26《伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究》

1、2.6伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究（4課時(shí)）第1課時(shí)伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究整體設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】：知識(shí)與技能：了解落體運(yùn)動(dòng)研究的歷史，了解邏輯推理的特色。理解任何猜想和假說(shuō)都需要有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的重要性。過(guò)程與方法：讓學(xué)生初步體會(huì)抽象思維、提出假說(shuō)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)研究的重要思路和方法。通過(guò)歷史了解伽利略研究自由落體規(guī)律的過(guò)程，體會(huì)其推理方法的奧妙，同時(shí)了解猜想的必要性，感受探究規(guī)律的幾個(gè)必要過(guò)程和科學(xué)方法的重要性，了解體會(huì)一些科學(xué)的方法。情感態(tài)度與價(jià)值觀：滲透研究自然規(guī)律的科學(xué)方法。通過(guò)了解歷史，培養(yǎng)學(xué)生的意志和科學(xué)的方法觀，避免盲目和急功近利，提高認(rèn)識(shí)。經(jīng)歷伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究過(guò)程，體驗(yàn)

2、數(shù)學(xué)在研究物理問(wèn)題中的重要性，體會(huì)發(fā)現(xiàn)客觀世界之旅帶來(lái)的樂(lè)趣?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】：重點(diǎn)：了解探索過(guò)程，明確探索的步驟，同時(shí)了解實(shí)驗(yàn)及科學(xué)的思想方法在探究中的重要作用，從中提煉自己的學(xué)習(xí)方法。難點(diǎn)：“觀察-思考-推理-猜想-驗(yàn)證”是本節(jié)的重點(diǎn)思路，也是培養(yǎng)學(xué)生良好思維習(xí)慣的重要參考?！窘虒W(xué)用具】：教學(xué)過(guò)程【自主學(xué)習(xí)】：（預(yù)習(xí)教材P46-P48）亞里士多德認(rèn)為物體下落的快慢是由它的_決定的，相同情況下物體越重下落得_。伽利略認(rèn)為，重物和輕物應(yīng)該下落得_。他猜想落體運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是一種最簡(jiǎn)單的_，即它的_應(yīng)該是均勻變化的。日常生活中常會(huì)見到，較重的物體下落得比較快，較輕的物體下落得比較慢，這是由于_對(duì)不同物體的

3、不同影響。（甲）（乙）（丙）（?。﹫D(2.6-1)由于自由下落得物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間_，當(dāng)時(shí)直接驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)很困難，伽利略采用了間接的驗(yàn)證方法。他讓一個(gè)銅球從傾角很小的斜面上滾下（如圖(2.6-1)所示），做了上百次的實(shí)驗(yàn)，證明了球在_的運(yùn)動(dòng)是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，然后將此結(jié)論_到自由落體運(yùn)動(dòng)上?！竞献魈骄俊浚壕d延兩千年的錯(cuò)誤：?jiǎn)栴}1：對(duì)于物體下落快慢的決定因素，亞里士多德的觀點(diǎn)是什么？他的錯(cuò)誤觀點(diǎn)的根源是什么？答：_。邏輯的力量：?jiǎn)栴}2：伽利略是怎樣用邏輯推理說(shuō)明亞里士多德的錯(cuò)誤？請(qǐng)簡(jiǎn)述推理過(guò)程。答：_。猜想與假說(shuō)：?jiǎn)栴}3：伽利略在研究自由落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中首先遇到了什么困難？他是怎樣解決

4、困難的？答：_。伽利略猜想自由落體運(yùn)動(dòng)是一種什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？答：_。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：?jiǎn)栴}4：伽利略在用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證自己對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的猜想過(guò)程中，遇到了什么困難？答：_。在伽利略看來(lái)，物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)應(yīng)該滿足什么條件？他要驗(yàn)證的結(jié)論是什么？答：_。他采用了什么方法巧妙地驗(yàn)證了結(jié)論？請(qǐng)簡(jiǎn)述其驗(yàn)證過(guò)程。答：_。請(qǐng)歸納一下，伽利略在研究自由落體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中采用了什么科學(xué)方法？這種科學(xué)方法的核心是什么？答：_。請(qǐng)簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)伽利略對(duì)物理學(xué)的貢獻(xiàn)。答：第一次理清了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系；第一次采用實(shí)驗(yàn)作為物理研究的方法；標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端近代科學(xué)之父。真正開端人才輩出發(fā)展迅速成就輝煌；【問(wèn)題生成】：（請(qǐng)寫出你的疑問(wèn)）

