五、伽利略对自由落体运动的研究一、教学目标1．知识与技能：通过历史回顾,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。2．过程与方法：了解伽利略的实验研究过程，认识伽利略有关实验的科学思想和方法,培养学生探求知识的能力3．情感态度与价值观：从科学研究过程中体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养敢于坚持真理，勇于创新的科学精神和实事求是的科学态度，逐步帮助学生树立起辩证唯物主义的认识论。二、教学重点、难点教学重点及其教学策略：重点：让学生了解抽象思维、数学推导和科学实验相结合的科学方法。教学策略：再现亚里士多德和伽利略对自由落体运动的不同认识，通过讨论、交流，让学生了解并学习伽利略研究自由落体运动的科学思维方法和巧妙的实验构思，从而体会“观察现象→实验探索→提出问题→讨论问题→解决问题”的科学探索方式。三、设计思路观察实验：纸片和小石子自由下落学生讨论得出结论，组织学生分析学习伽利略的逻辑分析和实验方法体会、归纳对待事物的科学思想方法四、教学资源1．实验器材：小石子若干，形状相同的纸片若干，羽毛，小金属片若干，牛顿管，抽气机。2．多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。五、教学设计教师活动学生活动点评引入新课拿出一本书、一张展开的纸，从同一高度自由释放。提问：它们谁先着地？（请学生列举生活中物体下落快慢比较的例子）请你们分组讨论：到底怎样的物体落得快？学生会回答：书先着地小组讨论后回答学生会得出各种正确或错误的结论，不急着下结论对这个问题历史上不同时期有不同的认识。讲授新课一、对自由落体的两种观点（让学生阅读P48第一、二部分内容。）
提问：伽利略推翻亚里士多德的观点，采用的是什么推理方法？你以前是否用到该法？请你们设计实验来推翻亚里士多德的观点的。提问：什么原因造成不同物体下落有快有慢？提问：在没有空气阻力的情况下，轻重不同物体的下落快慢会怎样呢？演示牛顿管中的物体下落：将抽过气的牛顿管内的金属片与轻鸡毛从静止一起下落，观察结果，两者几乎同时落到牛顿管的下端(强调：管内空气已被抽得很稀薄，空气阻力的影响非常小)；将牛顿管内放入空气再做实验，情况截然不同了，金属片比鸡毛落得快。二、伽利略的猜想和假说伽利略在否定了亚里士多德的观点后，并没有就此止步，他要进一步研究自由落体运动的规律。请同学阅读P48—49第三部分。提出问题：1、伽利略研究落体运动首先应解决什么问题？2、用什么量来描述物体“运动性质”？3、伽利略作了怎样的猜想？三、伽利略猜想的实验验证猜想还毕竟是猜想，是否正确，是否具有指导意义，还需要验证。请同学阅读P49—50第四部分。（学生分组讨论得出：反证法是一种常用的推理方法。）方案不一定同，学生的实验方案可能有：将纸片团成纸团、小石子同时释放；将纸片团成纸团、纸片同时释放；小石子、纸片呈竖直同时释放等等，并说明实验现象，得出结论：重的物体不一定下落得快。讨论得出：空气阻力得出结论：在没有空气阻力的情况下，物体下落的快慢与重力的大小无关。小组讨论后回答：描述运动所需的概念。小组讨论后回答：描述物体运动快慢的物理量有瞬时速度、平均速度；描述速度变化快慢的物理量是加速度。V∝x(最后否定了)及V∝t引导学生学会在实际中注重方法的总结。激发学生探究事物本质的热情。学生也可能分析得出：空气阻力越小于物体重力时，不同的物体下落快慢差别越小。学生会很兴奋，让他们体会实验的魅力。认识到突出主要因素，忽略和排除次要因素，进行科学研究的重要思路和方法。进一步完善理论，对实际有更深、更远的指导意义。提出一个问题往往比解决一个问题更重要。猜测可能是解决问题的开端，猜测是一种科学的方法。
问题：伽利略遇到了什么困难？如何解决的？多媒体展示：伽利略研究物体沿不同角度的斜面运动的情况。他进行了上百次的定量研究，发现从斜面上滚下的小球都做匀加速运动。由此他推想，当斜面倾角增大到90°，小球做自由落体运动时，仍然会做匀加速运动。四、伽利略的科学方法伽利略对运动的研究，不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的方法。请同学们总结本节内容，归纳这种科学方法。本课小结知识就是力量，而能力与方法比知识更有力量，我们每个人都应该可以象伽利略那样去思索.重要的是学会认识世界的方法和具备进行科学研究的能力，如若我们能从亚里士多德和伽利略以及其他各位伟大学者的失败与成功中寻求启发和借鉴.我们也将会拥有一颗杰出的闪烁出智慧之光的大脑，去面对已知的与未知的物理世界。布置作业1、如何证明V∝x的猜想是错误的？2、写一篇短文，谈谈自己的认识、体会和受到启发而想到的问题。（学生仔细阅读后讨论，得出）1、困难之一：无法测量瞬时速度。解决方案：借助于数学推理得出从静止开始作匀加速直线运动的物体，通过的位移与时间的平方成正比。2、困难之二：没有准确的计时工具，无法测定象自由落体这样较短的时间。解决方案：设计了著名的“冲淡重力”的斜面实验同学讨论归纳：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→实验进行检验→对假设进行修正和推广→……在科学研究中，转换测量对象，进行间接测量的是一种重要的思路。伽利略的伟大之处就在于他首先采用了实验检验猜想的科学方法合理的外推对得出正确结论有很大的帮助。
板书设计第五节伽利略对自由落体运动的研究一、对自由落体的两种观点：1、亚里士多德的错误观点2、伽利略的观点二、伽利略的猜想和假说：1、伽利略研究落体运动首先应解决的问题：描述运动所需的概念。2、用来描述物体运动性质的物理量：时间、位移、瞬时速度、平均速度、加速度。3、伽利略的猜想：v∝x（最后否定掉了）v∝t三、伽利略猜想的实验验证：1、伽利略遇到的困难和解决方案：困难之一：无法测量瞬时速度。解决方案：改测位移与时间的关系（静止开始作匀加速直线运动的物体s∝t2）困难之二：没有准确的计时工具。解决方案：“冲淡重力”的斜面实验2、合理的外推四、伽利略的科学方法：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→实验进行检验→对假设进行修正和推广→……
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