1、伽利略 对自由落体运动的 研究 教材分析： 人教版 必 修 1 把 伽利 略 对自由 落体 运动 的研 究 单独的 作为 一节 来进 行研 究学习 ，其 目的 在 于让学生回到历史时期去 感受科学家的探索过程， 体验科学研究方法的形成 过程及其意义，感受历 史上科学研究过程的艰辛 ，培养学生坚持真理、勇 于创新、实事求是的科学 态度与科学精神，培养 学生振兴中华、将科学服 务于人类社会的责任感。 本节内容侧重于三维目标 中对情感态度价值观的 培养。 教学目标： （一）知识与技能 1、认 识空 气阻 力对 落体 运 动的影 响， 知道 自由 落体 运动的 概念 ； 2、明 确伽 利略 对自 由落
2、 体 运动的 研究 方法 ，领 会伽 利略的 科学 思想 。 3、通 过对 自由 落体 频闪 照 片的数 据处 理得 出自 由落 体运动 的加 速度 大小 ； 4、通 过匀 变速 直线 运动 的 规律得 到自 由落 体运 动的 规律； （二）过程与方法 1、 体 验伽 利略 对自 由落 体 运动的 科学 研究 方法 。 2、 培 养学 生科 学探 究的 能 力 3、 帮 助学 生建 立起 科学 的 直觉与 经验 （三）情感态度与价 值观 1、 体 验伽 利略 对自 由落 体 运动的 科学 研究 方法 。 2、 培 养学 生的 想象 力和 分 析处理 物理 问题 的能 力 3、 体 验科 学研
3、究过 程的 艰 辛 4、 形 成科 学的 直觉 与经 验 5、 培 养学 生坚 持真 理、 勇 于创新 、实 事求 是的 科学 态度与 科学 精 神 教学重点： 让 学生 了解 抽 象思维 、数 学推 导和 科学 实验相 结合 的科 学方 法。 教 学难点： 使学生体会“ 发现问题 对现象的观 察 提出假设 运用 数学和逻辑手段得出推 论 实验 验证 合理 外推 得 出结 论 ” 的科 学探究 方式 教学资源： 牛顿管 、抽 气机 、纸 片、 铁片、 刻度 尺、 小球 、天 平、放 有海 绵 的缓冲 盒、 频闪照 片、自制 PPT 课 件 。 教法与学法： 讲述法 ，类 比法， 教学设计 流程
4、： 结合教 材知 识内 容和 教学 目标， 本课 的教 学环 节及 时间分 配如 下： 提 出 问 题 历 史回 顾 思 考分 析 建 立猜 想 数 学辨 析 数 学总 结 创 设情 境 体 验过 程 设 计实 验方案 创 设情 境 引 发研 究 观 察实 验 体 验方 法 理 论思 辨 数 学推 理 总 结概 括 归 纳线 索 教学过程： 教学过 程 教师活动 学生活动 设计意图 问题导 入 设置 问 题，科 学 探究 教师总 结历 史回 顾： 类似 的现象 生活 中很 常见 ， 早 在公元 前 4 世纪 ， 古希 腊伟 大的 哲学 家亚里 斯多 德根 据与 我们 同样的 观察直 接得 出结
5、 论 ： 物体越重， 下落得越快 ！ 这 一 论断流 传 了近二 十个 世纪 即两 千年 。 伽利略 认为 亚里 士多 德的 观点是 错误的 ，认 为物 体下 落的 快慢与 物体 的重 量没 有关 系 （PPT 展示亚 里士 多德 和伽 利 略 的观点 。） 同学们 想想 看， 是不 是重 的物体 一定 比轻 的物 体下 落得快 呢？ 在 16 世纪 末， 意大 利的 物 理学家 伽利 略有 一个 巧妙 的推理 。 （称“ 落体 佯谬 ” ） 推理是 这样 的： 假设 重的 物体下 落得 快是 正确 的话 ， 现在 有 两块石 头 ， 一 大一 小大 的 比小的 重 ， 根 据假 设 ， 让
6、这两块 石 头单独 下落 ， 大 石头 下落 得快， 如 果把这 两块 石头 拴在一 起 下落的 话， 大石 头会 被小 石头往 上拖 着比 原来 慢， 而小石 头 反过来 也会 被大 石头 往下 拖着比 原来 快 ， 所 以整 体下 落速度 会比原 来的 大石 头单 独下 落慢。 换一个 角度 去分 析 ， 两 块石 头连在 一起 肯定 比原 来的 大石头 要重， 所以 根据 重的 物体 下落快 的假 设， 两块 石头 加一起 应 该比大 石头 单独 下落 要快 。 发现问题 可见 ， 用 同一 个假 设得 出 了两个 截然 相反 的结 论 。 可知 ， 假 设不成 立！ 提出假说： 学生
