高中物理-伽利略对自由落体运动的研究教学设计学情分析教材分析课后反思

《伽利略对自由落体运动的研究》教学设计【三维目标】1．知识技能（1）了解亚里士多德和伽利略对自由落体运动的探究历史；（2）了解伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思；（3）通过学习伽利略的科学研究方法，培养学生热爱科学、勇于探索、坚持真理的高尚情操。2．过程与方法了解伽利略对自由落体的研究研究过程，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人类探索自然规律的艰辛和喜悦，培养学生热爱科学、勇于探索、坚持真理的高尚【教学重点】了解探索过程，明确探索的步骤，同时了解实验及科学的思维方法在探究中的重要作用，从中提炼自己的学习方法。【教学难点】培养学生“观察——思考——推理——猜想——验证”的良好思维习惯。【课前准备】多媒体教学设备、自制课件、自制导轨、塑料球、铁球、秒表、装满水的大量筒【教学基本流程】复习自由落体运动→回顾历史→伽利略对自由落体运动的研究→归纳总结【教学过程】一、导入新课（一）复习导入上一节课学习了自由落体运动，自由落体运动有哪些规律？学生回忆并回答：轻重物体下落一样快。（二）采访视频导入现实生活中，人们对落体运动有何认识？学生观看视频和网络调查结果。二、推进新课（一）绵延两千年的错误1、亚里士多德简介：欧洲古代最博学的人、百科全书式的学者、几乎影响了之后的所有哲学家。2、亚里士多德的研究方法：（二）逻辑的力量1、简述伽利略是怎样论证亚里士多德的观点是错误的?（以书本和铅笔为例，让学生解释）（渗透中国传统文化中蕴含的“逻辑”思想）材料一：“…我们已经看到不同密度的物体速度之差在那些阻力巨大的介质中是十分显著的；例如，在水银介质中，黄金不仅比铅块沉底更快，而且它是仅有的下沉的物质；所有其他的金属和岩石都漂浮在水银表面。另一方面在空气中，黄金、铅、铜、岩石以及其他密度较大的材料做的球之间速度的差别是如此的微小，从100库比特高（注：一种古希腊计量长度单位）下落的黄金球距离黄铜球一定不会超过四指宽。观察到这一点，我得出的结论是：在完全没有阻力的介质中所有的物体以相同的速度下落。”——节选自伽利略《关于两门新科学的对话》2、伽利略提出可能性：重物与轻物应该下落得一样快。3、在现实生活中,不同物体的落体运动，下落快慢不同的原因是？（通过量筒实验体验水的阻力）（三）猜想与假说1、伽利略首先遇到的困难是?哪些概念是伽利略首先建立起来的？2、伽利略对落体运动做出了何种猜想？（渗透道家“大道至简”的传统文化）3、伽利略对落体运动做出的猜想有几种可能？哪种可能会推出不符合实际的结论？（四）实验验证1、伽利略想通过实验验证什么结论（公式）？2、验证过程中遇到什么困难？他是如何解决的？。材料二：“就像我要讲的那样把球放在槽顶沿槽滚下，记录下降的时间。实验要重复几次，以便使测得的时间准确到两次测定的结果相差不超过一次脉搏的十分之一，进行这样的操作。肯定了我们的观察是可靠的以后，将球滚下的距离改为槽长的四分之一，测定滚下的时间，我们发现它准确地等于前者的一半。下一步，我们用另一些距离进行试验，把全长用的时间与全长的二分之一、三分之二，四分之三，…我们重复了整整一百次，结果总是:经过的距离与时间的平方成比例，并且在各种不同坡度下进行实验，结果也都如此……”——节选自伽利略《关于两门新科学的对话》3、还原伽利略的滴水计时斜面实验：用注射用的瓶子和输液器模拟滴水计时,利用导轨制作一套斜面小球的实验器材,让小球由静止释放,分别多次走过不同的位移X、X/2、X/4，记录对应的时间，填写下表：位移x时间t时间t2比值x/t2X

X/2

X/4

★ 经过多次反复实验，伽利略得到以下结论：位移与时间平方成正比。4、合理外推:如果斜面的倾角增大到90°,小球的运动就变成了自由落体运动,小球仍会保持原来运动的性质。（五）伽利略对运动的研究意义（伽利略）1、不仅确立了许多用于描述运动的基本概念。2、更重要的是创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法。方法的核心是把实验和逻辑推理（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。【学习小结】1.亚里士多德当时的研究方法是什么？我们能否因为他得到的“错误”结论而否定其价值？2.伽利略是如何逐步推翻旧观念而建立新理论的？这种方法对你的启示是什么？【达标检测】（A）1.19世纪末,意大利比萨大学的年轻学者伽利略通过逻辑推理的方法,使亚里士多德统治人们近2000多年的理论陷入困境,伽利略的猜想是()A.重的物体下落得快B.轻的物体下落得快C.轻、重两物体下落得一样快D.以上都不是（B）2.伽利略对自由落体的研究,开创了研究自然规律的科学方法,这就是()A.对自然现象进行总结归纳的方法B.用科学实验进行探究的方法C.对自然现象进行总结归纳,并用实验进行验证的方法D.抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法【课后作业】1、必做部分：（1）阅读课本P48“STS”内容，并写出200字左右读后感；（2）“排量越大的汽车，加速越快”这个结论对么？试用伽利略的研究方法找到正确答案。2、选作部分：与感兴趣的同学讨论“传统文化会禁锢人的思想”的人文话题是否成立？【目标反思】1、合理的使用多媒体，学生积极参与，采用了灵活多样的教学方式，培养了学生自主学习、动手操作和善于思考的能力。2、让学生课后查阅亚里士多德的资料，使学生对亚里士多德有一个正确的认识。3、先让学生收集资料，在课堂上经过讨论和发表见解，充实和完善伽利略的研究过程与方法。4、通过了解史实能培养同学们的意志和科学的方法观，避免盲目和急功近利思想。【板书】伽利略对自由落体运动的的研究一、绵延两千年的错误亚里士多德的研究方法二、逻辑的力量三、猜想与假说落体运动是最简单的变速运动，速度应该是均匀变化的。四、实验验证五、小结：伽利略的科学方法【知识层面】在讲本节课之前，学生已经对自由落体运动有了一个直观的认识，并做了大量的习题训练，但对于自由落体运动规律的研究历史并没有太多思索。也就是学生具备了一定的利用已有公式进行计算求解的“科学”素养，却缺乏学生热爱科学、勇于探索、坚持真理的“人文”精神。【能力层面】学生已具备一定的实验操作技能，会用打点计时器以及直尺等实验仪器。但对改装后的轨道却需要老师事先讲解介绍。具备一定的数据处理能力，但是对用位移比例关系来代替测量位移的方法却不是很理解，这是讲解实验时的重点。

