1、课题 2.6 伽利略对自由落体运动的研究（教师版）教学内容教学设计或学习心得学习目标 1.了解伽利略研究落体运动的思路和方法. 2.知道伽利略在运动学上的主要贡献. 3.认识伽利略利用斜面研究自由落体运动所蕴含的思想方法. 4.初步领会“提出假设、数学推理、实验验证和合理外推”的科学研究方法.新课导入：1.重 轻2.互相矛盾 同样快3.最简单的变速 均匀 位移 所用时间的平方 位移 所用时间的平方4.实验 逻辑推理课本导读 1.绵延两千年的错误 亚里士多德根据平常观察到的落体现象得出了结论：_的物体比_的物体下落得快，这一结论在其后两千年的时间里，被人们奉为经典。 2.逻辑的力量 （1）伽利略
2、利用逻辑推理的方法对亚里士多德的论断进行了推断，得出了_的结论，使亚里士多德的理论陷入了困境。 （2）伽利略对落体现象提出了一种新的观点：重物与轻物下落得_。 3.伽利略的假说与实验验证 （1）伽利略猜想落体运动是一种_运动，这种运动的速度应该是_变化的。（2）伽利略让小球从斜面的不同位置由静止滚下，得出小球滚下的_与_成正比，即速度均匀变化.当倾角等于90，即物体竖直下落时，_与_仍成正比，即速度是均匀变化的，得到了落体运动的规律。4.伽利略的科学方法 伽利略科学思想方法的核心是把_和_（包括数学推演）和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学认识的发展。合作探究合作探究探究一、如何认识亚里士
3、多德的观点？ 亚里士多德是世界历史上了不起的人物，对科学界有很大贡献.他对自由落体运动的认识代表了人类对自由落体运动的初步探索，我们应这样看待亚里士多德的观点：第一，是人类在落体运动研究上，迈出的第一步，有很大进步性；第二，是错误的；第三，统治了两千年。特别提醒：亚里士多德对科学现象的论断，有很多都是错误的，但我们不能因此而否定亚里士多德对人类科学发展所作出的巨大贡献。探究二、如何认识伽利略的科学方法？ 伽利略第一次把实验和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合了起来，打开了近代科学的大门。以前的学者只注重思辨，不注重实验。尊重事实，敢于质疑权威是创新的必备素质。伽利略把自己的科学方法付诸应用，成
4、功地解决了自由落体运动的运动性质问题，其中有观察、有猜想、有实验、有逻辑（包括数学推演）.他的方法为后人所采用，创造了科学的奇迹。探究三 分析伽利略的研究方法（1）运用“归谬法”否定了亚里士多德关于重的物体下落快、轻的物体下落慢的论断.（2）提出自由落体运动是一种最简单的变速运动（匀变速运动）的假说.（3）由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运动，伽利略采用了间接验证的方法：通过数学运算得出初速度为零的匀变速直线运动符合xt2.a.利用斜面实验测出小球沿斜面向下的运动符合xt2，是匀变速直线运动.b.不同质量的小球沿同一倾角的斜面运动，的值不变，说明它们的运动情况相同.c.不断增大斜面倾
5、角，得出的值随之增大，说明小球做匀加速直线运动的加速度随倾角的增大而增大.d.伽利略将斜面实验结果外推到斜面倾角增大到90的情况，即小球自由下落，认为小球仍会保持匀变速直线运动的性质.伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究自然规律的科学方法抽象思维、数学推导和科学实验相结合，这种方法到现在仍然一直是物理学乃至整个自然科学最基本的研究方法，不但标志着物理学的真正开端，也有力地推进了人类科学认识的发展，近代科学研究的大门从此打开.探究四 应用点一：用自己话说明伽利略对自由落体运动的研究过程.解析：首先，伽利略通过逻辑推理得出亚里士多德的结论是错误的.然后，伽利略做了大胆的猜想：落体运动应该是一种最
6、简单的变速运动，落体的速度与时间或位移是成正比的.接着，伽利略通过铜球沿阻力很小的斜面滚下这一过程的实验测定，得出只要倾角一定，铜球的加速度就不变.他进一步设想，当斜面倾角增大为90时也应如此.到此，人类终于认识到自由落体运动是匀变速直线运动了.点评：伽利略的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，是物理学真正开端的标志，他开创的科学方法，给科学带来了极其深远的影响.应用点二：对落体运动的认识 1、伽利略以前的学者认为：物体越重，下落得越快。伽利略等一些物理学家否定了这种看法。在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛落到地面，这主要是因为（ ）A.它们的重量不同 B.它们