5、【展示交流】：【達(dá)標(biāo)檢測(cè)】：在物理學(xué)的發(fā)展歷史歷程中，下面的哪位科學(xué)家首先建立了平均速度、瞬時(shí)速度和加速度等概念用來(lái)描述物體的運(yùn)動(dòng)，并首先采用了實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)猜想和假設(shè)的科學(xué)方法，把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理和諧地結(jié)合起來(lái)，從而有力地推進(jìn)了人類科學(xué)的發(fā)展：（ ）A.亞里士多德 B.伽利略 C.牛頓 D.愛因斯坦在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)十分注意學(xué)習(xí)物理學(xué)研究問(wèn)題的思想和方法，從一定意義上說(shuō)，后一點(diǎn)甚至更重要。偉大的物理學(xué)家伽利略的研究方法對(duì)于后來(lái)的科學(xué)研究具有重大的啟蒙作用，至今仍然具有重要意義。請(qǐng)你回顧伽利略探究物體下落規(guī)律的過(guò)程，判定下列哪個(gè)過(guò)程是伽利略的探究過(guò)程：（ ）A.猜想問(wèn)題數(shù)學(xué)推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證合理外

6、推得出結(jié)論。B.問(wèn)題猜想實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)學(xué)推理合理外推得出結(jié)論。C.問(wèn)題猜想數(shù)學(xué)推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證合理外推得出結(jié)論。D.猜想問(wèn)題實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)學(xué)推理合理外推得出結(jié)論。甲同學(xué)看到乙同學(xué)從10層樓的樓頂同時(shí)由靜止釋放兩個(gè)看上去完全相同的鐵球，結(jié)果甲同學(xué)看到兩球不是同時(shí)落地的。他分析了兩球未能同時(shí)落地的原因。你認(rèn)為他的下列分析哪些是正確的是：（ ）A.兩球在下落過(guò)程中受到的空氣阻力不同，先落地的受空氣阻力小。B.兩球在下落過(guò)程中受到的空氣阻力不同，先落地的受空氣阻力大。C.兩球下落過(guò)程中受到的空氣阻力相同，先落地的是實(shí)心球，重力遠(yuǎn)大于阻力。D.兩球下落過(guò)程中受到的空氣阻力相同，先落地的是空心球，阻力與重力比，差別較

7、小。伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯思維的完美結(jié)合。圖(2.6-2)示可大致表示其實(shí)驗(yàn)和思維的過(guò)程，對(duì)這一過(guò)程的分析，下列說(shuō)法正確的是：（ ）（甲）（乙）（丙）（丁）圖(2.6-2)A.其中甲是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，丁是經(jīng)過(guò)合理的推斷得到的結(jié)論。B.其中丁是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，甲是經(jīng)過(guò)合理的推斷得到的結(jié)論。C.運(yùn)用甲中的實(shí)驗(yàn)，可“沖淡”重力的作用，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯。D.運(yùn)用丁中的實(shí)驗(yàn)，可“放大”重力的作用，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯?！痉答佉庖姟浚海ㄕ?qǐng)寫出你的所感、所得、所疑）附錄：伽利略的主要成就力學(xué)：伽利略是第一個(gè)把實(shí)驗(yàn)引進(jìn)力學(xué)的科學(xué)家，他利用實(shí)驗(yàn)和數(shù)學(xué)相結(jié)合的方法確定了一些重要的力學(xué)定律。1582年前后，他經(jīng)

8、過(guò)長(zhǎng)久的實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)學(xué)推算，得到了擺的等時(shí)性定律。他根據(jù)杠桿原理和浮力原理寫出了第一篇題為天平的論文。不久又寫了論文論重力，第一次揭示了重力和重心的實(shí)質(zhì)并給出準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)表達(dá)式。在15891591年間，伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)作了細(xì)致的觀察。從實(shí)驗(yàn)和理論上否定了統(tǒng)治千余年的亞里士多德關(guān)于“落體運(yùn)動(dòng)法則”確立了正確的“自由落體定律”，即在忽略空氣阻力條件下，重量不同的球在下落時(shí)同時(shí)落地，下落的速度與重量無(wú)關(guān)。伽利略對(duì)運(yùn)動(dòng)基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了詳盡研究并給出了嚴(yán)格的數(shù)學(xué)表達(dá)式。尤其是加速度概念的提出，在力學(xué)史上是一個(gè)里程碑。有了加速度的概念，力學(xué)中的動(dòng)力學(xué)部分才能建立在科學(xué)基礎(chǔ)之上，而在伽

