同學們,老師手裡現在拿著一個小筆記本和一張紙,現在老師讓它們同時下落?請同學們注意觀察,哪個下落得快?
對,小筆記本下落得比較快。人們在2000多年以來始終相信重物比輕物下落得快,這個看法與日常生活所見所聞相當吻合。這個觀點也得到了古希臘哲學家亞里斯多德的認同。
到了17世紀,義大利物理學家伽利略決定要測試一下這個結論的正確性。如果你作為伽利略,你用什麼方法來測試一下這個結論的正確性呢?
1:物體下落快慢與哪些因素有關?請同學們思考、討論一下你們認為可行的方案。誰來講述並演示一下你的方案?
你舉手最快,你先來!其他同學注意觀察!這位同學拿了相同的兩張紙,一張揉成了團,一張保持原狀,然後把它們同時從相同高度釋放,有什麼現象呢?大家觀察到,紙團先落地!
看,演示還在繼續,這次他把兩張紙都揉成了團,然後還是同時從相同高度釋放,這次兩個紙團同時落地了。
還有誰有不同的方案?你手舉得最高,你來演示!還有其他方案嗎?
你一直在舉手,好,你來!大家的方法真多,現在老師也想做一下了,看老師還是用筆記本和紙做,這一次把紙放在小筆記本上,讓它們同時下落,有什麼現象?它們同時落地了,從這些實驗現象中,可以得出怎麼樣的結論?對,可以看出物體下落的快慢與物體重量是無關的。那麼,為什麼我們看到的現象一般是重物比輕物下落快呢?是因為有空氣阻力。
假如在沒空氣阻力的情況下,物體下落情況又會是怎樣的呢?同學們請看,這個管子裡有一根羽毛和一個金屬片,現在它們在管的端頭,老師現在要把這根管子轉成豎直位置,大家注意觀察羽毛和金屬片的運動!它們是怎麼運動的呢?對,很明顯可以看到,羽毛和金屬片幾乎同時到達另一端。
這是牛頓管,在上課前老師已經把裡面抽成真空了,現在把這個開關打開,有什麼現象?對了,能聽見空氣進入管子的聲音。
現在老師再重複剛剛的實驗,這一次羽毛和金屬片是怎樣運動的呢?金屬片比羽毛要先落地。通過這個實驗,我們應當把剛才的結論「物體下落的快慢與物體重量是無關的」如何修訂一下?誰來說說?你來說。很好,你的語言組織得非常流暢,其他同學還有補充嗎?你說。
嗯,應該表述為在真空狀態下,物體下落的快慢與物體的重量是無關的。
2:什麼是自由落體運動?在剛才做的實驗中,物體的下落運動稱為自由落體運動。
請同學們思考一下並看看課本,然後告訴我,什麼是自由落體運動?
是的,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。自由落體運動只在沒有空氣的空間才能發生。
有空氣的空間,如果空氣阻力較小,可忽略不計,物體的下落也可以近似看做自由落體運動。