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教学设计：高中课程标准·物理（人教版）必修1

主 备 人：  李茂松               学科长审查签名：

§4.6伽利略对自由落体运动的研究

一、内容及其解析

1、内容：本节内容选自高中课程标准·物理（人教版）必修1第二章第六节《伽利略对自由落体运动的研究》，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。

2、解析：本节课不仅承接了前一节《自由落体运动》的内容，而且还扩充了学生的知识面，让学生们学习伽利略研究自由落体运动的科学方法。历史上关于落体运动的研究：亚里士多德认为重的物体比轻的物体下落得快。后来伽利略提出了不同的观点，为了证明自己的观点，他做了大量的研究工作，其中用到了“冲淡”重力及合理外推法，这样的推演方法，对物理学研究有着非常重要的示范作用。本节课的教学重点：通过伽利略的科学探究之路，让学生经历、体验对自由落体运动探究过程，学习其科学思维方法和巧妙的实验构思；难点：引导学生在探究过程中进行合理猜想、逻辑推理（包括数学推理）、合理外推等。

二、目标及其解析

（一）教学目标

1、了解伽利略研究自由落体运动的探究历史。

2、了解伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思。

3、通过学习伽利略对自由落体运动的研究，培养学生热爱科学、勇于探索、坚持真理的高尚情操。

（二）解析

1.知道伽利略对统治人们两千多年的亚里士多德的观点产生怀疑是需要勇气的。

思考题1：亚里士多德的观点是什么？

思考题2：伽利略的观点是什么? 用什么逻辑方法作为支持？

2.知道伽利略研究自由落体运动的科学方法是：问题→ 猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论

思考题3：伽利略研究自由落体运动的几个重要步骤是什么？有哪些困难？

3.知道伽利略巧妙设计“冲淡”重力的斜面实验来测量时间。

思考题4：在测量物体下落时间时，伽利略的巧妙方法是什么？

思考题5：伽利略的合理外推，你认为其合理性在哪？

三、教学问题诊断分析

学生以为自由落体运动的知识已经学过会轻视本节课的学习，其实在伽利略时代研究自由落体运动是非常难的事情；学生知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，却不知道科学的探究方法，缺乏对物理实验探究重要性的认识。

   为了加强学生对伽利略研究自由落体运动过程的理解，帮助学生克服在学习中遇到的困难，本节准备多准备了演示实验和多媒体课件，尽可能的再现伽利略的探究过程。

四、教学支持条件分析

本节课我也采用演示实验、多媒体课件等，尽可能的再现伽利略的探究场景。以便实现本节课的教学目标。

五、教学过程设计

1、教学基本流程

以实验导入→回顾历史→伽利略对自由落体运动的研究→分析→归纳总结

2、教学情景

引入新课

演示实验一：一个小球和一张纸从同一高度同时下落。

问题1：哪个下落得快？

问题2：同学们，就这个实验而言，是不是重的物体下落得要快？

设计意图：让学生知道生活中重的物体比轻的物体下落得快的现象非常普遍

新课讲解

（一）绵延两千年的错误

公元前4世纪的古希腊哲学家亚里士多德认为：物体下落的快慢是由他们的重量决定的，物体越重，下落得越快。

问题3：通过前面的学习我们知道物体下落的快慢与什么有关？

16世纪末，意大利物理学家、天文学家——伽利略打破传统，提出观点：重的物体与轻的物体应该下落得同样快。

伽利略新科学观点与亚里士多德观点的尖锐对决。

设计意图：让学生知道物体下落的快慢与重量无关，只与空气阻力有关。

（二）逻辑的力量

按照亚里士多德的观点，重的物体比轻的物体下落得快，可以得出两种不同的结论。

1、动画演示：大石头，小石块，以及把相同的大石头和小石块绑在一起，让他们三者从同一高度同时下落。现象：大石头下落得最快

2、动画演示：大石头，小石块，以及把相同的大石头和小石块绑在一起，让他们三者从同一高度同时下落。现象：相同的大石头和小石块绑在一起时下落得最快。

伽利略通过逻辑思维得出结论：重的物体与轻的物体应该下落得同样快。

设计意图：让学生知道伽利略推翻亚里士多德观点的经典逻辑推理过程。

（三）伽利略对自由落体运动的科学研究方法

1、阅读课本内容，全班分为八组进行小组讨论

讨论题目：身处16世纪末的伽利略，如何用实验来验证自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动？

2、各小组选出代表，呈现小组的讨论结果

3、小组点评

4、回顾伽利略对自由落体运动的科学研究方法

设计意图：培养学生自己阅读资料学习伽利略科学研究方法的能力。

（四）超越伽利略

问题4：请同学们回顾所学知识，我们可以用哪些实验来验证自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动？

