棗莊十八中學(xué)人教版必修一2.6伽利略對自由落體運動的研究教案導(dǎo)學(xué)案

1、.必修一2.6 伽利略對自由落體運動的研究 一、教材分析本節(jié)內(nèi)容屬于?普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)?中共同必須模塊的內(nèi)容，是以往教材所沒有的。學(xué)生在學(xué)習(xí)本節(jié)課內(nèi)容之前，已經(jīng)學(xué)習(xí)了自由落體運動的定義和利用打點計時器打出的紙帶來驗證“自由落體運動是初速度為0的勻加速直線運動。新教材專辟這一節(jié)，并無重復(fù)之嫌。目的是讓學(xué)生深化體會到在當(dāng)時實驗設(shè)備不準(zhǔn)確的條件下伽利略如何提出問題，遇到什么問題，如何打破困難，使學(xué)生身臨其境，領(lǐng)悟其科學(xué)精神，物理思想和研究方法，對進(jìn)步學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)具有重要的意義。二、教學(xué)目的一教學(xué)目的： 1、理解伽利略對自由落體運動的研究思路和方法； 2、可以合理設(shè)計實驗，并將實驗數(shù)據(jù)用圖線法處

2、理。二過程和方法：1、經(jīng)歷伽利略對自由落體運動的研究方法，感悟科學(xué)探究的方法；2、分組進(jìn)展科學(xué)探究活動，完成實驗操作；3、培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)展數(shù)學(xué)推理和圖象處理數(shù)據(jù)的才能。三情感目的：1、激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)伽利略敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)，擅長觀察考慮，知難而進(jìn)的優(yōu)秀品質(zhì)；2、培養(yǎng)學(xué)生耐心細(xì)致的意志品質(zhì)，創(chuàng)新思想和互相協(xié)作的精神。三、教學(xué)重點 難點    1、教學(xué)重點：通過重現(xiàn)重大發(fā)現(xiàn)的歷史過程，讓學(xué)生親臨其境探究伽利略對自由落體運動研究的實驗，學(xué)習(xí)其科學(xué)思維方法和巧妙的實驗構(gòu)思。2、教學(xué)難點：1當(dāng)無法驗證自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動時，如何引導(dǎo)學(xué)生巧妙設(shè)計斜面實驗間接驗證；

3、2引導(dǎo)學(xué)生在實驗過程中怎樣進(jìn)展合理猜測、數(shù)學(xué)推理、合理外推等重要方法。四、學(xué)情分析本節(jié)課內(nèi)容通俗易懂，課前可由學(xué)生自主學(xué)習(xí)。上課時使學(xué)生融入伽利略的角色，如何指出亞里士多德的邏輯錯誤，如何提出自己猜測再利用斜面實驗間接驗證加以外推。老師以平等地位參與討論，發(fā)表意見。通過這節(jié)課的探究，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新才能，進(jìn)步其科學(xué)素養(yǎng)。五、教學(xué)方法 老師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生閱讀教材，討論、交流。六、課前準(zhǔn)備錄像資料、多媒體課件七、課時安排  1課時八、教學(xué)過程一預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑  1、老師提問：我們在上一節(jié)課已經(jīng)學(xué)習(xí)了自由落體運動知道：1定義？物體只在重力作用下從靜止開場下落的運動2本質(zhì)？初速度

4、為0的勻加速直線運動2、老師指出：紙張比石頭下落得慢是由于空氣阻力的影響，但使人誤以為“重物比輕物下落得快。這正是統(tǒng)治了兩千多年的亞里士多德的觀點。二情景引入、展示目的 我們用手拿一個小球和一張紙片，放開后，小球和紙片從靜止開場下落.我們可以看到，小球先落地，紙片后落地.公元前4世紀(jì)，古希臘偉大的思想家、哲學(xué)家亞里士多德Arestotle根據(jù)與我們類似的觀察，直接得出結(jié)論：重的物體比輕的物體下落得快.亞里士多德的論斷流傳了近2 000年，直到16世紀(jì)，在意大利的比薩斜塔上，伽利略做了著名的兩個球同時落地的實驗.兩個輕重不同的小球同時落地的聲音，是那樣的清脆美妙，又是那樣的發(fā)聾振聵！它動搖了人們

