本章复习与测试教学设计和教学实录

伽利略对自由落体运动的研究教学设计

教材分析

本节内容是介绍伽利略研究自由落体运动的科学思维方法和巧妙的实验构思．过去把这节教学内容做阅读材料处理，这次把它单列为一节。这样做也是出于过程与方法、情感态度和价值观这两方面教育目标的重视。为了更好地落实新课标的精神，可以先让学生收集相关资料，在课堂上经过讨论和发表见解，充实和完善伽利略的研究过程与方法。引导学生一步步体会伽利略严谨的科学态度、不畏强权的探索精神和正确地解决问题的思路，树立正确的科学观念。

三维目标

1．知识技能

（1）了解伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思

（2）了解伽利略研究自由落体运动的探究历史

2．过程与方法

了解伽利略对自由落体的研究研究过程，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人类探索自然规律的艰辛和喜悦，培养学生热爱科学、勇于探索、坚持真理的高尚

教学重点

使学生体会“对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑（包括数学）得出推论→通过实验对推论进行检验→对假说进行推广和修正”的科学思想方法

教学难点

伽利略巧妙的实验构思

课时安排

1课时

课前准备

多媒体教学设备、自制课件 重锤 打点计时器 纸带 刻度尺

电源 牛顿管

教学基本流程

复习自由落体运动→回

顾历史→伽利略对自由落体运动的研究→归纳总结

教学过程

导入新课

复习导入

上一节课学习了自由落体运动，什么是自由落体运动？自由落体运动有哪些规律？

学生回忆并回答

物体的下落快慢和重力没有关系的结论在今天看来似乎并不难以接受,但这个结论却是伽利略在经历了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

伽利略的研究过程。

推进新课

一、绵延两千年的错误

人们日常生活的经验告诉我们，重的物体下落总是比较快。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力决定，物体

越重下落越快。由于亚里士多德是古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家，加上他这一论断符合人们的常识，以至于在其后两千年的时间里，人们将他的观点奉为经典，直到文艺复兴时期，才由伽利略才推翻了这一观点。

学生设计实验：推翻亚里士多德的观点

1、轻重不同的物体下落得一样快

2、轻的物体下落得快

3、重力相同的物体的物体下落快慢不一样

伽利略是怎么推翻亚里士多德的观点并建立自己的理论的呢？

通过探究该问题，培养学生探求知识的能力。

二、逻辑的力量

伽利略从“重物比轻物下落得快”的前提推断出了互相矛盾的结论，使亚里士多德的理论陷入了困境。

猜想：既然物体下落过程中的运动情况与物体质量无关，为什么在日常生活中常会见到，较重的物体下落的比较快呢？

学生讨论后回答：由于空气阻力对不同物体的影响不同。

如果没有空气阻力将会怎样呢？

学生讨论后回答：重物和轻物下落的同样快

（传伽利略在比萨斜塔上做过落体实验，但后来又被严谨的考证否定了。尽管如此，来自世界各地的人们都要前往参观，他们把这座古塔看做伽利略的纪念碑）

牛顿管演示实验

三、猜想与假说

伽利略并没有就此止步，他要进一步通过实验研究自由落体的规律。

困难一：概念上的困难（连速度的定义都有）

解决方案：首先建立速度v、平均速度、瞬时速度、加速度a等概念

伽利略对落体运动是怎样猜想的？据此提出的假说的内容是什么？

落体运动是最简单的变速运动，速度应该是均匀变化的。

其情况又可以分为两种:

一种是速度v的变化对时间t来说是均匀的，即v∝t，另一种是速度v的变化对位移x来说是均匀的，即v∝x

后来发现，如果v与x成正比，将推导出十分复杂的结论．所以伽利略开始以实验来检验v与t成正比的猜想是否是真实的。

四、实验验证

猜想毕竟是猜想，是否正确，是否具有指导意义，还需要验证。伽利略之所以比他的前人更伟大，就在于他首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法。在他之前，学者们总是通过思辨性的论战来决定谁是谁非。

