1、.第五節 伽利略對自由落體運動的研究教學目的：一知識與技能 1理解落體運動研究的史實，理解邏輯推理的特色 2理解任何猜測和假說都需要有實驗驗證的重要性二過程與方法 1讓學生初步體會抽象思維、提出假說、科學實驗是進展科學研究的重要思路和方法 2通過史實理解伽利略研究自由落體規律的過程，體會其推理方法的微妙，同時理解猜測的必要性，感受探究規律的幾個必要過程和科學方法的重要性，理解體會一些科學的方法三情感態度與價值觀 1浸透研究自然規律的科學方法 2通過理解史實能培養同學們的意志和科學的方法觀，防止盲目和急功近利思想，進步自己的認識觀3經歷伽利略對自由落體運動的研究過程，體驗數學在研究物理間題中的重

2、要性體會人類對客觀世界發現之旅的樂趣教學重點：理解探究過程，明確探究的步驟，同時理解實驗及科學的思維方法在探究中的重要作用，從中提煉自己的學習方法教學難點：“觀念-考慮-推理-猜測-驗證是本節的重點思路，也是培養良好思維習慣的重要參考教學方法：探究、講授、討論、練習教學用具：錄像資料，多媒體課件。 教學過程：一新課導入 師：我們用手拿一個小球和一張紙片，放開后，小球和紙片從靜止開場下落我們可以看到，小球先落地，紙片后落地 公元前4世紀，古希臘偉大的思想家、哲學家亞里士多德Arestotle根據與我們類似的觀察，直接得出結論：重的物體比輕的物體下落得快 亞里士多德的論斷流傳了近2 000年，直到

3、16世紀，在意大利的比薩斜塔上，伽利略做了著名的兩個球同時落地的實驗兩個輕重不同的小球同時落地的聲音，是那樣的清脆美妙，又是那樣的發聾振聵!它動搖了人們頭腦中的舊觀念，創始了實驗和科學推理之先河，將近代物理學以致近代科學推上了歷史的舞臺今天這節課我們就一起來經歷伽利略對自由落體運動的研究過程，領悟這位大師的科學精神，物理思想、研究方法，得其精華，有所借鑒。二新課教學1、綿延兩千年的錯誤課件展示亞里士多智的觀點：物體越重，下落越快公元前，人們對物體下落的研究很少，憑著觀察認為重的物體比輕的物體下落得快當時，著名的思想家亞里士多德Aristotle，前384一前322經過了觀察和總結認為“物體下落

4、的速度與重力成正比這一觀點正好應和了人們潛意識里的想法，同時，它又是偉大的亞里士多德提出的論斷，人們堅信不疑從那以后，人們判斷物體下落的快慢甚至給孩子們上課時一直堅持這一觀點，這一觀點一直延續了2 000多年，從沒有人對它提出異議交流與討論：提出問題：為什么會有錯誤的認識呢?學生考慮問題，交流體會生：錯誤認識的根源在于不注童探究事物的本質，考慮不求甚解2、邏輯的力量16世紀末，意大利比薩大學的青年學者佃利略GalileoGalilei，15641642對亞里士多德的論斷表示了疑心后來，他在1638年出版的?兩種新科學的對話，一書中對此作出了評論根據亞里士多德的論斷，一塊大石頭的下落速度要比一塊

5、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，結果整個系統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，因此整個系統下落的速度要比8還大這樣，就從“重物比輕物落得快的前提推斷出了互相矛盾的結論，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，但后來又被嚴謹的考證否認了盡管如此，來自世界各地的人們都要前往參觀，他們把這莊古塔看作伽利略的紀念碑問題，伽利略是怎樣論證亞里士多德觀點是錯誤的?猜測，既然物體下落過程中的運

6、動情況與物體質量無關，那么為什么在現實生活中，不同物體的落體運動，下落快慢不同呢?我們能否猜測是由于空氣阻力的作用造成的呢?假如沒有空氣阻力將會怎樣呢?學生討論后答復做一做 請你用一枝鉛筆和較厚的一本書如圖251所示，體驗伽利略佯謬3、猜測與假說伽利略認為，自由落體是一種最簡單的變速運動他設想，最簡單的變速運動的速度應該是均勻變化的但是速度的變化怎樣才算均勻呢?他考慮了兩種可能：一種是速度的變化對時間來說是均勻的，即經過相等的時間，速度的變化相等，另一種是速度的變化對位移來說是均勻的，即經過相等的位移，速度的變化相等伽利略假設第一種方式最簡單，并把這種運動叫做勻變速運動4、實驗驗證師：實驗驗證

7、是檢驗理論正確與否的唯一標準任何結論和猜測都必須經過實驗驗證，否那么不成理論猜測或假說只有通過驗證才會成為理論所謂實驗驗證就是任何人，在理論條件下去操作都能到得實驗結果，它具有任意性，但不是無條件的，實驗是在一定條件下的驗證，而與實際有區別閱讀課件投影伽利略斜面實驗的情況伽利略在?兩種新科學的對話?中說：“用一塊木料制成長約12庫比特、寬半庫比特，厚三指的板條，在它的上面劃一條比一指略寬的槽將這個槽做得很直，打磨得很光滑，在槽上裱一層羊皮紙也要盡可能光滑取一個堅硬、光滑并且很圓的鋼球，放在槽中滾動將這個木槽的一增抬高一到二庫比特，使槽傾斜就像我要講的那樣把球放在槽頂沿槽滾下，記錄下降的時間實驗

