高中物理《伽利略對自由落體運動的研究 》 教案10

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111 伽利略對自由落體運動的研究 一、教學(xué)目標(biāo) 1．知識與技能：通過歷史回顧,初步了解近代實驗科學(xué)產(chǎn)生的背景,認(rèn)識實驗對物理學(xué)發(fā)展的推動作用。 2．過程與方法：了解伽利略的實驗研究過程，認(rèn)識伽利略有關(guān)實驗的科學(xué)思想和方法,培養(yǎng)學(xué)生探求知識的能力 3．情感態(tài)度與價值觀： 從科學(xué)研究過程中體驗探索自然規(guī)律的艱辛和喜悅，培養(yǎng)敢于堅持真理，勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神和實事求是的科學(xué)態(tài)度，逐步幫助學(xué)生樹立起辯證唯物主義的認(rèn)識論。 二、教學(xué)重點、難點 教學(xué)重點及其教學(xué)策略： 重點：讓學(xué)生了解抽象思維、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和科學(xué)實驗相結(jié)合的科學(xué)方法。 教學(xué)策略：再現(xiàn)亞里士多德和伽利略對自由落體運動的不同認(rèn)識，通過討論、交流，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，從而體會“觀察現(xiàn)象→實驗探索→提出問題→討論問題→解決問題”的科學(xué)探索方式。 三、設(shè)計思路 觀察實驗：紙片和小石子自由下落 學(xué)生討論得出結(jié)論，組織學(xué)生分析 學(xué)習(xí)伽利略的邏輯分析和實驗方法 體會、歸納對待事物的科學(xué)思想方法 四、教學(xué)資源 1．實驗器材：小石子若干，形狀相同的紙片若干，羽毛，小金屬片若干，牛頓管，抽氣機。 2．多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。 五、教學(xué)設(shè)計 教師活動 學(xué)生活動 點 評 引入新課 拿出一本書、一張展開的紙，從同一高度自由釋放。 提問：它們誰先著地？ （請學(xué)生列舉生活中物體下落快慢比較的例子） 請你們分組討論：到底怎樣的物體落得快？ 學(xué)生會回答：書先著地 小組討論后回答 學(xué)生會得出各種正確或錯誤的結(jié)論，不急著下結(jié)論 對這個問題歷史上不同時期有不同的認(rèn)識。 講授新課 一、對自由落體的兩種觀點 （讓學(xué)生閱讀P48第一、二部分內(nèi)容。） 提問：伽利略推翻亞里士多德的觀點，采用的是什么推理方法？你以前是否用到該法？ 請你們設(shè)計實驗來推翻亞里士多德的觀點的。 提問：什么原因造成不同物體下落有快有慢？ 提問：在沒有空氣阻力的情況下，輕重不同物體的下落快慢會怎樣呢？ 演示牛頓管中的物體下落：將抽過氣的牛頓管內(nèi)的金屬片與輕雞毛從靜止一起下落，觀察結(jié)果，兩者幾乎同時落到牛頓管的下端(強調(diào)：管內(nèi)空氣已被抽得很稀薄，空氣阻力的影響非常小)；將牛頓管內(nèi)放入空氣再做實驗，情況截然不同了，金屬片比雞毛落得快。 二、伽利略的猜想和假說 伽利略在否定了亞里士多德的觀點后，并沒有就此止步，他要進一步研究自由落體運動的規(guī)律。 請同學(xué)閱讀P48—49第三部分。 提出問題：1、伽利略研究落體運動首先應(yīng)解決什么問題？ 2、用什么量來描述物體“運動性質(zhì)”？ 3、伽利略作了怎樣的猜想？ 三、伽利略猜想的實驗驗證 猜想還畢竟是猜想，是否正確，是否具有指導(dǎo)意義，還需要驗證。請同學(xué)閱讀P49—50第四部分。 問題：伽利略遇到了什么困難？如何解決的？ 多媒體展示：伽利略研究物體沿不同角度的斜面運動的情況。 他進行了上百次的定量研究，發(fā)現(xiàn)從斜面上滾下的小球都做勻加速運動。