展示问题：伽利略又遇到了什么困难？如何解决的？

（学生仔细阅读后讨论，得出）

困难二：无法测量瞬时速度．

解决方案：不测v! 通过数学运算得出结论：如果初速度为零且v∝t ，则x∝t2

，这样，只要测出物体通过不同位移及所用的时间,看是否满足

x∝t2就可以验证物体的速度是否随时间均匀变化

困难三：没有准确的计时工具，无法测定像自由落体这样较短的时间。

解决方案：设计了著名的“冲淡重力”的斜面实验

通过该问题的创设，培养学生自主探究的能力，体会伽利略所采用的方法的巧妙，鼓励学生要敢于猜想，大胆发现，勇于创新。

由于伽利略时代的实验仪器不能精确测量快速下落所需的时间，所以他设想通过斜面落体来“冲淡重力”，并通过延伸斜面和控制斜面倾角来控制物体运动的速度和所经历的时间。

实验验证的结果：

经过多次实验发现，虽然不断改变斜面的倾斜度，但得到的结果有共同点：小球经过的距离的比值等于经过这些距离对应所用时间间隔的平方之比．即小球沿斜面滚下的运动为匀加速直线运动。且

质量不同的小球沿同一斜面下落,加速度相同

增大斜面倾角,加速度变大

倾角很大,接近落体运动

伽利略在这个基础上进行合理外推，当倾角增大到90度时，斜就是自由落体运动！小球仍然保持匀加速直线运动的性质，且所有物体下落时的加速度都是一样的！至此，伽利略就完成了对自由落体运动的研究。

(后人在用伽利略的器材重复他的实验时发现:铜球沿斜面滚下,如果斜面倾角超过5°就很难准确计时。伽利略把他的结论外推至90°是需要很大勇气的。后来,他的外推被直接的实验证实了)

提问：这一章的第一节实验我们探究小车的速度随时间变化的规律，小车在钩码的作用下做什么运动？

学生回答：匀加速直线运动

提问：将这个实验如何改进就可以近似的还原伽利略当年的实验？

学生回答：若将钩码去掉，将长板的一边垫高。

就我们现在的条件，不用在研究物体沿斜面运动的性质，直接来研究自由落体运动的运动性质。

学生实验：用打点计时器研究自由落体运动的性质

器材：打点计时器、铁架台 纸带

度尺 铅笔 交流电源

小结：伽利略的科学方法

伽利略对自由落体的研究，不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法。请同学们总结本节内容，归纳这种科学方法．

同学讨论归纳：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→通过实验对推论进行检验→对假说进行修正和推广→……

教师点评：

1．伽利略的伟大之处就在于他首先采用了实验检验猜想的科学方法．

2．合理的外推对得出正确结论有很大的帮助．[来源:Z+xx+k.Com我们从伽利略对自由落体运动的研究学到什么？有哪些体会

例如：探索科学、追求真理的精神；不迷信权威，对待问题勤于思考，敢于创新的科学精神和实事求是的科学态度；科学思想方法；合理外推的勇气。

或是体会到：物理是一门实验科学；逻辑推理的作用；忽略次要因素同等重要……

作业：

查阅有关伽利略及自由落体运动的资料，写一篇短文，谈谈自己的认识、体会和受到启发

板书：

伽利略对自由落体运动的的研究

一、

绵延两千年的错误

亚里士多德的观点：物体下落的快慢由物体的重力决定，物体越重下落越快

二、

逻辑的力量

三、

猜想与假说

落体运动是最简单的变速运动，速度应该是均匀变化的。

四、

实验验证

五、

小结：伽利略的科学方法

对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→通过实验对推论进行检验→对假说进行修正和推广→……

教学反思：

1、合理的使用多媒体，学生积极参与，采用了灵活多样的教学方式，培养了学生自主学习、动手操作和善于思考的能力。

2、让学生课后查阅亚里士多德的资料，使学生对亚里士多德有一个正确的认识。

3、先让学生收集相关资料，在课堂上经过讨论和发表见解，充实和完善伽利略的研究过程与方法。

4、通过了解史实能培养同学们的意志和科学的方法观，避免盲目和急功近利思想。