2018-2019學(xué)年高中物理 專題2.6 伽利略對自由落體運動的研究教案 新人教版必修1.doc

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2.6 伽利略對自由落體運動的研究 【知識與技能】 1、了解伽利略對自由落體運動的研究思路和方法； 2、能夠合理設(shè)計實驗，并將實驗數(shù)據(jù)用圖線法處理。 【過程與方法】 1、讓學(xué)生初步體會抽象思維、提出假說、科學(xué)實驗是進行科學(xué)研究的重要思路和方法． 2、通過史實了解伽利略研究自由落體規(guī)律的過程，體會其推理方法的奧妙，同時了解猜想的必要性，感受探究規(guī)律的幾個必要過程和科學(xué)方法的重要性，了解體會一些科學(xué)的方法． 【情感態(tài)度與價值觀】 1、激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)伽利略敢于向權(quán)威挑戰(zhàn)，善于觀察思考，知難而進的優(yōu)秀品質(zhì)； 2、培養(yǎng)學(xué)生耐心細致的意志品質(zhì)，創(chuàng)新思想和互相協(xié)作的精神。 【教學(xué)重難點】 ★教學(xué)重點★ 通過重現(xiàn)重大發(fā)現(xiàn)的歷史過程，讓學(xué)生親臨其境探究伽利略對自由落體運動研究的實驗，學(xué)習(xí)其科學(xué)思維方法和巧妙的實驗構(gòu)思。 ★教學(xué)難點★ 1、“觀念-思考-推理-猜想-驗證”是本節(jié)的重點思路，也是培養(yǎng)良好思維習(xí)慣的重要參考． 2、當無法驗證自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動時，如何引導(dǎo)學(xué)生巧妙設(shè)計斜面實驗間接驗證； 3、引導(dǎo)學(xué)生在實驗過程中怎樣進行合理猜想、數(shù)學(xué)推理、合理外推等重要方法。 【教材分析】 本節(jié)內(nèi)容是讓學(xué)生了解并學(xué)習(xí)伽利略研究自由落體運動的科學(xué)思維方法和巧妙的實驗構(gòu)思.教材編寫的脈絡(luò)清楚，邏輯推理嚴謹，文字表述生動、通俗易懂，因此，適合于學(xué)生自主學(xué)習(xí). 本節(jié)注重過程與方法、情感態(tài)度和價值觀的一個標志性內(nèi)容.過去的教學(xué)過分注重對知識與技能的掌握，而忽略了對科學(xué)精神、科學(xué)研究方法的培養(yǎng).因此，能否通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)讓學(xué)生體會到人類對自然世界的探究思想和方法，感受到一位偉大的科學(xué)家的高尚情操，就成為這節(jié)課最終的目標. 【教學(xué)過程】 ★新課導(dǎo)入★ 我們用手拿一個小球和一張紙片，放開后，小球和紙片從靜止開始下落.我們可以看到，小球先落地，紙片后落地. 公元前4世紀，古希臘偉大的思想家、哲學(xué)家亞里士多德（Arestotle）根據(jù)與我們類似的觀察，直接得出結(jié)論：重的物體比輕的物體下落得快. 亞里士多德的論斷流傳了近2 000年，直到16世紀，在意大利的比薩斜塔上，伽利略做了著名的兩個球同時落地的實驗.兩個輕重不同的小球同時落地的聲音，是那樣的清脆美妙，又是那樣的發(fā)聾振聵！它動搖了人們頭腦中的舊觀念，開創(chuàng)了實驗和科學(xué)推理之先河，將近代物理學(xué)以至近代科學(xué)推上了歷史的舞臺. 今天這節(jié)課我們就一起來經(jīng)歷伽利略對自由落體運動的研究過程，領(lǐng)悟這位大師的科學(xué)精神、物理思想、研究方法，得其精髓，有所借鑒. ★新課內(nèi)容★ 一、綿延兩千年的錯誤 (課件展示)亞里士多智的觀點：物體越重，下落越快． 著名的思想家亞里士多德(Aristotle，前384一前322)經(jīng)過了觀察和總結(jié)認為“物體下落的速度與重力成正比”．這一觀點正好應(yīng)和了人們潛意識里的想法，同時，它又是偉大的亞里士多德提出的論斷，人們深信不疑．從那以后，人們判斷物體下落的快慢．甚至給孩子們上課時一直堅持這一觀點，這一觀點一直延續(xù)了2000多年，從沒有人對它提出異議． ★交流與討論： 提出問題：為什么會有錯誤的認識呢? 