第六节 伽利略对自由落体运动的研究

《伽利略对自由落体运动的研究》一、设计思路：1、课标要求分析：了解亚里士多德关于运动的主要观点和研究方法，了解伽利略的实验研究工作，认识伽利略有关实验的科学思想和方法。

了解伽利略研究自由落体运动所用的实验和推理方法。

2、教材文本分析：教材介绍了伽利略研究自由落体运动所用的科学方法和巧妙的实验构思，以及伽利略对自由落体运动的探究历史，方法的教学贯穿课程文本始终。

目的是让学生体会伽利略发现问题、分析问题、解决问题的历史过程以及面对困难时采取的方法，增加学生对处理物理问题的方法论的初步认识。

3、学生学情分析：学生已经学习了自由落体运动的定义和规律，但不十分了解伽利略发现自由落体规律的具体过程和历史。

所以教材单独列出这节课，让学生了解伽利略对落体问题的研究过程和突破困难采用的方法，培养学生勇于探索、坚持真理的高尚情操。

4、教学总体安排：本课时采用了课前学生自己预习、课上学生分组讨论问题和教师适当引导的方式，重点关注伽利略在研究过程中所采用的科学方法以及意义。

二、教学目标：（一）知识与技能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课题的重要性。

（二）过程与方法1、经历伽利略对自由落体运动的研究过程，体验伽利略的科学研究方法。

（三）情感、态度与价值观1．通过了解史实，培养渗透坚持真理、不迷信权威、勇于探索的科学精神。

2．通过经历伽利略对自由落体运动的研究过程，进一步提升对方法论的认识。

三、教学重点与难点：教学重点：伽利略对自由落体运动研究的过程、方法。

教学难点：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。

四、教学方式：教学方法：自主讨论法、归纳法、实验演示法五、教学用具：小铁球、斜槽、多媒体辅助设备。

六、教学流程七、板书设计八、教学过程 教学环节 教师活动学生活动教学目的 复习提问 1、什么是自由落体运动？2、自由落体运动的加速度有什么特点？ 回答问题复习 巩固新课引入自由落体运动是一种比较简单的运动，但是对这种简单运动现象的研究并非一蹴而就。

第6节伽利略对自由落体运动的研究一．选择题1. 甲物体的重力是乙物体的3倍，它们在同一高度处同时自由下落，则下列说法中正确的是（）A.甲比乙先着地B.甲比乙的加速度大C.甲、乙同时着地D.无法确定谁先着地2. 关于自由落体运动，下列说法正确的是( )A.某段时间的平均速度等于初速度与末速度和的一半B.某段位移的平均速度等于初速度与末速度和的一半C.在任何相等时间内速度变化相同D.在任何相等时间内位移变化相同3. 甲物体的重量比乙物体大5倍，甲从H高处自由落下，乙从2H 高处与甲物体同时自由落下，在它们落地之前，下列说法中正确的是( )A.两物体下落过程中，在同一时刻甲的速度比乙的速度大B.下落1s末，它们的速度相同C.各自下落1m时，它们的速度相同D.下落过程中甲的加速度比乙的加速度大4. 关于自由落体运动的加速度g，下列说法正确的是（）A．同一地点的物体，无论轻重g值一样大B．重的物体g值大C．g值在地面任何地方都一样大D ．g 值在赤道处大于两极处5. 以下对物体做自由落体运动的说法正确的是（ ）A ．物体开始下落时，速度为零，加速度也为零B ．物体下落过程中，速度增大加速度保持不变C ．物体下落过程中，速度和加速度同时增大D ．物体下落过程中，速度的变化是个恒量6. 一个铁钉和一块小海棉从同一高处同时下落，总是铁钉先落地，这是因为（ ）A ．铁钉比海棉重B ．铁钉比海棉密度大C ．海棉受到的空气阻力影响大D ．海棉的体积大7. 自由下落的物体，自起点开始依次下落三段相等位移所用的时间的比是（ ）A ．1：3：5B ．1：4：9C ．3:2:1D ．1：)23(:)12(--8. 在深为8米的井口某处水滴每隔一定时间落下，当第五滴刚离开井口时，第一滴水正好落下，那么，这时第2滴水离进底的高度是（ ）A ．2mB ．2.5mC ．2.9mD ．3.5m9. 从某高处释放一粒小石子，经过1s 从同一地点再释放另一粒小石子，则在它们落地之前，两粒石子间的距离将 （ ）A.保持不变B.不断增大C.不断减小D.有时增大，有时减小10. 自由落体运动在任何两个相邻的1s 内，位移的增量为 （ ）A.1mB.5mC.10mD.不能确定11. 自由下落物体，它下落一半高度所用的时间和全程所用的时间之比是（ ）A ．1/2B ．2C ．22D ．212. 球A 和球B 先后由同一高度自由下落，B 比A 迟0.5s ，g = 10m/s 2，A 、B 均在下落时，以下判断正确的是（ ）A ．A 相对B 作v = 5m/s 向下的自由落体运动B ．B 相对A 作v = 5m/s 向上的竖直上抛运动C ．B 相对A 作v = 5m/s 向下的匀速直线运动D ．A 相对B 作v = 5m/s 向下的匀速直线运动二．填空题1. 自由落体运动在任何相邻的1秒内位移的增量为_____m ，速度的增量为_____m/s.2. 做自由落体运动的物体在第ns 内通过的位移比第1s 内能过的位移多_______m.(g 取10m/s 2)3. 一物体从45m 高处自由下落，在最后1s 通过的高度是______s ，最后1s 的初速度是______m/s ，最后 1s 内的平均速度是______m/s 。

