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1、伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究
教學(xué)目標(biāo):
★知識(shí)與技能
1.了解物理學(xué)史。
2.知道伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究方法。
★ 過(guò)程與方法
1.學(xué)習(xí)伽利略的科學(xué)方法。
2.培養(yǎng)學(xué)生自己查找資料學(xué)習(xí)物理學(xué)史。
★ 情感態(tài)度與價(jià)值觀
1. 學(xué)習(xí)科學(xué)家們對(duì)知識(shí)敢于質(zhì)疑的勇氣。
2. 學(xué)習(xí)科學(xué)家們科學(xué)研究的執(zhí)著精神。
3. 通過(guò)學(xué)生自己查找資料,提高學(xué)生對(duì)物理學(xué)的興趣。
4.通過(guò)對(duì)亞里士多德和伽利略的了解,認(rèn)識(shí)到科學(xué)的探索是一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)
程,需要幾代人的不懈努力。
學(xué)習(xí)重點(diǎn)與難點(diǎn):
1. 伽利略對(duì)落體問(wèn)題的邏輯推理。
2. 伽利略的驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。
3. 伽利略的理想外推
2、。
教學(xué)準(zhǔn)備:讓學(xué)生預(yù)習(xí),搜集關(guān)于伽利略和亞里士多德的有關(guān)資料。
教學(xué)設(shè)計(jì):
一、認(rèn)識(shí)兩位科學(xué)家
老師提出:哪位同學(xué)樂意給大家講一講自己所查到的關(guān)于伽利略和亞里士多德的資料,先說(shuō)說(shuō)伽利略吧。
學(xué)生可能的回答:①伽利略全名伽利略·伽利萊,他是文藝復(fù)興后期近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的創(chuàng)始人。1564年伽利略生于意大利的比薩城,1611年,伽利略應(yīng)邀來(lái)到羅馬,在羅馬期間,伽利略為了確立新的自然研究法—實(shí)驗(yàn)法的地位,又同教會(huì)的唯心論世界觀進(jìn)行了激烈的斗爭(zhēng),這就更加激怒了教會(huì)。1632年,他的名著《關(guān)于兩大世界體系的對(duì)話》出版,但立即被教會(huì)列為禁書。1633年6月22日,伽利略受到宗教法庭審判,并被判終身軟
3、禁,成了“宗教裁判判所”的囚徒。1638年,伽利略在荷蘭出版了《關(guān)于兩門新學(xué)科與數(shù)學(xué)證明的談話》一書,對(duì)自己多年來(lái)在力學(xué)方面的研究進(jìn)行了總結(jié)。
②他的父親是一位才華出眾的音樂家和教育家。他在科學(xué)上的創(chuàng)造才能,在青年時(shí)代就顯示出來(lái)了。當(dāng)他還是比薩大學(xué)醫(yī)科學(xué)生時(shí),就發(fā)明了能測(cè)量脈搏速率的擺式計(jì)時(shí)裝置。后來(lái)他的興趣轉(zhuǎn)向了數(shù)學(xué)和物理學(xué)。
③1581年,17歲的伽利略對(duì)古希臘的物理學(xué)及亞里士多德、埃夫克利德和阿基米德的著作著迷。伽利略在數(shù)學(xué)、天文學(xué),特別是力學(xué)方面有了很深的造詣,學(xué)術(shù)上成果累累。他通過(guò)大量的觀察和實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了慣性定律、自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和相對(duì)性原理;發(fā)現(xiàn)了單擺振動(dòng)的等時(shí)性原理;用自制的
