第一节 伽利略对落体运动的研究（表格式教学设计）物理沪科版必修第一册

第一节 伽利略对落体运动的研究 （教学设计） 年级 九年级 学科 物理 课时数 课题 第二章 匀变速直线运动 第一节 伽利略对自由落体运动的研究（教学设计） 教学 目标 物理观念 1. 理解自由落体运动“仅受重力作用、初速度为零”的理想化前提。 2. 建立“力是改变运动状态的原因”与“加速度与受力而非质量有关”的观念。 科学思维 1. 能用反证法分析亚里士多德“重物比轻物落得快”的错误。 2. 能利用 v∝t 推导 s∝t2，体会数学在物理中的抽象与简化功能。 科学探究 1. 体验从现象观察—提出问题—猜想—设计实验—数据分析—得出结论的完整流程。 2. 通过“列举生活中近似自由落体现象”“分析斜面实验数据”培养提出问题与证据推理能力。 科学态度与社会责任 1. 认识伽利略敢于质疑权威、实事求是的科学精神。 教材 分析 在力与运动模块中要求学生经历通过观察、实验、推理与模型建构的完整科学探究过程，理解匀变速直线运动的基本规律，体验科学研究方法。本节内容位于“匀变速直线运动”单元的开篇，引入最经典的自由落体研究史料——伽利略推翻亚里士多德论断、创立近代科学方法的过程。 教材通过史料与实验的结合，既呈现知识，又呈现方法。因此，本节既是概念奠基课，又是科学方法论渗透课。通过学习，学生将在情感、态度、方法与能力方面得到全面发展，为后续“轰炸机投弹、斜抛运动”等复合运动的分析奠定基础。 教学重点 1. 自由落体运动的理想化条件与运动规律：v∝t、s∝t2。 2. 伽利略“逻辑推理＋实验验证”研究方法。 教学难点 1. 反证法推翻亚里士多德论断的逻辑链。 2. 将斜面实验结果外推至自由落体的合理性说明。 教学过程 教师活动 学生活动 导入新课 绵延两千年的错误 亚里士多德：我认为物体下落的快慢由重量决定，所以重物比轻物下落的快。 伽利略：我表示怀疑。 初步接触亚里士多德和伽利略的观点 学习新课 一、伽利略对自由落体运动的研究 1. 伽利略的论断 伽利略：逻辑推理 论证了亚里士多德的错误观点: “重物比轻物下落得快” 提出问题：重物与轻物下落快慢规律应是怎样的呢？ 结论:重物与轻物下落得同样快 世界著名的比萨斜塔实验证明物体下落快慢与轻重无关 研究方法：观察—逻辑推理——实验（对比实验） 在物理学中，把物体只在重力作用下从静止开始下落的运动称为自由落体运动。在实际情况中，空气阻力的影响总是不可避免的。因此，生活中我们常见到石块比羽毛下落更快的现象。自由落体运动也是一个描述物体下落过程的物理模型。当空气阻力对物体下落的影响小到可以忽略不计时，物体从静止开始下落的运动就可近似为自由落体运动。水滴从树梢上滴落的过程能被近似为自由落体运动；而雨滴从云层上下落的过程就不能忽略空气阻力的影响。 请列举一下 生活中常见的自由落体运动！！ 2. 斜面实验 伽利略通过观察发现物体下落时运动得越来越快，提出：“当一块原来静止的石头从高处落下的速度连续增加时，为什么不应当相信速度以一种简单的、人们最容易理解的方式增加呢？”他猜想，落体运动的速度v与时间t成正比，即v = kt式中的 k 是一个常量。 伽利略猜测：下落物体的瞬时速度与时间t成正比v∝t， 伽利略所处的年代还没有钟表，计时仪器也较差，自由落体运动又很快，伽利略为了研究落体运动，利用当时的实验条件做了著名的斜面实验 ①斜面倾角越大，小球运动越接近自由落体运动 ②斜面倾角增大到90°，小球的运动就是自由落体运动 ③质量不同小球同一斜面下落，加速度相同 【实验验证】实验采用的研究方法： 1. 通过验证x∝t2间接验证v∝t。 2. 采用斜面冲淡重力 【实验结论】1. 小球沿斜面滚下的运动是匀变速直线运动。 