高中物理教科版高中必修運(yùn)動(dòng)的描述教學(xué)設(shè)計(jì)對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究

生活中常見(jiàn)的下落運(yùn)動(dòng)飛流直下三千尺雪花的飄落生活中常見(jiàn)的下落運(yùn)動(dòng)蘋(píng)果下落樹(shù)葉的飄然落下

物體越重下落越快二千多年前，古希臘哲學(xué)家亞里士多德提出：輕重不同的物體下落時(shí)，重的物體下落得快，輕的物體下落得慢。由于該結(jié)論符合日常生活經(jīng)驗(yàn),且他在學(xué)術(shù)界的崇高地位,這種論斷流傳了近2000年。

亞里士多德（希臘語(yǔ)：Αριστοτ?λη?，Aristotélēs，前384年－前322年3月7日），古希臘哲學(xué)家、科學(xué)家,西方文化和思想的集大成者，柏拉圖的學(xué)生、亞歷山大大帝的老師。探究：比較橡皮和紙片下落，看看誰(shuí)先落地？

物體越重下落就越快？“重快輕慢”的真正原因可能是什么？實(shí)驗(yàn)：牛頓管實(shí)驗(yàn)如果沒(méi)有空氣阻力，輕重不同的物體下落快慢是否就會(huì)相同呢？結(jié)論：沒(méi)有空氣阻力時(shí)，只在重力作用下，輕重不同的物體下落快慢相同

月球上的落體實(shí)驗(yàn)

《加油向未來(lái)》落體實(shí)驗(yàn)我們把下，的運(yùn)動(dòng)叫做自由落體運(yùn)動(dòng)。(2)真空實(shí)驗(yàn)室中拍攝的頻閃照片(3)宇航員在月球上的落體實(shí)驗(yàn)思考：物體在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中受力情況如何呢？

物體是被如何釋放的呢？物體只在重力作用由靜止開(kāi)始下落如果物體下落時(shí)所受空氣阻力與重力相比，可以忽略不計(jì)，那么也可看成是做自由落體運(yùn)動(dòng)。伽利略·伽利雷（1564年2月15日～1642年1月8日）是意大利天文學(xué)家，數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家。伽利略被稱為“觀測(cè)天文學(xué)之父”、“現(xiàn)代物理學(xué)之父”、“科學(xué)方法之父”、“現(xiàn)代科學(xué)之父”。

伽利略研究了速度和加速度，重力和自由落體，相對(duì)論，慣性，并從事應(yīng)用科學(xué)和技術(shù)的研究，描述了擺的性質(zhì)和“靜水平衡”，發(fā)明了溫度計(jì)和各種軍事羅盤(pán)，并使用于天體科學(xué)觀測(cè)的望遠(yuǎn)鏡。伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的探究發(fā)現(xiàn)問(wèn)題提出假說(shuō)間接驗(yàn)證合理外推（1）發(fā)現(xiàn)問(wèn)題：伽利略提出：把輕重不同的物體連在一起讓他們下落，再與單獨(dú)一個(gè)物體下落相比較，

那么是快了還是慢了？10Kg

V12

KgV2重物下落得快，

輕物下落得慢。V合=如果“”這個(gè)命題成立。假設(shè)有：捆綁V合>V1V2<V合<V12

Kg10

Kg矛盾？矛盾伽利略認(rèn)為只有一種可能：重物與輕物應(yīng)該下落得同樣快?！白匀唤缈偸橇?xí)慣于運(yùn)用最簡(jiǎn)單和最容易的手段?！保?）提出假說(shuō)：V∝th∝t2第一個(gè)假說(shuō)：物體下落的過(guò)程是一個(gè)速度逐漸增大的過(guò)程，其速度與時(shí)間成正比，即第二個(gè)假說(shuō)：物體下落的距離與時(shí)間的平方成正比，即2個(gè)巧妙處理（3）間接驗(yàn)證：X∝t2第一個(gè)處理：驗(yàn)證進(jìn)而證明

第二個(gè)處理：利用斜面來(lái)‘沖淡重力’,“放慢了的落體運(yùn)動(dòng)”

——斜槽實(shí)驗(yàn)

V∝t遇到的困難：由于伽利略無(wú)法直接測(cè)定瞬時(shí)速度，所以不能由實(shí)驗(yàn)直接驗(yàn)證速度是否隨時(shí)間均勻變化．遇到的困難：計(jì)時(shí)儀器不能精確測(cè)量快速下落所需時(shí)間伽利略的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)——"沖淡重力"即在第一個(gè)T內(nèi)、第二個(gè)T內(nèi)、第三個(gè)T內(nèi)……的位移關(guān)系：xⅠ∶xⅡ∶xⅢ：…＝1∶3∶5：…

