伽利略对自由落体运动的研究(高一物理).doc

伽利略对自由落体运动的研究一、 教案背景1，面向学生：中学 小学 2，学科：物理2，课时：13，学生课前准备：一、预习新课，收集人类对自由落体运动认识的历史资料，亚里士多德和伽利略事迹资料。二、了解伽利略对自由落体运动的研究过程，体会伽利略所采用的科学的研究方法。二、 教学课题在探究伽利略对自由落体这一物理运动过程科学研究中，使学生通过自主学习，独立的思考、归纳和总结，提出自己的看法与体会，让学生初步掌握科学探究的方法。三、 教材分析本节内容是介绍伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思。教材编写的脉络清楚，逻辑推理严谨，文字表述生动、通俗易懂，教学中可采用灵活的方式，适合学生自主学习。学生分析学生前面已学习了加速度、匀变速直线运动、自由落体运动等知识，并且通过以上运动的研究，已初步体会物理学研究问题的一些基本方法。教学重点：1、 了解伽利略对物体下落运动快慢问题的实验研究过程2、 明确实验及科学的思维方法在探究中的重要作用，学会伽利略有关实验的科学思想和方法教学难点：使学生体会“观察现象实验探索提出问题讨论问题解决问题”的科学探究方式四、 教学方法 探究、讲授、讨论、实验相结合为了创设良好的物理情境，本节课主要采用“探究、讲授、讨论、实验相结合”的教学方法。使学生学习的主动性、独立性和科学探究精神得到培养。五、 教学过程导入新课【教师活动】教师演示实验1：两手分别拿一个小球和一张展开的纸片，放开后，使小球和纸片从同一高度由静止同时开始下落。【学生活动】学生回答看到的实验现象：小球先落地，纸片后落地。讲授新课一、绵延两千年的错误【教师活动】 教师：公元前4世纪，古希腊伟大的思想家、哲学家亚里士多德(Arestotle)根据与我们类似的观察，直接得出结论：物体下落的快慢是由它们的重量决定。他的这一论断流传了近2 000年。通过PPT课件给学生展示亚里士多德照片【百度图片】/i?ct=503316480&z=0&tn=baiduimagedetail&word=%D1%C7%C0%EF%CA%BF%B6%E0%B5%C2&in=20351&cl=2&lm=-1&st=-1&pn=36&rn=1&di=43193164470&ln=1997&fr=&fm=index&fmq=1331608824375_R&ic=&s=0&se=&sme=0&tab=&width=&height=&face=&is=&istype=2#pn36&-1&di43193164470&objURLhttp%3A%2F%2F%2Fphoto%2FoXi0q2Wsuw0hPgZ1QhQlNw%3D%3D%2F3954723422785756837.jpg&fromURLhttp%3A%2F%2F%2Fsncsnc1970%2Fblog%2Fstatic%2F102624057200872174816607%2F&W240&H290&T9910&S18&TPjpg通过PPT课件给学生简要介绍亚里士多德事迹资料【百度百科】/view/4482.htm交流与讨论【教师活动】提出问题：为什么亚里士多德会有错误的认识呢?【学生活动】学生思考问题，交流体会。学生回答：错误认识的根源在于不注重探索事物的本质，思考不求甚解。二、逻辑的力量【教师活动】教师：直到16世纪末，文艺复兴时期伽利略对亚里士多德的看法提出了质疑，并对自由落体运动进行了深入的研究。通过PPT课件给学生展示伽利略照片【百度图片】/i?ct=503316480&z=&tn=baiduimagedetail&word=%D9%A4%C0%FB%C2%D4&in=21010&cl=2&lm=-1&st=&pn=6&rn=1&di=77983653405&ln=1996&fr=bk&fm=bk&fmq=1331619562628_R&ic=&s=&se=&sme=0&tab=&width=&height=&face=&is=&istype=#pn6&-1&di77983653405&objURLhttp%3A%2F%2F%2Fimages%2F2010-01%2F07%2Fxin_3bff5c5276c04930bbf112a29caddcd0_2554948363603359418.jpg&fromURLhttp%3A%2F%2F%2Fmisc%2F2010-01%2F07%2Fcontent_9797.htm&W479&H442&T10600&S68&TPjpg通过PPT课件给学生简要介绍伽利略事迹资料【百度百科】/view/4162.html?wtp=tt【学生活动】学生阅读：教材46页一、二两段内容【教师活动】教师：用同一观点分析同一问题却得到完全矛盾的两个结论，说明亚里士多德的观点是错误的。于是伽利略认为重物与轻物应该下落得同样快。教师演示实验2：教师将演示实验1中展开的纸揉成小团，重做实验，学生观察实验现象。（纸团和小球同时落地，）【学生活动】分析两次实验不同现象原因。（空气阻力影响）三、猜想与假说伽利略运用理想模型，猜想运动的规律提出假设：伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的变速运动，物体的速度应该是均匀变化的。数学推理： 伽利略通过数学运算得出：如果v与x成正比，将会推导出十分复杂的结论（被否定）；如果v与t成正比，它通过的位移x就与t2成正比。