7、注意 听 讲， 跟 随教 师的 思路一 起去 理 解。 感悟伽 利略 推 理的巧 妙！ 学生 看书 结 合教师 的讲 解 体会过 程 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。 结论得 出 物体下 落的 过程 是一 个速 度逐渐 增大 的过 程, 其速 度 与时间 成正比. V t 在没有 进行 数学 推导 和实 验之前 ，他 的认 识是 十分 模糊的 ， 于是从 最简 单原 则出 发， 猜想速 度应 均匀 变化 ， 具 体表现 有 两种， 一种 为v t ，另 一 种为v x ，后 经推 算， 后 一种将 很复杂 ， 于 是将 注意 力集 中在对 前一
8、种的 研究 中。 又从上 面 假设出 发 ， 巧 妙地 导出 了物 体下落 的距 离与 时间 的平 方成正 比关系. h t 间接验证：怎 样证 明猜 想 是正确 的？ 大家 几 乎不约 而同的 想到实 验， 暂不 说实 验怎 样设计 ， 单 就这 一想 法就 体现了 伽 利略的 伟大 之处 ， 因 为在 此之前 ， 学 者们 总是 通过 思辨性 的 论战决 定谁 是谁 谁非 ， 伽 利 略是将 实验 引入 物理 学领 域的第 一人。 伽利略 的上 百次 实验 表明 ： 小球沿 斜面 滚下 的运 动确 实是匀 加速直 线运 动， 换 用不 同质 量的小 球， 从 不同 高度 开始 滚动， 只要
9、斜 面倾 角一 定， 小球 的加速 度都 是相 同的 ， 增 大斜面 倾 角，加 速度 随之 增大 。 合理外推：由 斜面 实 验 得 出的结 论并 非严 格意 义上 的落体 ， 适当增 大斜 面倾 角， 结论 仍正确 ，再 进一 步增 大斜 面倾角 ， 由 于小 球运 动过 快而 无法 对时间 进行 测定 的情 况下 ， 合理的 将实验 结论 外推 到 90 0 ， 从 而完成 了对 自由 落体 运动 规律的 研究， 得出 了自 由落 体运 动是匀 加速 直线 运动 ， 而 且所有 物 体下落 时的 加速 度都 是相 等的结 论。 得出结论： 自由落体 运动 是初速度为零、 加速 度恒 定的
10、匀加 速直线运动。 同一地 点一 切物 体下 落的 加速度 都相 同， 方向 竖直 向下, 这 个加速 度叫 做 自 由落 体加 速度 ， 也叫 做 重 力加 速度 ， 通常用 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s ） 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 认识只 考虑 主要因 素而 忽略次 要因 素的研 究方 法。 体会真 理的 来之不 易 培养学 推理 能力。 g 表示 。 让学生 讨论 、分 析出 自由 落体运 动的 运动 特点 和受 力特征 ； 根据匀 变速 直线 运动 的
11、规 律得出 自由 落体 运动 的运 动学规 律； 自由落 体运 动是 初速 度 为0， 加速 度 为g 的匀 加速 直 线运动 。 速度公 式：Vt gt 位移公式：h gt 2 /2 伽利略的研究过程： 发现问 题 对 现象 的观 察 提出 假设 运用 数学和 逻辑手 段得 出推 论 实 验验证 合理 外推 得出结 论 由于实 验条 件所 限， 伽利 略无法 精确 计算 出加 速度 的 小， 现 在我们 已经 能比 较容 易的 计算出 加速 度的 大小 。 教 师播 放频 闪照 片获 得原 理的动 画片 段。 得出自 由落 体运 动的 频闪 照片引 导学 生对 数据 进行 分析处 理。得 出