參考答案：錯誤認識的根源在于不注童探索事物的本質(zhì)，思考不求甚解． 二、邏輯的力量 讓學(xué)生閱讀教材P46頁的相關(guān)內(nèi)容：16世紀末，意大利比薩大學(xué)的青年學(xué)者伽利略（Galileo Galilei,1564—1642）對亞里士多德的論斷表示了懷疑．后來，他在1638年出版的《兩種新科學(xué)的對話》一書中對此作出了評論． 根據(jù)亞里士多德的論斷，一塊大石頭的下落速度要比一塊小石頭的下落速度大．假定大石頭的下落速度為8，小石頭的下落速度為4，當我們把兩塊石頭捆在一起時，大石頭會被小石頭拖著而減慢，結(jié)果整個系統(tǒng)的下落速度應(yīng)該小于8；但兩塊石頭捆在一起，總的重力比大石頭還要重，因此整個系統(tǒng)下落的速度要比8還大．這樣，就從“重物比輕物落得快”的前提推斷出了互相矛盾的結(jié)論，這使亞里士多德的理論陷入了困境． 為了擺脫這種困境，伽利略認為只有一種可能性：重物與輕物應(yīng)該下落得同樣快．（傳說伽利略在比薩斜塔上做過落體實驗，但后來又被嚴謹?shù)目甲C否定了．盡管如此，來自世界各地的人們都要前往參觀，他們把這座古塔看做伽利略的紀念碑） ★做一做 請你用一枝鉛筆和較厚的一本書如圖所示，體驗伽利略佯謬． 三、猜想與假設(shè) 伽利略認為，自由落體是一種最簡單的變速運動．他設(shè)想，最簡單的變速運動的速度應(yīng)該是均勻變化的．但是．速度的變化怎樣才算均勻呢?他考慮了兩種可能：一種是速度的變化對時間來說是均勻的，即經(jīng)過相等的時間，速度的變化相等，另一種是速度的變化對位移來說是均勻的，即經(jīng)過相等的位移，速度的變化相等．伽利略假設(shè)第一種方式最簡單，并把這種運動叫做勻變速運動． 四、實驗驗證 讓學(xué)生閱讀教材P47頁的相關(guān)內(nèi)容，閱讀后討論以下問題： 【困難一】速度無法直接測量 突破：間接驗證，借助于數(shù)學(xué)推理得出從靜止開始做勻加速直線運動的物體，通過的位移與時間的平方成正比. 若v0＝0,且v∝t 必有x∝t2 【困難二】落體運動時間太短，無法準確測量 突破：設(shè)計了著名的“沖淡重力”的斜面實驗，“沖淡”重力，使其加速度減小。 由于伽利略時代的實驗儀器不能精確測量快速下落所需的時間，所以他設(shè)想通過斜面落體來“沖淡重力”，并通過延伸斜面和控制斜面傾角來控制物體運動的速度和所經(jīng)歷的時間．經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)，雖然不斷改變斜面的傾斜度，但得到的結(jié)果有共同點：小球經(jīng)過的距離的比值等于經(jīng)過這些距離對應(yīng)所用時間間隔的平方之比．伽利略在這個基礎(chǔ)上進行合理外推，當傾角增大到90度時，實驗結(jié)論仍應(yīng)成立，此即豎直落體運動．至此，伽利略就完成了對自由落體運動的研究． 雖然當時伽利略已經(jīng)意識到空氣的阻力將影響物體的下落，但是由于科學(xué)發(fā)展和儀器設(shè)備的限制，當時仍然沒有辦法用實驗手段得到真空，所以并不能真正地完成一個自由落體運動的實驗．伽利略的研究也只能停留在理論研究的部分，直到牛頓的時代，發(fā)明了抽氣機，才由牛頓設(shè)計了錢羽管（又稱牛頓管），真正用實驗證明在真空中，物體下落速度與物體重力無關(guān)．于是，伽利略的理論終于從純理論研究進入實驗驗證，并通過實驗驗證了其正確性． 五、伽利略的科學(xué)方法 對現(xiàn)象一般觀察一提出猜想一運用邏輯推理一實驗對推理驗證一對猜想進行修證(補充)一推廣應(yīng)用． 伽利略的科學(xué)思想方法的核心是把實驗和邏輯推理(包括數(shù)學(xué)推理)和諧地結(jié)合起來．從而有力地推進了人類科學(xué)認識的發(fā)展． 【教學(xué)反思】 這節(jié)課最終的目標.為了更好地落實新課標的精神，該教學(xué)策略采用了先讓學(xué)生收集相關(guān)資料，在課堂上經(jīng)過討論和發(fā)表見解，充實和完善伽利略的研究過程與方法.引導(dǎo)學(xué)生一步步體會伽利略嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、不畏強權(quán)的探索精神和正確地解決問題的思路，樹立正確的科學(xué)觀念。