《伽利略对自由落体运动的研究》教材分析《伽利略对自由落体运动的研究》选自人教版高中物理必修一第二章第6节，是一节物理学史课。

本节内容是介绍伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思。

从过去的阅读材料，到现在作为独立的一节，看出新教材对过程与方法，情感态度与价值观等教育目标的重视，不能像以前轻过程重结论的思想来对待本节课的教学。

教材的突出特点是重视科学研究的过程和方法，例如用反证法使亚里士多德的观点自相矛盾，用猜想与假设，数学推理，实验验证，合理外推的科学方法研究自由落体运动的规律。

内容安排1节课。

6 伽利略对自由落体运动的研究整体设计本节内容是让学生了解并学习伽利略研究自由落体运动的科学思维方法和巧妙的实验构思.教材编写的脉络清楚，逻辑推理严谨，文字表述生动、通俗易懂，因此，适合于学生自主学习.本节是新教材注重过程与方法、情感态度和价值观的一个标志性内容.过去的教学过分注重对知识与技能的掌握，而忽略了对科学精神、科学研究方法的培养.因此，能否通过这节课的学习让学生体会到人类对自然世界的探究思想和方法，感受到一位伟大的科学家的高尚情操，就成为这节课最终的目标.为了更好地落实新课标的精神，该教学策略采用了先让学生收集相关资料，在课堂上经过讨论和发表见解，充实和完善伽利略的研究过程与方法.引导学生一步步体会伽利略严谨的科学态度、不畏强权的探索精神和正确地解决问题的思路，树立正确的科学观念.教学重点让学生了解抽象思维、数学推导和科学实验相结合的科学方法.教学难点使学生体会“观察现象→实验探索→提出问题→讨论问题→解决问题〞的科学探究方式.课时安排1课时三维目标知识与技能1.明确伽利略对自由落体运动的研究方法.2.领会伽利略的科学思想.过程与方法了解伽利略的实验研究过程，认识伽利略有关实验的科学思想和方法，培养学生探求知识的能力.情感态度与价值观从科学研究过程中体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养敢于坚持真理，勇于创新的科学精神和实事求是的科学态度，逐步帮助学生树立起辩证唯物主义的认识论.课前准备小石子假设干、形状相同的纸片假设干、羽毛、小金属片假设干、牛顿管、抽气机、多媒体教学设备、自制课件教学过程导入新课故事导入古希腊哲学家亚里士多德认为，重的物体比轻的物体下落得要快.这符合人们的常识，如玻璃弹子就比羽毛下落得快.其实古代时我国也出现过这种故事：传说三国时期，周仓欲与关羽比力气，关羽说你能把一根稻草丢过河吗？周仓多次试丢未成，反问关羽.关羽随手将一捆稻草轻易丢过了河，令周仓折服.这个故事真能说明关羽臂力过人吗？为什么？复习导入上一节课学习了自由落体运动，什么是自由落体运动？自由落体运动有哪些规律？学生回忆并回答.物体的下落快慢和重力没有关系的结论在今天看来似乎并不难以接受.但这个结论却是伽利略在经历了长时间的思考和实践后才得出的.今天我们就要一起来回顾伽利略的研究过程.推进新课一、绵延两千年的错误人们日常生活的经验告诉我们，重的物体下落总是比较快.比如：树上的一颗苹果和一片树叶同时从树上同一高度掉下来，一定是苹果先落地.所以在16世纪以前，以亚里士多德为代表的学者认为物体下落的快慢由物体的重力决定，物体越重下落越快.由于亚里士多德在各方面的突出成就，人们将他的观点奉为经典，当时的教科书上这样写，众多学者也认同.虽然也有人表示怀疑，但由于教会利用他的结论，进行神化处理，所以大家都不敢对这一观点发出公开的质疑.直到文艺复兴时期，才由伽利略通过推理的方法研究下落运动的规律并发表.之后伽利略也由于他的著作而受到教会的迫害，被判处终身监禁，著作也被列为禁书.点评：通过讲述以上内容使学生明白科学发展的道路并不是一帆风顺的，但科学终究要向前发展.培养学生敢于追求真理的无畏精神.问题探究伽利略是怎么推翻亚里士多德的结论并建立自己的理论的呢？通过探究该问题，培养学生探求知识的能力，体会伽利略有关实验的科学思想和方法.