12、自 由落 体运 动的 加速度 大小 。 由 X= a t可得 a= X/ t 得a= 9.8m/s 同一地点一切物体的 重力 加速度都相同，大小 约为 9.8m/s ,方向竖直向下, 通常用 g 表示。粗略计算 时还可 取 g =10m/s 学以致 用： 问题： 同 学们 思考 如何 利 用今天 所学 知识 测量 悬崖 、 峡 谷的 高度、 或一 口井 的深 度。 学生 通过 已 知匀变 速直 线 运动的 规律 结 合自由 落体 运 动的特 点总 结 出自由 落体 运 动的运 动学 规 律 学生看 幻灯 片 听教师 介绍 学生 处理 照 片数据 ， 在 教师 的引导 下计 算 出自由 落体 运
13、 动的加 速度 大 小 学生利 用直 尺 设计测 反应 时 间的方 法 重温伽 利略 对自由 落体 运动的 探究 过程 小游戏： 利用直 尺测 反应 时间 教师引 导提 示出 方法 ， 并 让个别 同学 上讲 台当 场测 试。 并 用 事先准 备好 的 “ 反应 时间 测量尺 ”直 接读 出学 生的 反映时 间。让 学生 解释 其反 应时 间的测 量方 法。 小结：通 过本 堂课 的学 习 ，同学 们收 获了 什么 ？ 教师帮 助梳 理本 堂课 知识 要点。 随堂练习： 1. 在物理 学的 发展 历程 中， 下面的 哪位 科学 家首 先建 立了平 均速 度、 瞬时 速度 和加速 度等 概念 来
14、描 述物 体的运 动， 并首 先采 用了 实验检 验猜 想和 假设 的科 学方法 ， 把实验 和逻 辑推 理和谐 地结 合起 来， 从而 有力地 推进 了人 类科 学的 发展。 A 亚 里士 多德 B 伽 利略 C 牛顿 D 爱因 斯坦 2. 伽利 略用 巧妙 的推 理推 翻了亚 里士 多德 的错 误观 点， 从而 提出了 自由 落体 是一 种最 简单的 变速 运动 ， 速度 应该 是均匀 变化的 观点 ，这 种方 法在 科学研 究中 叫（ ） A 数 学推 演 B 实 验验 证 C 猜 想与 假设 D 逻辑 推理 3. 某同 学摇 动苹 果树 ， 从同 一高度 一个 苹果 和一 片树 叶同时
15、 从静止 直接 落向 地面 ，苹 果先着 地， 下面 说法 正确 的 是 （ ） A 苹果 和树 叶做 的都 是自 由落体 运动 B 苹果 和树 叶的 运动 都不 能看成 自由 落体 运动 C 苹果 的运 动可 以看 成自 由落体 运动 ， 树叶 的运 动不 能看成学生回 答本 堂 课所学 知识 自由落 体运 动 D 假如 地球 上没 有空 气， 则苹果 和树 叶会 同时 落地 结束语： 较之于 伽利 略所 处的 年代 ， 我们 的环 境是 非常 好的， 希望大 家能从 伽利 略的 思维 闪光 点以及 科研 方法 的程 序中 得到启 发，真 正做 到善 于观 察， 勤 于 思考， 勇于 探索
16、。 作业设 计： （1） 在网 上搜 集亚 里士 多 德和伽 利略 相关 资料 ，学 习这两 位科学 巨人 的为 追求 真理 而不懈 努力 的精 神； 板书设 计 1.2.6 伽 利略 对自 由落 体运动 的研 究 一、对 落体 运动 的两 种不 同观点 ： 1 、 亚里 士多 德： 2 、 伽利 略： 导致物 体下 落快 慢的 原因 ：空气 阻力 结论： 在没 有空 气阻 力的 空间， 物体 下落 只受 重力 的作用 时物 体下 落快 慢相 同。 二、自 由落 体运 动： 只在 重力的 作用 下 ， 物体 由静 止开始 下落 的运 动叫 自由 落体运 动。 条件：1、 只受 重力 2 、 初速度 为0 性质： 自由 落体 运动 是初 速度 为 0， 加速 度为g 的 匀加速 直线 运动 。 运动 学规 律：Vt gt hgt 2 /2 三、伽 利略 的科 学方 法： 发现问 题 对 现象 的观 察 提出 假设 运用 数学和 逻辑 手段 得出 推论 实 验验 证 合理 外推 得出 结论 教学反 思：
