高中物理 伽利略对自由落体运动的研究
温柔似野鬼°
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2021年01月20日 16:57
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海空天空-
伽利略对自由落体运动的研究
一、课标要求：
1
、教学重点：
通过重现重大发现的历史过程，让学生亲临其境探究伽利略 对自由落体运动研究的实验，
学习其科学思维方法和巧妙的实验构思。
2
、教学难点：
（
1
）
当无法验证自由落体运动 是初速度为零的匀加速直线运动时，
如何引导学生巧妙设
计斜面实验间接验证；
（
2
）引导学生在实验过程中怎样进行合理猜想、数学推理、合理外推等重要方法。
3
、课时安排：
1
课时
二、教材分析：
< br>本节内容属于《普通高中物理课程标准》
中共同必须模块Ⅰ的内容，是以往教材所没有
的 。学生在学习本节课内容之前，已经学习了自由落体运动的定义和利用打点计时器打出
的纸带来验证“
自由落体运动是初速度为
0
的匀加速直线运动
”
。
新 教材专辟这一节，
并无重
复之嫌。目的是让学生深刻体会到在当时实验设备不精确的条件下伽利 略如何提出问题，
遇到什么问题，如何突破困难，使学生身临其境，领悟其科学精神，物理思想和研究方 法，
对提高学生的科学素养具有重要的意义。
三、设计思路：
本 节课内容通俗易懂，
课前可由学生自主学习。
上课时使学生融入伽利略的角色，
如何指
出亚里士多德的逻辑错误，
如何提出自己猜想再利用斜面实验间接验证加以外推。
教师 以平
等地位参与讨论，发表意见。由于当斜面的倾角超过
5
0
时便很难计时， 此时可用磁控电子
秒表代替。分别读出相应的
s
、
t
，建立
s-t
2
坐标系描出图象，得知斜面倾角一定，加速度一
定。通过这节课的探究，培养 学生创新能力，提高其科学素养。
四、教学目标：
（一）教学目标：
1
、了解伽利略对自由落体运动的研究思路和方法；
2
、能够合理设计实验，并将实验数据用图线法处理。
（二）过程和方法：
1
、经历伽利略对自由落体运动的研究方法，感悟科学探究的方法；
2
、分组进行科学探究活动，完成实验操作；
3
、培养学生进行数学推理和图象处理数据的能力。
（三）情感目标：
1
、激发了学生学习伽利略敢于向权威挑战，善于观察思考，知难而进的优秀品质；
2
、培养学生耐心细致的意志品质，创新思想和互相协作的精神。
五、教学过程：
（一）复习旧知，引出新课
1
、教师提问：我们在上一节课已经学习了自由落体运动知道：
（
1
）定义？（物体只在重力作用下从静止开始下落的运动）
（
2
）实质？（初速度为
0
的匀加速直线运动）
2
、
教师指出：
纸张比石头下落得慢是由于空气阻力的影响，
但使人误以为< br>“
重物比轻物
下落得快
”
。这正是统治了两千多年的亚里士多德的观点 。
教师：大家回忆一下，初中有篇课文《两个铁球同时着地》
，有谁能描述故事的主 要内
容？运用上节课知识如何解释同时着地？
学生描述并解释。
（由
H=
1
2
gt
t=
2
H
/
g
,H
相同，
t
相同）
2
教师
:
但是,
当时还不知自由落体运动是初速度为
0
的匀加速直线运动
,
所 以不能用此公
式。那伽利略是如何指出亚里士多德的错误
,
建立自己的观点呢？
(
二
)
逻辑推理，提出猜想
:
先假设亚里士多德的观 点是对的。
则设大石头下落的速度为
8
，
小石头下落的速度为
4，
捆在一起，大石头被小石头拖着会变慢，系统速度应小于
8
；但总重量比大石头 还重，故系
统速度应小于
8
，自相矛盾。因为只有一种可能：重物和轻物应该下落得一 样快，自由运动
应该是最简单的运动。猜想
v
∝
x
和
v∝
t
两种可能性，但经过推理只有
v
∝
t
。如果能够用 实
验证明，则自由落体运动是初速度为
0
的匀加速直线运动。
（三）设计方案，实验验证：
1
、设计方案：
教师：根据上述的猜想，请各小组分析讨论，应该怎样验证上述猜想。
学生活动：各小组展开设计和讨论，进行指导。
教师提问：在当时的实验条件下，能 否设计实验直接验证
v
∝
t
呢？
学生回答：当时
v
还未定义，更无法测
v
的大小了。
教师：对！当我们无法直接验证时，我们怎样想法子呢？
学生讨论得：实际我们验证
v
∝
t
无非是来证明自由落体运动是初速度为
0
的匀加速直
线运动，转化为验证
s
∝
t
2
问题便解决了。
< br>教师又问：
t
的测量当时用
“
滴水计时
“
，落体运动 速度快，这样测量误差大，怎样解决
这个问题？
学生讨论得：先研究物体在斜面运动 ，此时物体运动速度变慢。让小车多次从同一起
点滚动到斜面不同终点的位移和所用时间平方的比值s/t
2
是否保持不变，如下图：