北京师范大学教学实习教案（注：须于上课前二日写好）院/系 物理学系 专业 物理学 实习生姓名 路东磊 学号 0710150074 院系指导教师 李多实习学校指导教师 雷正环老师 原任课教师 雷正环老师 2010 年10月14日(星期二)第一、二、三节课实习成绩 （本人本次实习第4个教案）实习学校实习班级高一(6)班实习科目物理教学课题伽利略对自由落体运动的研究所用教材教材名称： 物理 第 1 册，第 2章 6 节 45—49 页出版社：人民教育出版社教学目标知识与及技能：1、了解伽利略研究自由落体运动的历史；2、了解伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思；3、理解任何猜想和假说都必须要有实验验证。过程与方法：1、学习伽利略的科学方法；2、让学生初步体会抽象思维、提出假说、科学实验是进行科学研究的重要思路和方法。情感态度与价值观：1、学习科学家们对权威敢于质疑的勇气；2、学习科学家们科学研究的执著精神。教学重点了解探索过程，明确探索的步骤，同时了解实验及科学的思维方法在探究中的重要作用，从中提炼自己的学习方法．教学难点1、伽利略的验证性实验的设计；2、伽利略的理想外推。课时安排45分钟教学用具PPT，纸张（一整张和半张）教学方法讲解、演示、学生讨论、提问
教学过程及内容【旧识回顾与新课引入】教师：同学们，在第五节里我们学习了自由落体运动，知道了自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，现在我们来回顾一下自由落体运动的规律。【提问学生】什么是自由落体运动？自由落体运动的速度公式、位移公式、推论？现在我们学起来感觉自由落体运动是一个很简单的运动过程，但是就算是得出这么一个简单规律的过程也并不简单，事实上，人们从开始研究这个问题到得出“自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动”这一结论经历了近两千年。为什么对自由落体运动的研究花费了近两千年的时间？又是谁用什么样的方法把将这样的运动过程以这么一种简单的形式呈现在我们的面前？通过这节课的学习我们就能够解答这样的问题。【板书：第六节伽利略对自由落体运动的研究】【新课教学】一、绵延两千年的错误教师：前面已经说到，人们对自由落体运动的研究经历了近两千年，首先研究这个问题的，大概就是亚里士多德了。亚里士多德（前384—前322）：古希腊的思想家、教育家、哲学家、“百科全书式”的科学家。他学识渊博、著作颇丰。至少撰写了170种著作，流传下来的也有47种。恩格斯评价说：最博学的人。马克思评价说：古代最伟大的思想家。他观察平常生活中的现象发现，石头比树叶下落得快，苹果比苹果叶下落得快……于是，他得到了一个结论：重的物体比轻的物体下落得快。现在，我们都已经知道了这个结论是错误的，而且很容易验证。但是这个错误的观点却统治人们的思想两千年，16世纪末伽利略对此表示了怀疑。【演示】一整张纸和半张纸，整张纸展开平放，半张纸揉成团，从同一高度同时下落。半张的远比整张的下落得快。教师：我们看到质量轻的反而下落得快，这样我们就从实验上很简单地就证明了亚里士多德观点的错误，那么为什么这个错误的观点却统治了人们的思想近两千年？大家讨论一下。【提问学生他们的想法或者讨论的结果】学生可能回答：因为亚里士多德很伟大，没人怀疑他会错；因为这个结论所说的跟看到的事实一样。教师对学生予以肯定，并总结学生的回答：通过同学们的回答，我们能够知道亚里士多德的这个错误观点之所以能两千年来没被推翻的原因有两条：1、亚里士多德的权威；2、亚里士多德的这个观点是从观察中得来的，符合人们的常识。教师：由此可见：不能够迷信权威；生活中看到的未必是某件事情的全部规律。教师：我还要说明一点，虽然亚里士多德的著作或观点有一些错误存在，但是这些错误并不能掩盖他的成就，我们要正确的看待他的成就和错误。二、逻辑的力量教师：我们用一张半纸证明了“重物比轻物下落得快”这个观点的错误，而伽利略还从逻辑上证明了该观点的错误。伽利略：全名伽利略·伽利莱，564年伽利略生于意大利的比萨城，是文艺复兴后期近代实验科学的创始人。