9、利略之前，只有靜力學(xué)部分有定量的描述。伽利略曾非正式地提出過(guò)慣性定律（見牛頓運(yùn)動(dòng)定律）和外力作用下物體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，這為牛頓正式提出運(yùn)動(dòng)第一、第二定律奠定了基礎(chǔ)。伽利略還提出過(guò)合力定律，拋射體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，并確立了伽利略相對(duì)性原理. 伽利略在力學(xué)方面的貢獻(xiàn)是多方面的。這在他晚年寫出的力學(xué)著作關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明中有詳細(xì)的描述。在這本不朽著作中，除動(dòng)力學(xué)外，還有不少關(guān)于材料力學(xué)的內(nèi)容。 天文學(xué)：他是利用望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)天體取得大量成果的第一位科學(xué)家。這些成果包括：發(fā)現(xiàn)月球表面凹凸不平，木星有四個(gè)衛(wèi)星（現(xiàn)稱伽利略衛(wèi)星），太陽(yáng)黑子和太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)，金星、木星的盈虧現(xiàn)象以及銀河由無(wú)數(shù)恒星組成等。他用實(shí)驗(yàn)證實(shí)

10、了哥白尼的“日心說(shuō)”，徹底否定了統(tǒng)治千余年的亞里士多德和托勒密的“地心說(shuō)”。 哲學(xué)：他一生堅(jiān)持與唯心論和教會(huì)的經(jīng)院哲學(xué)作斗爭(zhēng),主張用具體的實(shí)驗(yàn)來(lái)認(rèn)識(shí)自然規(guī)律,認(rèn)為經(jīng)驗(yàn)是理論知識(shí)的源泉。他不承認(rèn)世界上有絕對(duì)真理和掌握真理的絕對(duì)權(quán)威，反對(duì)盲目迷信。他承認(rèn)物質(zhì)的客觀性、多樣性和宇宙的無(wú)限性，這些觀點(diǎn)對(duì)發(fā)展唯物主義的哲學(xué)具有重要的意義。主要著作：關(guān)于兩種世界體系的對(duì)話、關(guān)于兩門新科學(xué)的談話和數(shù)學(xué)證明、天平、論重力等。第2課時(shí)豎直上拋運(yùn)動(dòng)整體設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】：知識(shí)與技能：理解并掌握豎直上拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、性質(zhì)、規(guī)律；初步掌握豎直上拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律的應(yīng)用。過(guò)程與方法：體驗(yàn)應(yīng)用規(guī)律的方法，培養(yǎng)分析物理過(guò)程的能力。情感

11、態(tài)度與價(jià)值觀：增強(qiáng)學(xué)習(xí)物理的信心、提高學(xué)習(xí)物理的興趣?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】：豎直上拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)、規(guī)律的應(yīng)用?！窘虒W(xué)用具】：多媒體課件教學(xué)過(guò)程【自主學(xué)習(xí)】：基本公式：速度公式：_位移公式：_速度-位移關(guān)系式：_三個(gè)推論：中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度公式：=_。中點(diǎn)位移的瞬時(shí)速度公式：=_。判別式：x=_。比例規(guī)律：（v0=0）ts末、2ts末、，nts末速度之比為：_。ts內(nèi)、2ts內(nèi)、，nts內(nèi)位移之比為：_。第1個(gè)ts內(nèi)、第2個(gè)ts內(nèi)、，第n個(gè)ts內(nèi)位移之比為：_。第1個(gè)x、第2個(gè)x、，第n個(gè)x所用時(shí)間之比為：_。第1個(gè)x、第2個(gè)x、，第n個(gè)x末端速度之比為：_。自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：（v0=0，a=g）基本公

