由于人们受认识结构和日常经验的影响，对下落物体的运动可能存在着错误认识:“重的物体下落得快，轻的物体下落得慢”。本教材在继承与发展的思想中，从亚里士多德的研究出发提出了这样一个探究的问题：物体下落规律与其质量之间有无关系？
　
　　【学习目标】

　　 1、在观察、分析、综合的实践过程中，通过对比、抽象、概括找出物体内在的本质规律的知识。
　　 2、领会典型的、基本的探究方法，培养研究、探究能力。
　　
　　 【重点 难点】

　　 重点：通过实验明白物体下落的快慢与物体所受质量无关。
　　 难点：根据实验方案，明确观察对象的主要特征，认识对象发生变化的过程及变化的条件，掌握探究性实验的基本特点：观察、分析、讨论、总结。

     【知识讲解】

　　 一、实验与观察
　　 1、本节的实验与探究非常重要，应注重探究性实验的基本特点：观察、分析、总结，这也是科学研究方法的完美体现。
　　 2、通过课本中探究实验可以得出如下结论：
　　 ①从同一高度同时释放一枚硬币和一个与硬币大小相同的纸片，可以看到硬币比纸片下落得快。说明质量大的物体下落的快。
　　 ②两张完全相同的纸片，将其中一张卷紧后，让它们从同一高度同时释放，我们观察到卷紧的纸团比纸片下落得快。说明物体的质量相同时，体积小的物体下落的快。
　　 ③将一枚硬币与已经粘贴了纸片的硬币从同一高度同时释放，观察到它们下落的一样快。说明体积相同、质量不同时，物体下落的一样快。
　　 3、当然也可以用如下实验代替课本中的实验：取一块面积较大的硬纸板、一个小软木塞，让纸板比软木塞质量大一些。从同一高度、同时释放它们，软木塞比纸板下落快。说明在特定的条件下，质量小的物体下落的会比质量大的物体快。
　　 4、通过实验，使同学认识到物体的下落过程的研究不仅要考虑质量，还必须考虑其他因素。我们再进一步想象生活中的一些事例，联系本次实验，可以得出：在自由落体运动中，空气阻力是需要考虑的重要因素，由于空气阻力的存在，导致物体的运动极其复杂化。在探究过程中，通过自己动手做实验，通过观察、分析和交流，从实验中寻找论据，使我们明确认识到：日常见到的所谓“重的物体下落快，轻的物体下落慢”的现象，是因为下落物体受空气阻力影响的缘故。我们从生活实际出发探究物理规律的过程，培养了我们在过程中观察问题、解决问题的能力，我们在探究过程中了解变量控制法的特点和用途。

　　 二、对实验的引深与思考
　　 1、我们知道“重的物体下落快，轻的物体下落慢”的现象，是因为下落物体受空气阻力影响的缘故，进一步分析，假如下落的物体不受空气阻力，它们的运动过程又会怎样呢？
　 　观察老师所做的“观察与思考”实验。我们看到：如果忽略空气阻力时，不同的物体下落快慢是相同的。
　　 2、通过实验可以使我们认识到如何找出掩盖在表面现象下的规律的方法，即，要注意体现、突出主要因素，忽略或排除次要因素的研究思想。
　　 以上实验是用观察法进行的，观察法是科学探究过程中常用的方法，也是实验必须用到的方法。观察法在实验中可以培养我们的观察能力，因此，在用观察法探究物理规律过程中，应做到以下三点：
　　 A、学会观察的方法。
　　 做实验的同时要选好观察的对象，观察的要点，细致地观察的实验的每一过程。如在课本实验的学习过程中，观察的对象是两个物体，不应该只注意观察单一的某个物体；对两物体下落快慢的比较，是通过对物体运动的初、末状态的比较来进行。因此，第一个观察要点是在物体开始下落瞬间，观察两物体是否同时、同高、无初速等，第二个观察要点是在小球落到桌面上的瞬间。由于落到桌面上时，物体的速度很快，只通过眼睛看是很难判定两物体是否同时落地，所以，还要通过耳听来进行判别，第三个观察要点是下落过程，要仔细观察物体在任一时刻的高度是否在同一高度面上。
　　 B、学会对现象作准确、条理的分析和描述。
　　 如：在利用记录自由落体运动规律的纸带研究自由落体加速度的学习过程中，我们通过分析小球运动：
　　 ①、小球轨迹是竖直的直线，小球运动方向是向下的。因此，得出结论小球的瞬时速度方向为竖直向下。
　　 ②、由纸带中相邻两点间隔逐渐增大，也就是在相等的时间内，小球位移逐渐增大。因此，得出在每一段时间间隔内物体的平均速度逐渐增大；
　　 ③、通过观察与②中的结论，得出小球的瞬时速度逐渐增大。从而得出自由落体加速度方向为竖直向下。
　　 C、善于从观察中发现问题。
　　 观察与实验的学习过程中，通过正误实验操作的对比，自己可领悟到：钱毛管（又称牛顿管）由水平位置转为竖直时应保持上端不动，从而使金属片和羽毛在刚开始下落时速度为零；在观察到真空中金属片和羽毛下落快慢相同的现象后，更深层次地提出：生活中有没有轻重不同的物体下落快慢相同的现象。通过想象：若重的物体压住了轻的物体，也会使物体下落快慢相同。再进行实验验证：在真空中羽毛在上、金属片在下落时两物体下落快慢相同，从而使我们真正建立起：忽略空气阻力时，物体下落快慢相同的观点。