在研究工作中，开科学实验之先河，并通过大量的观察和实验总结出了惯性定律、自由落体运动规律和相对性原理，发现了单摆振动的等时性原理；用自制的33倍望远镜观察天象，发现了一系列令人震惊的天文现象。根据亚里士多德的观点，一块大的石头要比一块小的石头下落速度大。伽利略假定大石头的下落速度为8，小石头的下落速度为4，当把两个石头捆在一起时，大石头会被下落慢的小石头拖着，使整体速度小于8；但是两个石头捆在一起总的重量比大石头还要大，那它们下落的速度就比8还要大。这样，“重物比轻物下落得快”就自相矛盾，说明亚里士多德是错误的。既然“重物比轻物下落得快”是错误的，那么实际情况是什么样的呢？伽利略认为：重物和轻物下落得同样快。从伽利略指出“重物和轻物下落得同样快”那时起，人们的思想观
教学过程及内容念就开始发生变化。三、猜想与假说教师：伽利略就这样很巧妙地得出“重物和轻物下落得同样快”这个结论，在很多人看来他的工作就算完成了。但是伽利略并不这么想，他要进一步研究自由落体运动的规律，他要搞清楚自由落体到底是个什么样的运动。那么他是怎么研究的呢？他首先面临的是概念上的问题，因为那时候连速度的明确定义都没有，因此他必须先建立描述运动所需要的概念，比如平均速度、瞬时速度和加速度等就是伽利略首先建立起来的。伽利略相信，自然界的规律是简洁明了的。因此，他认为落体运动是一种最简单的变速运动，而最简单的变速运动应该是速度均匀变化的。那么怎样才算是均匀呢？伽利略考虑了两种可能：一种是速度的变化对时间来说是均匀的，比如每过1s，速度变化2m/s；另一种情况是速度的变化对位移来说是均匀的，比如每下落1m，速度变化2m/s。四、实验验证有了这样的猜想之后，伽利略先是数学推导，他发现如果速度的变化对位移来说是均匀的，那么将会推导出十分复杂的结论，这与他认为的“自然界的规律是简洁明了的”是相违背的。因此，他就验证“速度的变化对时间来说是均匀的”这种情况是否正确。他通过数学运算得出这样的一个结论：如果物体的初速度为0，而且速度随时间的变化是均匀的，即v∝t，它通过的位移就与时间的二次方成正比，即x∝t2。【这里可以让学生或者老师自己推导一下】这样，只要测出通过不同位移所用的时间就可以检验物体的速度是否随时间均匀变化。比如，通过位移x所用时间为t，那么他只需要检验通过4x用的时间是不是2t就能检验物体的速度是否随时间均匀变化。但是要验证还有一个困难。我们知道，物体下落时很快的，而当时的计时工具很落后，只能靠滴水计时，滴水是不能够测量自由落体运动所用时间的。那怎么办呢？别担心，伽利略是很聪明的，他想出了一个很巧妙的方法。他让铜球沿阻力很小的斜面滚下，小球在斜面上运动的加速度要比自由下落小得多，用的时间也就长得多，测量起来也就相对容易得多。伽利略做了很多次实验，换了不同质量的铜球，让小球从不同的高度滚下，又改变斜面的倾角，最后他得出：小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动，加速度只与斜面倾角有关，与小球质量、开始滚下时的高度都无关，而且倾角越大加速度越大。但是，小球沿斜面的运动毕竟不是落体运动，还是不知道落体运动的规律是什么样的啊？你研究了半天跟落体运动没关系，你这不是白忙活吗？这时候，又体现出了伽利略的聪明之处，他将在斜面上得到的结论做了合理的外推。斜面上得到的结论不是倾角越大，加速度越大吗？如果倾角增大到90°，这不就是落体运动吗？至此，伽利略就得出了“自由落体运动是初速为0的匀加速直线运动”的结论。尽管伽利略的逻辑和思维都让人十分钦佩，但是还是有人会问：为什么日常生活中还是会见到重的物体下落得快，轻的物体下落得慢呢？其实咱们同学都已经知道了，这是因为空气阻力的存在，当然伽利略也是这么回答的。当空气阻力的影响很小时，我们可以忽略空气阻力，将落体运动看做自由落体运动。伽利略还特别指出，在科学研究中，懂得忽略什么有时与懂得重视什么同等重要。五、伽利略的科学方法知道了伽利略的探究过程，我们回头来看一下他所用的科学研究方法。“对现象的一般观察”“提出假设”“运用逻辑（包括数学）得出推论”“通过实验对推论进行验证”“对假说进行修正和推广”。伽利略的科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学推演）结合起来，以伽利略