8、要重復幾次，以便使測得的時間準確到兩次測定的結果相差不超過一次脈搏的非常之一，進展這樣的操作肯定了我們的觀察是可靠的以后將球滾下的間隔 改為槽長的四分之一，測定滾下的時間，我們發現它準確地等于前者的一半下一步，我們用另一些間隔 進展試驗，把全長用的時間與全長的二分之一、三分之二，四分之三，或者其他任何分數所用的時間相比較，像這樣的實驗，我們重復了整整一百次，結果總是經過的間隔 與時間的平方成比例，并且在各種不同坡度下進展實驗，結果也都如此討論與交流感受伽利略的探究過程，體會其科學方法師：物體做自由落體運動的速度很快，在當時的實驗條件下，是很難測量其位移和相應的時間，有什么方法可以使物體的速度可

9、以慢一點又能研究勻變建直線運動的?生：讓小球在傾斜的軌道上滾下傾角不要太大師：當時伽利略就是用這個方法他設計一個斜面實驗，使物體的運動速度變慢，解決了測量的難題伽利略在一塊木板上刻出一道直槽，槽內貼上羊皮紙使之平滑，用自制的水鐘測量時間，探究一個光滑黃銅小球沿傾斜直槽滑下時的運動情況我們也可以模擬這個四百多年前的實驗，感受科學家的研究方法播故影片： 用U型材，取長約16m的一段為導軌，以節拍器為計時器將導軌一端墊高，呈斜面狀，將小球開場運動處作出標記調整時，啟動節拍器，隨節拍聲數敷“3，2，1，0，12，3，將小球在聽到節拍聲“0時從原點釋放一邊隨節拍聲數數，一邊用手順序指出當節拍器響時，小球

10、大致的位置不改變小球下落的初始位置，只要釋放小球的時刻準確，在隨后的各節拍聲響時，在小球經過的大體位置上作出標記：從標尺上讀出各標記到起始位置的間隔間隔 ，并填入表格中：改變斜槽的傾斜角，重復實驗屢次：師：伽利略在當時有限的實驗條件研究出初速度為零的勻加速直線運動中位移和時間的關系如今我們可以用什么儀器比較準確的方法來記錄時間和位移進展研究呢? 生1：秒表、刻皮尺 生2：打點計時器 生3：頻閃照相機 師：桌面上就有打點計時器、小車、木板每兩位同學為一組設計實驗，研究初速度為零的勻加速直線運動的位移和時間的關系，并設計表格記錄實驗數據學生活動：討論并設計實驗方案，5分鐘后進展交流。參考方案；1把

11、小車軌道的一端墊高，呈斜面狀，把打點計時器固定在斜面最高點上紙帶穿過打點計時器的限位孔連在小車的尾部2翻開打點計時器開關，然后把小車從某一位置由靜止開場釋放，打出一條紙帶3從紙帶第一點開場，測量從開場到每一個點的時間和位移，并填入表格中4改變木板的傾角，把小車從同一位置從靜止開場釋放，并對從打出的紙帶反映的數據填入表格中師：我們已經確定了實驗方案，下面進展實驗并對實驗數據進展處理學生活動，兩人為一組進展實驗，并對實驗敷據進展處理師：從得到的實驗數據，我們得到什么結論?生1：同一傾角時，在誤差允許的范圍內，x1/t12=x2/t22=x3/t32=x4/t42=x5/t52常數即xt2生2：傾角

12、越大，常數越大師：我們得到的結論，與四百年前伽利略使用簡單儀器得到的結論完全一致伽利略根據斜面結果出發，認為，在初速度為零的勻加速直線運動中，經過的間隔 正比于時間的平方，即x/t2的比值恒量，恒量的數值隨著斜面傾角增大而增大當斜面傾角增大到90°，即斜面與地面垂直時，小球將自由下落，成為自由落體，xt2的關系仍然成立，此時x/t2的比值為最大，這時小球仍然會保持勻變速直線運動的性質自由落體運動是一種特殊的勻變速直線運動伽利略將實驗與邏輯思維相聯絡進展科學研究的思想，開拓了一條科學研究之路5、伽利略的科學方法 對現象一般觀察一提出猜測一運用邏輯推理一實驗對推理驗證一對猜測進展修證補充

13、一推廣應用 伽利略的科學思想方法的核心是把實驗和邏輯推理包括數學推理和諧地結合起來從而有力地推進了人類科學認識的開展 課堂訓練 1在物理學的開展歷程中，下面的哪位科學家首先建立了平均速度、瞬時速度和加速度等概念用來描繪物體的運動并首先采用了實驗檢驗猜測和假設的科學方法，把實驗和邏輯推理和諧地結合起來，從而有力地推進了人類科學的開展 A亞里士多穗 B.伽利略 C.牛頓 D愛因斯坦 2紅孩同學搖動蘋果樹，從同一高度一個蘋果和一片樹葉同時從靜止直接落向地面，蘋果：先著地，下面說法中正確的選項是 A.蘋果和樹葉做的都是自由落體運動 B.蘋果和樹葉的運動都不能看成自由落體運動 C.蘋果的運動可看成自由落體運動，樹葉的運動不能看成自由落體運動 D假設地球上沒有空氣，那么蘋果和樹葉會同時落地 3甲同學看到乙同學從10層樓的樓頂同時由靜止釋放兩個看上去完全一樣的鐵球，結果甲同學看到兩球不是同時落地的他分析了兩球未能同時落地的原因你認為他的以下分析哪些是正確的 A.兩球在下落過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.兩球下落過程中受到的空氣阻力一樣，先落地的是實心球，重力遠大于阻力 D.兩球下落過程中受到的空氣阻力一樣，先落地的是空心球，阻力與重力比差異較小 參考答案： 1答案：B 2答案：CD 3答案：C 解析：兩球形狀完