高中物理伽利略對落體運動的研究教學(xué)參考 滬科版 必修1

1、伽利略對落體運動的研究-教學(xué)參考 思路分析1通過觀察演示實驗概括出自由落體運動是初速度為零的勻變速直線運動，從而培養(yǎng)學(xué)生的觀察、概括能力2滲透物理方法的教育運用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出物理模型自由落體，研究物體下落在理想條件下的運動3通過演示實驗的技巧及規(guī)律的得出，介紹伽利略的實驗驗證及巧妙的推理合作與討論1古希臘哲學(xué)家亞里士多德認(rèn)為，重的物體比輕的物體下落得要快這符合人們的常識，如玻璃彈子就比羽毛落得快其實古代時我國也出現(xiàn)過這種故事：傳說三國時期，周倉欲與關(guān)羽比力氣，關(guān)羽說你能把一根稻草丟過河嗎?周倉多次試丟未成，反問關(guān)羽關(guān)羽隨手將一捆稻草輕易丟過了河，令周倉折服這個故

2、事真能說明關(guān)羽臂力過人嗎?為什么?圖2112為了研究自由落體運動，我們運用了物理學(xué)中的理想化方法，從最簡單、最基本的情況入手，抓住影響運動的主要因素，去掉次要的非本質(zhì)因素的干擾，建立了理想化的物理模型自由落體運動，并且研究了自由落體的運動規(guī)律理想化是研究物理問題常用的方法之一，你還能舉出其他的幾個例子嗎?知識總結(jié)1為了研究自由落體運動，我們運用了物理學(xué)中的理想化方法，從最簡單、最基本的情況人手，抓住影響運動的主要因素，去掉次要的、非本質(zhì)因素的干擾，建立了理想化的物理模型自由落體運動，并且研究了自由落體的運動規(guī)律理想化是研究物理問題常用的方法之一，在后面的學(xué)習(xí)中我們還要用到2在研究自由落體運動的

3、過程中我們還給大家介紹了佯謬法，即理論推導(dǎo)的一種重要方法，同學(xué)們在學(xué)習(xí)中重要的是研究問題的方法而不是知識本身知識的結(jié)論當(dāng)然重要，但更重要的是如何獲取知識，中學(xué)學(xué)習(xí)的一個非常重要的方面就是如何獲取知識、處理知識相關(guān)鏈接亞里士多德與伽利略給我們的啟示縱觀物理學(xué)發(fā)展的歷史長河，我們感喟人類認(rèn)識自然規(guī)律之曲折、艱辛、漫長；驚嘆那些在黑夜中摸索的物理學(xué)巨匠們的頑強(qiáng)、睿智、杰出從古代的亞里士多德、阿基米德到物理學(xué)新時代的伽利略、牛頓到近代物理學(xué)的奠基者愛因斯坦、玻爾一代代的物理學(xué)家所代表的人類智力的自由創(chuàng)造，使我們關(guān)于物理實在的圖景的描繪愈來愈接近客觀真理，使物理學(xué)大廈逐步地趨向完美回顧物理學(xué)的發(fā)展歷史，

4、重溫物理學(xué)家曾經(jīng)經(jīng)歷的種種挫折與成功，猶如實施一種智力移植；通過挖掘革命性、科學(xué)性理論的創(chuàng)造性思路或者偉大科學(xué)家從事科學(xué)創(chuàng)造的思路，使我們對物理世界的認(rèn)識更科學(xué)、合理，更富于創(chuàng)見，更機(jī)智敏捷如借鑒歷史的明鏡，依據(jù)古人曾經(jīng)產(chǎn)生過的錯誤。預(yù)料今天初學(xué)者腦子里會出現(xiàn)的影像，未雨綢繆、少走彎路讓我們以亞里士多德與伽利略為例去尋求啟迪吧我們從教科書上曾經(jīng)結(jié)識過這兩位偉大的學(xué)者在落體運動法則問題上，在力與運動的關(guān)系問題上，這兩位時隔兩千年的學(xué)者的觀點的確是相去甚遠(yuǎn)在16世紀(jì)以前，亞里士多德在物理學(xué)界享有至高無上的威望，致使人們的思維、觀察和知識都緊緊束縛在亞氏所寫下的那些東西上它使人們相信地球是宇宙的中心