4、33倍望遠(yuǎn)鏡觀察天象,發(fā)現(xiàn)了一系列令人震驚的天文現(xiàn)象。伽利略將觀察到的天文現(xiàn)象寫成《星際使者》一書,于1610年發(fā)表。書中介紹了月球上的環(huán)狀山脈,無(wú)數(shù)星體構(gòu)成的銀河系,金星的盈虧,木星的四顆衛(wèi)星,太陽(yáng)黑斑等等,從而對(duì)哥白尼的“天體運(yùn)行”論提供了有力的支持,同時(shí)也動(dòng)搖了亞里士多德—托勒密的地心說(shuō)。
教師對(duì)學(xué)生的回答給予肯定:關(guān)于伽利略的資料收集非常細(xì)致,下面再說(shuō)說(shuō)亞里士多德吧。
學(xué)生可能的回答:①作為一位偉大的、百科全書式的科學(xué)家,亞里士多德對(duì)世界的貢獻(xiàn)之大,令人震驚。他至少撰寫了170種著作,其中流傳下來(lái)的有47種。他的科學(xué)著作,在那個(gè)年代簡(jiǎn)直就是一本百科全書。但他的成就遠(yuǎn)不止于此。他還是
5、一位真正哲學(xué)家,對(duì)哲學(xué)每個(gè)學(xué)科幾乎都做出了貢獻(xiàn)。亞里士多德集中古代知識(shí)于一身,在他死后幾百年中,沒有一個(gè)人像他那樣對(duì)知識(shí)有過(guò)系統(tǒng)考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全書。恩格斯稱他是“最博學(xué)的人”。
②亞里士多德最大的貢獻(xiàn)在于創(chuàng)立了形式邏輯這一重要分支學(xué)科。邏輯思維是亞里士
多德在眾多領(lǐng)域建樹卓越的支柱。
亞里士多德的思想對(duì)西方文化根本傾向以至內(nèi)容產(chǎn)生了深刻的影響。在上古及中古時(shí)期,他的著作被譯成拉丁文、敘利亞文、阿拉伯文、意大利文、希伯來(lái)文、德語(yǔ)和英語(yǔ)。隨著亞里士多德作品的不斷被發(fā)現(xiàn),中世紀(jì)出現(xiàn)了一個(gè)研究亞里士多德主義的新時(shí)代,學(xué)者們以此作為求得各方面真知識(shí)的基礎(chǔ)。
亞里士多德學(xué)識(shí)淵
6、博,著述頗豐.他對(duì)于當(dāng)時(shí)尚未分類的科學(xué)部門如政治、邏輯、倫理、歷史、物理(自然學(xué)科)、心理學(xué)、美學(xué)、教育學(xué)等均有研究并有獨(dú)到見解,被馬克思譽(yù)為“古代最偉大的思想家”。
③亞里士多德是古希臘又一位偉大的教育思想家,建立了包括自然學(xué)科在內(nèi)的百科全書式的課程體系,提出了注重實(shí)踐的良好措施,為后人留下了一筆包羅宏富的教育遺產(chǎn)。亞里士多德顯示了希臘科學(xué)的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在他以前,科學(xué)家和哲學(xué)家都力求提出一個(gè)完整的世界體系,來(lái)解釋自然現(xiàn)象.他是最后一個(gè)提出完整世界體系的人。在他以后,許多科學(xué)家放棄提出完整體系的企圖,轉(zhuǎn)入研究具體問(wèn)題。
教師指出:物理教科書上,亞里士多德給同學(xué)們的形象不妙、他老是出錯(cuò),老是
7、作出一些輕率的結(jié)論。同學(xué)們覺得亞里士多德實(shí)在太不高明而伽利略則比他偉大于百倍。事實(shí)上,亞里士多德是古代一位偉大的學(xué)者,一位百科全書式的大學(xué)問(wèn)家,有幾乎無(wú)所不及的思想成。我們應(yīng)該正確的、全面的去認(rèn)識(shí)一位科學(xué)家。伽利略創(chuàng)造了一套對(duì)近代科學(xué)的發(fā)展極為有益的科學(xué)方法,從而糾正了亞里士多德在物理上犯的一些錯(cuò)誤。
二、伽利略的科學(xué)方法
(教師結(jié)合伽利略對(duì)自由落體的研究,通過(guò)教師提問(wèn)學(xué)生回答的方式學(xué)習(xí)伽利略的科學(xué)方法)
問(wèn)題的提出
教師提問(wèn):亞里士多德依據(jù)平常觀察的事實(shí),是怎樣確定物體下落的快慢什么因素決定的?
