人教版高中物理第二章勻變速直線運動的研究2.6伽利略對自由落體運動的研究教案

1、 2.6伽利略對自由落體運動的研究本節(jié)內(nèi)容是讓學生了解并學習伽利略研究自由落體運動的科學思維方法和巧妙的實驗構(gòu)思.教材編寫的脈絡清楚，邏輯推理嚴謹，文字表述生動、通俗易懂，因此，適合于學生自主學習。本節(jié)是新教材注重過程與方法、情感態(tài)度和價值觀的一個標志性內(nèi)容。過去的教學過分注重對知識與技能的掌握，而忽略了對科學精神、科學研究方法的培養(yǎng).因此，能否通過這節(jié)課的學習讓學生體會到人類對自然世界的探究思想和方法，感受到一位偉大的科學家的高尚情操，就成為這節(jié)課最終的目標。為了更好地落實新課標的精神，在課堂上經(jīng)過討論和發(fā)表見解，充實和完善伽利略的研究過程與方法。引導學生一步步體會伽利略嚴謹?shù)目茖W態(tài)度、不畏

2、強權(quán)的探索精神和正確地解決問題的思路，樹立正確的科學觀念。一、教學目標1知識與技能了解落體運動研究的史實，了解近代實驗科學產(chǎn)生的背景，理解猜想和假說要有實驗驗證的重要性,從中強調(diào)科學態(tài)度和科學方法教育。2過程與方法通過讓學生參與伽利略的邏輯分析過程及其探究自由落體規(guī)律的過程，培養(yǎng)他們的觀察能力和邏輯推理能力；使學生了解研究自然規(guī)律的科學方法，培養(yǎng)其探求知識的能力。 3情感、態(tài)度與價值觀以強調(diào)思想方法為本課的主線，使學生充分意識到思想觀念的突破在人類進步歷程中的重要作用。并在科學研究過程中體驗探索規(guī)律的艱辛和喜悅，培養(yǎng)學生敢于創(chuàng)新的科學精神和實事求是的科學態(tài)度。二、教學重點、難點重、難點：讓學生

3、知道抽象思維、數(shù)學推導和科學實驗相結(jié)合的科學方法。解決策略：讓學生參與伽利略的整個研究過程，讓學生去解決伽利略遇到的各種困難。三、教學方法 多媒體輔助教學、實驗探索與設問點撥相結(jié)合、實驗法。四、教學設計思想本課主要是科學方法論的教學。因此在設計教案時始終緊扣科學思想方法，以之為主線，開展內(nèi)容。 首先用一段錄象（真實生活中人們對輕重物體下落問題的看法）引入本課內(nèi)容，給學生提供一個與學習有關(guān)的真實的環(huán)境，引起興趣。然后讓學生參與伽利略與亞里士多德對輕、重物體下落快慢問題的爭辯，強調(diào)思想觀念對認識事物的重要性；再重現(xiàn)伽利略對自由落體運動規(guī)律的艱難的探究過程，讓學生從中體會科學方法的重要性。五、教學儀

4、器米尺，長形盒，小球，多媒體課件，投影儀，實拍錄象，牛頓管。六、教學設計導入新課 用一段錄象（真實生活中人們對輕重物體下落問題的看法）引入本課內(nèi)容新課教學一 邏輯的力量 問題探究一伽利略是如何發(fā)現(xiàn)亞里士多德的觀點是錯誤的？學生根據(jù)課本提供的內(nèi)容分組討論，小組推選一位同學發(fā)表討論結(jié)果. 根據(jù)亞里士多德的論斷，一塊大石頭的下落速度要比一塊小石頭的下落速度大.假定大石頭的下落速度為8，小石頭的下落速度為4，當我們把兩塊石頭捆在一起時，大石頭會被小石頭拖著而減慢，結(jié)果整個系統(tǒng)的下落速度應該小于8；但兩塊石頭捆在一起，總的重力比大石頭還要重，因此整個系統(tǒng)下落的速度要比8還大.這樣，就從“重物比輕物落得快

5、”的前提推斷出了互相矛盾的結(jié)論，這使亞里士多德的理論陷入了困境.為了擺脫這種困境，伽利略認為只有一種可能性：重物與輕物應該下落得同樣快.（傳說伽利略在比薩斜塔上做過落體實驗，但后來又被嚴謹?shù)目甲C否定了.盡管如此，來自世界各地的人們都要前往參觀，他們把這座古塔看作伽利略的紀念碑）過渡：雖然伽利略并沒有在比薩斜塔上做落體實驗，但是他卻通過更加科學，嚴謹?shù)膶嶒炑芯苛俗杂陕潴w運動。在研究過程中困難重重：二、猜想與假說. 展示課件，提出問題：1.伽利略研究落體運動遇到的第一個困難是什么？ 2.伽利略是如何解決的？學生閱讀課文，思考問題，小組討論，選代表回答.第一個困難是概念上的，因為那時人們連速度的明確

6、定義都沒有。因此，對伽利略來說，必須首先建立描述運動所需的概念。諸如平均速度，瞬時速度以及加速度等，就是伽利略首先建立起來的。 但在沒有進行數(shù)學推導和實驗研究之前，他的設想有兩個，一個是速度的變化對時間來說是均勻的，即v與t成正比；另一種是速度的變化對位移來說是均勻的，即v與x成正比. 后來發(fā)現(xiàn)，如果v與x成正比，將推導出十分復雜的結(jié)論.所以伽利略的精力集中在v與t成正比的研究上.三、伽利略猜想的實驗驗證猜想畢竟是猜想，是否正確，是否具有指導意義，還需要驗證.展示問題：如果你們是伽利略的話，你們準備用什么儀器來驗證物體自由落體的瞬時速度和時間的正比關(guān)系？學生討論后得出：打點計時器，頻閃照片過渡