5、；輕物體的自然運動是向上的；重物體的自然運動是向下的，越重的物體下落越快；天體物質(zhì)的自然運動則是圍繞宇宙中心旋轉(zhuǎn)的；這些自然運動無須外力作用；非自然運動的那些物體都是由于有外力迫使；力是維持物體非自然運動的原因；馬車沿著馬路行駛當(dāng)然得由馬來拉動；推一個物體的力不再去推它，原本運動著的物體自然便停下來亞里士多德的觀點與最簡單的經(jīng)驗事實那么吻合、與人們對事物的理解程度那么相符。所以曾一代一代地被奉若神明，視作人類知識的顛峰而保持了千百年大自然的真諦隱匿在黑夜中，謬誤使人們困惑、迷茫，人類在混沌中摸索伽利略偉大的工作，從根本上改變了人們關(guān)于運動問題的概念，使物理學(xué)進(jìn)入了新時期伽利略運用科學(xué)的研究方法

6、，在幾十年時間里研究落體運動，研究力與運動的關(guān)系，得出了與亞里士多德截然不同的結(jié)論現(xiàn)在我們知道，任何物體總保持靜止或勻速直線運動狀態(tài)不變，直至有外力迫使物體改變這種狀態(tài)為止；勻速直線運動或靜止才是物體的自然運動狀態(tài)，力則是導(dǎo)致物體改變自然運動狀態(tài)的原因；自由下落的物體“下落速度與下落時間成正比”伽利略是劃時代的物理學(xué)家，正如愛因斯坦所言：伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端物理教科書上，亞里士多德給同學(xué)們的形象不妙，他老是出錯，老是作出一些輕率的結(jié)論同學(xué)們覺得亞氏實在太不高明而伽利略則比他偉大千百倍事實上，亞里士多德是古代一位偉大的

7、學(xué)者，一位百科全書式的大學(xué)問家，他有著成就事業(yè)的理性方法，又有幾乎無所不及的思想成果，他在哲學(xué)、邏輯學(xué)方面的成就至今還被應(yīng)用著，不過他在物理學(xué)中卻的確是錯誤百出并且謬種流傳，整整貽誤物理學(xué)二十個世紀(jì)亞里士多德的悲哀不在于頭腦，也不全在于時代，而在于研究方法不當(dāng)亞里士多德的物理研究方法有什么特點呢?或許可以用“觀察加直覺”來概括亞里士多德觀察了眾多的自然現(xiàn)象：火焰向上竄，石頭往下落、馬車要馬拉著跑、尖利的聲音傳得遠(yuǎn)于是便依賴于直覺推理得出一系列直覺結(jié)論固然，觀察與直覺對物理研究是至關(guān)重要的，詳實的觀察與良好的直覺往往導(dǎo)致偉大的發(fā)現(xiàn)，觀察使人腦累積事物的形象，形成一種潛知，直覺的想象、鑒別與啟發(fā)便

8、使這種潛知的信息外傳阿基米德巧解王冠之謎發(fā)現(xiàn)浮力規(guī)律、牛頓由蘋果落地而及月亮乃至天地萬物間的引力，就是亞里士多德本人也曾從觀察月食現(xiàn)象而正確判斷地球是圓球形的然而，物理學(xué)更是一門以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)，所以根據(jù)直接觀察所得出的直覺的結(jié)論不是常?？煽康?，它們有時會將人們引入歧途，將“觀察加直覺”作為物理研究的基本方法這也正是亞里士多德物理學(xué)的失敗之所在伽利略是第一位創(chuàng)造通過實驗檢驗理論推導(dǎo)的科學(xué)研究方法的科學(xué)家他崇尚“實驗加推理”，他拒絕聽信任何未經(jīng)實驗的科學(xué)思想，哪怕那是來自于教堂或權(quán)威伽利略用盡畢生的精力探索落體運動的規(guī)律，他首先通過落體佯謬的思想實驗，否定亞里士多德的重物下落快的結(jié)論通過觀察棉

9、花、羽毛等在空氣中落下，伽利略曾經(jīng)提出過落體速度與密度成正比例的法則，然而通過科學(xué)的推理，使伽利略認(rèn)識了不易察覺的空氣阻力，從而發(fā)現(xiàn)了自己最初的法則的錯誤，并猜想到在沒有空氣阻力的情況下，一切物體都在同樣地增加著速度為了建立真正的落體法則，伽利略仔細(xì)地用實驗研究了擺的運動和小球在斜面上的運動，嚴(yán)格地定義了勻變速運動，設(shè)計出了精密的時間測量方法，盡量地消除各種阻力的影響，運用數(shù)學(xué)工具最終找到了物體下落速度與下落時間成正比的正確法則伽利略的貢獻(xiàn)不只是建立了一個新的法則，而且將物理學(xué)研究推向正確的軌道，從此開始了物理學(xué)的突飛猛進(jìn)亞里士多德與伽利略的故事告訴我們，知識就是力量，而能力與方法比知識更有力量我們每個人都同樣地?fù)碛幸粋€