物理学史教案

2012年青协红会三下乡支教教案
【教学对象】
群力小学学生
【课题】
《物理史话》
【授课者】
——陈成业
【教学目标】
一、知识目标
1.认知地心说与日心说
2.大概了解开普勒三大定律，万有引力。

3.认识比萨斜塔实验。

二、能力目标
培养学生对新知识的接收与思考能力。

三、最终目标
激发学生对物理学的兴趣，开拓他们的知识层面，让他们对将要学习的知识有一定的了解。

【教学重点】
日心说与比萨斜塔实验的介绍
【教学难点】
1．将开普勒三大定律及万有引力本质简单化
2．让学生转变以往“重、大的物体下落得较快”的思想
【教学方法】
1．讲授法（介绍一些物理学家及直述物理故事）
2．实验重现法（模仿比萨斜塔实验）
【教学用具】
粉笔，直尺，球体，纸张，
【课时安排】
1课时（40分钟）
【教学过程】
●课前准备：
在黑板上板书本节课的学习目标：
地心说：
日心说：
开普勒三定律
万有引力定律：
还有各位物理学家的图片
●引入（时间约3分钟）
先向学生提问:同学们知道我们现在所居住的地球是什么样子的吗？
然后通过麦哲伦环绕地球的故事说明地球是圆的并及时纠正地球是椭球体的，进而引入地心说；
●介绍天体学说与相关人物（时间约22分钟）
1.介绍地心说“从地球向外依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，在各
自的轨道上绕地球运转。

”与亚里士多德；
2.介绍日心说“太阳是不动的，而且在太阳系中心，地球以及其他行星都一起围绕
太阳做圆周运动，只有月亮环绕地球运行。

”与哥白尼；
3.介绍开普勒与其三大定律；
4．介绍牛顿发现万有引力的故事：
1666年，23岁的牛顿还是剑桥大学圣三一学院三年级的学生。

看到他白皙的皮肤和金色的长发，很多人以为他还是个孩子。

他身体瘦小，沉默寡言，性格严肃，这是人们更加相信他还是个孩子。

他那双锐利的眼睛和整天写满怒气的表情更是拒人于千里之外。

黑死病席卷了伦敦，夺走了很多人的生命，那确实是段可怕的日子。

大学被迫关闭，像艾萨克·牛顿这样热衷于学术的人只好返回安全的乡村，期待着席卷城市的病魔早日离去。

在乡村的日子里，牛顿一直被这样的问题困惑：是什么力量驱使月球围绕地球转，地球围绕太阳转？为什么月球不会掉落到地球上？为什么地球不会掉落到太阳上？
在随后的几年里，牛顿声称这种事情已经发生过。

坐在姐姐的果园里，牛顿听到熟悉的声音，“咚”的一声，一只苹果落到草地上。

他急忙转头观察第二只苹果落地。

第二只苹果从外伸的树枝上落下，在地上反弹了一下，静静地躺在草地上。

这只苹果肯定不是牛顿见到的第一只落地的苹果，当然第二只和第一只没有什么差别。

苹果落地虽没有给牛顿提供答案，但却激发这位年轻的科学家思考一个新问题：苹果会落地，而月球却不会掉落到地球上，苹果和月亮之间存在什么不同呢？
第二天早晨，天气晴朗，牛顿看见小外甥正在玩小球。

他手上拴着一条皮筋，皮筋的另一端系着小球。

他先慢慢地摇摆小球，然后越来越快，最后小球就径直抛出。

牛顿猛地意识到月球和小球的运动极为相像。

两种力量作用于小球，这两种力量是向外的推动力和皮筋的拉力。

同样，也有两种力量作用于月球，即月球运行的推动力和重力的拉力。

正是在重力作用下，苹果才会落地。

牛顿首次认为，重力不仅仅是行星和恒星之间的作用力，有可能是普遍存在的吸引力。

他深信炼金术，认为物质之间相互吸引，这使他断言，相互吸引力不但适用于硕大的天体之间，而且适用于各种体积的物体之间。

苹果落地、雨滴降落和行星沿着轨道围绕太阳运行都是重力作用的结果；
5.引入自由落体
●自由落体运动──探究实验（时间约6分钟）（请同学上来完成）
实验一：将一张白纸与一个球体同时从同一高度由静止释放，明显看到球体比纸张下落得较快。

