（一）知识与技能
一、教学目标
2.理解自由落体运动的性质。
3.知道重力加速度的大小、方向、单位，以及不同地点重力加速度略有不同。
4.掌握自由落体运动的规律，并能用该规律解决实际中的简单问题。
（二）过程与方法
1.在探究自由落体运动规律的过程中，通过小组成员分工合作，获取、收集、处理、表达信息，感受科学探究的一般过程和方法。
2.通过对自由落体运动实际意义的分析，了解建立理想模型的科学方法。
1.通过对落体运动快慢争论的物理学史的介绍，领略伽利略对科学严谨、执着的态度和敢于对前人尤其是权威大胆质疑的精神，激发探究的兴趣和欲望。
2.通过对伽利略落体运动研究过程的物理学史介绍，体验和学习“提出假设－数学推理－实验验证”的科学方法，感悟科学方法在人类认识自然和应用中的作用。
二、教学情境设计
（一）案例一
1.演示实验
将粉笔由静止释放，粉笔下落。
问题1：粉笔为什么会下落？（因为粉笔受到重力作用）
2.演示实验
将两个轻重不同的物体从同一高度处同时由静止释放，观察它们下落的快慢。
实验1：将一张纸片和一枚硬币从同一高度同时由静止释放。
问题2：哪个下落得快？（硬币下落得快）
实验2：先把纸片揉成团，再把纸团和硬币一起放到同一高度同时由静止释放。
问题3：哪个下落得快？（几乎一样快）
3.学生实验
请学生用不同的方法将一张纸和一块橡皮从同一高度同时由静止释放，观察哪个下落得快。
问题4：以上实验说明，在下落过程中，物体下落的快慢与它所受重力的大小是否有关？（无关）
问题5：为什么在实验1中硬币比纸片下落得快？（因为纸片受到的空气阻力比硬币的大）
4.演示实验
实验1：把牛顿管抽成真空，观察比较其中的羽毛、金属片、软木塞下落的快慢。
实验2：打开阀门给牛顿管充气，重复上述实验。
（二）案例二
1.讲历史故事
讲伽利略对自由落体运动研究的故事。
物体下落的快慢与它所受的重力有什么关系呢？
古希腊权威思想家亚里士多德（公元前384年-公元前322年）曾经断言：物体从高空落下的快慢同物体所受的重力成正比，重者下落快，轻者下落慢。比如说，10磅重的物体落下时要比1磅重的物体落下快10倍。1800多年来，人们都把这个错误论断当作真理而信守不移。直到16世纪，伽利略（1564—1642年）才发现了这一理论在逻辑上的矛盾。伽利略说，假如一块大石头以某个速度下落，那么，按照亚里士多德的论断，一块小些的石头就会以相应慢些的速度下落。要是我们把这两块石头捆在一起，那么这块重力等于两块石头重力之和的新石头，将以何种速度下落呢？如果仍按亚里士多德的论断，势必得出截然相反的两个结论。一方面，新石头的下落速度应小于第一块大石头的下落速度，因为加上了一块以较慢速度下落的石头，会使第一块大石头下落的速度减缓；另一方面，新石头的下落速度又应大于第一块大石头的下落速度，因为把两块石头捆在一起，它所受的重力大于第一块大石头所受的重力。这两个互相矛盾的结论不能同时成立，可见亚里士多德的论断是不合逻辑的。伽利略进而假定，物体下落速度与它所受的重力无关。如果两个物体受到的空气阻力相同，或将空气阻力略去不计，那么，两个所受重力不同的物体将以同样的速度下落，并同时到达地面。
据说，为了证明这一观点，1589年的一天，那时比萨大学青年数学讲师，年方25岁的伽利略，同他的辩论对手及许多人一起来到比萨斜塔。伽利略登上塔顶，将一个重100磅和一个重1磅的铁球同时抛下。在众目睽睽之下，两个铁球出人意料地差不多同时落到地面。面对这个无情的实验，在场观看的人个个目瞪口呆、不知所措。
2.学生实验
请学生分组做伽利略的实验。要求学生自己设计实验方案，观察实验现象，讨论实验结果。
展示树叶飘落、雨滴下落、缤纷大雪等的图片。现象：雨滴、树叶、雪花等在下落。
现象：人体在“下落”。