5、頭腦中的舊觀念，創(chuàng)始了實驗和科學(xué)推理之先河，將近代物理學(xué)以致近代科學(xué)推上了歷史的舞臺.今天這節(jié)課我們就一起來經(jīng)歷伽利略對自由落體運動的研究過程，領(lǐng)悟這位大師的科學(xué)精神、物理思想、研究方法，得其精華，有所借鑒.三合作探究、精講點播一、綿延兩千年的錯誤亞里士多德的觀點：物體越重，下落越快.公元前，人們對物體下落的研究很少，憑著觀察認(rèn)為重的物體比輕的物體下落得快.當(dāng)時，著名的思想家亞里士多德Aristotle，前384前322經(jīng)過了觀察和總結(jié)認(rèn)為“物體下落的速度與重力成正比.這一觀點正好應(yīng)和了人們潛意識里的想法；同時，它又是偉大的亞里士多德提出的論斷，人們堅信不疑.從那以后，人們判斷物體下落的快慢，

6、甚至給孩子們上課時一直堅持這一觀點，這一觀點一直延續(xù)了2 000多年，從沒有人對它提出異議.交流與討論：為什么會有錯誤的認(rèn)識呢？錯誤認(rèn)識的根源在于不注意探究事物的本質(zhì)，考慮不求甚解.二、邏輯的力量學(xué)生閱讀：16世紀(jì)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疑心.后來，他在1638年出版的?兩種新科學(xué)的對話?一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

7、；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(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驗，但后來又被嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目甲C否認(rèn)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)念碑問題：伽利略是怎樣論證亞里士多德觀點是錯誤的？猜測：既然物體下落過程中的運動情況與物體質(zhì)量無關(guān)，那么為什么在現(xiàn)實生活中，不同物體的落體運動，下落快慢不同呢？我們能否猜測是由于空氣阻力的作用造成的呢？假如沒有空氣阻力將會怎

8、樣呢？學(xué)生討論后答復(fù).三、猜測與假說伽利略認(rèn)為，自由落體是一種最簡單的變速運動.他設(shè)想，最簡單的變速運動的速度應(yīng)該是均勻變化的.但是，速度的變化怎樣才算均勻呢?他考慮了兩種可能：一種是速度的變化對時間來說是均勻的，即經(jīng)過相等的時間，速度的變化相等；另一種是速度的變化對位移來說是均勻的，即經(jīng)過相等的位移，速度的變化相等.伽利略假設(shè)第一種方式最簡單，并把這種運動叫做勻變速運動.四、實驗驗證實驗驗證是檢驗理論正確與否的唯一標(biāo)準(zhǔn).任何結(jié)論和猜測都必須經(jīng)過實驗驗證，否那么不成理論.猜測或假說只有通過驗證才會成為理論.所謂實驗驗證就是任何人，在理論條件下去操作都能到得實驗結(jié)果，它具有任意性，但不是無條件的

9、，實驗是在一定條件下的驗證，而與實際有區(qū)別.閱讀：課件投影伽利略斜面實驗的情況伽利略在?兩種新科學(xué)的對話?中說：“用一塊木料制成長約12庫比特、寬半庫比特、厚三指的板條，在它的上面劃一條比一指略寬的槽，將這個槽做得很直，打磨得很光滑，在槽上裱一層羊皮紙也要盡可能光滑.取一個堅硬、光滑并且很圓的銅球，放在槽中滾動.將這個木槽的一端抬高一到二庫比特，使槽傾斜.就像我要講的那樣把球放在槽頂沿槽滾下，記錄下降的時間.實驗要重復(fù)幾次，以便使測得的時間準(zhǔn)確到兩次測定的結(jié)果相差不超過一次脈搏的非常之一，進(jìn)展這樣的操作，肯定了我們的觀察是可靠的以后，將球滾下的間隔 改為槽長的四分之一，測定滾下的時間，我們發(fā)現(xiàn)

10、它準(zhǔn)確地等于前者的一半.下一步，我們用另一些間隔 進(jìn)展試驗，把全長用的時間與全長的二分之一、三分之二、四分之三，或者其他任何分?jǐn)?shù)所用的時間相比較，像這樣的實驗，我們重復(fù)了整整一百次，結(jié)果總是經(jīng)過的間隔 與時間的平方成比例，并且在各種不同坡度下進(jìn)展實驗，結(jié)果也都如此討論與交流：感受伽利略的探究過程，體會其科學(xué)方法物體做自由落體運動的速度很快，在當(dāng)時的實驗條件下，是很難測量其位移和相應(yīng)的時間，有什么方法可以使物體的速度可以慢一點又能研究勻變速直線運動的？讓小球在傾斜的軌道上滾下，傾角不要太大可以嗎？當(dāng)時伽利略就是用這個方法.他設(shè)計一個斜面實驗，使物體的運動速度變慢，解決了測量的難題.伽利略在一塊木