学生根据课本提供的内容和事先查阅的资料分组讨论，小组推选一位同学发表讨论结果.教师总结：伽利略通过四个环节推翻了亚里士多德的结论并建立自己的理论.在提出问题后教师帮助学生得出结论，可运用多媒体进行以下操作：展示图片和资料.课件模拟斜塔实验.课件模拟不同倾角的斜面实验.钱羽管〔牛顿管〕演示实验.二、逻辑的力量学生阅读：16世纪末，意大利比萨大学的青年学者伽利略〔Galileo Galilei，1564——1642〕对亚里士多德的论断表示了怀疑.后来，他在1638年出版的《两种新科学的对话》一书中对此作出了评论.根据亚里士多德的论断，一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大.假定大石头的下落速度为8，小石头的下落速度为4，当我们把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而减慢，结果整个系统的下落速度应该小于8；但两块石头捆在一起，总的重力比大石头还要重，因此整个系统下落的速度要比8还大.这样，就从“重物比轻物落得快〞的前提推断出了互相矛盾的结论，这使亚里士多德的理论陷入了困境.为了摆脱这种困境，伽利略认为只有一种可能性：重物与轻物应该下落得同样快.〔传说伽利略在比萨斜塔上做过落体实验，但后来又被严谨的考证否定了.尽管如此，来自世界各地的人们都要前往参观，他们把这座古塔看作伽利略的纪念碑〕问题：伽利略是怎样论证亚里士多德观点是错误的？猜想：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？学生讨论后回答.[做一做]图2-6-1请你用一支铅笔和较厚的一本书如图2-6-1所示，体验伽利略佯谬.三、猜想与假说伽利略运用理想模型，猜想运动的规律.在有了认真观察，仔细思考和较为严密的推理之后，对问题的认识就要有一个科学的猜想，或者叫假说，这是对事物认识的模型，是对事物认识的基础，是建立概念描述规律的前提.展示课件，提出问题：1.伽利略研究落体运动首先应解决的问题是什么？2.用什么量来描述物体“运动性质〞？3.伽利略作了怎样的猜想？学生阅读课文，思考问题，小组讨论，选代表回答.首先定义匀速运动，说明时间与通过的空间的比例关系.然后再定义匀加速运动，用于表述时间与速度的关系.但在没有进行数学推导和实验研究之前，他对匀加速运动的认识十分模糊.一开始他的设想有两个，一个是速度的变化对时间来说是均匀的，即v与t成正比；另一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即v与x成正比.后来发现，如果v与x成正比，将推导出荒谬的结论.所以伽利略的精力集中在v与t 成正比的研究上.在定义匀速运动的基础上，伽利略提出第一定理，即平均速度定理：一个从静止开始的匀加速运动的物体经过任一空间所用时间等于这个物体以一个均匀速率经过同一空间所需的时间.这个均匀速率值等于最高速率和加速刚开始前的速率的平均值.以第一定理为基础，伽利略又推出定理二：一个从静止开始的匀速运动下落的物体所经过的各段空间的比，等于经过这些距离对应所用的各个时间间隔的平方之比.伽利略又给出定理二的另一种表述：在相等的时间间隔里速度按自然数增加，而在这些相等的时间间隔里所经过的距离的增量之比那么等于从1开始的奇数之比.至此，伽利略便完成了自由落体定律的数学表述.伽利略修正了早期对于自由落体运动的一些错误提法，提出正确的表述：在匀加速运动中，落体的瞬时速度正比于下落的时间，经过的距离正比于时间的平方.这样，并不需要测量瞬时速度，只要测定t与对应的s就可以了.四、伽利略猜想的实验验证猜想毕竟是猜想，是否正确，是否具有指导意义，还需要验证.展示问题：伽利略遇到了什么困难？如何解决的？〔学生仔细阅读后讨论，得出〕1.困难之一：无法测量瞬时速度.解决方案：借助于数学推理得出从静止开始做匀加速直线运动的物体，通过的位移与时间的平方成正比.2.困难之二：没有准确的计时工具，无法测定像自由落体这样较短的时间.解决方案：设计了著名的“冲淡重力〞的斜面实验.点评：通过该问题的创设，培养学生自主探究的能力，体会伽利略所采用的方法的巧妙，鼓励学生要敢于猜想，大胆发现，勇于创新.多媒体展示：传说中〔并无历史事实记录〕，伽利略亲自登上比萨斜塔，让两个轻重不同的球同时从手中开始下落，结果两球同时落地.因为塔并不高，而且物体在下落时速度又很快，所以这个实验有其局限性，难以明确s是否真的与t的平方成正比.于是，伽利略又在设计另一实验——斜面实验.由于伽利略时代的实验仪器不能精确测量快速下落所需的时间，所以他设想通过斜面落体来“冲淡重力〞，并通过延伸斜面和控制斜面倾角来控制物体运动的速度和所经历的时间.经过多次实验发现，虽然不断改变斜面的倾斜度，但得到的结果有共同点：小球经过的距离的比值等于经过这些距离对应所用时间间隔的平方之比.伽利略在这个基础上进行合理外推，当倾角增大到90度时，实验结论仍应成立，此即竖直落体运动.至此，伽利略就完成了对自由落体运动的研究.虽然当时伽利略已经意识到空气的阻力将影响物体的下落，但是由于科学发展和仪器设备的限制，当时仍然没有办法用实验手段得到真空，所以并不能真正地完成一个自由落体运动的实验.伽利略的研究也只能停留在理论研究的部分，直到牛顿的时代，发明了抽气机，才由牛顿设计了钱羽管〔又称牛顿管〕，真正用实验证明在真空中，物体下落速度与物体重力无关.于是，伽利略的理论终于从纯理论研究进入实验验证，并通过实验验证了其正确性.其实落表达象一直是引起物理学家们思考的现象，在伽利略之前，14世纪的艾伯特认为下落物体的速度与下落的距离成正比.另一位14世纪的学者，N.奥雷姆根据对各种运动的数学研究，提出下落物体的速率与下落的时间成正比，下落的距离与下落时间的平方成正比.15世纪，L.达芬奇提出在连续相等的时间间隔内下落物体的距离比为1∶2∶3∶4∶…问题：伽利略是怎样建立自己的理论的呢？学生思考，回答：伽利略通过四个环节推翻了亚里士多德的结论并建立自己的理论.1.运用推理方法，使亚里士多德的结论陷入矛盾中.2.运用理想模型，猜想落体运动的规律.3.运用数学方法，推导自由落体运动的数学表达式以及可以直接测定的物理量之间的函数关系.4.运用实验方法，对自由落体运动定律进行实验验证.五、伽利略的科学方法伽利略对运动的研究，不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的方法.请同学们总结本节内容，归纳这种科学方法.同学讨论归纳：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→实验进行检验→对假设进行修正和推广→……教师点评：1.伽利略的伟大之处就在于他首先采用了实验检验猜想的科学方法.2.合理的外推对得出正确结论有很大的帮助.提出问题：为什么最终我们特别重视伽利略的结论呢？〔回答：〕因为伽利略对问题的研究比较全面，先是通过观察现象，提出假设，运用逻辑和数学推理得出推论，再通过实验对推论进行检验〔这是其他物理家在研究同一问题上缺少的关键环节〕，并对假说进行修正和推广.他最先研究了惯性运动和落体运动的规律，为牛顿第一定律和第二定律的研究铺平了道路.他倡导实验和理论计算相结合，用实验检验理论的推导.这种研究方法对以后的科学研究工作具有重大的指导意义.而且伽利略不迷信权威，对待问题勤于思考，敢于提出问题、挑战权威，不畏强权的精神也是我们应为之喝彩并学习的.1642年，伽利略在贫病交加中逝世，享年78岁.直到1983年，罗马教廷正式承认，350年前某某裁判所对伽利略的审判是错误的.点评：通过解决此问题体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养敢于坚持真理，勇于创新的科学精神和实事求是的科学态度，帮助学生树立起辩证唯物主义的认识论.课堂训练1.小鹏摇动苹果树，从同一高度一个苹果和一片树叶同时从静止下落，发现苹果先落地，下面说法正确的选项是〔 〕A.苹果和树叶都是自由落体运动B.苹果和树叶的运动都不能看成自由落体运动C.