　　 三、记录自由落体运动轨迹
　　 1、做落体运动的物体的位置往往变化得比较快，凭目测难以观察和记录，用打点计时器或频闪照相记录自由落体运动轨迹是一种很好的方法。它们可以记录运动物体每隔相等时间时所在的位置(运动信息)，这样得到的纸带(或照片)就可以用来对运动过程进行定量的分析，使实验结果更加精确可靠。
　　 2、实验与探究
　　 课本中用打点计时器将重物下落过程记录下来，这样既简便易行，又拓宽了对基本仪器的应用。实验中的实验结果的准确度较难把握，在实验时要注意：
　　 ①按课本中的图示和实验要求连接好线路，并用手托住重物将纸带拉到最上端。
　　 ②先接通电路电源再放开纸带。
　　 ③重复上述步骤多次，直到选取出合格、有效的纸带。只有打出的第一点与第二点之间间隔约为2mm的纸带才是有效的。
　　 ④一定要思考与讨论，影响实验准确度的因素有哪些? 这是实验的后续，能很好的培养我们实事求是的科学态度。
　　 ⑤我们要保存好记录了自由落体运动信息的纸带，为下节课研究运动规律做准备。
　　 3、在实验学习的过程中要初步体会抽象思维、提出假说、科学实验是进行科学研究的重要思路和方法；初步学会从实验原理、实验器材、信息收集技术、信息处理方法、操作程序等各个不同层次来构思探究的计划。在平时的探究活动中要制定探究计划，可在老师的指导下进行观察、思考、讨论和交流，相互取长补短。
　　 实验后的思考不在于得出结论，而是得到了进一步探究的思路和实验过程的分析。有关的结论在后面的学习中会可以得出。

　　 四、参考资料

　　 1、比萨斜塔上创造的奇迹

　　 传说在1590年，年仅26岁的伽利略在比萨斜塔上进行了落体实验。他特意邀请了一些大学教授来观看，许多人也闻讯前来围观。
　　 只见伽利略身带两个铁球，(一个重45.4公斤，一个重0.454公斤)，像出征的战士一样，威武地登上塔顶。当他向人们宣布，这一大一小的两个铁球同时下落，将会同时着地的时候，塔下面的人像开了锅似的议论开了:“难道亚里士多德真错了？这是绝对不可能的！”“这家伙准是疯了！”……
　　 伽利略听到这些议论和讥笑，坦然自若，他胸有成竹地大声说:“先生们，别忙着下结论，还是让事实出来说话吧!”说完，他伸开双手，使两个铁球同时从塔上落下来，只见它们平行下落，越落越快，最后“啪”的一声，同时落地。面对无可辩驳的实验事实，那些亚里士多德的忠实信徒，一个个瞠目结舌，不知所措，只好灰溜溜地走开了。比萨斜塔实验不但推翻了古代权威的错误学说，而且开创了近代科学实验的新纪元。
　　 在16世纪以前，由于亚里士多德在各方面的成就，他的错误观点统治近两千年。
　　 亚里士多德认为：物体下落的快慢是由物体的重量决定的，物体越重下落越快，比如10千克重的物体下落，要比1千克重的物体快9倍。在那个时候，教科书上是这样写的，大学教授也是这样讲的。
　　 在此期间也有人对此表示了怀疑，但由于教会出于自身的需要，将亚里士多德的错误观点作为神话，不少人没能对此发出公开的挑战，直到西方文艺复兴时期，伽利略才运用科学的思维得出正确的结论。他经过认真思考，反复实验，确认“物体越重，下落越快”的学说是错误的。伽利略是否真正做过这个实验，史实上没有记载，只能是一个传说，但伽利略同时也脱离不了现实，他的理论也只是通过两个人的对话形式出版。
　　 也许你们会说，要是伽利略在斜塔上同时放下一个纸球和一个铁球，那么一定是铁球先落地。的确是这样的，当纸球还在空中飘荡的时候，铁球已着地了。这是不是说明亚里士多德的学说是正确的呢?
　　 亚里士多德是古希腊著名的哲学家，他在很多方面都有突出的贡献，运动的落体运动的研究却是从事物的表面现象出发，经过简单的逻辑推理得出结论，只是这一结论被某些人加以利用并神化处理，这不是他的错误。

　　 2、电磁打点计时器、打点周期等时性的检测与调整

　　 电磁打点计时器的打点周期是否等时，可以通过做匀速运动或匀加速运动的纸带来检验。如果打点的周期是等时的，则在记录匀速运动的纸带上，任意相邻两点间的距离都相等；在记录匀加速直线运动的纸带上，任意两个连续打点周期里的位移差Δs是个常量。一般采用自由落体运动的纸带来检验打点周期的等时性．当打点周期稳定在0.02s时,Δs应为1.96mm，约为2mm。(取重力加速度g＝9.8m/s²)。
　　 影响电磁打点计时器打点周期稳定的主要原因有两个:一个是电源频率不稳定；另一个是振动片的固有频率与电源频率不相同。一般情况下，市电的频率比较稳定，打点计时器打点周期不稳定的原因往往是由于振动片的固有频率偏离了电源频率引起的。
　　 振动片的固有频率与振动片的长度及材料的弹性有关，可以通过调节振动片的长度来调整它的固有频率。方法是松开振动片的固定螺钉，改变振动片的长度，再观察振动片的振幅(观察时仍要把螺钉拧紧)，把振动片的长度固定在振幅最大的位置上。

　　　作业：课本练习
　　　练习提示与答案
　　　1、物体的形状，大小对自由落体运动没有任何影响，例如石块在下落时就可以看作自由落体运动，大石块和小石块下落时的运动情况相同。
　　　2、都相同。
　　　3、(1)有，由于在相同时间里，小球的位移是不同的，故做自由落体运动的小球具有加速度。 (2)略。
　　　(3)自由落体是初速度为零的加速运动。
　　　 4、t＞t′

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