2.6《伽利略对自由落体运动的研究》本节内容是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.教材编写的脉络清楚，逻辑推理严谨，文字表述生动、通俗易懂，因此，适合于学生自主学习。本节是新教材注重过程与方法、情感态度和价值观的一个标志性内容。过去的教学过分注重对知识与技能的掌握，而忽略了对科学精神、科学研究方法的培养.因此，能否通过这节课的学习让学生体会到人类对自然世界的探究思想和方法，感受到一位伟大的科学家的高尚情操，就成为这节课最终的目标。为了更好地落实新课标的精神，在课堂上经过讨论和发表见解，充实和完善伽利略的研究过程与方法。引导学生一步步体会伽利略严谨的科学态度、不畏强权的探索精神和正确地解决问题的思路，树立正确的科学观念。一、教学目标1．知识与技能了解落体运动研究的史实，了解近代实验科学产生的背景，理解猜想和假说要有实验验证的重要性,从中强调科学态度和科学方法教育。2．过程与方法通过让学生参与伽利略的逻辑分析过程及其探究自由落体规律的过程，培养他们的观察能力和逻辑推理能力；使学生了解研究自然规律的科学方法，培养其探求知识的能力。3．情感、态度与价值观以强调思想方法为本课的主线，使学生充分意识到思想观念的突破在人类进步历程中的重要作用。并在科学研究过程中体验探索规律的艰辛和喜悦，培养学生敢于创新的科学精神和实事求是的科学态度。二、教学重点、难点重、难点：让学生知道抽象思维、数学推导和科学实验相结合的科学方法。解决策略：让学生参与伽利略的整个研究过程，让学生去解决伽利略遇到的各种困难。三、教学方法多媒体辅助教学、实验探索与设问点拨相结合、实验法。四、教学设计思想本课主要是科学方法论的教学。因此在设计教案时始终紧扣科学思想方法，以之为主线，开展内容。5/5
首先用一段录象（真实生活中人们对轻重物体下落问题的看法）引入本课内容，给学生提供一个与学习有关的真实的环境，引起兴趣。然后让学生参与伽利略与亚里士多德对轻、重物体下落快慢问题的争辩，强调思想观念对认识事物的重要性；再重现伽利略对自由落体运动规律的艰难的探究过程，让学生从中体会科学方法的重要性。五、教学仪器米尺，长形盒，小球，多媒体课件，投影仪，实拍录象，牛顿管。六、教学设计导入新课用一段录象（真实生活中人们对轻重物体下落问题的看法）引入本课内容新课教学一逻辑的力量问题探究一伽利略是如何发现亚里士多德的观点是错误的？学生根据课本提供的内容分组讨论，小组推选一位同学发表讨论结果.根据亚里士多德的论断，一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大.假定大石头的下落速度为8，小石头的下落速度为4，当我们把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而减慢，结果整个系统的下落速度应该小于8；但两块石头捆在一起，总的重力比大石头还要重，因此整个系统下落的速度要比8还大.这样，就从“重物比轻物落得快”的前提推断出了互相矛盾的结论，这使亚里士多德的理论陷入了困境.为了摆脱这种困境，伽利略认为只有一种可能性：重物与轻物应该下落得同样快.（传说伽利略在比萨斜塔上做过落体实验，但后来又被严谨的考证否定了.尽管如此，来自世界各地的人们都要前往参观，他们把这座古塔看作伽利略的纪念碑）过渡：虽然伽利略并没有在比萨斜塔上做落体实验，但是他却通过更加科学，严谨的实验研究了自由落体运动。在研究过程中困难重重：二、猜想与假说.展示课件，提出问题：1.伽利略研究落体运动遇到的第一个困难是什么？2.伽利略是如何解决的？学生阅读课文，思考问题，小组讨论，选代表回答.第一个困难是概念上的，因为那时人们连速度的明确定义都没有。因此，对伽利略来说，必须首先建立描述运动所需的概念。诸如平均速度，瞬时速度以及加速度等，就是伽利略首先建立起来的。但在没有进行数学推导和实验研究之前，他的设想有两个，一个是速度的变化对时间来说是均匀的，即v与t成正比；另一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即v与x成正比.5/5
