《伽利略对自由落体运动的研究》教学设计

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1、《伽利略对自由落体运动的研究》教学设计教材依据高中物理必修(一)教学流程复习并引入新课(学生展示自己收集的素材)-----提出问题(学生分组讨论)------展示课件及探究过程(协助学生归纳总结)------启发思考(学生谈探究过程体会)------总结并布置作业教学目标一、知识与技能目标：了解伽利略的科学探究思想二、过程与方法目标：了解伽利略的推理过程，体会并学习伽利略所采用的科学的探究方法三、情感态度价值观目标：（１）经历伽利略的探究过程，感受伽利略不迷信权威，敢于提出问题，积极探索及实事的精神。（２

2、）通过探究过程中，培养学生良好的思考、分析、解决问题的思路和习惯。教学重点了解伽利略对物体下落运动快慢问题的实验探究过程，认识伽利略有关实验的科学思想和研究方法。教学难点在当时比较落后的环境中再现伽利略的研究过程与方法。教学媒体多媒体课件、模拟实验课件教学过程过程方式                     探究内容及过程学生活动多媒体课件引　入课题复习提问上一节学习了自由落体运动，那么什么是自由落体运动，自由落体运动的规律有哪些？物体的下落快慢和质量没有关系的结论在今天看来似乎并不难以接受。但这个结论却

3、是历史上物理学家伽利略在经历长时间的思考和实践后才得出的，今天我们就要一起来回顾伽利略的探究过程。学生回忆并回答　 新课提问学生发表结果同时，教师补充总结启发思考　人们日常生活的经验告诉我们，重的物体下落总是比较快。比如：高处的一个石块和一片树叶同时从树上同一高度掉下来，一定是石块先落地。所以在１６世纪以前，以亚里士多德为代表的学者认为物体下落的快慢由物体的重量决定，物体越重下落越快。由于亚里士多德在各方面的突出成就，人们将他的观点奉为经典，当时的教科书上这样写，众多学者也认同。虽然也有人表示怀疑，但由于

4、教会利用他的结论，进行神化处理，所以大家都不敢对这一观点发出公开的质疑。直到后来由伽利略通过推理的方法研究下落运动的规律并发表。之后伽利略也由于他的著作而受到教会的迫害，被判处终身监禁，著作也被列为禁书。那么伽利略是怎么推翻亚里士多德的结论并建立自己的理论的呢？总结：伽利略通过四个环节推翻了亚里士多德的结论并建立自己的理论。１．运用推理方法，使亚里士多德的结论陷入矛盾中。用绳子把两块石头连在一起，由于总体重量大于任一石头，按亚里士多德的观点，其下落速度应大于任一石头单独下落的速度；另一方面，用绳子连在一起

5、的两块石头毕竟仍是分开运动的，大石头运动得快，小石头运动得慢，大石头必然会被小石头“向上拉”，使总体的运动速度小于大石头单独运动的速度。用同一观点分析同一问题却得到完全矛盾的两个结论，说明亚里士多德的观点是错误的。学生根据课本提供的内容和事先查阅的资料分组讨论，小组推选一位同学发表讨论结果学生思考，在教师引导下回答由学生展示搜索得到的图片和资料，教师补充部分资料和图片ＣＡＩ课件演示，模拟斜塔实验ＣＡＩ课件演示，模拟不同倾角的斜面实验钱羽管（牛顿２．运用理想模型，猜想落体运动的规律首先定义匀速运动，表明时间

6、与通过的空间的比例关系。然后再定义匀加速运动，用于表述时间与速度的关系。但在没有进行数学推导和实验研究之前，他对匀加速运动的认识十分模糊。一开始他的设想有两个，一个是速度的变化对时间来说是均匀的，即ｖ与ｔ成正比；另一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即ｖ与ｘ成正比。后来发现，如果ｖ与ｘ成正比，将推导出荒谬的结论。所以伽利略的精力集中在ｖ与ｔ成正比的研究上。３．运用数学方法，推导自由落体运动的数学表达式以及可以直接测定的物理量之间的函数关系。在定义匀速运动的基础上，伽利略提出第一定理，即平均速度定理：一个从

7、静止开始的匀加速运动的物体经过任一空间所用时间等于这个物体以一个均匀速率经过同一空间所需的时间。这个均匀速率值等于最高速率和加速刚开始前的速率的平均值[即ｖ=(ｖ０＋ｖｔ)/２]以第一定理为基础，伽利略又推出定理二：一个从静止开始的匀速运动下落的物体所经过的各段空间的比，等于经过这些距离对应所用的各个时间间隔的平方之比。伽利略又给出定理二的另一种表述：在相等的时间间隔里速度按自然数增加，而在这些相等的时间间隔里所经过的距离的增量之比则等于从１开始的奇数之比。至此，伽利略便完成了自由落体定律的数学表述。伽利

8、略修正了早期对于自由落体运动的一些错误提法，提出正确的表述：在匀加速运动中，落体的瞬时速度正比于下落的时间，经过的距离正比于时间的平方。这样，并不需要测量瞬时速度，只要测定ｔ与对应的ｓ就可以了。４．运用实验方法，对自由落体运动定律进行实验验证。伽利略亲自登上比萨斜塔，(当然伽得略是否亲自登上比萨斜塔是有争论的)让两个轻重不同的球同时从手中开始下落，结果两球同时落地。因为塔并不高，而且物体在下落时速度又很快，所以这个实验有其局限