物理必修1-第6节-伽利略对自由落体运动的研究-教案

第6节伽利略对自由落体运动的研究三维目标知识与技能1．了解落体运动研究的史实，了解逻辑推理的特色；2．理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性。过程与方法1．让学生初步体会抽象思维、提出假说、科学实验是进行科学研究的重要思路和方法；2．通过史实了解伽利略研究自由落体规律的过程，体会其推理方法的奥妙，同时了解猜想的必要性，感受探究规律的几个必要过程和科学方法的重要性，了解体会一些科学的方法。情感态度与价值观1．渗透研究自然规律的科学方法；2．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，提高自己的认识观；3．经历伽利略对自由落体运动的研究过程，体验数学在研究物理问题中的重要性。体会人类对客观世界发现之旅的乐趣。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“观念—思考—推理—猜想—验证”是本节的重点思路，也是培养良好思维习惯的重要参考。教具准备录像资料、多媒体课件。课时安排1课时教学过程【新课导入】我们用手拿一个小球和一张纸片，放开后，小球和纸片从静止开始下落.我们可以看到，小球先落地，纸片后落地。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：重的物体比轻的物体下落得快。亚里士多德的论断流传了近2000年，直到16世纪，在意大利的比萨斜塔上，伽利略做了著名的两个球同时落地的实验，两个轻重不同的小球同时落地的声音，是那样的清脆美妙，又是那样的发聋振聩！它动摇了人们头脑中的旧观念，开创了实验和科学推理之先河，将近代物理学以至近代科学推上了历史的舞台。今天这节课我们就一起来经历伽利略对自由落体运动的研究过程，领悟这位大师的科学精神、物理思想、研究方法，得其精髓，有所借鉴。【新课教学】一、绵延两千年的错误1、公元前4世纪，古希腊伟大的思想家、哲学家亚里士多德提出：物体下落的快慢是由重量决定的，物体越重，下落的越快。亚里士多德的论断影响深远，在其后两千多年的时间里，人们一直信奉他的学说。2、亚里士多德的观点：物体越重，下落越快。二、逻辑的力量1、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的论断表示了怀疑。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。2、伽利略以大石头和和小石头为例，用“归谬法”否定了亚里士多德的“重物下落快，轻物下落慢”的论断。3、伽利略的观点：重物与轻物应该下落得同样快。三、伽利略的科学方法1、伽利略的研究方法（1）问题的提出：自由落体运动是什么样的运动？（2）科学猜想：自由落体运动是一种最简单的变速运动，即匀变速直线运动。（3）数学推理：如果物体的初速度为0，而且速度随时间的变化是均匀的，即v∝t，它通过的位移就与所用时间的二次方成正比，即x∝t2。因此，探究自由落体运动是否为匀变速直线运动，只要验证物体自由下落过程中的位移与时间的平方是否成正比即可。（4）实验验证：要直接测量物自由下落的时间是很困难的，因为物体下落很快。为了便物研究，伽利略将研究转向物体在斜面上的运动问题进行间接验证。eq\o\ac(○,1)、运用数学推导的方法得出初速度为0的匀变速直线运动的符合x∝t。eq\o\ac(○,2)、运用斜面实验测出小球沿光滑斜面向下运动符合x∝t2，是匀变速直线运动。eq\o\ac(○,3)、不同质量的小球沿同一倾角的斜面运动，x/t2的值不变，说明它们的运动情况相同。eq\o\ac(○,4)、不断增大斜面的斜角，得出x/t2的值随之增大，说明小球做匀变速直线运动的加速度随倾角的增大而增大。（5）合理外推：将斜面实验结果外推到斜面倾角增大到90°的情况——小球做自由下落，认为小球仍会保持匀变速直线运动的性质，而且所有物体下落时的加速度都是一样的！（6）得出结论：自由落体运动匀变速直线运动。2、伽利略的科学方法（1）伽利略的科学方法：对现象一般观察→提出猜想→运用逻辑（包括数学）得出结论→通过实验对推论进行检验→对假说进行修正和推广→……。（2）伽利略的科学方法的意义：开创了运用数学推理和实验验证相结合的探索自然规律的科学方法。【课堂训练】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．亚里士多德 B．伽利略 C．牛顿 D．爱因斯坦2．红孩同学摇动苹果树，从同一高度一个苹果和一片树叶同时从静止直接落向地面，苹果先着地，下面说法中正确的是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．苹果的运动可看成自由落体运动，树叶的运动不能看成自由落体运动D．假如地球上没有空气，则苹果和树叶会同时落地3．甲同学看到乙同学从10层楼的楼顶同时由静止释放两个看上去完全相同的铁球，结果甲同学看到两球不是同时落地的，他分析了两球未能同时落地的原因，你认为他的下列分析哪些是正确的A．两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力小B．两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力大C．两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是实心球，重力远大