人教版高中物理第二章勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究2.6伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究教案

1、 2.6伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究本節(jié)內(nèi)容是讓學(xué)生了解并學(xué)習(xí)伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)的科學(xué)思維方法和巧妙的實(shí)驗(yàn)構(gòu)思.教材編寫的脈絡(luò)清楚，邏輯推理嚴(yán)謹(jǐn)，文字表述生動(dòng)、通俗易懂，因此，適合于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。本節(jié)是新教材注重過程與方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀的一個(gè)標(biāo)志性內(nèi)容。過去的教學(xué)過分注重對(duì)知識(shí)與技能的掌握，而忽略了對(duì)科學(xué)精神、科學(xué)研究方法的培養(yǎng).因此，能否通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)讓學(xué)生體會(huì)到人類對(duì)自然世界的探究思想和方法，感受到一位偉大的科學(xué)家的高尚情操，就成為這節(jié)課最終的目標(biāo)。為了更好地落實(shí)新課標(biāo)的精神，在課堂上經(jīng)過討論和發(fā)表見解，充實(shí)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(huì)伽利略嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、不畏

2、強(qiáng)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。一、教學(xué)目標(biāo)1知識(shí)與技能了解落體運(yùn)動(dòng)研究的史實(shí)，了解近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)產(chǎn)生的背景，理解猜想和假說要有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的重要性,從中強(qiáng)調(diào)科學(xué)態(tài)度和科學(xué)方法教育。2過程與方法通過讓學(xué)生參與伽利略的邏輯分析過程及其探究自由落體規(guī)律的過程，培養(yǎng)他們的觀察能力和邏輯推理能力；使學(xué)生了解研究自然規(guī)律的科學(xué)方法，培養(yǎng)其探求知識(shí)的能力。 3情感、態(tài)度與價(jià)值觀以強(qiáng)調(diào)思想方法為本課的主線，使學(xué)生充分意識(shí)到思想觀念的突破在人類進(jìn)步歷程中的重要作用。并在科學(xué)研究過程中體驗(yàn)探索規(guī)律的艱辛和喜悅，培養(yǎng)學(xué)生敢于創(chuàng)新的科學(xué)精神和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重、難點(diǎn)：讓學(xué)生

3、知道抽象思維、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的科學(xué)方法。解決策略：讓學(xué)生參與伽利略的整個(gè)研究過程，讓學(xué)生去解決伽利略遇到的各種困難。三、教學(xué)方法 多媒體輔助教學(xué)、實(shí)驗(yàn)探索與設(shè)問點(diǎn)撥相結(jié)合、實(shí)驗(yàn)法。四、教學(xué)設(shè)計(jì)思想本課主要是科學(xué)方法論的教學(xué)。因此在設(shè)計(jì)教案時(shí)始終緊扣科學(xué)思想方法，以之為主線，開展內(nèi)容。 首先用一段錄象（真實(shí)生活中人們對(duì)輕重物體下落問題的看法）引入本課內(nèi)容，給學(xué)生提供一個(gè)與學(xué)習(xí)有關(guān)的真實(shí)的環(huán)境，引起興趣。然后讓學(xué)生參與伽利略與亞里士多德對(duì)輕、重物體下落快慢問題的爭辯，強(qiáng)調(diào)思想觀念對(duì)認(rèn)識(shí)事物的重要性；再重現(xiàn)伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的艱難的探究過程，讓學(xué)生從中體會(huì)科學(xué)方法的重要性。五、教學(xué)儀

4、器米尺，長形盒，小球，多媒體課件，投影儀，實(shí)拍錄象，牛頓管。六、教學(xué)設(shè)計(jì)導(dǎo)入新課 用一段錄象（真實(shí)生活中人們對(duì)輕重物體下落問題的看法）引入本課內(nèi)容新課教學(xué)一 邏輯的力量 問題探究一伽利略是如何發(fā)現(xiàn)亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的？學(xué)生根據(jù)課本提供的內(nèi)容分組討論，小組推選一位同學(xué)發(fā)表討論結(jié)果. 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(shí)，大石頭會(huì)被小石頭拖著而減慢，結(jié)果整個(gè)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(gè)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