效果分析本节课先是通过在淄川留仙湖对一些不同年龄段市民的采访视频引入新课，很好地调动了学生学习积极性。随后用一个网络调查的截图，更加清晰地反映出一个问题：大部分人仍然弄不清落体运动的具体规律：在没有空气阻力的情况下，轻重物体下落快慢是相同的。继而产生疑问，引导学生回到探究落体运动的历史长河中。在经过“绵延两千年的错误（亚里士多德研究方法的局限）——逻辑的力量（伽利略的方法）——猜想与假说（伽利略的方法）——实验验证（伽利略的方法）”一系列回顾、学习、实验验证、体验，最终得出了伽利略研究方法的重要意义。在整个教学过程中渗透了较多的人文精神，特别是中国的传统文化。比如，《韩非子》中“自相矛盾”的逻辑辩证思想，要比伽利略的“逻辑”的力量早大约2000年。伽利略在猜测速度与位移、时间关系的时候也是暗合了道家文化中“大道至简”的思想。让同学们对我们中国的传统文化有一个正面认识，提高了文化自信。这也是授课人对本节课教学设计的一个侧重点和创新点。最后，通过展示哈佛大学校训“与柏拉图为友，与亚里士多德为友，更要与真理为友”，以及科学、人文两个论证观点的课后作业，呼应教学目标，培养了学生热爱科学、勇于探索、坚持真理的高尚情操。教材分析本节内容是介绍从古希腊时期的亚里士多德，以及文艺复兴末期意大利的伽利略研究自由落体运动的一些科学思维方法和巧妙的实验构思。这节教学内容曾被当做阅读材料处理，但基于对“过程与方法、情感态度和价值观”这两方面教育目标的重视，应该着重讲解，渗透科学精神和人文精神。为了更好地落实新课标的精神，必须让学生了解研究自由落体运动的两个不同时期的两位科学家：亚里士多德和伽利略。引导学生认识到亚里士多德的广博伟大和对待结论的处理方法，以防学生对他得出“错误结论”而对其产生误解。更为重要的是，应一步步引导学生体会伽利略严谨的科学态度、不畏强权的探索精神和正确地解决问题的思路，树立正确的科学观念。教材编写得脉络清楚，逻辑推理非常严谨，文字通俗易懂，但学生如果自主学习，很难发现其中蕴含的科学和人文精神。因此，需要教师设计、采用多种灵活的处理方法进行渗透。【课前导入练习】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。【课后评测练习】1、必做部分：（1）阅读课本P48“STS”内容，并写出200字左右读后感；（2）“排量越大的汽车，加速越快”这个结论对么？试用伽利略的研究方法找到正确答案。2、选作部分：与感兴趣的同学讨论“传统文化会禁锢人的思想”的人文话题是否成立？（A）3、19世纪末,意大利比萨大学学者伽利略通过逻辑推理的方法,使亚里士多德统治人们近2000多年的理论陷入困境,伽利略的猜想是()A.重的物体下落得快B.轻的物体下落得快C.轻、重两物体下落得一样快D.以上都不是（B）2.伽利略对自由落体的研究,开创了研究自然规律的科学方法,这就是()A.对自然现象进行总结归纳的方法B.用科学实验进行探究的方法C.对自然现象进行总结归纳,并用实验进行验证的方法D.抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法优点：1、本节课设计思路较好。总共涉及了课前复习、实验引入、实验设计、设计展示、分组实验、结果展示、演示实验、总结结论等共11个环节，环环相扣，充分引导了学生的学习积极性，增大了学生的思维量，效果较好。2、在整个教学过程中渗透了较多的人文精神，特别是中国的传统文化。比如，《韩非子》中“自相矛盾”的逻辑辩证思想，要比伽利略的“逻辑”的力量早大约2000年。伽利略在猜测速度与位移、时间关系的时候也是暗合了道家文化中“大道至简”的思想。让同学们对我们中国的传统文化有一个正面认识，提高了文化自信。3、在课后作业的布置上，教师采用了让学生用本节课所学的“伽利略的科学研究方法”去论证两个观点：大功率汽车启动更快（科学）；中国的传统文化都是封建糟粕（人文）。极好地渗透了科学精神和人文素养，同时也潜移默化地影响着学生对待问题的思维方式。缺点：有些口头语用的太多，“是吧”、“完了”等。开题引入时，应自信的站好，不要肩膀倾斜，