（新課標(biāo)）2015年高中物理25伽利略對自由落體運(yùn)動的研究教案新人教版必修1

1、第五節(jié) 伽利略對自由落體運(yùn)動的研究教學(xué)目標(biāo)：(一)知識與技能 1了解落體運(yùn)動研究的史實(shí)，了解邏輯推理的特色 2理解任何猜想和假說都須要有實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的重要性（二）過程與方法 1讓學(xué)生初步體會抽象思維、提出假說、科學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)研究的重要思路和方法 2通過史實(shí)了解伽利略研究自由落體規(guī)律的過程，體會其推理方法的奧妙，同時了解猜想的必要性，感受探究規(guī)律的幾個必要過程和科學(xué)方法的重要性，了解體會一些科學(xué)的方法（三）情感態(tài)度與價值觀 1滲透研究自然規(guī)律的科學(xué)方法 2通過了解史實(shí)能培養(yǎng)同學(xué)們的意志和科學(xué)的方法觀，避免盲目和急功近利思想，提高自己的認(rèn)識觀3經(jīng)歷伽利略對自由落體運(yùn)動的研究過程，體驗(yàn)數(shù)學(xué)在研究物理

2、間題中的重要性體會人類對客觀世界發(fā)現(xiàn)之旅的樂趣教學(xué)重點(diǎn)：了解探索過程，明確探索的步驟，同時了解實(shí)驗(yàn)及科學(xué)的思維方法在探究中的重要作用，從中提煉自己的學(xué)習(xí)方法教學(xué)難點(diǎn)：“觀念-思考-推理-猜想-驗(yàn)證”是本節(jié)的重點(diǎn)思路，也是培養(yǎng)良好思維習(xí)慣的重要參考教學(xué)方法：探究、講授、討論、練習(xí)教學(xué)用具：錄像資料，多媒體課件。 教學(xué)過程：（一）新課導(dǎo)入 師：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始下落我們可以看到，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

3、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(shí)驗(yàn)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!它動搖了人們頭腦中的舊觀念，開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理之先河，將近代物理學(xué)以至近代科學(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(yùn)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，得其精髓，有所借鑒。（二）新課教學(xué)1、綿延兩千年的錯誤(課件展示)亞里士多智的觀點(diǎn)：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384一前322

4、)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(diǎn)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，人們深信不疑從那以后，人們判斷物體下落的快慢甚至給孩子們上課時一直堅持這一觀點(diǎn)，這一觀點(diǎn)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：提出問題：為什么會有錯誤的認(rèn)識呢?學(xué)生思考問題，交流體會生：錯誤認(rèn)識的根源在于不注童探索事物的本質(zhì)，思考不求甚解2、邏輯的力量16世紀(jì)末，意大利比薩大學(xué)的青年學(xué)者佃利略(GalileoGalilei，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，一書中對此作出了評論根據(jù)亞里士多德

5、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(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，他們把這莊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

6、觀點(diǎn)是錯誤的?猜想，既然物體下落過程中的運(yùn)動情況與物體質(zhì)量無關(guān)，那么為什么在現(xiàn)實(shí)生活中，不同物體的落體運(yùn)動，下落快慢不同呢?我們能否猜想是由于空氣阻力的作用造成的呢?如果沒有空氣阻力將會怎樣呢?學(xué)生討論后回答做一做 請你用一枝鉛筆和較厚的一本書如圖251所示，體驗(yàn)伽利略佯謬3、猜想與假說伽利略認(rèn)為，自由落體是一種最簡單的變速運(yùn)動他設(shè)想，最簡單的變速運(yùn)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

7、運(yùn)動叫做勻變速運(yùn)動4、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證師：實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證是檢驗(yàn)理論正確與否的唯一標(biāo)準(zhǔn)任何結(jié)論和猜想都必須經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，否則不成理論猜想或假說只有通過驗(yàn)證才會成為理論所謂實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證就是任何人，在理論條件下去操作都能到得實(shí)驗(yàn)結(jié)果，它具有任意性，但不是無條件的，實(shí)驗(yàn)是在一定條件下的驗(yàn)證，而與實(shí)際有區(qū)別(閱讀)(課件投影)伽利略斜面實(shí)驗(yàn)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、光滑并且很圓的鋼球，放在槽中滾動將這個木槽的一增抬高一到二庫比特，使槽傾斜就像我要

8、講的那樣把球放在槽頂沿槽滾下，記錄下降的時間實(shí)驗(yàn)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十分之一，進(jìn)行這樣的操作肯定了我們的觀察是可靠的以后將球滾下的距離改為槽長的四分之一，測定滾下的時間，我們發(fā)現(xiàn)它準(zhǔn)確地等于前者的一半下一步，我們用另一些距離進(jìn)行試驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)，我們重復(fù)了整整一百次，結(jié)果總是經(jīng)過的距離與時間的平方成比例，并且在各種不同坡度下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，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)方法師：物體做自由落體運(yùn)動的速度很快，在當(dāng)時的實(shí)驗(yàn)條件下，是很難測量其位