由此他推想，當(dāng)斜面傾角增大到90，小球做自由落體運動時，仍然會做勻加速運動。 四、伽利略的科學(xué)方法 伽利略對運動的研究，不僅確立了許多用于描述運動的基本概念，而且創(chuàng)造了一套對近代科學(xué)的發(fā)展極為有益的方法。請同學(xué)們總結(jié)本節(jié)內(nèi)容，歸納這種科學(xué)方法。 本課小結(jié) 知識就是力量，而能力與方法比知識更有力量，我們每個人都應(yīng)該可以象伽利略那樣去思索.重要的是學(xué)會認(rèn)識世界的方法和具備進行科學(xué)研究的能力，如若我們能從亞里士多德和伽利略以及其他各位偉大學(xué)者的失敗與成功中尋求啟發(fā)和借鑒.我們也將會擁有一顆杰出的閃爍出智慧之光的大腦，去面對已知的與未知的物理世界。 布置作業(yè) 1、如何證明V∝x的猜想是錯誤的？ 2、寫一篇短文，談?wù)勛约旱恼J(rèn)識、體會和受到啟發(fā)而想到的問題。 （學(xué)生分組討論得出：反證法是一種常用的推理方法。） 方案不一定同，學(xué)生的實驗方案可能有：將紙片團成紙團、小石子同時釋放；將紙片團成紙團、紙片同時釋放；小石子、紙片呈豎直同時釋放等等，并說明實驗現(xiàn)象，得出結(jié)論：重的物體不一定下落得快。 討論得出：空氣阻力 得出結(jié)論：在沒有空氣阻力的情況下，物體下落的快慢與重力的大小無關(guān)。 小組討論后回答：描述運動所需的概念。 小組討論后回答：描述物體運動快慢的物理量有瞬時速度、平均速度；描述速度變化快慢的物理量是加速度。 V∝x(最后否定了)及V∝t （學(xué)生仔細(xì)閱讀后討論，得出） 1、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。 2、困難之二：沒有準(zhǔn)確的計時工具，無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 同學(xué)討論歸納：對現(xiàn)象的一般觀察→提出假設(shè)→運用邏輯得出推論→實驗進行檢驗→對假設(shè)進行修正和推廣→…… 引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會在實際中注重方法的總結(jié)。 激發(fā)學(xué)生探究事物本質(zhì)的熱情。 學(xué)生也可能分析得出：空氣阻力越小于物體重力時，不同的物體下落快慢差別越小。 學(xué)生會很興奮，讓他們體會實驗的魅力。認(rèn)識到突出主要因素，忽略和排除次要因素，進行科學(xué)研究的重要思路和方法。 進一步完善理論，對實際有更深、更遠(yuǎn)的指導(dǎo)意義。 提出一個問題往往比解決一個問題更重要。 猜測可能是解決問題的開端，猜測是一種科學(xué)的方法。 在科學(xué)研究中，轉(zhuǎn)換測量對象，進行間接測量的是一種重要的思路。 伽利略的偉大之處就在于他首先采用了實驗檢驗猜想的科學(xué)方法 合理的外推對得出正確結(jié)論有很大的幫助。 板書設(shè)計 第五節(jié) 伽利略對自由落體運動的研究 一、 對自由落體的兩種觀點： 1、亞里士多德的錯誤觀點 2、伽利略的觀點 二、 伽利略的猜想和假說： 1、伽利略研究落體運動首先應(yīng)解決的問題：描述運動所需的概念。 2、用來描述物體運動性質(zhì)的物理量：時間、位移、瞬時速度、平均速度、加速度。 3、伽利略的猜想：v∝x（最后否定掉了） v∝t 三、伽利略猜想的實驗驗證： 1、伽利略遇到的困難和解決方案： 困難之一：無法測量瞬時速度。 解決方案：改測位移與時間的關(guān)系（靜止開始作勻加速直線運動的物體s∝t2） 困難之二：沒有準(zhǔn)確的計時工具。 解決方案：“沖淡重力”的斜面實驗 2、合理的外推 四、伽利略的科學(xué)方法：對現(xiàn)象的一般觀察 →提出假設(shè) →運用邏輯得出推論 →實驗進行檢驗 →對假設(shè)進行修正和推廣 →…… 111