苹果的运动可以看作自由落体运动，树叶的运动那么不能看成自由落体运动D.假如地球上没有空气，那么苹果和树叶会同时落地2.伽利略用巧妙的推理推翻了亚里士多德的错误观点，从而提出了：“自由落体是一种最简单的变速运动，速度应该是均匀变化的〞观点.这种方法在科学研究中叫〔 〕A.数学推演B.实验验证C.猜想与假设D.逻辑推理3.为了测量一高楼的高度，某人设计了如下实验：在一根长为l 的绳两端各拴一重球，一人站在楼顶上，手执绳上端无初速释放使其自由落下，另一人在楼下测量两球落地的时间差Δt ，即可根据l 、Δt 、g 得出楼的高度.〔不计空气阻力〕〔1〕从原理上讲，这个方案是否正确？〔2〕从实际测量来看，你估计最大困难是什么？〔3〕假设测得l=10 m ，Δt=0.4 s ，g 取10 m/s 2，估算楼的高度？参考答案：1.解析：由于苹果所受到的空气阻力比苹果自身所受重力小得多，可以忽略不计，因此苹果的运动可视为自由落体运动；在没有空气阻力的情况下，苹果、树叶只受重力作用，因此都是自由落体运动.答案：CD2.解析：提出理论，然后由实验支持、验证的方法叫假设.答案：C3.解答：〔1〕这个方案正确设楼高为H对下边的球H-l=21g ·t 2 对上边的球H=21g 〔t+Δt 〕2 消去时间t 可求得楼的高度.〔2〕计时误差会太大.〔3〕整理以上方程代入数据可求得楼高36.45 m.课堂小结本节课重点讲述了伽利略怎样推翻亚里士多德的结论并建立自己的理论的.通过伽利略科学方法的学习，培养正确解决问题的思路，树立正确的科学观念.布置作业1.如何证明v ∝x 的猜想是错误的？2.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.板书设计6 伽利略对自由落体运动的研究一、对自由落体的两种观点1.亚里士多德的错误观点2.伽利略的观点二、伽利略的猜想和假说1.伽利略研究落体运动首先应解决的问题：描述运动所需的概念2.用来描述物体运动性质的物理量：时间、位移、瞬时速度、平均速度、加速度3.伽利略的猜想：v ∝t 〔最后否定掉了〕；v ∝t三、伽利略猜想的实验验证1.伽利略遇到的困难和解决方案：困难之一：无法测量瞬时速度解决方案：改测位移与时间的关系〔从静止开始做匀加速直线运动的物体s ∝t 2〕 困难之二：没有准确的计时工具解决方案：“冲淡重力〞的斜面实验2.合理的外推四、伽利略的科学方法对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→实验进行检验→对假设进行修正和推广活动与探究课题：用滴水法测重力加速度.过程与方法：1.让水滴落到垫起来的盘子上，可以清晰地听到水滴落到盘子内的声音.细心地调整水龙头的阀门，使第一个水滴碰到盘子听到响声的瞬间，注视到第二个水滴正好从水龙头滴水处开始下落.2.听到某个响声时开始计时，并数“0〞，以后每听到一次响声，顺次加1，直到数到“100〞，停止计时，表上时间的读数是40 s.3.用米尺量出水龙头滴水处到盘子的距离为78.56 cm.试根据以上的实验及其得到的数据，计算出重力加速度的值.数据处理：每滴水由释放到落到盘子所需时间t=10040 s=0.4 s ① t 时间内水滴下落高度为78.56 cm ，设当地重力加速度为g ，那么h=21gt 2 ② 把h=78.56 cm=0.785 6 m 代入，解得g=9.82 m/s 2.设计点评本节是新教材注重过程与方法、情感态度和价值观的一个标志性内容.为了使学生领略从“观察现象→实验探索→提出问题→讨论问题→解决问题〞的科学探究方式.本教学设计以“伽利略是怎样推翻亚里士多德的结论并建立自己的理论〞问题展开，先让学生带着问题自主探究，再由教师引导，共同归纳、总结.这样可提高学生自主学习能力、归纳总结的能力.通过体验伽利略的科学研究方法，使学生养成良好的思维习惯，发展科学探索兴趣.领略坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学精神.。

