1、第二章 第6節(jié) 伽利略對自由落體運動的研究教學(xué)目標(biāo)知識與技能：1了解落體運動研究的史實，了解邏輯推理的特色。2理解任何猜想和假說都須要有實驗驗證的重要性。過程和方法：1讓學(xué)生初步體會抽象思維、提出假說、科學(xué)實驗是進(jìn)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)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(jìn)的優(yōu)秀品質(zhì)。2培養(yǎng)學(xué)生耐心細(xì)致的意志品質(zhì)、創(chuàng)新精神和嚴(yán)謹(jǐn)思考問題的習(xí)慣。新設(shè)計1本節(jié)課的課堂在輕松的研討氣氛下進(jìn)行，有利于學(xué)

2、生展開想象，啟動思維，與物理大家共同進(jìn)行物理科學(xué)的探討和研究。2本節(jié)課注重了物理問題情景的設(shè)置與再現(xiàn)：1“如果沒有學(xué)習(xí)自由落體運動，或許我們還在一直認(rèn)為物體越重下落就越快。有這樣的認(rèn)識很正常，這和古希臘的哲人亞里士多德的觀點是一致的?！笔箤W(xué)生感受到一種自然地親近感。接著申明“伽利略不僅揭示了自由落體運動的規(guī)律，同時創(chuàng)立了物理科學(xué)的研究方法，被稱為“近代物理之父”?！币饘W(xué)生對伽利略探究過程的好奇，激發(fā)學(xué)生迫切希望了解研究歷史的欲望。2伽利略與亞里士多德的跨越時空的對話的動畫，設(shè)計比較有創(chuàng)意，符合學(xué)生心理特點，易引起學(xué)生興趣，有利于幫助學(xué)生理解邏輯推理的過程，體會邏輯方法。3本節(jié)課教學(xué)過程清晰，

3、環(huán)節(jié)鮮明，注意以問題鏈的形式引導(dǎo)學(xué)生在回顧歷史的基礎(chǔ)上反思?xì)v史，滲透了對學(xué)生情感態(tài)度和價值觀的教育：亞里士多德的可取之處和錯誤根源是什么？從伽利略的論證我們有什么啟發(fā)？當(dāng)我們無法直接驗證時，我們該怎么辦呢？為什么伽利略將斜面傾角外推到900需要很大的勇氣？等等。學(xué)生在思考討論問題的過程中，始終感受到不斷的激情與挑戰(zhàn)。4本節(jié)課注重了對學(xué)生進(jìn)行“過程與方法”的教育和體驗，而不是僅停留于對歷史事實的回顧上。值得注意的地方： 1.小結(jié)伽利略的研究方法時，能讓學(xué)生從其研究的具體過程的回顧中提煉研究思路，歸納方法，效果應(yīng)該更好。 2.板書中的“兩千年的認(rèn)識-大膽的質(zhì)疑-邏輯的力量”與下面的內(nèi)容用不同的色筆

4、更能突出重點。 3.小節(jié)結(jié)束讓學(xué)生思考“我這節(jié)課最大的收獲是什么？”能更好地促使學(xué)生對本節(jié)課進(jìn)行整理反思。也可以布置問題“若讓我們仿照伽利略的研究方法探究豎直上拋運動的規(guī)律，應(yīng)該怎么去做？” 4.就培養(yǎng)學(xué)生探究能力考慮，本節(jié)課內(nèi)容也可以嘗試提前給學(xué)生系列探究課題，課堂圍繞歷史線索進(jìn)行成果匯報，把課堂交給學(xué)生。學(xué)情分析本節(jié)課介紹落體運動的研究歷史，主要是介紹伽利略對自由落體運動的研究過程、科學(xué)的思維方法，以及他的巧妙的實驗構(gòu)思。使學(xué)生對自由落體運動的認(rèn)識上升到更高的層次.本節(jié)內(nèi)容由過去的閱讀材料變?yōu)閱为毜囊还?jié)，就是出于對過程與方法、情感態(tài)度與價值觀這兩個方面教育目標(biāo)的重視。不要以為自由落體的知識

