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高一物理必修1

§2.6 《伽利略对自由落体运动的研究》教学设计

【教学目标】

1、了解伽利略对自由落体运动的研究方法。

2、知道逻辑推理(包括数学知识)和实验验证对解决物理问题的重要性。

【重点】 伽利略对自由落体运动研究的过程、方法。

【难点】 伽利略否前人错误结论的逻辑推理、斜面实验结论的合理外推。

【课时安排】

1课时

【教学内容】

复习引入

复习回顾、总结疑惑?

1、提问：我们在上一节课已经学习了自由落体运动知道：.

（1）定义？（物体只在重力作用下从静止开始下落的运动）

（2）实质？（初速度为0的匀加速直线运动）

2、总结提出：纸张比石头下落得慢是由于空气阻力的影响，但使人误以为“重物比轻物下落得快”。这正是统治了两千多年的亚里士多德的观点。

今天这节课我们就一起来经历伽利略对自由落体运动的研究过程，领悟这位大师的科学精神、物理思想、研究方法，得其精髓，有所借鉴.

新课教学

一、介绍亚里士多德的观点及其成因

问题：对“重快轻慢”的讨论

生活中，常看到物体从高处下落的运动。如熟透的苹果从树上坠落，树叶或纸片飘然落下，似乎重的物体下落得快，轻的物体下落得慢。

公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德根据对上述类似现象的观察，直接得出结论：重的物体比轻的物体下落快。他这一论断符合人们的常识，以至于其后两千年时间里，大家都奉为经典。

亚里士多德的论断流传了近2 000年，直到16世纪，在意大利的比萨斜塔上，伽利略做了著名的两个球同时落地的实验.两个轻重不同的小球同时落地的声音，是那样的清脆美妙，又是那样的发聋振聩！它动摇了人们头脑中的旧观念，开创了实验和科学推理之先河，将近代物理学以至近代科学推上了历史的舞台.

二、伽利略的探究过程

1、发现问题

伽利略是怎样运用逻辑的力量来推翻亚里士多德的错误论断的？

既然物体下落过程中的运动情况与物体质量无关，那么为什么在现实生活中，不同物体的落体运动，下落快慢不同呢？我们能否猜想是由于空气阻力的作用造成的呢？如果没有空气阻力将会怎样呢？X

伽利略认为：重物与轻物应该下落得同样快！

2、提出假设

假设一 速度与时间成正比

假设二 速度与位移成正比

困难一: 速度无法直接测量

物体下落的位移与时间的二次方成正比

困难二：落体运动时间太短，无法准确测

伽利略采用了一个很巧妙的办法来“冲淡”重力：他让铜球沿阻力很小的斜面滚下，而小球在斜面上滚下的时间要比竖直下落的加速度下的多所用时间长的多，这样就容易测量了

3、实验设计：伽利略斜面实验

4、实验验证

实验器材：斜面、铜球

实验原理：通过小球的下落运动，测出小球下落的位移和时间

实验过程：

①他让小球沿斜面滚下，减小加速度，延长运动时间，便于观测。

②他首先进行的是坡度比较小的斜面实验，后来他就将实验进行了合理的外推，当倾角增大到90°，小 球的运动就是自由落体运动。

伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，在伽利略手稿中记录的一组实验数据。

时间单位

1

2

4

6

7

8



时间的二次方

1

4

16

36

49

64



距离单位

32

130

526

1192

1600

2104





结果表示为：

伽利略发现，小球沿斜面滚下做的是匀加速直线运动，与质量无关，斜面一定，小球的加速度是相同的，斜面的倾角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数随着θ的增大而增大。

伽利略重复了上百多次实验，结果都是这样，于是伽利略就下结论：小球沿着斜面的确是匀加速运动，并且斜 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 的情形，如图所示．对伽利略研究过程的理解，下列说法正确的是（ ）

A．图中所示的情形均为真实的实验过程[来源:学§科§网]

B．该研究方法的核心是把实验和逻辑推理结合起来

C．利用斜面“放大”重力的作用，使实验现象更明显

D．利用斜面“冲淡”重力的作用，便于测量实验数据

【答案】BD

【课堂小结】

伽利略对自由落体运动的研究过程：

问题——猜想——数学推理——提出假设——实验验证——合理外推——得出结论。

【课后作业】

伽利略是如何发现问题、克服一个又一个困难的？设想自己处在伽利略的地位会怎样思考问题。写一篇短文，谈谈自己的认识、体会和受到启发而想到的问题。

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