5、”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(rèn)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(shí)驗(yàn)，但后來又被嚴(yán)謹(jǐn)?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，他們把這座古塔看作伽利略的紀(jì)念碑）過渡：雖然伽利略并沒有在比薩斜塔上做落體實(shí)驗(yàn)，但是他卻通過更加科學(xué)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶?shí)驗(yàn)研究了自由落體運(yùn)動(dòng)。在研究過程中困難重重：二、猜想與假說. 展示課件，提出問題：1.伽利略研究落體運(yùn)動(dòng)遇到的第一個(gè)困難是什么？ 2.伽利略是如何解決的？學(xué)生閱讀課文，思考問題，小組討論，選代表回答.第一個(gè)困難是概念上的，因?yàn)槟菚r(shí)人們連速度的明確

6、定義都沒有。因此，對(duì)伽利略來說，必須首先建立描述運(yùn)動(dòng)所需的概念。諸如平均速度，瞬時(shí)速度以及加速度等，就是伽利略首先建立起來的。 但在沒有進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)和實(shí)驗(yàn)研究之前，他的設(shè)想有兩個(gè)，一個(gè)是速度的變化對(duì)時(shí)間來說是均勻的，即v與t成正比；另一種是速度的變化對(duì)位移來說是均勻的，即v與x成正比. 后來發(fā)現(xiàn)，如果v與x成正比，將推導(dǎo)出十分復(fù)雜的結(jié)論.所以伽利略的精力集中在v與t成正比的研究上.三、伽利略猜想的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想畢竟是猜想，是否正確，是否具有指導(dǎo)意義，還需要驗(yàn)證.展示問題：如果你們是伽利略的話，你們準(zhǔn)備用什么儀器來驗(yàn)證物體自由落體的瞬時(shí)速度和時(shí)間的正比關(guān)系？學(xué)生討論后得出：打點(diǎn)計(jì)時(shí)器，頻閃照片過渡

7、：大家的方法都很好，只可惜400多年前還沒有這些儀器。在那個(gè)時(shí)候想要直接來測(cè)量瞬時(shí)速度是不可能。直接求證的路是走不通了。 展示問題：困難之一：無法測(cè)量瞬時(shí)速度，伽利略如何解決的？ 學(xué)生仔細(xì)閱讀后討論，得出。解決方案：借助于數(shù)學(xué)推理得出從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體，通過的位移與時(shí)間的平方成正比。點(diǎn)評(píng)：伽利略將測(cè)速度轉(zhuǎn)化為可以實(shí)現(xiàn)的測(cè)位移，這個(gè)問題就解決了。 2.困難之二：沒有準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)工具，無法測(cè)定像自由落體這樣較短的時(shí)間. 解決方案：設(shè)計(jì)了著名的“沖淡重力”的斜面實(shí)驗(yàn). 點(diǎn)評(píng)：.由于伽利略時(shí)代的實(shí)驗(yàn)儀器不能精確測(cè)量快速下落所需的時(shí)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

8、制斜面傾角來控制物體運(yùn)動(dòng)的速度和所經(jīng)歷的時(shí)間. 經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn)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(diǎn)：當(dāng)斜面的傾角增大，發(fā)現(xiàn)小球的加速度隨斜面傾角的增大而增大，那么，當(dāng)斜面的傾角很大時(shí)，小球的運(yùn)動(dòng)不是跟落體運(yùn)動(dòng)差不多了嗎？如果斜面的傾角增大到度，小球的運(yùn)動(dòng)就是落體運(yùn)動(dòng)了。 雖然當(dāng)時(shí)伽利略已經(jīng)意識(shí)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(shí)仍然沒有辦法用實(shí)驗(yàn)手段得到真空，所以并不能真正地完成一個(gè)自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn).伽利略的研究也只能停留在理論研究的部分，他寫道“如果完全排除空氣的阻力，那么，所有物體將下落得同樣快。”直到牛頓的時(shí)代，發(fā)明了抽氣機(jī)，才由牛頓設(shè)計(jì)了

