課題: 自由落體(tǐ)運動
馬鞍山市(shì)第二中學 黃浩
一、教學設想:
自由落體運(yùn)動是自(zì)然界中廣泛存在的(de)自由下(xià)落物體運(yùn)動的理想化模(mó)型,是一種典型的勻變速直線運(yùn)動。本節課研究自由落體運動,想通過剖析“重快輕慢”的生活直覺,推理出的(de)輕重物體同時落地的結論(lùn),並通過對伽利略(luè)的探究之(zhī)路的回顧與分析使學生體(tǐ)會到科學研(yán)究的方(fāng)法的重要意義,啟發學生用物理學家的眼光觀察生活現象,培(péi)養其綜合分析能力。
二、教學目標與要求:
理解物體下落運動(dòng)的本質(zhì),知道曆史上的兩種不同觀點,領會伽(gā)利略探究的過程和其研究問題的方法(知識=觀察+實驗+思考)。教(jiāo)學(xué)中要求學生通過(guò)觀察演示實驗,學會用分析、推理、判斷和綜合等(děng)方法研究(jiū)物理問(wèn)題,提高學生獨(dú)立分析和探究問題的能力。
三、教學(xué)過程
(一)、引入新課
1、導入:91视频网站今天研究常見的物體(tǐ)的自由下落運動,並探究其規律。
(二)新課教學
1、演(yǎn)示實驗:讓一個紙片與重物同時自由下落,你(nǐ)看到了什麽現象?
生:重物下落(luò)得快。
請同學再觀察:把剛才的紙(zhǐ)片揉成團,和重物由靜(jìng)止同時下落(luò),你發現了什麽?
生:幾乎同時落地。
師:同一個紙片,為(wéi)什麽形狀不(bú)一樣,其下落時間就不一樣呢(ne)?
這是因為空氣的阻力的(de)影響。把(bǎ)紙片揉成團,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落地。
師:設想如果沒有阻力,把(bǎ)質量、形狀不同的物(wù)體放在真空中,從同一高度自由(yóu)下落,那麽請你(nǐ)猜想結論如何呢?
生:不同的物體會同時落地。
演示:利(lì)用牛頓管,用抽氣機將其抽成真空,讓牛頓管中的硬幣、雞毛從靜止一起下落。
現象(xiàng):同時落(luò)下。
說明:如果排除空氣阻力的影響(xiǎng),輕重(chóng)不(bú)同的物體(tǐ)下落(luò)快慢完全一樣,即物體(tǐ)下(xià)落速度的變化與質量大小無關。
師:這是91视频网站今天通(tōng)過:觀察+實驗+思考得到(dào)的結論,那麽曆史上物理學家是怎麽研究物(wù)體自由下落的運(yùn)動的?
曆史的回(huí)顧
早期古希臘的哲學家亞裏(lǐ)士多德通過對大量的物體自由下落的觀察,直接得(dé)出結論:重的物體比輕的物體下落的快,即“重(chóng)快輕慢”。由於他在學術界的崇(chóng)高地位,且該結論符合生活經驗,這種論斷流傳(chuán)了近2000年。直到16世紀,意大利的科(kē)學家伽利略(luè)用佯謬的方法巧妙地推(tuī)翻了這種觀點。
他假設:根據亞裏士多德的論斷,一塊大石頭的下落速度(dù)要比一塊小石頭下(xià)落的速度大,假定(dìng)大石頭下落的速度為8,小石(shí)頭下落的速度為4。把兩塊石頭栓(shuān)在一(yī)起時,下落快(kuài)的會被下落慢的拖著而減慢,下落慢的會(huì)被下落快的拖著而加快,結果一起下落速度應該小於8。但是兩塊石頭栓(shuān)在一起,加起(qǐ)來比大石頭還要重,因此(cǐ)重物體比輕物體(tǐ)的下落速(sù)度(dù)要小。這樣亞裏士多德的論斷陷入了自相矛盾的境地。伽(gā)利略(luè)由此推斷出重物體不會比輕物體下落得快。(並在比薩斜塔(tǎ)用實驗證(zhèng)明(míng)了這種觀點。)
意義:不同物體如“重快輕慢”,則大量的物體下落規律很難研究(jiū);如物體的(de)下落與質量無(wú)關,則研究某個下落運動就把(bǎ)握各個物體下(xià)落的規律了。(從變化中找出不變的東西,把握物理現象的本質)
物體(tǐ)自由下落既然跟質量無關(guān),那麽它到底遵循什麽樣(yàng)的(de)規律呢?