2. 小球的加速度随斜面倾角增大而增大。 结论 自由落体运动时匀加速直线运动，并且任何物体下落加速度都是一样的。 3. 伽利略的科学研究方法 【意义】伽利略科学思想方法第一次把实验和逻辑推理（包括数学推演）有机的结合起来，这种方法是物理学乃至整个自然科学界最基本的研究方法，不但标志着物理学真正的开端，也有力地推进了人类科学认识的发展，近代科学研究的大门从此被打开。 伽利略利用斜面做了上百次实验后发现：在倾角相同的斜面上，小球由静止开始向下运动的距离 x 总是与所用时间 t 的二次方成正比，即可表示为 式中的 C 为常量。即使更换不同质量的小球，值仍然不变。改变斜面的倾角，上式仍然成立，只是常量 C 的值相应改变；斜面的倾角越大，常量 C 的值也越大 伽利略能取得成功的关键在于他开创了一套对近代科学发展十分有用的科学研究方法，可以概括为：观察现象→提出问题→猜想假设→实验研究和逻辑推理（包括数学推演）→得出结论→修正或推广假设，其核心是包括数学推演在内的逻辑推理与实验检验的有机结合。伽利略的这一方法，有力地推动了包括物理学在内的近代自然科学的发展。他也被后人尊称为“近代科学之父”。爱因斯坦（A. Einstein，1879—1955）在《物理学的进化》一书中评价：“伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。” 理解伽利略的逻辑推理过程 掌握伽利略的研究方法 掌握速度、路程、时间这三个物理量之间的关系 掌握斜面实验的结论 掌握重要结论 理解伽利略的科学研究方法 板 书 设 计 第二章 匀变速直线运动 第一节 伽利略对自由落体运动的研究 一、伽利略对自由落体运动的研究 1. 伽利略的论断 （1）伽利略逻辑推理论证了亚里士多德的错误观点: “重物比轻物下落得快” （2）提出问题：重物与轻物下落快慢规律应是怎样的呢？ 结论:重物与轻物下落得同样快 （3）世界著名的比萨斜塔实验证明物体下落快慢与轻重无关 2. 斜面实验 （1）斜面实验结论：①斜面倾角越大，小球运动越接近自由落体运动 ②斜面倾角增大到90°，小球的运动就是自由落体运动 ③质量不同小球同一斜面下落，加速度相同 （2）研究方法： ①通过验证x∝t2间接验证v∝t。②采用斜面冲淡重力 （3）实验结论： 自由落体运动时匀加速直线运动，并且任何物体下落加速度都是一样的。 3. 伽利略的科学研究方法 伽利略科学思想方法第一次把实验和逻辑推理（包括数学推演）有机的结合起来，这种方法是物理学乃至整个自然科学界最基本的研究方法 课堂小结 1．自由落体运动是一种非常重要的运动形式，在现实生活中有许多落体运动可以看成是自由落体运动，研究自由落体运动有着普遍的意义。 2．为了研究自由落体运动，我们运用了物理学中的理想化方法，从最简单、最基本的情况入手，抓住影响运动的主要因素，去掉次要的非本质因素的干扰，建立了理想化的物理模型——自由落体运动，并且研究了自由落体的运动规律，理想化是研究物理问题常用的方法之一，在后面的学习中我们还要用到。 3．在研究自由落体运动的过程中我们还给大家介绍了归谬法，即理论推导的一种重要方法，同学们的学习重要的是研究问题的方法而不是知识本身，知识的结论当然重要，但更重要的是如何获取知识，中学学习的一个非常重要的方面就是如何获取知识、处理知识。 4．自由落体运动是一种简单的基本的运动形式，抛体运动可以看成是另一个运动形式与自由落体运动的合成，也就是说自由落体是研究其他抛体运动的基础，一定要抓住其产生的条件和运动规律。 作业布置 教学反思 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $