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1、2.62.6 伽利略对自由落体的研究伽利略对自由落体的研究教学设计教学设计一、教材分析一、教材分析本节内容属于普通高中物理课程标准中共同必须模块的内容，是以往教材所没有的。学生在学习本节课内容之前，已经学习了自由落体运动的定义和利用打点计时器打出的纸带来验证“自由落体运动是初速度为 0 的匀加速直线运动” 。新教材专辟这一节，并无重复之嫌。目的是让学生深刻体会到在当时实验设备不精确的条件下伽利略如何提出问题，遇到什么问题，如何突破困难，使学生身临其境，领悟其科学精神，物理思想和研究方法，对提高学生的科学素养具有重要的意义。二、教学目标二、教学目标（一）知识与技能：1、了解伽利略对自由落体运动的
2、研究思路和方法；2、能够合理设计实验，并将实验数据用图线法处理。（二）过程和方法：1、经历伽利略对自由落体运动的研究方法，感悟科学探究的方法；2、分组进行科学探究活动，完成实验操作；3、培养学生进行数学推理和图象处理数据的能力。（三）情感目标：1、激发了学生学习伽利略敢于向权威挑战，善于观察思考，知难而进的优秀品质；2、培养学生耐心细致的意志品质，创新思想和互相协作的精神。三、教学重点三、教学重点 难点难点 1、教学重点：通过重现重大发现的历史过程，让学生亲临其境探究伽利略对自由落体运动研究的实验，学习其科学思维方法和巧妙的实验构思。2、教学难点：（1）当无法验证自由落体运动是初速度为零的匀加
3、速直线运动时，如何引导学生巧妙设计斜面实验间接验证；（2）引导学生在实验过程中怎样进行合理猜想、数学推理、合理外推等重要方法。四、学情分析四、学情分析本节课内容通俗易懂，课前可由学生自主学习。上课时使学生融入伽利略的角色，如何指出亚里士多德的逻辑错误，如何提出自己猜想再利用斜面实验间接验证加以外推。教师以平等地位参与讨论，发表意见。通过这节课的探究，培养学生创新能力，提高其科学素养。 五、教学方法五、教学方法 教师启发、引导，学生阅读教材，讨论、交流。六、课时安排六、课时安排 1 课时七、教学过程七、教学过程 （一）新课引入（一）新课引入 直接引入：上节课我们学习了自由落体运动，我们在学习的时
4、候仅用了十几分钟的时间知 道了物体下落的速度受空气阻力的影响，如果没有空气阻力，物体只受重力，则物体下落的速 度相同。这个结论的得出在历史上却用了很长的一段时间。这节课我们来学习一下伽利略是怎 样研究这个问题的，他的研究经过了那些过程！ （二）新课讲解（二）新课讲解 1、延续两千年的错误 他的全部作品有 47 部留存。他的著作包括天文学、动物学、地理学、地质学、物理学、 解剖学、生理学、伦理学、心理学、经济学、政治学、修辞学、美学。 恩格斯称他是“最 博学的人” 。名言：“吾爱吾师，吾更爱真理” 。此人便是亚里士多德。 亚里士多德（前 384前 322 年） ，古希腊斯吉塔拉人，世界古代史上最
5、伟大的哲学家、 科学家和教育家之一。是柏拉图的学生，亚历山大的老师。公元前 335 年，他在雅典办了 一所叫吕克昂的学校，被称为逍遥学派。马克思曾称亚里士多德是古希腊哲学家中最博学 的人物，恩格斯称他是古代的黑格尔。 亚里士多德的观点物体下落的快慢是由它们的重量决定的，重的物体下落得快。 虽然亚里士多德对自由落体运动的认识是错误的，但亚里士多德是历史上了不起的人物， 对科学界有了不起的贡献。他对自由落体的认识代表了人类对自由落体运动的初步探索， 我们应该这样看亚里士多德的观点：第一：它是人类认识落体运动迈出的第一步，有很大 的进步性； 第二：是错误的； 第三：统治了两千年。 2、逻辑的力量 1
6、6 世纪，意大利的科学家伽利略用佯谬的方法巧妙地推翻了这种观点。 （传说在比萨 斜塔用实验证明了这种观点 ） 伽利略的逻辑结果：假定大石头的下落速度为 8，小石头的下落速度为 4，当把两个石 头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而减慢，结果整个系统的下落应该小于 8；但两块 石头捆在一起，总质量比大石头的还要重，因此整个系统的下落速度比 8 还大。 问题：问题： 既然物体自由下落跟质量无关，那么它到底遵循什么样的规律呢？ 伽利略用推论否定了亚里士多德的观点后，就开始研究落体运动的性质。 3、伽利略的探索之路： 大胆的猜测：下落物体的速度是随时间均匀增加的，即 则：瞬时速度 V 与时间 t 成正比
7、 困难一困难一 瞬时速度无法准确测量瞬时速度无法准确测量 为了解决测量瞬时速度的困难，伽利略寻求间接验证的途径（思维的作用） 则：测下落的高度与时间 t2成正比 困难二困难二 物体下落很快，很难测定不同位移的时间物体下落很快，很难测定不同位移的时间. . （思维）为了减缓物体下落速度，伽利略设计了著名的“冲淡重力” 困难三、伽利略用斜面实验验证了后困难三、伽利略用斜面实验验证了后, ,怎样说明落体运动也符合这个规律？怎样说明落体运动也符合这个规律？VtVt2Stsvt合理外推：合理外推：随着 的增大， 的数值在增大。当 =900时,即物体竖直下落时,这个关 系也应该成立,这时的数值最大. 四、
8、伽利略的科学研究方法四、伽利略的科学研究方法 对现象的一般观察 提出假设 运用逻辑得出推论 实验进行检验 对假设 进行修正和推广 发现问题提出假设数学推理实验验证合理外推 至此，他终于成功地验证了原先的猜想，不但否定了亚里士多德的错误论断，而且得到了 物体下落的规律。分析：分析：伽利略的成功，不仅在于找到了落体运动的规律，更重要的是开辟了一条研究物理 学的研究之路。现在我们已经有足够的设备准确的验证落体运动规律：现在我们已经有足够的设备准确的验证落体运动规律： 现在我们不必用斜面来“冲淡重力” ，采用现代化的仪器设备可以对落体运动精确地“计时” 、 “定位”,直接研究落体运动的性质。现代研究落
9、体运动的方法现代研究落体运动的方法 ： 1.“自由落体频闪照片”求加速度2 .用打点计时器研究纸带求出加速度3.其它方法（测速计等） 采用先进的实验手段测得：一切物体的自由落体的加速度都相同，这个加速度叫重力加速 度，用 g 表示.通常的计算，g 值取 9.8m/s2 实际意义实际意义 ： 当物体所受空气阻力比物体本身重力小得多时，即 fG 时。从静止开始的竖直下落运动， 可以按自由落体运动处理。 研究结论：自由落体运动是初速度为 0 的匀加速直线运动，且所有物体自由下落时的加速 度都相同。 科学思想方法的核心：把实验和逻辑推理（包括数学推演）结合起来 伽利略的重大贡献：伽利略的重大贡献：他开
10、创了近代物理学，被称为近代物理学之父，他的科学方法至今为人们所沿用。伽利略 第一次把实验和逻辑推理和谐地结合起来，打开了近代科学的大门。而以前的学者只注重思辨， 不注重实验。伽利略把自己的科学方法付诸应用，成功地解决了自由落体运动的运动性质问题， 他的研究方法为后人们所采用，创造了科学的奇迹。 十大最美丽物理实验十大最美丽物理实验伽利略温度计伽利略温度计德国著名物理学家玻恩（1882 一 1970）说：“我荣获 1954 年的诺贝尔奖金，与其说是因为我所发表的著作里包括了一个自然现象的发现，倒不如说是因为那里面包括一个关于自然现 象的新思想方法基础的发现。 ” 伽里略已死去三百多年，他所发现的
11、自由落体规律在物理学知识的长河中所占比例愈来愈 小，但他研究问题所创造的一套科学方法，却不断为后人所继承、发扬，创造了比自由落体规 律高出千百倍的财富。 (三)课堂小结 知识就是力量，而能力与方法比知识更有力量，我们每个人都应该可以象伽利略那样去思 索.重要的是学会认识世界的方法和具备进行科学研究的能力，如若我们能从亚里士多德和伽利 略以及其他各位伟大学者的失败与成功中寻求启发和借鉴.我们也将会拥有一颗杰出的闪烁出智 慧之光的大脑，去面对已知的与未知的物理世界。（四）布置作业 固学案 2.6 节内容 八、板书设计八、板书设计 第五节 伽利略对自由落体运动的研究 一、对自由落体的两种观点： 1、亚里士多德的错误观点 2、伽利略的观点 二、伽利略的猜想和假说：1、伽利略研究落体运动首先应解决的问题：描述运动所需的概念。2、用来描述物体运动性质的物理量：时间、位移、瞬时速度、平均速度、加速度。3、伽利略的猜想：vx（最后否定掉了）vt三、伽利略猜想的实验验证：1、伽利略遇到的困难和解决方案： 困难之一：无法测量瞬时速度。 解决方案：改测位移与时间的关系（静止开始作匀加速直线运动的物体 st2）困难之二：没有准确的计时工具。 解决方案：“冲淡重力”的斜面实验2、合理的外推 四、伽利略的科学方法：对现象的一般观察提出假设运用逻辑得出推论实验进行检验对假设进行修正和推广
