高中物理必修一伽利略对自由落体运动的研究教案教学设计

伽利略将实验与逻辑思维相联系进行科学研究的思想，开辟了一条科学研究之路. 【读一读】

物理学家于2003年评出十个最美的物理实验.伽利略的自由落体实验和加速度实验均被选为最美的实验.这种“美”是一种经典概念，即用最简单的仪器和设备，得出最根本、最单纯的科学结论.其实，科学美蕴藏于各门科学的实验之中，有待于我们在学习过程中不断感悟和发现.

五、伽利略的科学方法

对现象一般观察—提出猜想—运用逻辑推理—实验对推理验证－对猜想进行修证（补充）—推广应用.

伽利略的科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学推理）和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学认识的发展.

【课堂训练】

1.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 2.红孩同学摇动苹果树，从同一高度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

3.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 参考答案： 1.答案：B 2.答案：CD 3.答案：C

解析：两球形状完全相同，在下落过程中所受空气阻力相同（差别很小），下落快慢不同的原因是重力不同.

［小结］

通过这节课的学习，我们从伽利略对落体的研究上，学习他的观察思考等科学方法，为我们下一步（以后）的探究打下基础，不能盲目，也不能惧怕困难，要用科学的方法指导我们.

六、作业

请仔细回顾伽利略研究落体运动的全过程，把他的每一个步骤列出来，并说明哪一步骤是提出问题，哪一步骤是数学推理，哪一步骤是实验验证等等.再讨论一下，在一般物理问题的研究过程中，是否都需要经历这些步骤?

参考答案：如下表所示.

提出问题 猜想 数学推理 实验验证 合理外推 得出结论 落体运动的性质是什么 v∝t x∝t2 斜面实验 x的数值随倾角的增大而增大，当倾角等于90°时，变为自由落体运动 t2自由落体运动是一种速度均匀增大的运动 在一般物理问题的研究中，并不需要完整地经历这些步骤. ［课外训练］

1.在学习物理知识的同时，还应当十分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.在伽利略的时代，技术不发达，无法直接测量自由落体的瞬时速度，伽利略采用了一个巧妙的方法，用来“冲淡”重力.伽利略让铜球沿阻力很小的斜面滚下（如图2－5－2所示），得出结论：铜球在斜面上做____________运动，进一步科学推理得出结论：自由落体运动是一种_______________运动，并且所有落体在自由下落时的加速度都________（填“相同”或“不同”）.

图2－5－2

3.伽利略用实验验证v∝t的最大困难是

A.不能很准确地测定下落的距离 C.当时没有测量时间的仪器 机

参考答案 1.答案：C 解析：伽利略探究物体下落规律的过程是：先对亚里士多德对落体运动的观察得出的结论提出质疑——大小石块捆在一起下落得出矛盾的结论，猜想——下落的运动是最简单的运

2

动，速度与时间成正比；数学推理——如果v∝t，则有h∝t；实验验证——设计出斜面实

2

验并进行研究，得出光滑斜面上滑下的物体的规律h∝t；合理外推——将光滑斜面上滑下

2

的物体的规律h∝t推广到落体运动.从探究的过程看，答案应是C.

2.初速度为零的匀加速直线 初速度为零、加速度为g的匀加速直线 相同 3.答案：B

解析：虽然伽利略时代也没有精确测量时间的仪器，但对验证v∝t的关系而言，无法测出下落物体的瞬时速度是最大的困难（实际上，当时对瞬时速度的含义也是不清楚的）.

【板书设计】

B.不能测出下落物体的瞬时速度 D.当时没有记录落体运动的数码相

5 伽利略对自由落体运动的研究

绵延两千年的错误 逻辑的力量 猜想与假说 重的物体比轻的物体下落得快. 伽利略佯谬得出重物与轻物应该下落得同样快. 猜想自由落体运动是最简单的变速运动，速度的变化对时间来说是均匀的. 伽利略斜面实验得出：只要斜面的倾角相同，小球的加速度就是相同的，由此外推到斜面的倾角达到90°. 伽利略科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来. 实验验证 伽利略的科学方法 【教学反思】

本节课要注重学生之间的交流讨论，在讨论伽利略的思想时要把它们当时放到当时的社会大背景中去考虑。但是上课之前学生阅读相关资料较少，因此上课前多组织学生去翻阅资料，这样在课堂上讨论交流时就可以有很多讨论的话题，教师可以有很多组织讨论的形式可以变换.