9、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(diǎn)又能研究勻變建直線運(yùn)動的?生：讓小球在傾斜的軌道上滾下傾角不要太大師：當(dāng)時伽利略就是用這個方法他設(shè)計一個斜面實(shí)驗(yàn)，使物體的運(yùn)動速度變慢，解決了測量的難題伽利略在一塊木板上刻出一道直槽，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(yùn)動情況我們也可以模擬這個四百多年前的實(shí)驗(yàn)，感受科學(xué)家的研究方法播故影片： 用U型材，取長約16m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，將小球開始運(yùn)動處作出標(biāo)記調(diào)整時，啟動節(jié)拍器，隨節(jié)拍聲數(shù)敷“3，2，1，0，12，3”，將小球在聽到節(jié)拍聲“0”時從原點(diǎn)釋放一邊

10、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距離，并填入表格中：改變斜槽的傾斜角，重復(fù)實(shí)驗(yàn)多次：師：伽利略在當(dāng)時有限的實(shí)驗(yàn)條件研究出初速度為零的勻加速直線運(yùn)動中位移和時間的關(guān)系現(xiàn)在我們可以用什么儀器比較精確的方法來記錄時間和位移進(jìn)行研究呢? 生1：秒表、刻皮尺 生2：打點(diǎn)計時器 生3：頻閃照相機(jī) 師：桌面上就有打點(diǎn)計時器、小車、木板每兩位同學(xué)為一組設(shè)計實(shí)驗(yàn)，研究初速度為零的勻加速直線運(yùn)動的位移和時間的關(guān)系，并設(shè)計表格記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)學(xué)生活動：討論并

11、設(shè)計實(shí)驗(yàn)方案，5分鐘后進(jìn)行交流。參考方案；1把小車軌道的一端墊高，呈斜面狀，把打點(diǎn)計時器固定在斜面最高點(diǎn)上紙帶穿過打點(diǎn)計時器的限位孔連在小車的尾部2打開打點(diǎn)計時器開關(guān)，然后把小車從某一位置由靜止開始釋放，打出一條紙帶3從紙帶第一點(diǎn)開始，測量從開始到每一個點(diǎn)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始釋放，并對從打出的紙帶反映的數(shù)據(jù)填入表格中師：我們已經(jīng)確定了實(shí)驗(yàn)方案，下面進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理學(xué)生活動，兩人為一組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并對實(shí)驗(yàn)敷據(jù)進(jìn)行處理師：從得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們得到什么結(jié)論?生1：同一傾角時，在誤差允許的范圍內(nèi)，x1/t12=x2/t22=x3/t32=x

12、4/t42=x5/t52常數(shù)即xt2生2：傾角越大，常數(shù)越大師：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(yùn)動中，經(jīng)過的距離正比于時間的平方，即x/t2的比值恒量，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x/t2的比值為最大，這時小球仍然會保持勻變速直線運(yùn)動的性質(zhì)自由落體運(yùn)動是一種特殊的勻變速直線運(yùn)動伽利略將實(shí)驗(yàn)與邏輯思維相聯(lián)系進(jìn)行科學(xué)研究的思想，開辟了一條科學(xué)研究之路5、伽利略的科學(xué)方法 對現(xiàn)象一般觀察一提出猜想一運(yùn)用邏輯推理一實(shí)

13、驗(yàn)對推理驗(yàn)證一對猜想進(jìn)行修證(補(bǔ)充)一推廣應(yīng)用 伽利略的科學(xué)思想方法的核心是把實(shí)驗(yàn)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)識的發(fā)展 課堂訓(xùn)練 1在物理學(xué)的發(fā)展歷程中，下面的哪位科學(xué)家首先建立了平均速度、瞬時速度和加速度等概念用來描述物體的運(yùn)動并首先采用了實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)猜想和假設(shè)的科學(xué)方法，把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理和諧地結(jié)合起來，從而有力地推進(jìn)了人類科學(xué)的發(fā)展( ) A亞里士多穗 B.伽利略 C.牛頓 D愛因斯坦 2紅孩同學(xué)搖動蘋果樹，從同一高度一個蘋果和一片樹葉同時從靜止直接落向地面，蘋果：先著地，下面說法中正確的是( ) A.蘋果和樹葉做的都是自由落體運(yùn)動 B.蘋果和樹葉的運(yùn)動都

14、不能看成自由落體運(yùn)動 C.蘋果的運(yùn)動可看成自由落體運(yùn)動，樹葉的運(yùn)動不能看成自由落體運(yùn)動 D假如地球上沒有空氣，則蘋果和樹葉會同時落地 3甲同學(xué)看到乙同學(xué)從10層樓的樓頂同時由靜止釋放兩個看上去完全相同的鐵球，結(jié)果甲同學(xué)看到兩球不是同時落地的他分析了兩球未能同時落地的原因你認(rèn)為他的下列分析哪些是正確的( ) A.兩球在下落過程中受到的空氣阻力不同，先落地的受空氣阻力小 B.兩球在下落過程中受到的空氣阻力不同，先落地的受空氣阻力大 C.兩球下落過程中受到的空氣阻力相同，先落地的是實(shí)心球，重力遠(yuǎn)大于阻力 D.兩球下落過程中受到的空氣阻力相同，先落地的是空心球，阻力與重力比差別較小 參考答案： 1答案：B 2答案：CD 3答案：C 解析：兩球形狀完