伽利略对落体运动的研究教学设计

沪科版《普通高中课程标准实验教科书：物理必修1》第二章研究匀变速直线运动的规律

第1节伽利略对落体运动的研究

陕西省渭南市瑞泉中学张艳利

一、教材分析

从过去的阅读材料，到现在作为独立的一节，看出新教材对过程与方法，情感态度与价值观等教育目标的重视，切不可以过去轻过程重结论的思想来对待本节课的教学。本节课的突出特点是重视科学研究的过程和方法，例如用反证法使来里士多德的观点自相矛盾，用猜想与假说，数学推理，实验验证，合理外推的科学方法研究自由落体运动的规律。

二、教学设计思路

本文主要目的是带领学生体验伽得略对自由落体运动的研究方法，感悟科学探究方法，培养学生勇于敢于向权威挑战，善于观察思考，知难而进的优秀品质。所以我们按照“观察－思考－推理－猜想－验证”这样的科学探究思路引导学生进行学习

三、教学目标

1．知识与技能：通过历史回顾,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。

2．过程与方法：了解伽利略的实验研究过程，认识伽利略有关实验的科学思想和方法,培养学生探求知识的能力

3．情感态度与价值观：

从科学研究过程中体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养敢于坚持真理，勇于创新的科学精神和实事求是的科学态度，逐步帮助学生树立起辩证唯物主义的认识论。

四、教学重点、难点

重点：让学生了解抽象思维、数学推导和科学实验相结合的科学方法。

难点：对于“冲淡重力”斜面实验的理解，对于伽利略手稿中数据的理解。

五、教学资源

1．实验器材：小石块一个，形状相同的纸片若干，牛顿管。2．多媒体教学设备一套：课件播放。

六、教学流程图

七、教学过程

学生分组讨论导学案上的问题，由课代表分配各小组展示的内容。

教师参与小组讨论，并检查学生导学案的完成情况。教师讲课之前各小组已将要展示的内容工整的板书到了黑板上。

师：通过刚才的讨论及对同学们导学案完成情况的检查，发现同学们都能够认真完成，并对导学案上的问题进行了深入的思考。师：我们今天要学习的内容是“伽利略对落体运动的研究”。在讲课之前先由老师为大家展示几个小实验。

师：两手分别拿出一个小石块、一张展开的纸片，从同一高度自由释放。

提问：它们谁先着地？

学生通过观察后回答

生：小石块先着地

师：早在2000多年前，亚里士多德就根据这样的生活现象得出，“重的物体比轻的物体下落的快”的结论。

师：是这样吗？同学们再看，老师手中有两片同样轻重的纸片，把其中一个揉成纸团，让纸片和纸团从同样高度由静止释放，观察哪个先落地。

学生通过观察后回答。

生：小纸团先落地。

师：同样轻重的两个物体，你知道为什么纸片比纸团下落的慢吗？

学生思考后回答。

生：因为空气阻力的作用。

师：对，空气对纸片的阻力要大的多。在空气阻力都比较小的情况下，我让小石块和小纸团从同样的高度下落，同学们观察哪个下落的快。学生通过观察后回答。

生：几乎同时落地。

师：如果没有空气阻力，轻重不同的物体下落快慢会怎样呢？

教师演示牛顿管中的物体下落：将抽过气的牛顿管内的金属片与轻鸡毛从静止一起下落，观察结果，两者几乎同时落到牛顿管的下端(强调：管内空气已被抽得很稀薄，空气阻力的影响非常小)；将牛顿管内放入空气再做实验，情况截然不同了，金属片比鸡毛落得快。学生通过观察发现

生:金属片和鸡毛同时落到底部。

师：今天，我们很轻易的否定了亚里士多德的观点，通过实验，我们发现：在没有空气阻力的情况下，轻重不同的物体下落快慢相同。但是，在伽利略时代，没有这样的高科技，伽利略又是怎样否定了亚里士多德的观点的呢？有情第一组同学问我们解密。

学生1：根据亚里士多德的观点，重的物体比轻的物体下落的快，如果把一个大石块和一个小石块绑在一起，大石块拉着小石块使小石块的速度变大，小石块拖着大石块使大石块速度变慢，这样大石块和小石块的速度就介于单独的大石块和小石块下落时的速度之间。可是大石块和小石块绑在了一起就是一块更大的石块，下落的速度比大石块的速度还要大。因此，亚里士多德的观点是自相矛盾的。

师：伽利略用逻辑的办法否定了亚里士多德的观点后，并没有就此止步，他要进一步研究自由落体运动的规律。并根据自己多年的观察和实验，提出了一个大胆的猜想，继续由第一组同学为我们说说伽利略的猜想。

学生2：伽利略的猜想是：下落物体的速度与时间成正比，也就是

v∝t

师：接下来伽利略就想验证速度是不是正比于t，可是在研究的过程中遇到了一系列的困难，有情第二组同学为我们说说伽利略遇到的第一个困难是什么？又是怎样解决的。

学生3：

困难之一是：无法测瞬时速度，不要说在当时，就是在现在瞬时速度也不好测。

伽利略想到的办法是，不直接测速度，通过数学的办法他推导出，如果v∝t，又因为s∝v，所以，s正比于t平方。该测s与t平方是不是成正比。

师：伽利略想到挺好的，可是当他准备做实验时，发现又遇到了新的困难，有情第三组同学解释困难之二及解决方案。

学生4：

伽利略与到底第二个困难是，由于物体下落太快，无法准确测量时间，跟何况当时也没有精确计时的工具。

伽利略想到了著名的“冲淡重力”的斜面实验，让小铜球从光滑斜面上滚下，就可以减缓下落的速度。

又用称水重的办法测时间。在一个大木桶的下面装一个细管，让水均匀的流出，相同时间流出的水量是相等的。

根据表格中数据的计算，我们发现，

结果表示为：1、

2、伽利略发现，斜面的倾角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数的随着θ的增大而增大。

师：你如何理解表格中的1、2、3、4、5、6、7、8呢，它们是1秒、2秒、3秒、4秒、5秒、6秒、7秒、8秒吗？

学生经过思考和讨论和回答

学生 5：

我觉得1代表流一定量的水对应的时间，2代表水量是1是的2倍，3代表水量是1是的3倍。

师：同学理解的非常到位，你们认为伽利略做实验是，就恰好第2次