《伽利略对自由落体运动的研究》一、教学内容和学情分析1．课标要求合物理学史的相关内容，通过了解伽利略对自由落体运动的贡献，认识物理实验与科学思维在物理研究中的作用。课前活动：布置了课前学案，让学生查阅亚里士多德和伽利略的相关资料，认识两位科学家。通过朗威实验校本课程，提前培训一名学生设计完成斜面实验，课上进行讲解。说明：本节课时自由落体运动的第二课时。2．学生已有的知识结构和能力水平在学习本课前，学生已经掌握了加速度概念、匀变速直线运动规律，学习过研究运动的实验工具（打点计时器）的使用及数据处理方法。初步掌握了研究物理问题的基本思路和描述物体运动规律的基本方法。通过自由落体第一课时，学生知道了自由落体运动时在没有空阻力时的下落运动。自由落体运动是加速度为g的匀加速直线运动。二、教学目标1．通过查阅亚里士多德和伽利略的相干资料，使学生的了解物理学史。2．了解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方式。3．了解伽利略对自由落体的研究研究过程，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三、教学重、难点分析及策略1．教学重点使学生体会“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检验→对假说进行推广和修正”的科学思想方法2．教学难点伽利略巧妙的实验构思和科学思想四、整体设计思路本节内容是介绍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。先让学生完成课前学案，收集相关资料，在课堂上经过讨论和发表见解，充实和完善的展现伽利略的研究过程与方法。由学生介绍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。五、教学过程设计1、由反应尺，引出落地运动的研究说明反应时间，由学生设计时间反应尺，说明原理，复习自由落体运动规律。2、追溯历史，认识研究落体运动的两位科学家正确评判亚里士多德，说明亚里士多德思想之伟大。全满了解伽利略。3、逻辑的力量亚里士多德通过观察，在日常生活中，重的物体下落快，轻的物体下落慢。得出结论：物体下落的快慢是由它们的重量决定的。伽利略是怎样提出假设，运用逻辑推理的?假设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，大石头会被小石头拖的慢下来。但两块石头捆在一起，重量增大，整个系统下落的速度应该比8大。这样就出现了矛盾。4、伽利略的研究过程
伽利略并没有就此止步，他要进一步通过实验研究自由落体的规律。困难一：概念上的困难（连速度的定义都有） 解决方案：首先建立速度v、平均速度、瞬时速度、加速度a等概念伽利略对落体运动是怎样猜想的？据此提出的假说的内容是什么？落体运动是最简单的变速运动，速度应该是均匀变化的。其情况又可以分为两种:一种是速度v的变化对时间t来说是均匀的，即v∝t，另一种是速度v的变化对位移x来说是均匀的，即v∝x。后来发现，如果v与x成正比，将推导出十分复杂的结论。所以伽利略开始以实验来检验v与t成正比的猜想是否是真实的。5、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。伽利略之所以比他的前人更伟大，就在于他首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法。在他之前，学者们总是通过思辨性的论战来决定谁是谁非。展示问题：伽利略又遇到了什么困难？如何解决的？困难二：无法测量瞬时速度．解决方案：不测v! 通过数学运算得出结论：如果初速度为零且v∝t ，则x∝t2 ，这样，只要测出物体通过不同位移及所用的时间,看是否满足 x∝t2就可以验证物体的速度是否随时间均匀变化困难三：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”的斜面实验通过该问题的创设，培养学生自主探究的能力，体会伽利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。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。由一名学生介绍朗威实验器材并验证：第一步：小车在同一斜面倾角下，测得的加速度相同第二步：随倾角增加，测得的小车加速度增加第三步：同一倾角，不同质量的小车加速度相同学生总结：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：小球经过的距离的比值等于经过这些距离对应所用时间间隔的平方之比．即小球沿斜面滚下的运动为匀加速直线运动。且质量不同的小球沿同一斜面下落,加速度相同增大斜面倾角,加速度变大倾角很大。伽利略在这个基础上进行合理外推，当倾角增大到90度时，就是自由落体运动！小球仍然保持匀加速直线运动的性质，且所有物体下落时的加速度都是一样的！至此，伽利略就完成了对自由落体运动的研究。(后人在用伽利略的器材重复他的实验时发现:铜球沿斜面滚下,如果斜面倾角超过5°就很难准确计时。伽利略把他的结论外推至90°是需要很大勇气的。后来,他的外推被直接的实验证实了)6、小结伽利略对自由落体的研究，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科学方法。请同学们总结本节内容，归纳这种科学方法．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→通过实验对推论进行检
验→对假说进行修正和推广→……7.作业学探诊37页第四节六.板书伽利略对自由落体运动的研究1.亚里士多德的思想：观察现象--------结论2.伽利略的思想-----科学思想观察→提出假设→运用逻辑得出推论→通过实验对推论进行检验→对假说进行修正和推广
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