一個(gè)從靜止開(kāi)始滾下的物體在連續(xù)相等時(shí)間間隔內(nèi)通過(guò)的各段距離之比，等于從1開(kāi)始的一系列奇數(shù)之比?？芍河伸o止開(kāi)始到每個(gè)相等的時(shí)間間隔末物體運(yùn)動(dòng)的距離之比為1：4：9：

…結(jié)論:小球沿光滑斜面，從靜止開(kāi)始的運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)。即V∝t

即在一T內(nèi)、二個(gè)T內(nèi)、三個(gè)T內(nèi)……的位移關(guān)系：x1∶x2∶x3：…＝1∶4∶9：…(4)合理外推：

在斜面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，增大斜面傾角直到90°，小球的運(yùn)動(dòng)仍將滿足距離與時(shí)間的平方成正比的關(guān)系。

從而得出“自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)”伽利略實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程：發(fā)現(xiàn)問(wèn)題——對(duì)現(xiàn)象觀察——提出假設(shè)——運(yùn)用數(shù)學(xué)和邏輯手段得出推論——實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——合理外推——得出結(jié)論

伽利略物理學(xué)家伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法,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(kāi)端?！獝?ài)因斯坦因此K即為自由落體的加速度，物理學(xué)中用g表示。稱為自由落體加速度或重力加速度。所以所以，自由落體運(yùn)動(dòng)就是，初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律且Vo=0,且a=g

v=gt

v

t=v

0+at

h=gt2x=v

0t+at2自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律【自由落體加速度】根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，計(jì)算每段時(shí)間內(nèi)的位移cm0123456789101112131415161718192019.602.180.544.908.7113.61OABCDEF第一段時(shí)間間隔內(nèi)的位移為:

x1=0.54㎝第二段時(shí)間間隔內(nèi)的位移為:x2=2.18㎝-0.54㎝=1.64㎝第三段時(shí)間間隔內(nèi)的位移為:x3=4.90㎝-2.18㎝=2.72㎝第四段時(shí)間間隔內(nèi)的位移為:x4=8.71㎝-4.90㎝=3.81㎝第五段時(shí)間間隔內(nèi)的位移為:x5=13.61㎝-8.71㎝=4.90㎝第六段時(shí)間間隔內(nèi)的位移為:x6=19.60㎝-13.61㎝=5.99㎝相等時(shí)間間隔相鄰兩段的位移差分別為

=1.64㎝-0.54㎝=1.10㎝

=2.72㎝-1.64㎝=1.08㎝=3.81㎝-2.72㎝=1.09㎝

=4.90㎝-3.81㎝=1.09㎝

=5.99㎝-4.90㎝=1.09㎝在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)，△X是定值，說(shuō)明此運(yùn)動(dòng)為勻加速直線運(yùn)動(dòng)。由得重力加速度大小討論：實(shí)驗(yàn)會(huì)有誤差嗎？誤差的來(lái)源可能有哪些？一是實(shí)驗(yàn)誤差，如空氣阻力的影響等；二是計(jì)算誤差，為了減小這種誤差，可用圖象法計(jì)算加速度.

2、同一地點(diǎn)，自由落體運(yùn)動(dòng)的加速度都相同。在地球上不同地點(diǎn)，g的值略有不同。

g(m/s2)地點(diǎn)北極北京上海廣州赤道緯度

9.832

9.801

9.794

9.788

9.780

39o56′

90o

31o12′

23o06′

0o自由落體加速度（重力加速度g）g

隨著緯度的增加而增加，隨著高度的增加而減?。?、大?。阂话闳=9.8m/s23、方向：豎直向下。4、在不同位置的重力加速度。赤道：g=9.780m/s2北京：g=9.801m/s2北極：g=9.832m/s2莫斯科：g=9.816m/s2例：一花盆從距離地面6.2m高的窗臺(tái)由靜止墜落，不計(jì)空氣阻力的影響。求：（1）花盆從開(kāi)始下落到著地要用多少時(shí)間？（2）花盆著地時(shí)的速度是多大？（3）從開(kāi)始下落到0.50s末下落的距離為多大？（4）0.50s時(shí)速度是多大？（5）0.50s時(shí)加速度是多大？五、速度和位移公式V=V0+atX=V0t+at221勻變速直線運(yùn)動(dòng)自由落體運(yùn)動(dòng)ggV=gth=gt