亞里士多德通過(guò)觀察,在日常生活中,重的物體下落快,輕的物體下落慢。得出結(jié)論:物體下落的
8、快慢是由它們的重量決定的。
教師提出:那么物體下落的快慢與它們的重量有關(guān)系嗎?
提出假設(shè),邏輯推理。
教師提出:伽利略是怎樣提出假設(shè),運(yùn)用邏輯推理的?
學(xué)生可能的回答:他假設(shè)大石頭的下落速度為8,小石頭的下落速度為4,當(dāng)我們把兩塊
石頭捆在一起,大石頭會(huì)被小石頭拖的慢下來(lái)。但兩塊石頭捆在一起,重量增大,整個(gè)系統(tǒng)下
落的速度應(yīng)該比8大。這樣就出現(xiàn)了矛盾。
教師提問(wèn):伽利略提出了什么樣的假設(shè)?
學(xué)生可能的回答:假設(shè)大小石頭下落的一樣快。
教師補(bǔ)充:猜想落體是一種簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng),速度可能跟時(shí)間成正比,也可能跟位移成
正比利用數(shù)學(xué)和邏輯進(jìn)行推理,然后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
教師提問(wèn):伽利略經(jīng)
9、過(guò)數(shù)學(xué)推導(dǎo)得出速度與時(shí)間成正比,然后通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證,他是
如何進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的?
①學(xué)生可能的回答:通過(guò)小球的下落運(yùn)動(dòng),測(cè)出小球的下落速度和時(shí)間。
②他讓小球沿斜面滾下,減小加速度,延長(zhǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)間,便于觀測(cè)。
③他進(jìn)行的是坡度比較小的斜面實(shí)驗(yàn),后來(lái)他就將實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了合理的外推,當(dāng)傾角增大
到90°,小球的運(yùn)動(dòng)就是自由落體運(yùn)動(dòng)。
對(duì)假說(shuō)進(jìn)行修正和推廣。
教師提出:經(jīng)過(guò)幾位同學(xué)的回答,問(wèn)題比較全面了。伽利略完成了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后,沒有就此
而止,而是進(jìn)一步思考為什么日常生活中,輕的物體下落得比較慢,重的物體下落得比較快。
學(xué)生共同回答:因?yàn)榭諝庾枇Γ?
教師指出:這就是伽利略為我們創(chuàng)造的一
10、套對(duì)近代科學(xué)的發(fā)展極其有益的科學(xué)方法。后
面的學(xué)習(xí)中我們還要經(jīng)常用到。
三、作業(yè)設(shè)計(jì)
認(rèn)真閱讀課本緒言“走進(jìn)物理課堂之前”,分析“孩子們”是如何運(yùn)用伽利略的科學(xué)方法
進(jìn)行探索的。
●教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明
本節(jié)課,主要由兩部分組成:對(duì)科學(xué)家的了解;對(duì)伽利略科學(xué)方法的學(xué)習(xí).這兩個(gè)方面主
要是由學(xué)生通過(guò)查資料、預(yù)習(xí),在老師的引導(dǎo)下,以學(xué)生為主體,進(jìn)行學(xué)習(xí)的。
知識(shí)講授的同時(shí),給學(xué)生介紹物理學(xué)家、講授物理學(xué)史.不僅讓他們了解物理學(xué)家的工
作,物理科學(xué)的發(fā)展過(guò)程,更重要的是通過(guò)了解科學(xué)發(fā)展的曲折性,以此撼動(dòng)學(xué)生的心,讓他
們從中獲得啟迪。
●板書設(shè)計(jì)
△認(rèn)識(shí)兩位科學(xué)家。
△ 伽利略的科學(xué)方法。
①問(wèn)題的提出。
②提出假設(shè),邏輯推理。
③利用數(shù)學(xué)和邏輯進(jìn)行推理,然后實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
④對(duì)假說(shuō)進(jìn)行修正和推廣。