9、錢羽管（又稱牛頓管），真正用實(shí)驗(yàn)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(jìn)入實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其正確性. 實(shí)驗(yàn)演示：用牛頓管演示輕重物體的自由落體運(yùn)動(dòng)四、伽利略的科學(xué)方法 其實(shí)以我們今天的科學(xué)技術(shù)，想要研究一個(gè)運(yùn)動(dòng)規(guī)律還是比較容易的。我們用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就能解決。我們今天之所以重現(xiàn)伽利略的實(shí)驗(yàn)過程，真正的目的不是為了規(guī)律本身，而是為了向大家展現(xiàn)伽利略在尋找規(guī)律的過程中所使用的與前人完全不同的一種全新的思維方法。從伽利略開始，大師輩出經(jīng)典如云，近代科學(xué)的大門從此打開了。同學(xué)們，請(qǐng)你們來總結(jié)一下伽利略的方法。同學(xué)討論歸納：對(duì)現(xiàn)象的一般觀察提出假設(shè)運(yùn)用邏輯得出

10、推論實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)對(duì)假設(shè)進(jìn)行修正和推廣教師總結(jié)：對(duì)于伽利略的成就和獲得成就的方法，愛因斯坦的贊揚(yáng)最具有代表性：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端。”七、課堂訓(xùn)練 1.伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯思維的完美結(jié)合，如圖所示，可大致表示其實(shí)驗(yàn)和思維的過程，對(duì)這一過程的分析，下列說法正確的是（ ） A.其中的甲圖是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，丁圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論B.其中的丁圖是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，甲圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論C.運(yùn)用甲圖的實(shí)驗(yàn)，可“沖淡”重力的作用，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯D.運(yùn)用丁圖的實(shí)驗(yàn)，可“放大”重力的作用，是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明

11、顯 2.在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)十分注意物理學(xué)研究問題的思想和方法，從一定意義上說，后一點(diǎn)甚至更重要。偉大的物理學(xué)家伽利略的研究方法對(duì)于后來的科學(xué)研究具有重大的啟蒙作用，至今仍然具有重要意義。請(qǐng)你回顧伽利略探究物體下落規(guī)律的過程，判定哪一個(gè)是伽利略的研究過程（ ）A.猜想 提出問題 數(shù)學(xué)推理 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 合理外推 得出結(jié)論B.提出問題 猜想 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 數(shù)學(xué)推理 合理外推 得出結(jié)論C.提出問題 猜想 數(shù)學(xué)推理 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 合理外推 得出結(jié)論D.猜想 提出問題 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 數(shù)學(xué)推理 合理外推 得出結(jié)論.八、課堂小結(jié) 本節(jié)課重點(diǎn)講述了伽利略怎樣推翻亞里士多德的結(jié)論并建立自己的理論的.通過伽利略科學(xué)方法的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)正確解決問題的思路，樹立正確的科學(xué)觀念.九、布置作業(yè) 寫一篇短文，談?wù)勛约旱恼J(rèn)識(shí)、體會(huì)和受到啟發(fā)而想到的問題.十、板書設(shè)計(jì)6 伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究 一、對(duì)自由落體的兩種觀點(diǎn) 1.亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn) 2.伽利略的觀點(diǎn) 二、伽利略的猜想和假說 1.伽利略研究落體運(yùn)動(dòng)首先應(yīng)解決的問題：描述運(yùn)動(dòng)所需的概念 2.用來描述物體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的物理量：時(shí)間、位移、瞬時(shí)速度、平均速度、加速度 3.伽利略的猜