5、已經(jīng)學(xué)過，這節(jié)又沒有新的物理知識，從而忽視這節(jié)課的教育意義。本節(jié)教材編寫的脈絡(luò)清楚，邏輯推理嚴(yán)謹(jǐn)、文字表述生動和通俗易懂，因此，適合于學(xué)生自主學(xué)習(xí)。學(xué)生除閱讀教材外，還可閱讀一些課外參考書，從網(wǎng)上查閱一些資料，通過自己獨立的思考，歸納、總結(jié)并提出自己的看法、體會等。落體運動是一種自然界中廣泛存在的典型運動，自古以來許多人都研究過，伽利略對自由落體運動的研究意義巨大。本節(jié)從生活經(jīng)驗和亞里士多德的觀點出發(fā)進(jìn)行巧妙推理，使亞里士多德的理論陷入自相矛盾的境地，進(jìn)而引起學(xué)生探究的興趣。對于“綿延兩千年的錯誤”，教學(xué)中不僅要讓學(xué)生知道亞里士多德觀點的錯誤，更重要的是讓學(xué)生知道人類對大自然的認(rèn)識是逐步深入的

6、。亞里士多德和伽利略對運動問題的研究都是人類認(rèn)識大自然的一個過程。今天我們應(yīng)該用客觀、歷史和辯證的觀點看待歷史事件及其發(fā)展。重點難點了解探索過程，明確探索的步驟，同時了解實驗及科學(xué)的思維方法在探究中的重要作用，從中感悟科學(xué)方法。教學(xué)過程活動1【導(dǎo)入】引入新課引入新課師：上一節(jié)課學(xué)習(xí)了自由落體運動，那么什么是自由落體運動，自由落體運動是一個什么樣的運動？學(xué)生思考，教師提問學(xué)生。生：物體只受重力，由靜止開始的運動叫自由落體運動；自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，加速度g=9.8m/s2師：如果沒有學(xué)習(xí)自由落體運動，或許我們還在一直認(rèn)為物體越重下落就越快。有這樣的認(rèn)識很正常，這和古希臘的哲人

7、亞里士多德的觀點是一致的。物體的下落快慢和質(zhì)量沒有關(guān)系的結(jié)論在今天看來似乎并不難以接受。但這個結(jié)論卻是伽利略在經(jīng)歷長時間的思考和艱苦實踐后才得出的，伽利略不僅揭示了自由落體運動的規(guī)律，同時創(chuàng)立了物理科學(xué)的研究方法，被稱為“近代物理之父”。今天我們就一起來回顧伽利略的研究過程。（板書課題：伽利略對自由落體運動的研究）活動2【講授】新課探究（一）綿延兩千年的錯誤師：公元前，人們對物體下落的研究很少，憑著觀察認(rèn)為重的物體比輕的物體下落得快.。當(dāng)時，著名的哲學(xué)家亞里士多德經(jīng)過了觀察和總結(jié)認(rèn)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

8、們深信不疑。人們判斷物體下落的快慢，包括教科書一直堅持這一觀點，這一觀點一直延續(xù)了2000多年，從沒有人對它提出異議。直到文藝復(fù)興時期，才由伽利略通過采用創(chuàng)造性的研究方法揭示了自由落體運動的規(guī)律。（板書：兩千年的錯誤）活動3【活動】學(xué)生討論提出問題：亞里士多德的可取之處和錯誤根源是什么？學(xué)生思考問題，交流體會。生：能對生活注意觀察和總結(jié)并提出自己的觀點；錯誤認(rèn)識的根源在于不注意探索事物的本質(zhì)，思考停留在表面?；顒?【活動】學(xué)生交流（二）大膽質(zhì)疑-邏輯推理問題：如果讓我們反駁亞里士多德的觀點，應(yīng)該怎么證明并不是“物體越重，下落越快”？學(xué)生討論交流（稍后播放伽利略的論證動畫）（板書大膽質(zhì)疑）提出問