11、板上刻出一道直槽，槽內(nèi)貼上羊皮紙使之平滑，用自制的水鐘測量時間，探究一個光滑黃銅小球沿傾斜直槽滑下時的運動情況.我們也可以模擬這個四百多年前的實驗，感受科學(xué)家的研究方法.播放影片：用形鋁型材，取長約1.6 的一段為導(dǎo)軌，以節(jié)拍器為計時器.將導(dǎo)軌一端墊高，呈斜面狀，將小球開場運動處作出標(biāo)記.調(diào)整時，啟動節(jié)拍器，隨節(jié)拍聲數(shù)數(shù)“3，2，1，0，1，2，3，將小球在聽到節(jié)拍聲“0時從原點釋放.一邊隨節(jié)拍聲數(shù)數(shù)，一邊用手順序指出當(dāng)節(jié)拍器響時，小球大致的位置.不改變小球下落的初始位置，只要釋放小球的時刻準(zhǔn)確，在隨后的各節(jié)拍聲響時，在小球經(jīng)過的大體位置上作出標(biāo)記；從標(biāo)尺上讀出各標(biāo)記到起始位置的間隔間隔 ，并

12、填入表格中；改變斜槽的傾斜角，重復(fù)實驗屢次；伽利略在當(dāng)時有限的實驗條件研究出初速度為零的勻加速直線運動中位移和時間的關(guān)系.如今我們可以用什么儀器比較準(zhǔn)確的方法來記錄時間和位移進(jìn)展研究呢？桌面上有打點計時器、小車、木板，每兩位同學(xué)為一組，設(shè)計實驗，研究初速度為零的勻加速直線運動的位移和時間的關(guān)系，并設(shè)計表格記錄實驗數(shù)據(jù).學(xué)生活動：討論并設(shè)計實驗方案，5分鐘后進(jìn)展交流.參考方案：時間s位移cm傾角0.020.040.060.0830°45°60°1.把小車軌道的一端墊高，呈斜面狀，把打點計時器固定在斜面最高點上，紙帶穿過打點計時器的限位孔連在小車的尾部.2.翻開打點計

13、時器開關(guān)，然后把小車從某一位置由靜止開場釋放，打出一條紙帶.3.從紙帶第一點開場，測量從開場到每一個點的時間和位移，并填入表格中.4.改變木板的傾角，把小車從同一位置從靜止開場釋放，并對從打出的紙帶反映的數(shù)據(jù)填入表格中.我們已經(jīng)確定了實驗方案，下面進(jìn)展實驗并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)展處理.學(xué)生活動：兩人為一組進(jìn)展實驗，并對實驗數(shù)據(jù)進(jìn)展處理.從得到的實驗數(shù)據(jù)，我們得到什么結(jié)論？1、同一傾角時，在誤差允許的范圍內(nèi)，=常數(shù)即xt2.2、傾角越大，常數(shù)越大.我們得到的結(jié)論，與四百年前伽利略使用簡單儀器得到的結(jié)論完全一致.伽利略根據(jù)斜面結(jié)果出發(fā)，認(rèn)為：在初速度為零的勻加速直線運動中，經(jīng)過的間隔 正比于時間的平方，即

14、=恒量，恒量的數(shù)值隨著斜面傾角增大而增大.當(dāng)斜面傾角增大到90°，即斜面與地面垂直時，小球?qū)⒆杂上侣?，成為自由落體，xt2的關(guān)系仍然成立，此時的比值為最大，這時小球仍然會保持勻變速直線運動的性質(zhì)，自由落體運動是一種特殊的勻變速直線運動.伽利略將實驗與邏輯思維相聯(lián)絡(luò)進(jìn)展科學(xué)研究的思想，開拓了一條科學(xué)研究之路.五、伽利略的科學(xué)方法對現(xiàn)象一般觀察提出猜測運用邏輯推理實驗對推理驗證對猜測進(jìn)展修證補充推廣應(yīng)用.伽利略的科學(xué)思想方法的核心是把實驗和邏輯推理包括數(shù)學(xué)推理和諧地結(jié)合起來，從而有力地推進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識的開展.四、反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測  老師組織學(xué)生反思總結(jié)本節(jié)課的主要內(nèi)容，并進(jìn)