7、：大家的方法都很好，只可惜400多年前還沒有這些儀器。在那個時候想要直接來測量瞬時速度是不可能。直接求證的路是走不通了。 展示問題：困難之一：無法測量瞬時速度，伽利略如何解決的？ 學生仔細閱讀后討論，得出。解決方案：借助于數(shù)學推理得出從靜止開始做勻加速直線運動的物體，通過的位移與時間的平方成正比。點評：伽利略將測速度轉(zhuǎn)化為可以實現(xiàn)的測位移，這個問題就解決了。 2.困難之二：沒有準確的計時工具，無法測定像自由落體這樣較短的時間. 解決方案：設計了著名的“沖淡重力”的斜面實驗. 點評：.由于伽利略時代的實驗儀器不能精確測量快速下落所需的時間，所以他設想通過斜面落體來“沖淡重力”，并通過延伸斜面和控

8、制斜面傾角來控制物體運動的速度和所經(jīng)歷的時間. 經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)，雖然不斷改變斜面的傾斜度，但得到的結(jié)果有共同點：當斜面的傾角增大，發(fā)現(xiàn)小球的加速度隨斜面傾角的增大而增大，那么，當斜面的傾角很大時，小球的運動不是跟落體運動差不多了嗎？如果斜面的傾角增大到度，小球的運動就是落體運動了。 雖然當時伽利略已經(jīng)意識到空氣的阻力將影響物體的下落，但是由于科學發(fā)展和儀器設備的限制，當時仍然沒有辦法用實驗手段得到真空，所以并不能真正地完成一個自由落體運動的實驗.伽利略的研究也只能停留在理論研究的部分，他寫道“如果完全排除空氣的阻力，那么，所有物體將下落得同樣快?！敝钡脚ｎD的時代，發(fā)明了抽氣機，才由牛頓設計了

9、錢羽管（又稱牛頓管），真正用實驗證明在真空中，物體下落速度與物體重力無關(guān).于是，伽利略的理論終于從純理論研究進入實驗驗證，并通過實驗驗證了其正確性. 實驗演示：用牛頓管演示輕重物體的自由落體運動四、伽利略的科學方法 其實以我們今天的科學技術(shù)，想要研究一個運動規(guī)律還是比較容易的。我們用打點計時器就能解決。我們今天之所以重現(xiàn)伽利略的實驗過程，真正的目的不是為了規(guī)律本身，而是為了向大家展現(xiàn)伽利略在尋找規(guī)律的過程中所使用的與前人完全不同的一種全新的思維方法。從伽利略開始，大師輩出經(jīng)典如云，近代科學的大門從此打開了。同學們，請你們來總結(jié)一下伽利略的方法。同學討論歸納：對現(xiàn)象的一般觀察提出假設運用邏輯得出

10、推論實驗進行檢驗對假設進行修正和推廣教師總結(jié)：對于伽利略的成就和獲得成就的方法，愛因斯坦的贊揚最具有代表性：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應用的科學的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端?！逼?、課堂訓練 1.伽利略對自由落體運動的研究，是科學實驗和邏輯思維的完美結(jié)合，如圖所示，可大致表示其實驗和思維的過程，對這一過程的分析，下列說法正確的是（ ） A.其中的甲圖是實驗現(xiàn)象，丁圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論B.其中的丁圖是實驗現(xiàn)象，甲圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論C.運用甲圖的實驗，可“沖淡”重力的作用，使實驗現(xiàn)象更明顯D.運用丁圖的實驗，可“放大”重力的作用，是實驗現(xiàn)象更明

11、顯 2.在學習物理知識的同時，還應當十分注意物理學研究問題的思想和方法，從一定意義上說，后一點甚至更重要。偉大的物理學家伽利略的研究方法對于后來的科學研究具有重大的啟蒙作用，至今仍然具有重要意義。請你回顧伽利略探究物體下落規(guī)律的過程，判定哪一個是伽利略的研究過程（ ）A.猜想 提出問題 數(shù)學推理 實驗驗證 合理外推 得出結(jié)論B.提出問題 猜想 實驗驗證 數(shù)學推理 合理外推 得出結(jié)論C.提出問題 猜想 數(shù)學推理 實驗驗證 合理外推 得出結(jié)論D.猜想 提出問題 實驗驗證 數(shù)學推理 合理外推 得出結(jié)論.八、課堂小結(jié) 本節(jié)課重點講述了伽利略怎樣推翻亞里士多德的結(jié)論并建立自己的理論的.通過伽利略科學方法的學習，培養(yǎng)正確解決問題的思路，樹立正確的科學觀念.九、布置作業(yè) 寫一篇短文，談談自己的認識、體會和受到啟發(fā)而想到的問題.十、板書設計6 伽利略對自由落體運動的研究 一、對自由落體的兩種觀點 1.亞里士多德的錯誤觀點 2.伽利略的觀點 二、伽利略的猜想和假說 1.伽利略研究落體運動首先應解決的問題：描述運動所需的概念 2.用來描述物體運動性質(zhì)的物理量：時間、位移、瞬時速度、平均速度、加速度 3.伽利略的猜