1、人教版高中物理必修一第二章 匀变速直线运动的研究第6节 伽利略对自由落体运动的研究教学设计一、教材分析本节内容以前是当作阅读材料来处理的，现在把它列为一节，是出于新课程对过程、情感态度和价值观的教学目标的需要。不要以为自由落体的知识已经学过，这节又没有新的物理知识，从而轻视这节的教学。本节内容脉络清楚，逻辑推理严谨、文字表述生动和通俗易懂，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，伽利略是如何提出问题，并给出解决问题的方法。使学生身临其境，领悟其科学精神、物理思想和研究方法。这对提高学生的科学素养和人文思想都具有重要的意义二、教学目标1知识与技能：通过历史回顾,初步了解近代实验科学产
2、生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。2过程与方法：了解伽利略的实验研究过程，认识伽利略有关实验的科学思想和方法,培养学生探求知识的能力3情感态度与价值观：从科学研究过程中体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养敢于坚持真理，勇于创新的科学精神和实事求是的科学态度，逐步帮助学生树立起辩证唯物主义的认识论。三、教学重点、难点教学重点及其教学策略：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。教学策略：再现亚里士多德和伽利略对自由落体运动的不同认识，通过讨论、交流，让学生了解并学习伽利略研究自由落体运动的科学思维方法和巧妙的实验构思，从而体会“观察现象实验探索提出问题讨论问题解决问题
3、”的科学探索方式。四、设计思路引入：我们已经学习了自由落体运动，知道了物体下落的快慢与物体的质量无关。这一正确认识却经历了曲折而又漫长的历史过程。这节课我们就来学习有关的史实知识，了解科学家是怎样研究落体运动的。新课：（一）、绵延两千年的错误公元前，人们对物体下落的研究很少，凭着观察认为重的物体比轻的物体下落得快。当时，著名的思想家亚里士多德（Aristotle，前384前322）经过了观察和总结，认为“物体下落的速度与重力成正比”.这一观点正好应和了人们平时所见；同时，它又是伟大的亚里士多德提出的论断，人们深信不疑。从那以后，人们判断物体下落的快慢，一直坚持这一观点，并把这种论断奉为经典。这
4、一观点一直延续了2000多年，从没有人对它提出异议。（二）、逻辑的力量16世纪末，意大利比萨大学的青年学者伽利略对亚里士多德关于“物体下落的速度与重力成正比”论断表示了怀疑。并对自由落体问题进行了深入的研究，后来，他在1638年出版的两种新科学的对话一书中对此做出了评论。阅读：指导学生阅读46页上的第四自然段，看看伽利略是怎样论证亚里士多德观点是错误的。根据亚里士多德的论断（伽利略佯谬），一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大.假定大石头的下落速度为8，小石头的下落速度为4，当我们把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而减慢，结果整个系统的下落速度应该小于8；但两块石头捆在一起，总
5、的重力比大石头还要重，因此整个系统下落的速度要比8还大。这样，就从“重物比轻物落得快”的前提推断出了互相矛盾的结论，这使亚里士多德的理论陷入了困境。为了摆脱这种困境，伽利略认为只有一种可能性：重物与轻物应该下落得同样快。（三）、猜想与假说引导学生阅读教材“猜想与假说”部分，提出问题：伽利略在研究落体运动过程中遇到了哪些困难？面对这些困难，伽利略是怎样做的？他作出了大胆的科学猜想，猜想的内容是什么？伽利略猜想：落体运动一定是一种最简单的变速运动，而最简单的变速运动，它的速度应该是均匀变化的。问题是怎样才算是“均匀”呢？两种思考：1、速度的变化对时间来说是均匀的，即v与t成正比；2、速度的变化对位
6、移来说是均匀的，即v与x成正比。当时伽利略凭借他对问题的研究和深入的思考，大胆的猜测速度与时间成正比，并开始设计实验来检验他猜想是否是真实的。（四）、实验验证感受伽利略的探究过程，体会其科学方法。困难一：人们还无法直接测定瞬时速度，所以也就不能直接得到速度的变化规律。突破：如果初速度为零，而且速度随时间的变化是均匀的，即v正比t，它通过的位移就与所用的时间的二次方成正比，即x正比t2。这样，只要测出物体通过不同的位移所用的时间，就可以检验这个物体的速度是否随时间均匀变化。困难二：物体做自由落体运动的速度很快。在当时的实验条件下，是很难测量其位移和所对应的时间。突破：斜面实验，用来“冲淡”重力，
7、使物体运动的速度变慢。在伽利略的著作中是用水钟计时的方法，但伽利略的手稿中又留下用节拍器的方法来计时。伽利略做了上百次实验，结果表明，小球沿斜面滚下的运动的确是匀加速直线运动，换用不同质量的小球，从不同的高度开始滚动，只要斜面的倾角一定，小球的加速度都是相同的。困难三：小球在斜面上的运动，并不是自由落体运动，如何用斜面实验来说明自由落体运动的规律呢？突破：合理的外推。当斜面倾角很大时，小球运动不是跟落体运动差不多了吗？如果斜面的倾角增大到90，这里小球的运动不就是自由落体运动了吗？伽利略认为，这里小球仍然会保持匀加速运动的性质，而且所有物体下落时的加速度都是一样的。小结伽利略的研究过程：问题猜
8、想数学推理实验验证合理外推得出结论。伽利略的科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学推理）和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学认识的发展。物理学家于2003年评出十个最美的物理实验。伽利略的自由落体实验和加速度实验均被选为最美的实验。这种“美”是一种经典概念，即用最简单的仪器和设备，得出最根本、最单纯的科学结论。其实，科学美蕴藏于各门科学的实验之中，有待于我们在学习过程中不断感悟和发现。（五）、演示实验让时间隧道把我们带到300多年前的伽利略时代，重温伽利略的斜面实验。用拍手的方式来取代节拍器。五、布置作业阅读教材48页上的“STS”的相关内容；有条件的同学可以去完成教材49页上的“做一做”。六、课后反思