后来发现，如果v与x成正比，将推导出十分复杂的结论.所以伽利略的精力集中在v与t成正比的研究上.三、伽利略猜想的实验验证猜想毕竟是猜想，是否正确，是否具有指导意义，还需要验证.展示问题：如果你们是伽利略的话，你们准备用什么仪器来验证物体自由落体的瞬时速度和时间的正比关系？学生讨论后得出：打点计时器，频闪照片过渡：大家的方法都很好，只可惜400多年前还没有这些仪器。在那个时候想要直接来测量瞬时速度是不可能。直接求证的路是走不通了。展示问题：困难之一：无法测量瞬时速度，伽利略如何解决的？学生仔细阅读后讨论，得出。解决方案：借助于数学推理得出从静止开始做匀加速直线运动的物体，通过的位移与时间的平方成正比。点评：伽利略将测速度转化为可以实现的测位移，这个问题就解决了。2.困难之二：没有准确的计时工具，无法测定像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.点评：.由于伽利略时代的实验仪器不能精确测量快速下落所需的时间，所以他设想通过斜面落体来“冲淡重力”，并通过延伸斜面和控制斜面倾角来控制物体运动的速度和所经历的时间.经过多次实验发现，虽然不断改变斜面的倾斜度，但得到的结果有共同点：当斜面的倾角增大，发现小球的加速度随斜面倾角的增大而增大，那么，当斜面的倾角很大时，小球的运动不是跟落体运动差不多了吗？如果斜面的倾角增大到９０度，小球的运动就是落体运动了。虽然当时伽利略已经意识到空气的阻力将影响物体的下落，但是由于科学发展和仪器设备的限制，当时仍然没有办法用实验手段得到真空，所以并不能真正地完成一个自由落体运动的实验.伽利略的研究也只能停留在理论研究的部分，他写道“如果完全排除空气的阻力，那么，所有物体将下落得同样快。”直到牛顿的时代，发明了抽气机，才由牛顿设计了钱羽管（又称牛顿管），真正用实验证明在真空中，物体下落速度与物体重力无关.于是，伽利略的理论终于从纯理论研究进入实验验证，并通过实验验证了其正确性.实验演示：用牛顿管演示轻重物体的自由落体运动四、伽利略的科学方法其实以我们今天的科学技术，想要研究一个运动规律还是比较容易的。我们用打点计时器就能解决。我们今天之5/5
所以重现伽利略的实验过程，真正的目的不是为了规律本身，而是为了向大家展现伽利略在寻找规律的过程中所使用的与前人完全不同的一种全新的思维方法。从伽利略开始，大师辈出经典如云，近代科学的大门从此打开了。同学们，请你们来总结一下伽利略的方法。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→……教师总结：对于伽利略的成就和获得成就的方法，爱因斯坦的赞扬最具有代表性：“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。”七、课堂训练1.伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是（）A.其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论B.其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论C.运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显D.运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，是实验现象更明显2.在学习物理知识的同时，还应当十分注意物理学研究问题的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要。伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍然具有重要意义。请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定哪一个是伽利略的研究过程（）A.猜想—提出问题—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论B.提出问题—猜想—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论C.提出问题—猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论D.猜想—提出问题—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论.八、课堂小结本节课重点讲述了伽利略怎样推翻亚里士多德的结论并建立自己的理论的.通过伽利略科学方法的学习，培养正确解决问题的思路，树立正确的科学观念.5/5
九、布置作业写一篇短文，谈谈自己的认识、体会和受到启发而想到的问题.十、板书设计6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∝t（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（从静止开始做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5/5
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