教学过程及内容为开端，近代科学的大门就此打开。伽利略就是以这样的科学方法得出了自由落体运动的规律，同时打开了近代科学的大门。其实在伽利略之前也有人怀疑过亚里士多德的错误，但是从来没有人像他这样以这种科学方法执着地研究。如果伽利略在证明了亚里士多德的错误之后就停步不前了，那么是谁发现的自由落体运动的规律就不得而知了。伽利略之所以能够成功，除了他的科学方法之外与他的执着的科学研究精神也是分不开的。【小结】【提问学生】学完了这一课，你觉得有什么收获？有什么想法？总结学生的回答。教师：这儿有两段话我们共同来看一下。德国著名物理学家玻恩说：“我荣获1954年的诺贝尔奖，与其说是因为我所发表的著作里包括了一个自然现象的发现，倒不如说是因为那里面包括一个关于自然现象的新思想方法基础的发现。”伽利略已死去三百多年，他所发现的自由落体规律在物理学知识的长河中所占的比例愈来愈小，但他研究问题所创造的一套科学方法，却不断为后人所继承和发扬……可见，一个科学的方法往往比一个结论更为重要。学习了伽利略的科学方法之后，我们来看一看伽利略的实验。例1：伽利略通过研究自由落体和物块沿光滑斜面运动，首次发现了匀加速运动的规律。伽利略假设物块沿斜面运动与物块自由下落遵从同样的法则，他在斜面上用刻度表示物块滑下的路程，并测出物块通过相应路程的时间，然后用图线表示整个运动过程，如图所示。图中OA表示测得的时间，矩形OAED的面积表示该时间内物块经过的路程，则图中OD的长度表示OA时间段的平均速度。P为DE的中点，连接OP且延长交AE的延长线于B，则AB的长度表示A点的瞬时速度。例2：滴水法测重力加速度的过程是这样的：让水龙头的水一滴一滴地滴在其正下方的盘子里，调整水龙头，让前一滴水滴到盘子而听到声音时，后一滴水恰好离开水龙头。从第1次听到水击盘声时开始计时，测出n次听到水击盘声的总时间为t，用刻度尺量出水龙头到盘子的高度差为h，即可算出重力加速度。设人耳能区别两个声音的时间间隔为0.1s，声速为340m/s，则（）A.水龙头距人耳的距离至少为34mB.水龙头距盘子的距离至少为34mC.重力加速度的计算式为D.重力加速度的计算式为解析：只要相邻两滴水滴下的时间间隔超过0.1s，人耳就能分辨出两滴水的击盘声，而与水龙头距人耳的距离无关。在0.1s内，水滴下落的距离。所以，水龙头距人耳的距离只要超过0.05m就行。两滴水的时间间隔为，所以，选D。例3：离地3m高的屋檐口有一个水滴由静止滴下，在屋檐口正下方有一扇窗户，窗户的高度为1m，窗户的上边缘离屋檐口的距离为0.8m，则该水滴完全通过窗户所用的时间为多少？（g=10m/s）解：方法一、t2-t1；方法二、（v2-v1）/g；其它。
板书设计第6节伽利略对自由落体运动的研究一、绵延两千年的错误五、实验验证亚里士多德：重的物体下落得快小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线二、逻辑的力量运动，加速度只与斜面倾角有关，与伽利略：轻、重物体下落得一样快小球质量、开始滚下时的高度都无关，三、猜想与假说而且倾角越大加速度越大落体运动的物体速度均匀变化六、合理外推（1）v∝x自由落体运动是初速为0的匀加速（2）v∝t直线运动四、逻辑推理七、伽利略的科学方法若v0=0，且v∝t，则x∝t2“
课后总结与评议纪录自我分析和同学评议意见实习学校指导教师意见院系指导教师意见填写说明：1.本表由实习生网上填写，每实习生四份。每一节新课（或连堂课）填写一份。2.打印填写后由实习学校指导教师和我校的指导教师签字，各院系存档。3.各院系将指导教师评语网上录入优秀教案，并将填写完整的优秀教案打印后交教务处。4.在外地不具备上网条件的同学采用纸介表格。外地实习学生的优秀教案在学生返校后网上补写。北京师范大学教务处提供电子版下载
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