现代研究自由落体运动的方法 ：

1、用打点计时器（电火花计时器）　 2 、用频闪照片　    3、用光电计时器（测速计等）

设计意图：让学生认识到科学探究是一个漫长的过程。

六、目标检测

1、在学习物理知识的同时，还应当注意学习物理学研究问题的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要。伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍然具有重要意义。请你回顾伽利略的探究物体下落规律的过程，判定下列哪个过程是伽利略的探究过程（    ）      

   A、猜想→问题→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论

   B、问题→猜想→实验验证→数学推理→合理外推→得出结论

   C、问题→猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论

   D、猜想→问题→实验验证→数学推理→合理外推→得出结论

2、伽利略以前的学者认为：物体越重，下落得越快.伽利略等一些物理学家否定了这种看法。在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛落到地面，这主要是因为（      ）

A．它们的重量不同                           B．它们的密度不同

C.它们的材料不同                            D.它们受到的空气阻力不同

3、在物理学的发展历程中，下面的哪位科学家首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动．并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展………………………(    )

    A．亚里士多德        B.伽利略        C.牛顿         D．爱因斯坦   

4、伽利略对自由落体运动的研究：

(1)伽利略的科学猜想与假说

落体运动应该是一种最简单的________运动，速度应该是________变化的．

(2)伽利略的理想斜面实验

让小球从斜面上的不同位置由静止滚下，测出小球从不同起点滚动的________和________．

①斜面倾角一定时，小球做________________运动．

②改变小球的质量，只要倾角一定，小球加速度都是________的．

③增大斜面倾角，小球加速度________．

④将斜面倾角外推到θ＝90°时的情况——小球自由下落，认为小球仍会做________________运动，从而得到了落体运动的规律.

设计意图：加深对本节内容的认识和理解。

课堂小结：

伽利略终于成功地验证了原先的猜想，不但否定了亚里士多德的错误论断，而且得到了物体下落的规律。伽利略的成功，不仅在于找到了自由落体运动的规律，更重要的是开辟了一条研究物理学的研究之路。现在我们已经有足够的设备准确的验证自由落体运动规律，我们不必用斜面来“冲淡重力”，采用现代化的仪器设备可以对自由落体运动精确地“计时”、“定位”，直接研究自由落体运动的性质。

现代研究自由落体运动的方法 ：

 1、用打点计时器　    2 、用频闪照片　    3、用光电计时器（测速计等）

板书设计：      

 第六节 伽利略对自由落体运动的研究。

一、绵延两千年的错误

二、逻辑的力量

三、猜想与假说

        四、实验验证

        五、科学探究方法

            问题→猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论

配餐作业

从下列三组题中任意选择两组题完成，AB组必做或C组选做

A组题

伽利略的研究方法：

1．运用“____________”否定了亚里士多德关于_______________________________的论断。

2．提出自由落体运动是________________________________________________的假说。

3．由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运动，伽利略采用了___________的方法。

（1）运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速直线运动符合________。

（2）运用斜面实验测出小球沿光滑斜面向下的运动符合________，是匀变速直线运动．

（3）不同质量的小球沿同一倾角的斜面运动，______________的值不变，说明它们运动的情况______。

（4）不断增大斜面倾角，得出________的值随之增大，说明小球做匀变速直线运动的________随倾角的增大而增大。

（5）伽利略将斜面实验结果外推到斜面倾角增大到90°的情况——小球自由下落，认为小球仍会保持________________________的性质。

伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究自然规律的科学方法——__________________、________________和________________相结合，这种方法到现在仍然一直是物理学乃至整个自然科学中最基本的研究方法。

设计意图：基础知识复习巩固

B组题

1.苹果树上同一高度的一个苹果和一片树叶同时从静止直接落向地面，苹果先着地，下面说法中正确的是                                                           (    )

    A.苹果和树叶做的都是自由落体运动

    B.苹果和树叶的运动都不能看成自由落体运动

    C.苹果的运动可看成自由落体运动，树叶的运动不能看成自由落体运动

D．假如地球上没有空气，则苹果和树叶会同时落地

2.甲同学看到乙同学从10层楼的楼顶同时由静止释放两个看上去完全相同的铁球，结果甲同学看到两球不是同时落地的．他分析了两球未能同时落地的原因．你认为他的下列分析哪些是正确的                                                            (    )

    A.两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力小

    B.两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力大

    C.两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是实心球，重力远大于阻力

D.两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是空心球，阻力与重力比．差别较小

设计意图：提高学生对基础知识的理解、运用能力

C组题

1.屋檐定时滴出水滴，当第5滴正欲滴下时，第1滴已刚好到达地面，而第3滴与第2滴正分别位于高1m的窗户的上、下沿，问：

　　（1）此屋檐离地面多少m？

（2）滴水的时间间隔是多少？

设计意图：提高部分学生的能力

教学反思：