这仅是想法，正确与否需实验检验：速度从0开始随时间均匀变化，可以推导出位移与时间平方成正比。如果证明了位移与时间的平方成正比关系，就证明了自由落体速度随时间均匀变化。所以伽利略的精力集中在与成正比的实验研究上。四、实验验证【教师活动】通过PPT课件给学生展示意大利的比萨斜塔照片【百度图片】/i?ct=503316480&z=&tn=baiduimagedetail&word=%B1%C8%C8%F8%D0%B1%CB%FE&in=18551&cl=2&lm=-1&st=&pn=147&rn=1&di=128693776800&ln=1999&fr=ala1&fm=ala1&fmq=1330934257968_R&ic=&s=&se=&sme=0&tab=&width=&height=&face=&is=&istype=#pn147&-1&di128693776800&objURLhttp%3A%2F%2F%2Fimages%2F200812301050455.jpg&fromURLhttp%3A%2F%2F%2Fcjfj_show.asp%3Fid%3D1297&W374&H480&T7320&S40&TPjpg通过点击PPT课件播放伽利略的学生所做比萨斜塔实验的视频【百度视频】/programs/view/isICPlKnIGk/通过点击PPT课件播放模拟伽利略比萨斜塔实验的视频【百度视频】/programs/view/BgZ7_qKFBG8/感受伽利略的探究过程，体会其科学方法【讨论与交流】实验设计：体验伽利略如何去证明他的假设，设计方案 教师：物体做自由落体运动的速度很快，伽利略生活的那个年代还是滴水计时，在当时的实验条件下，是很难直接测定瞬时速度，所以不能直接得到速度的变化规律。有什么方法可以使物体的速度可以慢一点又能研究匀变建直线运动呢? 学生：让小球在倾斜的轨道上滚下，倾角不要太大。 教师：当时伽利略采用斜面实验，用来“冲淡”重力，巧妙解决了测量速度和时间的难题。伽利略在一块木板上刻出一道直槽，槽内贴上羊皮纸使之平滑，用自制的水钟测量时间，做了上百次实验，探究一个光滑黄铜小球沿倾斜直槽滑下时的运动情况。通过PPT课件给学生展示伽利略在做铜球沿斜面运动的实验（油画）【百度图片】/i?ct=503316480&z=&tn=baiduimagedetail&word=%D9%A4%C0%FB%C2%D4%D0%B1%C3%E6%D4%CB%B6%AF%CA%B5%D1%E9&in=17301&cl=2&lm=-1&st=-1&pn=92&rn=1&di=129031788465&ln=1998&fr=&fm=result&fmq=1331629356198_R&ic=0&s=0&se=1&sme=0&tab=&width=&height=&face=0&is=&istype=2#pn92&-1&di129031788465&objURLhttp%3A%2F%2F%2Fimagematerial%2Fupload%2Fwl%2F8UFYOHAVFS2SGJWB.jpg&fromURLhttp%3A%2F%2F%2Fimagematerial%2Fview.asp%3Fid%3D24923&W567&H286&T10876&S58&TPjpg实验结果：小球在光滑斜面上运动如伽利略想像的那样。即小球沿光滑斜面运动时通过的位移x确实与t2成正比，小球的运动是匀变速直线运动。即倾角一定时，不同小球的加速度相同，倾角越大加速度越大。合理外推：如果小球从光滑斜面滑下速度是随时间均匀变化的，自由落体的速度也是随时间均匀变化。因自由落体可认为在倾角为90的斜面上运动。通过PPT课件给学生展示伽利略设想的斜面运动的实验【百度图片】/blog/UploadFiles/2010-11/242053309300.jpg他断定自由落体的速度是随时间均匀变化的。至此，伽利略就完成了对自由落体运动的研究。虽然当时伽利略已经意识到空气的阻力将影响物体的下落速度，但是由于科学发展和仪器设备的限制，当时仍然没有办法用实验手段得到真空，伽利略的研究也只能停留在理论研究阶段。直到牛顿的时代，发明了抽气机，才由牛顿设计了钱羽管（又称牛顿管），真正用实验证明在真空中，物体下落速度与物体重量无关。于是，伽利略的落体理论通过实验验证了其正确性。【教师活动】教师实验：教师用牛顿管分别演示在有空气存在和抽出空气两种情况下，牛顿管中金属片、纸片、羽毛下落情景给学生以直观感受。实验器材：牛顿管、学生电源、小型抽气机、导线1969年美国实现登月，这是人类首次登月成功。在一次登月活动中，宇航员David R.Scott在月球上证实了榔头与羽毛下落一样快，月球的引力加速度为1.67m/s2。通过点击PPT课件播放阿波罗登月-自由落体实验的视频【百度视频】/programs/view/8OFVZRkg_hU五、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。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，从而发展了人类科学思维方式和科学研究方法。【课堂练习】【课堂小结】 本节课重点讲述了伽利略怎样推翻亚里士多德的结论并建立自己的理论的。通过伽利略科学方法的学习，培养正确解决问题的思路，树立正确的科学观。【布置作业】1、 结合本节课程写一篇短文，谈谈自己的认识、体会