自由落體運動是指不受任何阻力,只在重力作用下而降落的物體。如在地球引力作用下由靜止狀態開始下落的物體。地球表面附近的上空可看作是恆定的重力場。如不考慮大氣阻力,在該區域內的自由落體運動是勻加速直線運動。其加速度恆等於重力加速度g。雖然地球的引力和物體到地球中心距離的平方成反比,但地球的半徑遠大於自由落體所經過的路程,所以引力在地面附近可看作是不變的,自由落體的加速度即是一個不變的常量。它是初速為零的勻加速直線運動。
自由落體運動是指不受任何阻力,只在重力作用下而降落的物體。如在地球引力作用下由靜止狀態開始下落的物體。地球表面附近的上空可看作是恆定的重力場。如不考慮大氣阻力,在該區域內的自由落體運動是勻加速直線運動。其加速度恆等於重力加速度g。雖然地球的引力和物體到地球中心距離的平方成反比,但地球的半徑遠大於自由落體所經過的路程,所以引力在地面附近可看作是不變的,自由落體的加速度即是一個不變的常量。它是初速為零的勻加速直線運動。
定義:物體只在重力作用下由靜止開始下落的運動為自由落體運動;
運動學特點:初速度等於零,加速度等於重力加速度,同時加速度的大小以及方向均不變;
受力特點:在真空中物體只受重力,在空氣中物體所受空氣阻力很小,與物體重力相比可忽略;
運動性質:自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動,因此勻變速直線運動的所有規律和初速度為零的勻加速直線運動中的各種比例關係都可用於自由落體運動。
1、教學目標:理解自由落體運動,知道它是初速度為零的勻加速直線運動。明確物體做自由落體運動的條件。理解重力加速度概念,知道它的大小和方向,知道在地球上不同的地方,重力加速度的大小是不同的。培養學生實驗、觀察、推理、歸納的科學意識和方法。透過對伽利略自由落體運動研究的學習,培養學生抽象思維能力,並感受先輩大師崇尚科學、勇於探索的人格魅力。
2、教學重難點:理解在同一地點,一切物體在自由落體運動中的加速度都相同是本節的重點。掌握並靈活運用自由落體運動規律解決實際問題是難點。
3、課前提問:初速為零的勻加速直線運動的規律是怎樣的?
4、演示1:左手擲一金屬片,右手擲一張紙片,在講臺上方從同一高度由靜止開始同時釋放,讓學生觀察二者是否同時落地.然後將紙片捏成紙團,重複實驗 ,再觀察二者是否同時落地。
結論:第一次金屬片先落下,紙片後落下,第二次幾乎同時落下。
提問:解釋觀察的現象
顯然,空氣對紙的阻力影響了紙片的下落,而當它被撮成紙團以後,阻力減小,紙片和金屬片才幾乎同時著地。
假設紙片和金屬片處在真空中同時從同一高度下落,會不會同時著地呢?
5、演示2:牛頓管實驗。自由落體運動:物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動,叫做自由落體運動。顯然物體做自由落體運動的條件是:只受重力而不受其他任何力,包括空氣阻力。從靜止開始下落。
實際上如果空氣阻力的作用同重力相比很小,可以忽略不計,物體的下落也可以看做自由落體運動。
自由落體運動是怎樣的直線運動呢?學生分組實驗(每二人一組);將電火花計時器呈豎直方向固定在鐵架臺上,讓紙帶穿過計時器,紙帶下方固定在重錘上,先用手提著紙帶,使重物靜止在靠近計時器下放,然後接通電源,鬆開紙帶,讓重物自由下落,計時器就在紙帶上打下一系列小點。
運用該紙帶分析重錘的運動,可得到:自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動;重錘下落的加速度為a=9.8m/s2。
6、自由落體加速度:學生閱讀課文,提問:什麼是重力加速度?標準值為多少?方向指向哪裡?用什麼字母表示?
7、重力加速度的大小有什麼規律?在地球上同一地點,一切物體的重力加速度都相同。在地球上不同的地方,重力加速度是不同的,由教材第37頁表格可知,緯度愈高,數值愈大。在通常的計算中,可以把g取作9.8m/s2,在粗略的計算中,還可以把g取作10m/s2
8、自由落體運動的規律:注意式中的h是指下落的高度。
9、課後習題:閱讀《伽利略對自由落體運動的研究》;教材練習(1)至(4)題。