12、式：速度公式：_位移公式：_速度-位移關(guān)系式：_三個(gè)推論：中點(diǎn)時(shí)刻的瞬時(shí)速度公式：=_。中點(diǎn)位移的瞬時(shí)速度公式：=_。判別式：x=_。比例規(guī)律：（略）【合作探究】：定義：只在重力作用下，將物體以一定初速度v0沿豎直向上拋出。問(wèn)題1：請(qǐng)簡(jiǎn)述物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的過(guò)程可分為幾個(gè)階段？各階段分別是什么運(yùn)動(dòng)？答：_。請(qǐng)簡(jiǎn)述物體做豎直上拋運(yùn)動(dòng)的加速度具有什么特點(diǎn)？答：_。豎直上拋運(yùn)動(dòng)是一種什么性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)？答：_。規(guī)律：（以豎直向上為正）vv0-v0Ott上t總圖(2.6-3)公式：；v-t圖象：如圖(2.6-3)斜率：k=_；縱截距：_；與橫軸的交點(diǎn)表示：_；改變初速度v0，得到的圖象有何關(guān)系？答：_。具

13、體問(wèn)題：（v0已知）上升時(shí)間：t上=_。上升最大高度：H=_。落回原地時(shí)間：t總=_。落回原地速度：vt=_。注：過(guò)程特點(diǎn)：_。處理方法：_?！締?wèn)題生成】：（請(qǐng)寫出你的疑問(wèn)）【展示交流】：【達(dá)標(biāo)檢測(cè)】：一物體從地面以v0=40m/s的初速度做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，g=10m/s2。試求：3s末、4s末、5s末物體的速度分別是多少？3s末、4s末、5s末物體離開拋出點(diǎn)的位移分別是多少？物體從拋出點(diǎn)到位移大小為60m所需要的時(shí)間是多少？一物體以v0=20m/s的初速度做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，g=10m/s2。試求：物體上升到最高點(diǎn)需要多長(zhǎng)時(shí)間？物體上升到最高點(diǎn)的高度是多少？物體返回拋出點(diǎn)需要多長(zhǎng)時(shí)間？物體返回拋出

14、點(diǎn)時(shí)的速度是多大？（附加題）一跳水運(yùn)動(dòng)員從離地面高10m的平臺(tái)向上躍起舉雙臂直體離開臺(tái)面，此時(shí)其重心位于從手到腳全長(zhǎng)的中點(diǎn)，躍起后重心升高0.45m到最高點(diǎn)，落水時(shí)身體豎直，手先入水中（在此過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員水平方向運(yùn)動(dòng)忽略）。試畫出運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過(guò)程的示意圖；從離開躍臺(tái)到手觸水面，他可用于完成空中動(dòng)作的時(shí)間是多長(zhǎng)？（計(jì)算時(shí)，可把運(yùn)動(dòng)員全部質(zhì)量集中在一點(diǎn)（即重心處），取g=10m/s2，結(jié)果取二位有效數(shù)字）【反饋意見】：（請(qǐng)寫出你的所感、所得、所疑）第3課時(shí)運(yùn)動(dòng)圖象整體設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】：知識(shí)與技能：過(guò)程與方法：情感態(tài)度與價(jià)值觀：【重點(diǎn)難點(diǎn)】：重點(diǎn)：難點(diǎn)：【教學(xué)用具】：多媒體課件教學(xué)過(guò)程【自主學(xué)習(xí)】：x-

15、t圖象：v-t圖象：形狀xOtvOt縱坐標(biāo)意義對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)斜率交點(diǎn)縱截距面積【合作探究】：一物體以3m/s的速度勻速向東運(yùn)動(dòng)了4s后，立即以4m/s的反向速度向西運(yùn)動(dòng)了4s，作出物體的s-t圖象和v-t圖象，并由v-t圖象求出位移和路程。圖(2.6-4)v(m/s)t/sO5-5BACDEF20408060100一輛汽車沿著筆直的公路行駛，其v-t圖象如圖(2.6-4)所示。說(shuō)明圖中OA、AB、BC、CD、DE、EF各段表示的是什么運(yùn)動(dòng)？根據(jù)圖中折線和有關(guān)數(shù)據(jù)求出汽車在整個(gè)行駛過(guò)程中所通過(guò)的位移。【問(wèn)題生成】：（請(qǐng)寫出你的疑問(wèn)）【展示交流】：【達(dá)標(biāo)檢測(cè)】：x/m510O-5-1012345t/s(