实验二：将一张白纸裁成相同的两半，另一片揉成纸团，让其同时从同一高度由静止释放，可以看到纸片比明显比纸团下落得慢。

6．实验分析：
实验一：说明重的物体下落得较快
（介绍历史：早在公元前4世纪的古希腊哲学家亚里士多德经过大量的观察也
得到了相同的结论：重的物体下落得快。

）
实验二：说明质量相同的物体下落的快慢不同，如果按照亚里士多德的观点，则两物体下落的快慢应该相同，与事实不符；所以说重的物体下落得快的说法不准确。

过渡：是不是重的物体一定比轻的物体下落得快呢？物体下落是否受到空阻力的影响呢？（向学生发问）
实验二的情况是因为有空气阻力的影响，那么请同学们想一下我们应该怎么做才能减少空气阻力的影响呢？注意！是减少哦！而不是完全的消除哦！要做到完全地消除空气阻力是很难的喔！（向学生提问）
引入伽利略的比萨斜塔实验
●仿比萨斜塔实验（时间约5分钟）
演示实验：取出两个形状大少相似的球体，站到较高的地方（桌子或椅子）双手保持同一高度同时释放，让学生观察结果。

然后请学生上来再做两次，
结论：在物理学中，将物体只在重力的作用下由静止开始运动叫做自由落体运动。

由上面的实验可知：做自由落体运动的物体，其下落的快慢与物体的质量无关。

练习：判断下列物体的运动是否是自由落体运动：
A．粉笔头在有空气的空间里由静止开始的运动是自由落体运动吗？
B．用手用力向下用力抛出的粉笔头是自由落体运动吗？
分析：自由落体运动只有在没有空气的空间里才能发生，且初速度为0．所以AB两物体的运动都不是自由落体运动。

在有空气的空间里，如果物体受到的空气阻力相
对重力来说非常小，或者可以忽略不计时，物体的下落可以近似的看成一个自由
落体运动。

●课堂小结（时间4分钟）
发问：同学们！有谁可以告诉我我们今天知道了物理世界中曾经发生过的哪些事件或学到了什么物理知识啊？（把课前准备的板书擦掉，学生们说一个写一个）那同学们还记不记得他们分别是谁啊？（指着图片请学生回答）
总结：好了！同学们，我们通过今天的学习知道了许多物理界曾经发生过的大事，不知道大家觉得这些事有趣吗？其实在漫长的物理历史中还有许许多多非常有趣的事的，例如，大家知道雷电是怎么一回事吗？你们不知道不要紧，你们以后将会学到的，可是你们知道当初一个叫做富兰克林的傻瓜是怎样为了即开雷电的秘密而去引雷上身的吗？那是一个非常傻，非常有趣而又非常伟大的过程来的，诸如此类的事件还有很多很多，同学们在以后的学习中就会慢慢地接触到的了。

最后留下一些问题让同学们思考一下吧！不用告诉我答案
（1）人类认识自然规律的过程是怎样的？
（2）伽利略在科学研究的道路上具有怎样的品质？我们要怎样去学习他的品质？
【板书设计】
地心说：从地球向外依次有月球、水星、金星、太阳、火星、木星和土星，在各自的轨道上绕地球运转。

（用粉笔画）
日心说：太阳是不动的，而且在太阳系中心，地球以及其他行星都一起围绕太阳做圆周运动，只有月亮环绕地球运行。

（用粉笔画）
开普勒三定律
第一定律：所有的行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆，太阳处在所有椭圆的一个焦点上。

第二定律：对于每一个行星而言，太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相等的面积。

（即S1=S2=S3）
第三定律：所有行星的轨道的半长轴的三次方跟公转周期的二次方的比值都相等
（用粉笔画）
万有引力定律：
自然界中任何两个物体都是相互吸引的，引力的大小跟这两个物体的质量乘积成正比，跟它们的距离的二次方成反比。

