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

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2.6 伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究 【知識(shí)與技能】 1、了解伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究思路和方法； 2、能夠合理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)用圖線法處理。 【過(guò)程與方法】 1、讓學(xué)生初步體會(huì)抽象思維、提出假說(shuō)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)是進(jìn)行科學(xué)研究的重要思路和方法． 2、通過(guò)史實(shí)了解伽利略研究自由落體規(guī)律的過(guò)程，體會(huì)其推理方法的奧妙，同時(shí)了解猜想的必要性，感受探究規(guī)律的幾個(gè)必要過(guò)程和科學(xué)方法的重要性，了解體會(huì)一些科學(xué)的方法． 【情感態(tài)度與價(jià)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(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)新思想和互相協(xié)作的精神。 【教學(xué)重難點(diǎn)】 ★教學(xué)重點(diǎn)★ 通過(guò)重現(xiàn)重大發(fā)現(xiàn)的歷史過(guò)程，讓學(xué)生親臨其境探究伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)研究的實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)其科學(xué)思維方法和巧妙的實(shí)驗(yàn)構(gòu)思。 ★教學(xué)難點(diǎn)★ 1、“觀念-思考-推理-猜想-驗(yàn)證”是本節(jié)的重點(diǎn)思路，也是培養(yǎng)良好思維習(xí)慣的重要參考． 2、當(dāng)無(wú)法驗(yàn)證自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，如何引導(dǎo)學(xué)生巧妙設(shè)計(jì)斜面實(shí)驗(yàn)間接驗(yàn)證； 3、引導(dǎo)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中怎樣進(jìn)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(yùn)動(dòng)的科學(xué)思維方法和巧妙的實(shí)驗(yàn)構(gòu)思.教材編寫的脈絡(luò)清楚，邏輯推理嚴(yán)謹(jǐn)，文字表述生動(dòng)、通俗易懂，因此，適合于學(xué)生自主學(xué)習(xí). 本節(jié)注重過(guò)程與方法、情感態(tài)度和價(jià)值觀的一個(gè)標(biāo)志性內(nèi)容.過(guò)去的教學(xué)過(guò)分注重對(duì)知識(shí)與技能的掌握，而忽略了對(duì)科學(xué)精神、科學(xué)研究方法的培養(yǎng).因此，能否通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)讓學(xué)生體會(huì)到人類對(duì)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(biāo). 【教學(xué)過(guò)程】 ★新課導(dǎo)入★ 我們用手拿一個(gè)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(jì)，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(jì)，在意大利的比薩斜塔上，伽利略做了著名的兩個(gè)球同時(shí)落地的實(shí)驗(yàn).兩個(gè)輕重不同的小球同時(shí)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(dòng)搖了人們頭腦中的舊觀念，開創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)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(tái). 今天這節(jié)課我們就一起來(lái)經(jīng)歷伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究過(guò)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(cuò)誤 (課件展示)亞里士多智的觀點(diǎn)：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(guò)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(diǎn)正好應(yīng)和了人們潛意識(shí)里的想法，同時(shí)，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(shí)一直堅(jiān)持這一觀點(diǎn)，這一觀點(diǎn)一直延續(xù)了2000多年，從沒(méi)有人對(duì)它提出異議． ★交流與討論： 提出問(wèn)題：為什么會(huì)有錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)呢? 參考答案：錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)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(yè)的相關(guān)內(nèi)容：16世紀(jì)末，意大利比薩大學(xué)的青年學(xué)者伽利略（Galileo Galilei,1564—1642）對(duì)亞里士多德的論斷表示了懷疑．后來(lái)，他在1638年出版的《兩種新科學(xué)的對(duì)話》一書中對(duì)此作出了評(píng)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(dāng)我們把兩塊石頭捆在一起時(shí)，大石頭會(huì)被小石頭拖著而減慢，結(jié)果整個(gè)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(gè)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(rèn)為只有一種可能性：重物與輕物應(yīng)該下落得同樣快．（傳說(shuō)伽利略在比薩斜塔上做過(guò)落體實(shí)驗(yàn)，但后來(lái)又被嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目甲C否定了．盡管如此，來(lái)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(jì)念碑） ★做一做 請(qǐng)你用一枝鉛筆和較厚的一本書如圖所示，體驗(yàn)伽利略佯謬． 三、猜想與假設(shè) 伽利略認(rèn)為，自由落體是一種最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)．他設(shè)想，最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)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(duì)時(shí)間來(lái)說(shuō)是均勻的，即經(jīng)過(guò)相等的時(shí)間，速度的變化相等，另一種是速度的變化對(duì)位移來(lái)說(shuō)是均勻的，即經(jīng)過(guò)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(jiǎn)單，并把這種運(yùn)動(dòng)叫做勻變速運(yùn)動(dòng)． 四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 讓學(xué)生閱讀教材P47頁(yè)的相關(guān)內(nèi)容，閱讀后討論以下問(wèn)題： 【困難一】速度無(wú)法直接測(cè)量 突破：間接驗(yàn)證，借助于數(shù)學(xué)推理得出從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的物體，通過(guò)的位移與時(shí)間的平方成正比. 若v0＝0,且v∝t 必有x∝t2 【困難二】落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間太短，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量 突破：設(shè)計(jì)了著名的“沖淡重力”的斜面實(shí)驗(yàn)，“沖淡”重力，使其加速度減小。 由于伽利略時(shí)代的實(shí)驗(yàn)儀器不能精確測(cè)量快速下落所需的時(shí)間，所以他設(shè)想通過(guò)斜面落體來(lái)“沖淡重力”，并通過(guò)延伸斜面和控制斜面傾角來(lái)控制物體運(yùn)動(dòng)的速度和所經(jīng)歷的時(shí)間．經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)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(diǎn)：小球經(jīng)過(guò)的距離的比值等于經(jīng)過(guò)這些距離對(duì)應(yīng)所用時(shí)間間隔的平方之比．伽利略在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行合理外推，當(dāng)傾角增大到90度時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)論仍應(yīng)成立，此即豎直落體運(yùn)動(dòng)．至此，伽利略就完成了對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究． 雖然當(dāng)時(shí)伽利略已經(jīng)意識(shí)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(dāng)時(shí)仍然沒(méi)有辦法用實(shí)驗(yàn)手段得到真空，所以并不能真正地完成一個(gè)自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)．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(shí)代，發(fā)明了抽氣機(jī)，才由牛頓設(shè)計(jì)了錢羽管（又稱牛頓管），真正用實(shí)驗(yàn)證明在真空中，物體下落速度與物體重力無(wú)關(guān)．于是，伽利略的理論終于從純理論研究進(jìn)入實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其正確性． 五、伽利略的科學(xué)方法 對(duì)現(xiàn)象一般觀察一提出猜想一運(yùn)用邏輯推理一實(shí)驗(yàn)對(duì)推理驗(yàn)證一對(duì)猜想進(jìn)行修證(補(bǔ)充)一推廣應(yīng)用． 伽利略的科學(xué)思想方法的核心是把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理(包括數(shù)學(xué)推理)和諧地結(jié)合起來(lái)．從而有力地推進(jìn)了人類科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展． 【教學(xué)反思】 這節(jié)課最終的目標(biāo).為了更好地落實(shí)新課標(biāo)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(guò)討論和發(fā)表見(jiàn)解，充實(shí)和完善伽利略的研究過(guò)程與方法.引導(dǎo)學(xué)生一步步體會(huì)伽利略嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度、不畏強(qiáng)權(quán)的探索精神和正確地解決問(wèn)題的思路，樹立正確的科學(xué)觀念。