物理：伽利略對自由落體運動的研究-課件（新人教）

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精【課題】伽利略對落體運動的研究【教學(xué)目標(biāo)】感悟、學(xué)習(xí)伽利略對自由落體運動的研究思路和方法；知道所得到的研究結(jié)果.培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)的價值觀：崇尚科學(xué)、實事求是、堅持真理、勇于創(chuàng)新。培養(yǎng)學(xué)生學(xué)習(xí)物理的學(xué)習(xí)興趣和科學(xué)態(tài)度及正確的學(xué)習(xí)方法。【教學(xué)重點難點】了解、感悟、理解、學(xué)習(xí)伽利略所進行的探索過程和探索的步驟，了解實驗及科學(xué)的思維方法在探究中的重要作用，感悟?qū)W習(xí)物理學(xué)的正確方法。【教學(xué)過程】從古希臘偉大的思想家、哲學(xué)家亞里士多德對落體運動的結(jié)論引出課題.他根據(jù)對現(xiàn)象的觀察，直接得到結(jié)論：“重的物體比輕的物體下落得快”。這個論斷從公元前4世紀(jì)開始，流傳了2000多年，直到16世紀(jì)……一、小石頭詰難大哲學(xué)家到16世紀(jì)，意大利物理學(xué)家伽利略對此提出質(zhì)疑,他用一個巧妙地佯謬否定了這個已為人們廣泛接受的認(rèn)識.［伽利略佯謬]學(xué)生閱讀課本P。44…………教師點題：伽利略用亞里士多德的結(jié)論出發(fā),推理出兩個自相矛盾的結(jié)論。這樣就否定了“重的物體比輕的物體下落得快”這一結(jié)論。伽利略佯謬的進一步推論：重的物體和輕的物體下落應(yīng)該一樣快，與物體的輕重?zé)o關(guān)。為什么？試讓學(xué)生推理：假設(shè)輕的物體下落快.我們?nèi)砸粔K大石頭跟一塊小石頭捆在一起下落，關(guān)于合體的下落速度，也將得到兩個自相矛盾的結(jié)論。二、撥開阻力的迷霧提出問題：為什么眾多觀察著看到的是：重的物體比輕的物體下落得快？原來出現(xiàn)這種現(xiàn)象是空氣阻力對落體運動的影響形成。如果排除了阻力的影響,人們將看到羽毛和石頭下落得一樣。［演示實驗]1。把一張紙揉成團，讓它和一個小鐵球一起下落。（結(jié)論：下落快慢差不多。)2.毛錢管實驗。（結(jié)論:小錢幣與羽毛下落快慢相同。）3。美國宇航員大衛(wèi)·斯科特在月球上的實驗：從同一高度同時釋放錘子和羽毛……三、伽利略的探索之路1.提出問題:落體是怎樣下落的呢？顯然其初速度為零,下落過程速度逐漸增大，速度是怎樣變化的呢?伽利略在否定亞里士多德的說法后,就轉(zhuǎn)向用實驗研究落體運動的性質(zhì)。2。大膽的猜想伽利略通過觀察和思考提出猜想:落體運動的速度是隨著時間均勻增大的。即v∝t.3.實驗驗證伽利略遇到的困難及解決方案：（1)困難之一用實驗來驗證v∝t，需要測量不同時刻的瞬時速度.要直接測量瞬時速度,別說在當(dāng)時，就是在現(xiàn)在,也是不容易的.為了解決這個問題，他尋求間接驗證的途徑，把注意力放在下落的距離與時間的關(guān)系上，因為距離是容易測量的。于是他求助于數(shù)學(xué)，通過數(shù)學(xué)推理得出從靜止開始做勻加速直線運動的物體，其提高的位移與時間的二次方成正比，即s∝t2，于是需要驗證結(jié)論的轉(zhuǎn)化為s∝t2.（2）困難之二驗證s∝t2，很難測量物體通過不同位移對應(yīng)的時間，因為當(dāng)時還沒有準(zhǔn)確的計時工具.為了解決這個問題，他設(shè)計了著名的“沖淡重力"的斜面實驗。學(xué)生閱讀:P。46提問:伽利略怎樣記錄時間？他得到的數(shù)據(jù)說明了什么?斜面傾角一定時：（比例關(guān)系）斜面傾角不同時：上述比例關(guān)系仍成立，只是斜面傾角增大，其比例常數(shù)也增大。（3）困難之三驗證了s∝t2，怎樣說明，落體運動也遵守這個規(guī)律呢？他巧妙的運用了后來人們稱之為“合理外推"的方法，得到結(jié)論:落體運動也遵守s∝t2規(guī)律。盡管實驗是在斜面上進行的，在不同傾角時s∝t2總成立,故當(dāng)斜面傾角增大到90°時，上述比例關(guān)系仍然應(yīng)該成立。斜面傾角增大到90°時物體的運動，不正是落體運動嗎？至此，伽利略成功地驗證了先前的猜想。伽利略對落體運動的研究，不僅徹底否定了亞里士多德關(guān)于落體運動的錯誤論斷，而且得到了落體運動的具體規(guī)律：落體運動的速度是隨著時間均勻增大的，即v∝t.提出問題科學(xué)猜想提出問題科學(xué)猜想實驗驗證合理外推得出結(jié)論數(shù)學(xué)推理→→→→→請同學(xué)們看伽利略所說的下面這段話：“老實說,我贊成看亞里士多德的著作，并精心研究，我只是責(zé)備那些把自己完全淪為亞里士多德的奴隸的人?！蹦阌惺裁磫⑹灸?？伽利略的偉大貢獻(xiàn)：伽利略的成功，不僅在于找到了落體運動的規(guī)律，更重要的是開辟了一條物理學(xué)的研究之路.在研究“力和運動的關(guān)系”問題時,再次成功的運用這一科學(xué)方法，設(shè)計了“對接斜面實驗”,實驗得到結(jié)論：力不是維持運動的原因，它只是物體加速或減速的原因.愛因斯坦高度評價伽利略:“伽利略的發(fā)現(xiàn)及他所用的科學(xué)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。"拉普拉斯說：“認(rèn)識一種天才的研究方法，對于科學(xué)的進步……并不比發(fā)現(xiàn)用處少，科學(xué)研究的方法經(jīng)常是極富興趣的部分。”拉普拉斯的這段話，對你學(xué)物理有何啟示呢？四、超越伽利略我們通過學(xué)習(xí)可以看到，在17世紀(jì)，伽利略做實驗驗證s∝t2，其“計時”和“定位”，是多么的困難，也可以看出伽利略的超人智慧。顯然,用“水鐘”計時也是不精密的。在現(xiàn)代技術(shù)條件下,如果要驗證s∝t2,那我們就可以采用現(xiàn)代的儀器設(shè)備直接對落體運動精確