高中物理：【整合】人教版高中物理必修1 第2章第6節(jié) 伽利略對自由落體運動的研究 教案

1、第 2 章 第 6 節(jié) 伽利略對自由落體運動的研究 (教案)物理核心素養(yǎng)主要由“物理觀念”“科學(xué) 思維”“科學(xué)探究”“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任” 四個方面構(gòu)成。教學(xué)分析本節(jié)內(nèi)容是介紹伽利略研究自由落體運動的科學(xué)方法和巧妙的實驗構(gòu)思。過去把這個內(nèi)容做閱讀材料處理，這次把它單例一節(jié)。這樣也是出于對過程與方法、情感態(tài)度與價值觀這兩個方面教育目標的重視。教科書編寫得脈絡(luò)清楚，邏輯推理嚴謹，文字表述生動和通俗 易懂，教學(xué)可以采取靈活的方式。這節(jié)課最終的目標.為了更好地落實新課標的精神，該教學(xué)策略采用了先讓學(xué)生收集相 關(guān)資料，在課堂上經(jīng)過討論和發(fā)表見解，充實和完善伽利略的研究過程與方法 .引導(dǎo)學(xué)生一步步體會伽利略嚴

2、謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、不畏強權(quán)的探索精神和正確地解決問題的思路，樹立正確 的科學(xué)觀念。教學(xué)目標：（一）物理觀念1. 認識空氣阻力對落體運動的影響，知道自由落體運動的概念；1. 明確伽利略對自由落體運動的研究方法，領(lǐng)會伽利略的科學(xué)思想。2. 通過對自由落體頻閃照片的數(shù)據(jù)處理得出自由落體運動的加速度大??；3. 通過勻變速直線運動的規(guī)律得到自由落體運動的規(guī)律；（二）科學(xué)思維、科學(xué)探究1 學(xué)會自己查找資料學(xué)習(xí)物理學(xué)史的方法。2 了解伽利略的實驗研究過程，認識伽利略有關(guān)實驗的科學(xué)思想和方法，培養(yǎng)學(xué)生探求知 識的能力。（三）科學(xué)態(tài)度與責(zé)任1. 體驗伽利略對自由落體運動的科學(xué)研究方法。2. 培養(yǎng)學(xué)生的想象力和分析處

3、理物理問題的能力3. 體驗科學(xué)研究過程的艱辛4. 形成科學(xué)的直覺與經(jīng)驗5. 培養(yǎng)學(xué)生堅持真理、勇于創(chuàng)新、實事求是的科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神教學(xué)重點和難點教學(xué)重點 伽利略對自由落體運動研究的過程、方法。教學(xué)難點 伽利略否前人錯誤結(jié)論的邏輯推理、斜面實驗結(jié)論的合理外推。教學(xué)資源：牛頓管、抽氣機、紙片、鐵片、刻度尺、小球、天平、放有海綿的緩沖盒、頻閃照片、自制 ppt 課件。教法與學(xué)法：講述法，類比法，教學(xué)過程：一、跨越時空的對話【思考 1】關(guān)于物體做落體運動時，下落快慢的影響因素，亞里士多德、伽利略分別提出了 哪些觀點？【學(xué)生回答】亞里士多德：物體下落的快慢是由它們的重量來決定的，重的下落快； 伽利略：

4、重物與輕物應(yīng)該下落一樣快?！舅伎?2】亞里士多德為什么會有錯誤的認識呢？【學(xué)生回答】觀察-歸納，無法通過實驗證明?！舅伎?3】為什么這個錯誤被延續(xù)了兩千多年？【學(xué)生回答】人們受主觀臆想和定勢思維的結(jié)果 ,更主要是因為這個是亞里士多德的觀點 , 亞里士多德是古希臘偉大的物理學(xué)家,人們都對他深信不移。【思考 4】伽利略是怎樣論證亞里士多德的觀點是錯誤的？【學(xué)生回答】邏輯-推理二、邏輯的力量讓學(xué)生閱讀教材 p46 頁的相關(guān)內(nèi)容：16 世紀末，意大利比薩大學(xué)的青年學(xué)者伽利略（galileo galilei,15641642）對亞里士多德的論斷表示了懷疑后來，他在 1638 年出 版的兩種新科學(xué)的對話一

5、書中對此作出了評論根據(jù)亞里士多德的論斷，一塊大石頭的下落速度要比一塊小石頭的下落速度大假定大石頭的下落速度為 8，小石頭的下落速度為 4，當(dāng)我們把兩塊石頭捆在一起時，大石頭會被小石頭拖著而減慢，結(jié)果整個系統(tǒng)的下落速度應(yīng)該小于8；但兩塊石頭捆在一起，總的重力比大石頭還要重，因此整個系統(tǒng)下落的速度要比 8 還大這樣，就從“重物比輕物落得快”的前提推斷出了互相矛盾的結(jié)論，這使亞里士多德的理論陷入了困境為了擺脫這種困境，伽利略認為只有一種可能性：重物與輕物應(yīng)該下落得同樣快（傳說伽利略在比薩斜塔上做過落體實驗，但后來又被嚴謹?shù)目甲C否定了盡管如此，來自世界 各地的人們都要前往參觀，他們把這座古塔看做伽利略

6、的紀念碑）三、猜想與假設(shè)【思考 1】伽利略在研究落體運動過程中首先遇到了什么困難？【學(xué)生回答】沒有描述運動的概念等【思考 2】伽利略作出了大膽的科學(xué)猜想，猜想的內(nèi)容是什么？【學(xué)生回答】1、vt；2、vx（最后否定了）。四、實驗驗證讓學(xué)生閱讀教材 p47 頁的相關(guān)內(nèi)容，閱讀后討論以下問題：【困難一】速度無法直接測量突破：間接驗證，借助于數(shù)學(xué)推理得出從靜止開始做勻加速直線運動的物體，通過的位移與 時間的平方成正比.若 v 0,且 vt0必有 xt2【困難二】落體運動時間太短，無法準確測量突破：設(shè)計了著名的“沖淡重力”的斜面實驗，“沖淡”重力，使其加速度減小。由于伽利略時代的實驗儀器不能精確測量快速

7、下落所需的時間，所以他設(shè)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(jīng)歷的時間經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)，雖然不斷改變斜面的傾斜度，但得到的結(jié)果有共同點：小球經(jīng)過的距離的比值等于經(jīng)過這些距離對應(yīng)所用時間間隔的平方之比伽利略在這個基礎(chǔ)上進行合理外推，當(dāng)傾角增大到 90 度時，實驗結(jié)論仍應(yīng)成立，此即豎直落體運動至此，伽利略就完 成了對自由落體運動的研究雖然當(dāng)時伽利略已經(jīng)意識到空氣的阻力將影響物體的下落，但是由于科學(xué)發(fā)展和儀器設(shè)備的限制，當(dāng)時仍然沒有辦法用實驗手段得到真空，所以并不能真正地完成一個自由落體運動的實驗伽利略的研究也只能停留在理論研究的部分，直到牛頓的時代，發(fā)明了抽氣機，才由牛頓設(shè)計了錢羽管（又稱牛頓管），真正用實驗證明在真空中，物體下落速度與物體重力無關(guān)于是，伽利略的理論終于從純理論研究進入實驗驗證，并通過實驗驗證了其正確性 課堂小結(jié)伽利略的科學(xué)方法：對現(xiàn)象的一般觀察提出假設(shè)運用邏輯得出推論實 驗進行檢驗對假設(shè)進行修正和推廣。伽利