15、展當(dāng)堂檢測五、發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置作業(yè)這節(jié)課著重分析科學(xué)家是如何設(shè)計實驗，給你最大的啟發(fā)是什么？我們應(yīng)該學(xué)習(xí)伽利略哪些優(yōu)秀品質(zhì)？課外討論，并寫成一篇小作文。九、板書設(shè)計1、綿延兩千年的錯誤2、邏輯的力量3、猜測與假說4、實驗驗證5、伽利略的科學(xué)方法十、教學(xué)反思本節(jié)課主要由兩部分組成：對科學(xué)家的理解；對伽利略科學(xué)方法的學(xué)習(xí)這兩個方面主要是由學(xué)生通過查資料、預(yù)習(xí)，在老師的引導(dǎo)下，以學(xué)生為主體，進(jìn)展學(xué)習(xí)的。 知識講授的同時，給學(xué)生介紹物理學(xué)家、講授物理學(xué)史不僅讓他們理解物理學(xué)家的工作，物理科學(xué)的開展過程，更重要的是通過理解科學(xué)開展的曲折性，以此撼動學(xué)生的心，讓他們從中獲得啟迪。在后面的教學(xué)過程中爭取設(shè)計的

16、更科學(xué)，更有利于學(xué)生的學(xué)習(xí)，也希望大家提出珍貴意見，共同完善，共同進(jìn)步!必修一2.6 伽利略對自由落體運動的研究 課前預(yù)習(xí)學(xué)案一、預(yù)習(xí)目的理解落體運動研究的史實，理解邏輯推理的特色，理解任何猜測和假說都需要有實驗驗證的重要性。二、預(yù)習(xí)內(nèi)容對于落體運動，自古以來許多人都研究過。本節(jié)課介紹落體運動的研究歷史，主要是介紹伽利略對自由落體運動的研究過程和他的科學(xué)思維方法。要通過自主學(xué)習(xí)，獨立的考慮、歸納和總結(jié)，提出自己的看法與體會。三、提出疑惑同學(xué)們，通過你的自主學(xué)習(xí)，你還有哪些疑惑，請把它填在下面的表格中疑惑點疑惑內(nèi)容課內(nèi)探究學(xué)案一、學(xué)習(xí)目的通過重現(xiàn)重大發(fā)現(xiàn)的歷史過程，親臨其境探究伽利略對自由落體運

17、動研究的實驗，學(xué)習(xí)其科學(xué)思維方法和巧妙的實驗構(gòu)思。二、學(xué)習(xí)過程一、綿延兩千年的錯誤亞里士多德的觀點：物體越重，下落越快.交流與討論：為什么會有錯誤的認(rèn)識呢？二、邏輯的力量伽利略是怎樣論證亞里士多德觀點是錯誤的？三、猜測與假說四、實驗驗證閱讀：伽利略斜面實驗的情況討論與交流：感受伽利略的探究過程，體會其科學(xué)方法設(shè)計實驗：研究初速度為零的勻加速直線運動的位移和時間的關(guān)系，并設(shè)計表格記錄實驗數(shù)據(jù).五、伽利略的科學(xué)方法三、反思總結(jié) 伽利略的科學(xué)方法。 問題的提出。 提出假設(shè)，邏輯推理。 利用數(shù)學(xué)和邏輯進(jìn)展推理，然后實驗驗證。 對假說進(jìn)展修正和推廣。四.當(dāng)堂檢測1某物體從某一較高處自由下落，第1s內(nèi)的位

18、移是_m，第2s末的速度是_m/s，前3s 內(nèi)的平均速度是_m/sg取10m/s2。5,20,152小球做自由落體運動，它在前ns內(nèi)通過的位移與前n+1s內(nèi)通過的位移之比是_。n2/n+123一物體從高處A點自由下落，經(jīng)B點到達(dá)C點，B點的速度是C點速度的3/4，BC間間隔 是7m，那么AC間間隔 是_mg取10m/s2。164一物體從高H處自由下落，當(dāng)其下落x時，物體的速度恰好是著地時速度的一半，由它下落的位移x=_H/45關(guān)于自由落體運動的加速度g,以下說法中正確的選項是 B A重的物體的g值大B同一地點,輕重物體的g值一樣大Cg值在地球上任何地方都一樣大Dg值在赤道處大于在北極處6一個鐵釘與一個小棉花團(tuán)同