9、題：從伽利略的論證我們有什么啟發(fā)？學(xué)生思考問題，交流體會.生：不迷信權(quán)威，對問題要有自己的獨立思考。注重邏輯推理的重要性。（板書：邏輯的力量）（伽利略并沒有滿足這個推論，此后做了大量實驗來證明這個結(jié)論。最典型的是傳說伽利略在比薩斜塔上做過的落體實驗）（播放伽利略斜塔實驗動畫，輕重不同的兩球同時釋放同時落地）（播放錄像：輕重不同的保齡球從高樓同時釋放同時落地）。 師：所有這些證明“輕重不同的物體下落一樣快”?；顒?【活動】提出問題、學(xué)生猜想（三）伽利略的研究1、問題的提出落體運動的快慢與物體的質(zhì)量沒有關(guān)系，那這種運動就具有一定的代表性！可落體的運動應(yīng)該是什么運動呢？（板書：伽利略的研究 1.問題

10、的提出）活動6【活動】猜想與推理2、猜想與數(shù)學(xué)推理師：伽利略認(rèn)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。提出問題：伽利略對自由落體運動作出了大膽的科學(xué)猜想，猜想的內(nèi)容是什么？（板書：猜想 ）學(xué)生思考討論，教師總結(jié)。師：伽利略考慮了兩種可能：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v t；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。伽利略經(jīng)過推理得到如果v x將會得到非常復(fù)雜并明顯與實際不符的結(jié)論。因此只有v t才可能。如果能夠用實驗證明這個關(guān)系，則自由落體運動就是初速度為零的勻加速直線運動。（板書

11、：數(shù)學(xué)推理x t2）活動7【活動】實驗驗證3、實驗驗證、合理外推師：實驗驗證是檢驗理論正確與否的唯一標(biāo)準(zhǔn).任何結(jié)論和猜想都必須經(jīng)過實驗驗證，否則不成理論。猜想或假說只有通過驗證才會成為理論。但伽利略在實驗中遇到了很大的困難，他遇到了什么困難，又是怎么解決的呢？（板書：實驗驗證）提出伽利略的困難，師生一起討論解決方案。困難之一：無法測量瞬時速度。解決方案：借助于數(shù)學(xué)推理得出從靜止開始作勻加速直線運動的物體，通過的位移與時間的平方成正比。只需證明位移與時間的平方成正比，就可以證明自由落體的運動性質(zhì)。強調(diào)：這里將難以測定的速度轉(zhuǎn)化為易于測量的位移是非常重要的實驗方法。困難之二：沒有準(zhǔn)確的計時工具，無

12、法測定象自由落體這樣較短的時間。解決方案：設(shè)計了著名的“沖淡重力”的斜面實驗，使物體的運動速度變慢，解決了測量的難題。（介紹伽利略實驗，出示當(dāng)年伽利略實驗數(shù)據(jù)）問：怎樣從這些數(shù)據(jù)中得到x t2的關(guān)系？學(xué)生討論：用圖像；用比值（教師幫助學(xué)生分析注意事項）師：我們也可以模擬這個四百多年前的實驗，感受科學(xué)家的研究方法?；顒?【活動】模擬實驗【模擬演示】伽利略實驗。數(shù)字計時器、氣墊導(dǎo)軌、光電門。驗證xt2如果不斷增大傾角，仍然有xt2，伽利略結(jié)合這種規(guī)律，思考到若斜面傾角增大至900，此時便成自由落體運動了。因此自由落體運動是一種勻加速直線運動！勇氣（板書：合理外推）問：為什么說伽利略將斜面傾角外推到

13、900需要很大的勇氣？生：不是實際實驗得到的，這只是一種推理。沒有實驗證明很難說就是對的。師：對，這只是一種推理，是一種思想實驗，而不是真實的實驗事實，因此難以保證結(jié)論的正確性，伽利略的外推盡管后來證明是正確的，但當(dāng)時應(yīng)該是需要恨得的魄力的。伽利略憑借其嚴(yán)密的邏輯思維、扎實的數(shù)學(xué)功底、科學(xué)的實驗方法和敏銳的洞擦力，終于揭示了自由落體運動的規(guī)律?。ò鍟旱贸鲆?guī)律）活動9【講授】拓展超越（四）超越伽利略師：現(xiàn)在我們不必用斜面來“沖淡重力”，可以對落體運動精確地“計時”、“定位”，直接研究落體運動的性質(zhì)。問：現(xiàn)代研究落體運動的方法有哪些呢？生：用打點計時器；用頻閃照片； 用光電計時器（測速計、位移傳感器等）活動10