方法仍然重要。（“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所用的科學(xué)推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端”— 愛因斯坦 ）
說明：現(xiàn)代物理科技總體向兩個(gè)極端方向發(fā)展延伸：極大（空間領(lǐng)域），極?。ㄎ⒂^領(lǐng)域，如：夸克領(lǐng)域），也有一些現(xiàn)象研究時(shí)設(shè)備不足,或觀測不到，那么怎么研究？就要通過科學(xué)思維的方法去研究了。
介紹：科學(xué)、技術(shù)、社會發(fā)展的相輔相成的關(guān)系。
現(xiàn)在我們不必用斜面來“沖淡重力”，采用現(xiàn)代化的儀器設(shè)備可以對落體運(yùn)動精確地“計(jì)時(shí)”、“定位”，直接研究落體運(yùn)動的性質(zhì)。
超越伽利略：介紹現(xiàn)代研究自由落體運(yùn)動的方法
2 、啟發(fā)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究紙帶求出加速度、
3、其它方法（測速計(jì)等）
人們采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段測得：一切物體的自由落體的加速度都相同，這個(gè)加速度叫重力加速度，用g表示。通常的計(jì)算，g值取
課堂小結(jié)：
當(dāng)物體所受空氣阻力比物體本身重力小得多時(shí)，即f<<G時(shí)。從靜止開始的豎直下落運(yùn)動，可以按自由落體運(yùn)動處理。（實(shí)際意義）
（如：汽車啟動看成勻加速運(yùn)動，火車進(jìn)站看成勻減速運(yùn)動）自由落體運(yùn)動是
前面學(xué)習(xí)勻變速直線運(yùn)動的規(guī)律，而自由落體運(yùn)動是現(xiàn)實(shí)中典型的勻變速直線運(yùn)動，對它的學(xué)習(xí)可達(dá)到理論聯(lián)系實(shí)際的作用。