16、甲)v/m/s510O-5-1012345t/s(乙)圖(2.6-5)一個(gè)質(zhì)點(diǎn)做直線運(yùn)動(dòng)，其x-t圖象如圖(2.6-5)（甲）所示，則請(qǐng)?jiān)趫D(乙)中作出與之對(duì)應(yīng)的v-t圖象。A.vOtvC.OtvOB.tvOD.t從手中豎直向上拋出的小球，與水平天花板碰撞后又落回到手中，設(shè)豎直向上的方向?yàn)檎较?，小球與天花板碰撞時(shí)間極短。若不計(jì)空氣阻力和碰撞過(guò)程中動(dòng)能的損失，則在圖(2.6-6)中，能夠描述小球從拋出到落回到手中整個(gè)過(guò)程運(yùn)動(dòng)規(guī)律的圖象是：（ ）【反饋意見】：（請(qǐng)寫出你的所感、所得、所疑）第4課時(shí)追及與相遇問(wèn)題整體設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】：知識(shí)與技能：學(xué)會(huì)分析復(fù)雜過(guò)程的技巧。掌握追及與相遇問(wèn)題的典型方法

17、。過(guò)程與方法：體驗(yàn)應(yīng)用規(guī)律的方法，培養(yǎng)分析物理過(guò)程的能力。情感態(tài)度與價(jià)值觀：增強(qiáng)學(xué)習(xí)物理的信心、提高學(xué)習(xí)物理的興趣?！局攸c(diǎn)難點(diǎn)】：臨界法、圖象法?！窘虒W(xué)用具】：多媒體課件教學(xué)過(guò)程【自主學(xué)習(xí)】：?jiǎn)栴}1：甲、乙兩車從同一地點(diǎn)沿同一方向同時(shí)出發(fā)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，甲的速度為v甲=20m/s，乙的速度為v乙=10m/s。則甲、乙兩車誰(shuí)運(yùn)動(dòng)在前誰(shuí)運(yùn)動(dòng)在后？它們之間的距離是逐漸縮小還是逐漸擴(kuò)大？答：_。甲、乙兩車從同一地點(diǎn)沿同一方向同時(shí)出發(fā)做直線運(yùn)動(dòng)，時(shí)間t=10s內(nèi)甲的速度由20m/s均勻減小到16m/s，乙的速度由10m/s均勻增大到14m/s。則甲、乙兩車誰(shuí)運(yùn)動(dòng)在前誰(shuí)運(yùn)動(dòng)在后？它們之間的距離是逐漸縮小還

18、是逐漸擴(kuò)大？答：_。甲、乙兩車從同一地點(diǎn)沿同一方向同時(shí)出發(fā)做直線運(yùn)動(dòng)，時(shí)間t=10s內(nèi)甲的速度由20m/s均勻增大到30m/s，乙的速度由10m/s均勻增大到20m/s。則甲、乙兩車誰(shuí)運(yùn)動(dòng)在前誰(shuí)運(yùn)動(dòng)在后？它們之間的距離是逐漸縮小還是逐漸擴(kuò)大？答：_。由以上分析可知：兩物體一前一后沿一直線做同方向的運(yùn)動(dòng)，它們之間的距離在什么情況下會(huì)逐漸縮小？在什么情況下會(huì)逐漸擴(kuò)大？答：_。問(wèn)題2：甲物體從靜止開始以1m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，乙物體以6m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)將甲、乙兩物體在表中各時(shí)刻對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度值填入下表；t/s012345v甲/m/sv乙/m/sv/m/st/sO612612圖(2.6-7)請(qǐng)?jiān)趫D(2.6-7)中同一坐標(biāo)系中做出甲、乙兩物體的v-t圖象?！竞献魈骄俊浚豪}：車從靜止開始以1m/s2的加速度前進(jìn)，車后相距x0為25m處，某人同時(shí)開始以6m/s的速度追車，能否追上？若追不上，求人、車間的最小距離。方法：臨界法方法：圖象法方法：判別式法方法：相對(duì)運(yùn)動(dòng)法課堂小結(jié)：一個(gè)關(guān)鍵：過(guò)程。兩個(gè)關(guān)系：位移關(guān)系；