伽利略用(yòng)推論否定了亞裏士多德的觀(guān)點(diǎn)後,就開始研究落體運動的性質(zhì)。(問題)
伽利略的探索之路(知識=觀察(chá)+實驗+思考)
大膽的猜測:下落(luò)物體的速度是隨時間均勻(yún)增加的,即
伽(gā)利略想(xiǎng)用實驗來驗證這(zhè)個猜想,但在當時的條件下遇到了很多困難(nán),首先:
困難一(yī) :瞬(shùn)時速(sù)度(dù)無法準確測量
解決測(cè)量瞬時速度的困難,尋求間接驗證的途(tú)徑(思維的作用),
(分析討論為什(shí)麽
困難二 物體下(xià)落很快,當(dāng)時沒有準確的計時工具,很難測(cè)定不(bú)同位移對應的時(shí)間。
(思維)為了減緩物體下落速度(dù),伽(gā)利(lì)略設(shè)計了著名的“衝淡(dàn)重力”的斜麵實驗。
介紹“衝淡重力”的的曆史情況(kuàng)。
(說明(míng)科學實驗的艱辛,體現分(fèn)工、合作探究的意義)
實(shí)驗驗證 :伽利略用銅球從(cóng)斜槽的不同位置由靜止下落(luò),反複實驗後發現,在同一(yī)個傾角θ的斜麵上,小球滾下的位(wèi)移總是與運(yùn)動時間的平方成正比。
伽利略手稿中記錄的一組實(shí)驗數據
時間單位 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
距(jù)離單位 | 32 | 130 | 298+ | 526+ | 824 | 1192 | 1600 | 2104 |
結果表示為:
伽利略發現,斜麵的傾角不同,上述比例關(guān)係同時成立,隻是這個常數的(de)隨著θ的增大而增大。
困難三、伽利略用斜麵實驗驗證了
至此,他終於成功地驗證了原先的猜想,不但否定了亞裏士多德的(de)錯誤論斷,而且(qiě)得到了(le)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動的規律,更重要的是開辟了一條研究物理學的研究之路(lù)。現在(zài)91视频网站已經有足夠的設備準確的驗證落體運動規律,
但這(zhè)種研究(jiū)問題的方法仍然重要。(“伽利略的發現以及他所用的科學推理(lǐ)方法,是人類思想史上最偉大的成就之一,而且標誌著(zhe)物理學的真正開端”— 愛因斯(sī)坦 )
說明(míng):現代物(wù)理科技總體向兩個極(jí)端方向發展延伸:極大(空間領域),極小(微觀領域,如:誇克領域),也有(yǒu)一些現象研究時(shí)設備不足,或(huò)觀測不到,那麽怎麽研究?就要(yào)通(tōng)過科學(xué)思維的方法(fǎ)去研究了。
介紹(shào):科學、技術(shù)、社會發展的相輔相成的關係。
現在91视频网站不必用斜麵來“衝淡重力”,采用現代化的儀器設備可以對落體運動(dòng)精確地“計時”、“定位”,直接研(yán)究落體運動的性質。
超越伽利(lì)略:介紹現(xiàn)代研究自由落體運動的方法
2 、啟發用打(dǎ)點計時器研究(jiū)紙帶求出加速度、
3、其它方法(fǎ)(測速計等)
人們采用先進的實(shí)驗手段(duàn)測得:一切物體(tǐ)的自由落(luò)體的加速度都(dōu)相同,這個加速(sù)度叫重力加速度,用g表示。通常的計(jì)算,g值取
課(kè)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,即f<<G時。從靜止開始的豎直下落運動,可以(yǐ)按自由落體(tǐ)運(yùn)動處理。(實(shí)際意義(yì))
(如:汽車啟動看成勻加速運動,火車進站看成勻減速運動)自由落體運動是
前麵學習勻變速直線運動的規律,而自由落體運(yùn)動是現實中典型的勻變速(sù)直線運動,對它的學習可達到理論聯係實際的作用。