7、的密度不同C.它们的材料不同 D.它们受到的空气阻力不同解析： 玻璃球下落时，空气阻力很小可以忽略，羽毛下落得比玻璃球慢，因为羽毛受到的空气阻力影响大的缘故，羽毛下落时空气阻力不能忽略，所以正确选项为D.点评：影响物体下落快慢的主要因素是阻力，在没有阻力或阻力可不计的情况下，物体下落的快慢程度是一样的，即物体做自由落体运动.2、在上题中，若在塔顶端同时释放体积大小相等的实心铁球和空心铁球，下列说法中正确的是（ BD ）A.它们受到的空气阻力不等B.忽略空气阻力，它们的加速度相等C.忽略空气阻力，它们落地的速度不等D.忽略空气阻力，它们下落的时间相等巩固提高巩固提高 夯实基础1.在物理学的发展历
8、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用来描述物体的运动，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.伽利略B.亚里士多德 C.牛顿 D.爱因斯坦2.亚里士多德的命题“重的物体下落快，轻的物体下落慢”失误的根源在于他（ ）A.不注意观察自然现象B.对此没有做深刻的逻辑思辨C.对此没有进行科学实验D.对此没有进行归纳和总结3.在学习物理知识的同时，还应当十分注意学习物理学研究问题的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要.伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍
9、然具有重要意义.请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定下列哪个过程是伽俐略的探究过程（ ）A.猜想问题数学推理实验验证合理外推得出结论B.问题猜想实验验证数学推理合理外推得出结论C.问题猜想数学推理实验验证合理外推得出结论D.猜想问题实验验证数学推理合理外推得出结论4.伽利略用实验验证vt的最大困难是（ ）A.不能很准确地测定下落的距离B.不能测出下落物体的瞬时速度C.当时没有测量时间的仪器D.当时没有记录落体运动的数码相机5.一个铁钉和一团棉花同时从同一高处下落，总是铁钉先落地，这是因为（ ）A.铁钉比棉花团重B.棉花团受到的空气阻力不能忽略C.铁钉不受空气阻力D.铁钉的重力加速度比棉花
10、团的大6.根据伽利略的猜想xt2可知，自由下落的物体，它下落一半路程所用的时间和全程所用的时间之比（ ）A. B.2 C. D.能力提升7.历史上，对于伽利略用斜面实验验证vt有许多争议.人们认为，他的时间测量不够准确；斜面上的小球是滚下来的，而做落体运动的小球没有滚动.你认为伽利略的实验还存在哪些问题？请提出来并加以讨论.解析：如释放小球时跟开始计时的时刻难以同步，无法保证小球的初速度等于零.8.思考发生在我们身边的物体下落运动，哪些能看作自由落体运动？哪些不能看作自由落体运动？什么情况下物体的下落可看作自由落体运动？解析：如石块的下落、水滴下落、铁球下落等可近似看作自由落体运动；如纸片的下
11、落，羽毛的下落，柳絮的下落等不可看作自由落体运动.当物体在下落过程中所受阻力远远小于自身重力时，物体的下落就可看作自由落体运动.9.物理学家曾评选出十个最美的物理实验.这种“美”是一种经验概念：最简单的仪器和设备，最根本、最单纯的科学结论.其实，科学美蕴藏于各科的实验之中，有待于我们在学习过程中不断地感悟和发现.伽利略的自由落体实验和加速度实验均被评为最美的实验.在加速度实验中，伽利略将光滑直木板槽倾斜固定，让铜球从木槽顶端沿斜面由静止滑下，并用水钟测量铜球每次下滑的时间，研究铜球的运动路程与时间的关系.亚里士多德曾预言铜球的运动速度是均匀不变的.伽利略却证明铜球运动的路程与时间的平方成正比.
12、请将亚里士多德的预言和伽利略的结论分别用公式表示（其中路程用x、速度用v、加速度用a、时间用t表示）.亚里士多德的预言：_；伽利略的结论：_.伽利略的两个实验之所以成功，主要原因是在自由落体实验中，忽略了空气阻力，抓住了重力这一主要因素.在加速度实验中，伽利略选用光滑直木板槽和铜球进行实验研究铜球运动，是为了减小铜球运动过程中的_，同时抓住_这一主要因素.解析：亚里士多德的预言是铜球的运动速度是均匀不变的，即铜球做匀速运动，所以有：v=；伽利略得出的是初速度为零的匀加速运动，x=at2，伽利略选用光滑直木板槽和铜球进行实验研究铜球运动，是为了减小铜球运动过程中的摩擦阻力，同时利用铜的密度较大，而抓住了重力这一主要因素.答案：v= x=at2 摩擦阻力 重力1. A 2.BC 3.C 4.B 5.B 6.C后记（教或学）
