7伽俐略对自由落体运动的研究整体设计本节内容是让学生了解并学习伽俐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，逻辑思维严谨，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程标准，该教学策略采用了先让学生收集相关资料，在课堂上经过讨论和发表见解，充实和完善伽俐略的研究过程与方法。引导学生一步步体会伽俐略严谨的科学态度、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。教学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。教学难点使学生体会“观察现象→实验探索→提出问题→讨论问题→解决问题”的科学探究方式。课时安排1课时三维目标知识与技能1、明确伽俐略对自由落体运动的研究方法。2、领会伽俐略的科学思想。过程与方法了解伽俐略的实验研究过程，认识伽俐略有关实验的科学思想和方法，培养学生探求知识的能力。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辨证唯物主义的认识论。课前准备学生收集的相关资料、小石子若干、形状相同的纸片若干、相同的硬币若干教学过程导入新课复习导入：1、什么是自由落体运动？2、自由落体运动有哪些规律？引言：物体下落的快慢与质量没有关系的结论在今天看来似乎并不难以接受。但这个结论却是伽俐略在经历了长时间的思考和实践后才得出的。今天我们就来一起来回顾伽俐略的研究过程。推进新课一、绵延两千年的错误1、介绍背景：亚里士多德的错误结论2、伽俐略的质疑和艰辛的探索历程3、点评：通过讲述以上内容使学生明白科学发展的道路并不是一帆风顺的，但科学终究要向前发展。培养学生敢于追求真理的无畏精神。问题探究伽俐略是怎样推翻亚里士多德的结论并建立自己的理论的呢？学生根据课本提供的内容和事先查阅的资料分组讨论，小组推选一位同学发表讨论结果。教师总结：伽俐略通过四个环节推翻了亚里士多德的结论并建立自己的理论。二、四个环节1、逻辑的力量学生阅读教材46页“逻辑的力量”标题下的内容问题：伽俐略是怎样论证亚里士多德观点是错误的？结论：用逻辑的自相矛盾使亚里士多德的理论陷入了困境并提出了重物与轻物应该下落同样快的思想。自己做一做：可以用胶带把两枚硬币粘在一起与一枚硬币同时下落做比较，并得出结论。2、猜想与假说
伽俐略运用理想模型，猜想运动的规律。在有了认真观察，仔细思考和较为严密的推理之后，对问题的认识就要有一个科学的猜想，或者叫假说，这是对事物认识的模型，是对事物认识的基础，是建立概念描述规律的前提。提出问题：（1）伽俐略研究落体运动首先应解决的问题是什么？（2）用什么量来描述物体“运动性质”？（3）伽俐略作了怎样的猜想？解决问题：（1）首先定义匀速运动，表明时间与通过的空间的比例关系。然后再定义匀加速运动，用于表书时间与速度的关系。但在没有进行数学推导和实验研究之前，他对匀加速运动的认识十分模糊。一开始他的设想有两个，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。（2）如果v与x成正比，将推出荒谬的结论。所以伽俐略的精力集中在v与t成正比的研究上。提出匀加速直线运动的运动性质。（3）提出第一定理，即平均速度定理：从静止开始的匀加速直线运动平均速度等于最高速率和加速开始前速率的平均值。在此基础上伽俐略又推出第二定理：一个物体从静止开始的匀加速运动下落的物体所经过的各段空间的比，等于经过这些距离对应所用的各个时间间隔的平方之比。并提出正确的表述：在从静止开始的匀加速直线运动中落体的瞬时速度正比于下落的时间，经过的距离正比于时间的平方。3、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：伽俐略遇到了什么困难？如何解决的？学生仔细阅读有关内容后，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的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，无法测量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：通过该问题的创设，每培养学生自主探究的能力，体会伽俐略所采用的方法的巧妙，鼓励学生要敢于猜想，大胆发现，勇于创新。4、合理外推（1）在倾角不断增大的过程中斜面实验结果表明：小球沿斜面滚下的运动的确是匀加速直线运动。（2）合理外推：当斜面的倾角增大到时，小球仍然会保持匀加速运动的性质，即所有物体下落时的加速度都是一样的，后来他的外推被直接的实验证实了。（3）解释生活中落体运动快慢的影响因素是空气的阻力。点评：正如伽俐略所指出的，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。这就是我们常说的抓住事物的主要矛盾，忽略次要影响，透过现象看清本质。提出问题：伽俐略是怎样建立自己的理论的？解决问题：（1）运用推理方法，使亚里士多德的理论陷入了矛盾中。（2）运用理想模型，猜想落体运动的规律。（3）运用数学方法，推导自由落体运动的数学表达式以及可以直接测定的物理量之间的函数关系。（4）合理外推，运用实验方法，对自由落体运动定律进行实验验证。三、伽俐略的科学方法1、归纳科学方法：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出结论→实验进行检验→对假设进行修正和推广→……点评：（1）伽俐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。（2）合理的外推对得出正确结论有很大的帮助。2、为什么我们特别重视伽俐略的结论呢？（1）因为伽俐略对问题的研究比较全面，先是通过观察现象，提出假设，运用逻辑和数学推理得出推论，再通过实验对推论进行检验（这是其他物理学家在研究同一问题上缺少的关键环节），并对假说进行修正和推广。
（2）他最先研究了惯性运动和落体运动的规律，为牛顿第一定律和第二定律的研究铺平了道路。他倡导实验和理论计算相结合，用实验检验理论的推导。这种研究方法对以后的科学研究工作具有重大的指导意义。（3）不迷信权威，对待问题勤于思考，敢于提出问题、挑战权威，不畏强权的精神也是我们应为之喝彩并学习的。点评：通过解决此问题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，帮助学生树立起辨证唯物主义的认识论。例题为了测量一楼的高度，某人设计了如下实验：在一根长为的绳两端各栓一重球，一人站在楼顶上，手执绳上端无初速度释放使其自由落下，另一人在楼下测量两球落地的时间差，即可根据、、g得出楼的高度。（不计空气阻力）（1）从原理上讲，这个方案是否正确？（2）从实际测量来看，你估计最大困难是什么？（3）若测得=10m，=0.4s，g取10，估算楼的高度？解：（1）这个方案可行因为：设楼高为H对下边的球有：①对上边的球有：②由①②消去时间t可求得楼的高度。（2）最大的困难是计时误差会很大。（3）整理（1）式中的两个方程代入数据可求的楼高约为36.45m。课堂练习1、小鹏摇动苹果树，从同一高度一个苹果和一片树叶同时从静止下落，发现苹果先落地，下面说法正确的是（）A.苹果和树叶都是自由落体运动B.苹果和树叶的运动都不能看成自由落体运动C.苹果的运动可以看作自由落体运动，树叶的运动则不能看成自由落体运动D.假如地球上没有空气，则苹果和树叶会同时落地2、伽俐略用巧妙的推理推翻了亚里士多德的错误观点，从而提出了：“自由落体是一种最简单的变速运动，速度应该是均匀变化的”观点。这种方法在科学研究中叫（）A.数学推演B.实验验证C.猜想与假设D.逻辑推理课堂小结本节课重点讲述了伽俐略怎样推翻亚里士多德的结论并建立自己的理论的。通过伽俐略科学方法的学习，培养正确解决问题的思路，树立正确的科学观念。布置作业1.如何证明的猜想是错误的？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。板书设计7伽俐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、伽俐略的观点二、伽俐略的研究方法1、逻辑的力量2、猜想和假说3、实验验证4、合理外推三、伽俐略的科学方法归纳科学方法：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出结论→实验进行检验→对假设进行修正和推广→……
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