江西省吉安縣高中物理 第二章 勻變速直線運動的研究 2.6 伽利略對自由落體運動的研究導學案 新人教版必修1（通用）

1、伽利略對自由落體運動的研究 一、教學內容和學情分析1 課標要求合物理學史的相關內容，通過了解伽利略對自由落體運動的貢獻，認識物理實驗與科學思維在物理研究中的作用。課前活動：布置了課前學案，讓學生查閱亞里士多德和伽利略的相關資料，認識兩位科學家。通過朗威實驗校本課程，提前培訓一名學生設計完成斜面實驗，課上進行講解。說明：本節(jié)課時自由落體運動的第二課時。2學生已有的知識結構和能力水平在學習本課前，學生已經掌握了加速度概念、勻變速直線運動規(guī)律，學習過研究運動的實驗工具（打點計時器）的使用及數據處理方法。初步掌握了研究物理問題的基本思路和描述物體運動規(guī)律的基本方法。通過自由落體第一課時，學生知道了自由

2、落體運動時在沒有空阻力時的下落運動。自由落體運動是加速度為g的勻加速直線運動。二、教學目標1通過查閱亞里士多德和伽利略的相干資料，使學生的了解物理學史。2了解伽利略研究自由落體運動的科學思維方法和巧妙的實驗構思方式。3了解伽利略對自由落體的研究研究過程，認識伽利略有關實驗的科學思想和方法，培養(yǎng)學生探求知識的能力三、教學重、難點分析及策略1 教學重點使學生體會“對現象的一般觀察提出假設運用邏輯（包括數學）得出推論通過實驗對推論進行檢驗對假說進行推廣和修正”的科學思想方法2 教學難點伽利略巧妙的實驗構思和科學思想四、整體設計思路本節(jié)內容是介紹伽利略研究自由落體運動的科學思維方法和巧妙的實驗構思。先

3、讓學生完成課前學案，收集相關資料，在課堂上經過討論和發(fā)表見解，充實和完善的展現伽利略的研究過程與方法。由學生介紹伽利略研究自由落體運動的科學思維方法和巧妙的實驗構思。五、教學過程設計1、由反應尺，引出落地運動的研究說明反應時間，由學生設計時間反應尺，說明原理，復習自由落體運動規(guī)律。2、追溯歷史，認識研究落體運動的兩位科學家正確評判亞里士多德，說明亞里士多德思想之偉大。全滿了解伽利略。3、邏輯的力量亞里士多德通過觀察，在日常生活中，重的物體下落快，輕的物體下落慢。得出結論：物體下落的快慢是由它們的重量決定的。伽利略是怎樣提出假設，運用邏輯推理的?假設大石頭的下落速度為8，小石頭的下落速度為4，當

4、我們把兩塊石頭捆在一起，大石頭會被小石頭拖的慢下來。但兩塊石頭捆在一起，重量增大，整個系統下落的速度應該比8大。這樣就出現了矛盾。4、伽利略的研究過程伽利略并沒有就此止步，他要進一步通過實驗研究自由落體的規(guī)律。困難一：概念上的困難（連速度的定義都有）解決方案：首先建立速度v、平均速度、瞬時速度、加速度a等概念伽利略對落體運動是怎樣猜想的？據此提出的假說的內容是什么？落體運動是最簡單的變速運動，速度應該是均勻變化的。其情況又可以分為兩種:一種是速度v的變化對時間t來說是均勻的，即vt，另一種是速度v的變化對位移x來說是均勻的，即vx。后來發(fā)現，如果v與x成正比，將推導出十分復雜的結論。所以伽利略

5、開始以實驗來檢驗v與t成正比的猜想是否是真實的。5、實驗驗證猜想畢竟是猜想，是否正確，是否具有指導意義，還需要驗證。伽利略之所以比他的前人更偉大，就在于他首先采用了以實驗檢驗猜想和假設的科學方法。在他之前，學者們總是通過思辨性的論戰(zhàn)來決定誰是誰非。展示問題：伽利略又遇到了什么困難？如何解決的？困難二：無法測量瞬時速度解決方案：不測v!通過數學運算得出結論：如果初速度為零且vt，則xt2，這樣，只要測出物體通過不同位移及所用的時間,看是否滿足xt2就可以驗證物體的速度是否隨時間均勻變化困難三：沒有準確的計時工具，無法測定像自由落體這樣較短的時間。解決方案：設計了著名的“沖淡重力”的斜面實驗通過該

6、問題的創(chuàng)設，培養(yǎng)學生自主探究的能力，體會伽利略所采用的方法的巧妙，鼓勵學生要敢于猜想，大膽發(fā)現，勇于創(chuàng)新。由于伽利略時代的實驗儀器不能精確測量快速下落所需的時間，所以他設想通過斜面落體來“沖淡重力”，并通過延伸斜面和控制斜面傾角來控制物體運動的速度和所經歷的時間。由一名學生介紹朗威實驗器材并驗證：第一步：小車在同一斜面傾角下，測得的加速度相同第二步：隨傾角增加，測得的小車加速度增加第三步：同一傾角，不同質量的小車加速度相同學生總結：經過多次實驗發(fā)現，雖然不斷改變斜面的傾斜度，但得到的結果有共同點：小球經過的距離的比值等于經過這些距離對應所用時間間隔的平方之比即小球沿斜面滾下的運動為勻加速直線運

7、動。且質量不同的小球沿同一斜面下落,加速度相同增大斜面傾角,加速度變大傾角很大。伽利略在這個基礎上進行合理外推，當傾角增大到90度時，就是自由落體運動！小球仍然保持勻加速直線運動的性質，且所有物體下落時的加速度都是一樣的！至此，伽利略就完成了對自由落體運動的研究。(后人在用伽利略的器材重復他的實驗時發(fā)現:銅球沿斜面滾下,如果斜面傾角超過5就很難準確計時。伽利略把他的結論外推至90是需要很大勇氣的。后來,他的外推被直接的實驗證實了)6、小結伽利略對自由落體的研究，不僅確立了許多用于描述運動的基本概念，而且創(chuàng)造了一套對近代科學的發(fā)展極為有益的科學方法。請同學們總結本節(jié)內容，歸納這種科學方法同學討論歸納：對現象的一般觀察提出假設運用邏輯得出推論通過實驗對