附录：
亚里士多德（Aristoteles,公元前284——322年）出生在希腊北部邻近马其顿王国的斯丹季拉城。

祖辈从医，父亲尼各马可是马其顿国王的御医。

家庭的传统使亚里士多德很早接触到医学和生物学知识，并且学会了归纳和比较的方法。

这对他以后开展学术研究起了重大影响。

父母去世后，十七岁的亚里士多德来到雅典阿卡德米学园，随柏拉图学习、
研究二十来年，曾被誉为“学园之心”。

在长期的熏陶下，柏拉图学说可能对他毫无影响。

就政治思想而言，亚里士多德的法治主张和柏拉图的《法律篇》之间，就存在着一定程度的“师承”关系。

但是，在更多的方面，亚里士多德的学说是违忤师说的，本着“我爱我师，我更爱真理”的信念，他在哲学上，尖锐地批判柏拉图的唯心主义理念论，当然他自己也动摇于唯物主义与唯心主义之间。

在政治思想上，他抛弃柏拉图以抽象的概念为出发点的研究方法，不赞成“哲学王”的主张，抨击“共产公妻”的方案。

柏拉图死后，亚里士多德便离开阿卡德米学园，公元前343年，应聘当上十三岁的马其顿王子亚历山大的家庭教师。

这期间，他为王子编写过《王制》和《拓殖》两篇论文，并收集了有关各城邦政制的大量资料。

不久，马其顿征服了希腊，亚历山大继位，亚里士多德便返回故乡。

公元前335年，他又来到希腊，并在郊外创办了吕克昂学园。

在这里，除授课外，他致力于著书立说，公元前323年，亚历山大死后，雅典掀起反马其顿运动，亚里士多德因两代人同马其顿有牵连，恐遭灾祸，便在朋友协助下逃出雅典。

第二年因病去世。

亚里士多德留下了大量的学术著作，内容涉及到哲学、伦理、历史、逻辑、心理、语言、政治、法律、诗学、经济、教育以及物理、动物、天文等各个学科。

集中反映其文学理论思想的主要是名著《诗学》。

伽利略·伽利雷(Galileo Galilei,1564年2月25日-1642[1]）世界知名科学家，他既是物理学家、天文学家、哲学家又是发明家，他发明了温度计和天文望远镜。

是近代实验物理学的开拓者，被誉为“近代科学之父”。

他是为维护真理而进行不屈不挠的战士。

恩格斯称他是“不管有何障碍，都能不顾一切而打破旧说，创立新说的巨人之一”。

1564年2月15日生于比萨，历史上他首先提出并证明了同物质同形状的两个重量不同的物体下降速度一样快，他反对教会的陈规旧俗，由此，他晚年受到教会迫害，并被终身监禁。

他以系统的实验和观察推翻了亚里士多德诸多观点。

因此，他被称为“近代科学之父”“现代观测天文学之父” 、“现代物理学之父”、“科学之父” 及“现代科学之父”。

他的工作，为牛顿的理论体系
的建立奠定了基础。

尼古拉·哥白尼（1473——1543）是波兰的天文学家。

哥白尼上中学时就对天文学很感兴趣，曾跟着老师在教堂的塔顶上观察星空。

他相信研究天文学只有两件法宝：数学和观测。

他不辞劳苦，克服困难，每天坚持观测天象，30年如一日，终于取得了可靠的数据，提出了“日心说”，并在临终前终于出版了他的不朽名著《天球运行论》。

哥白尼的“日心说”沉重地打击了教会的宇宙观，这是唯物主义和唯心主义斗争的伟大胜利。

哥白尼是欧洲文艺复兴时期的一位巨人。

他用毕生的精力去研究天文学，为后
世留下了宝贵的遗产。

哥白尼遗骨于2010年5月22日在波兰弗龙堡大教堂隆重的重新下葬。

开普勒（1571-1630）是德国著名的天体物理学家、数学家、哲学家。

他首先把力学的概念引进天文学，他还是现代光学的奠基人，制作了著名的开普勒望远镜。

他发现了行星运动三大定律，为哥白尼创立的“太阳中心说”提供了最为有力的证据。

他被后世誉为“天空的立法者”。

开普勒。