问题1：在以上情景中，我们所关注的对象具有怎样的运动特征？（具有下落的运动特征）
教师：这样的下落运动在我们的生活中经常可见。在物理学上，把这样的运动形态叫作落体运动。
问题2：被释放的物体通常都会下落，那么它们的下落情况有什么不同呢？
3.演示实验(www.zuozong.com)
从同一高度采用不同的方法同时释放手中的一张纸和一本书。
实验1：先将纸平铺在书上，然后从某高度由静止释放书。
问题3：纸和书哪个先落地？（同时落地）
实验2：将纸和书分开，然后从同一高度由静止同时释放。
问题4：纸和书哪个先落地？（书先落地）
问题5：为什么同样的两个物体在不同的条件下会出现不同的下落情况？（可能与空气阻力有关）
问题6：假如没有空气阻力，那么将会出现怎样的情况？
教师：不如我们自己想想办法，做个实验看看。如先将纸片揉成一个小团，再从同一高度同时由静止释放手中的小纸团和书，观察到底哪个先落地。
4.学生实验
学生根据教师的提示设计实验方案，并进行实验。
观察现象，讨论结果。
5.演示实验
将一块小石头从某高度处由静止释放。
问题7：小石头做的是什么运动？
教师：如果不考虑空气阻力，即物体只受重力作用，物体就做初速度为零的落体运动，物理学上把这种运动称为自由落体运动。
问题8：自由落体运动是否符合我们所学的匀变速直线运动的规律呢？
教师：在回答这一问题前，先让我们解决这样一个问题，即物体下落快慢与物体所受的重力有怎样的关系。
6.演示实验
把一块小石头与一张纸片从同一高度同时由静止释放。
问题9：可观察到什么现象？（看到石头比纸片下落得快）
问题10：为什么石头会比纸片下落得快呢？（石头重一些，重的物体比轻的物体下落快）
教师：早在2000多年前，古希腊的哲学家亚里士多德通过对落体运动的观察、研究，得出“物体下落快慢由物体所受的重力决定”即“物体越重下落越快”的结论。亚里士多德的观点是否正确呢？我们通过实验来回答这个问题。
7.演示实验
取半张纸和一张纸，先把半张纸揉成团，再把纸团和一张纸从同一高度同时由静止释放。
问题11：可观察到什么现象？（纸团比一张纸下落得快，即轻的物体下落得快）
8.演示实验
取两张相同的纸，先把其中的一张纸揉成团，再把纸团和纸从同一高度同时由静止释放。
问题12：可观察到什么现象？（纸团比纸片下落得快）
教师：上述现象说明，物体下落的快慢和轻重的关系比较复杂，既不能说重的物体比轻的物体下落快，也不能说轻的物体比重的物体下落快，即亚里士多德的观点是错误的。（学生思考与讨论）
问题13：通过上面的三个演示实验，你能得出什么结论？（物体下落的快慢与它所受的重力无关）
问题14：亚里士多德的观点究竟错在哪里呢？（没有考虑空气阻力的影响）
问题15：如果没有空气阻力，那么将会出现什么情况？
9.演示实验
实验1：把牛顿管抽成真空，观察其中的小铁片与羽毛下落的快慢。
实验2：打开阀门给牛顿管充气，重复上述实验。
问题16：通过以上两个实验，能得出什么结论？（如果没有空气阻力，两个物体下落的快慢相同）
教师：如果没有空气阻力，小铁片和羽毛都只在重力的作用下从静止开始下落，那么它们下落的快慢是相同的，与它们所受的重力大小无关。
教师：回到刚才的问题2，即自由落体运动是否遵循匀变速直线运动的规律呢？
10.探究
猜想：通过前面的实验观察，可以猜想自由落体运动是一个什么样的运动？（自由落体运动是一个初速度为零的加速直线运动）
问题17：自由落体的加速度如何？是匀加速还是变加速？
教师：大家想一想，可以通过什么方法来证实我们的猜想是正确的。有什么方法能够把做自由落体运动的物体的位置和相应的时刻记录下来？（利用频闪照相的照片；利用打点计时器）
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