2-6 伽利略对自由落体运动的研究（中关村中学）

伽利略对自由落体运动的研究

一、 设计思想：

前面我们学习了自由落体运动的规律，这节教材的内容为介绍伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思。我们的素质教育课程改革非常强调提高学生的科学素养，那么我觉得这节课是一个特别好的让学生落实过程和方法，渗透情感态度价值观的机会。因此我们的教学设计的核心就是创设一个情景，使学生沿着科学家发现真理的历史过程，亲身体会到人类对自然世界的探究思想和方法，感受到其过程的艰辛和伟大科学家的高尚情操，培养自己热爱科学、勇于探索、坚持真理的品质。学生在物理学习上的差异还是比较大，我们针对不同层次的学生，精心设计教学各个环节，让所有同学都不同程度的参与到课堂学习中来。教学策略上采用了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的解决问题的思路，树立正确的科学观念 二、 教学流程图

话剧表演：穿越

时空的对话

学生讨论、完成问题

教师启发学生分组实验 学生总结归纳

教师点拨提高

三、教学目标

（1）知识与技能：通过历史知识,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。

（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。

四、教学过程

（一）新课引入

师：前面我们学习了自由落体运动的规律，公式简洁明了。但是这一规律的发现却经历了一个漫长的历史过程，充满着艰辛与磨难，今天就让我们一起沿着历史的足迹，去重温这一段探索的过程。 爱因斯坦：（画外音）有一个基本问题，几千年来都因为它太复杂而含糊不清，这就是运动的问题。请看伽利略与亚里士多德穿越时空的对话。 （课前先组织部分学生编写简单对话提纲如下） 伽利略：亚里士多德先生，您对落体运动的看法是？

亚里士多德：当然重的物体比轻的物体下落快。比如说吧，如果大石头下落的速度是8，那么小石头下落的速度就为4。

伽利略：照您的说法，如果把您说的那两块石头拴在一起，快的会由于被慢的拖着而减速，慢的会由于被快的拖着而加速，两块石头一起下落的速度应该小于8，对吗？

亚里士多德：没有问题，你真聪明！

伽利略：可是问题来了，如果这是对的，这两块石头拴在一起，要比那块大石头还大，下落的速度应该大于8啊。这个结论刚好与你的推测相反。

亚里士多德：等等，我被你搞糊涂了……不过……（回身拿起一本书和一张纸同时释放，结果还是书先落地。）而且生活中看到的现象也是羽毛和石头从同高度下落，石头先落地……

伽利略：等等，你这些现象也许是空气阻力的影响。（拿起两个大小不同的钢球和一块钢板，将钢板放在地上，自己站到了桌子上。从同一高度处释放两个钢球……只听见一声清脆美妙的落地声。） 亚里士多德：（张大嘴巴，惊呆了）两个钢球下落的速度如果与球重无关，那么与什么有关呢？

伽利略：沉思一下，我想自然界的规律都是简洁明了的。我猜想落体运

动也一定是一种最简单的变速运动。而最简单的变速运动应该是均匀变化的吧。

亚里士多德：但是速度的变化怎样才算均匀呢？

伽利略：有两种可能。一种是速度的变化对实践来说是均匀的；另一种是速度的变化对位移来说是均匀的…… 爱因斯坦：（画外音）提出一个问题往往比解决一个问题更重要，因为解决一个问题有时仅仅是一个数学上或实验上的技巧，而提出新的问题、新的可能性，从新的角度去看旧的问题却需要创造性的想象力，而且标志着科学上的真正进步。 伽利略：（做落体实验，计时失败。后改用小倾角的斜面，计时成功。为亚里士多德讲解）位移正比于所用时间的平方，则速度随时间均匀变化。如果我们把角度外推到90度，这时小球不就是自由落体运动了吗？亚里士多德：你真了不起。

伽利略：有时懂得忽略什么豫东的重视什么同样重要。

爱因斯坦：从伽利略开始，大师辈出，经典如云。近代科学的大门从此打开了……

（二）展示问题并组织学生回答

伽利略研究自由落体运动的过程是怎样的？ 伽利略遇到的困难是什么？如何解决的？ 伽利略的研究方法的精髓是什么？

伽利略的成功对我们的学习有什么启示？ （三）分别是用频闪照片和打点计时器做实验

师：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度，就很难准确计时。伽利略把他的结论外推至90度是需要很大勇气的，后来他的外推被直接的实验证实了。今天我们的科技发展到很高的程度，准确计时已经不是问题了，下面我们通过频闪照片，一起来研究一下自由落体的运动规律。 实验：用带频闪功能的照相机对一个自由下落的小球进行频闪拍照， 组织学生研究频闪照片，测出s1,s2,s3,s4,s5,s6; t1,t2,t3,t4.t5,t6

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s1 /t1 s2 /t2 s3 /t3 s4 /t4 s5 /t5 s6 /t6 。得出 h=kt的结论

师：刚才大家表现都不错，都验证了速度与时间的正比关系，下面同学们想一想，我们在研究匀变速直线运动时，使用了一种仪器，也可以直接记录唯一与时间的关系，这种仪器是？ 生：打点计时器。

师：很好，那么大家在思考一下，能不能用打点计时器，设计一个实验，来验证一下伽利略的外推结论。

学生分组讨论使用重锤和打点计时器实验 （四）师生共同总结:（边写板书边总结）

伽利略——学习——亚里士多德的论著——质疑——错误观点——提出－自己的观点——验证观点——出现困难——理性思考——等效--代换－做实验——得出结论——合理外推——接受他人质疑——确定理论

五、布置作业

师：重物下落引发的有趣问题

1969年美国实现登月，这是人类首次登月成功。在一次登月活动中，宇航员David R.Scott在月球上证实了榔头与羽毛下落一样快，月球的引力加速度为1.67m/s2。

1922年美国人厄阜等做了重物下落的细微实验，发现重力加速度随不同材料大约有1%的变化。1986年菲斯巴赫等人认为，物体与物体之间除引力外还存在微小的排斥力，称为超负载力。美国马萨诸塞大学的约·多诺古和假斯坦导出了不同物体下落加速度不同的结论，引力加速度与质量和温度有关。这个问题现在还没有最后定论，等待着你们这一代去研究去攻克。

作业：写一篇小的短文，说说你这节课的感受和收获。

六、板书设计

§2.６伽利略对自由落体运动的研究 一、绵延两千年的错误 二、伽利略的科学方法

猜想一运用逻辑推理一实验对推理验证一对猜想进行修证(补充)一推广应用．

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