伽利略对自由落体运动的研究本讲要点：1、了解落体运动研究的史实，了解逻辑推理的特色，理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性；2、通过史实了解伽利略研究自由落体规律的过程，体会其推理方法的奥妙，同时了解猜想的必要性，感受探究规律的几个必要过程和科学方法的重要性，了解体会一些科学的方法；3、了解探索过程，明确探索的步骤，同时了解实验及科学的思维方法在探究中的重要作用，从中提炼自己的学习方法同步课堂：一、伽利略对自由落体运动的研究1. 伽利略思维捆在一起的物体总重量要比任一部分的重量大，按照亚里士多德观点，下落速度应该比质量最大的一块更大，但从另一个角度看，重量大的物体和重量小的物体捆在一起下落，下落慢的轻物体必然要拖着下落快的重物体，使重物体下落得比原来慢，这一矛盾的根本原因就是“重物比轻物下落快〞这一前提，所以从逻辑上伽利略认为只有一种可能：重物与轻物应该下得同样快。

2. 猜想及实验验证(1)数学推理：伽利略用数学推理证明，只要物体通过的位移与所用时间的平方成正比，物体就做初速度为零的匀变速直线运动。

(2)实验验证：因为物体实际下落太快，伽利略想办法把物体运动速度放慢，即先研究小球在斜面上的运动。

让小球从斜面上不同位置滚下，观测小球多次从不同点滚动的位移和所用时间的比值，是否保持不变，即是否能观测到：x 1/t 12=x 2/t 22=x 3/t 32=……如果不断加大斜面的倾角，小球对于每一个特定的倾角从不同角度滚下，其比值仍然保持不变，那么可以合理外推至倾角90°，即物体自由下落时，其比值也保持不变，由此，伽利略间接地验证了自由落体是匀变速运动。

二、伽利略的科学方法(1)运用“归谬法〞否定了亚里士多德观点。

(2)提出自由落体是一种简单的变速运动假说。

(3)数学推导，斜面实验证明。

三、竖直上抛运动的规律与特征。

〔1〕竖直上抛运动的条件：有一个竖直向上的初速度υ0；运动过程中只受重力作用，加速度为竖直向下的重力加速度g 。

第6节伽利略对自由落体运动的研究一、课前学生活动请学生以小组形式网络收集亚里士多德和伽利略的生平资料并做成PPT，推选小组中一名同学作为讲解代表。

二、进行新课1.引入新课上节课我们学习了自由落体运动，人们对落体运动的认识并不是一帆风顺的，而是经历了大约两千年的时间。

最早研究落体运动问题的是古希腊学者亚里士多德，后来意大利比萨大学的青年学者伽利略对亚里士多德的论断表示了怀疑，今天这节课我们就要一起体验一下伽利略对自由落体运动的研究过程。

上周我给同学们布置了一个探究作业，让同学们上网收集亚里士多德的生平；或伽利略的生平，以及他对近代科学的贡献，这周呢同学们已经分小组把你们的作业交上来了，同学们做得都非常好，接下来，我们请几个组同学的代表来给大家展示一下自己的成果。

学生展示。

通过同学们的展示，我们更深入地了解到亚里士多德是古希腊的集大成者，他对各个领域都有所研究，虽然亚里士多德关于重物下落快的观点是错误的，但是我们也要知道人类对大自然的认识是逐步深入的，所以我们要客观、辨证的看待亚里士多德这个人。

而伽利略作为近代物理学的奠基人，他的科学态度、科学方法更值得我们去了解和研究。

那么伽利略对自由落体的研究经历了怎样的过程呢？一、逻辑的力量伽利略在1638年出版的《两种新科学的对话》一书中，对亚里士多德重的物体下落的快的观点提出了质疑，展开了两人跨越时空的对话。

学生思考：从伽利略的论证，你得到什么启发？学生回答：重的物体和轻的物体应该下落的一样快。

教师评论：同学回答的非常好，这个观点也被传说中的比萨斜塔实验证实了：物体下落快慢与轻重无关二、猜想与假说问题的提出：既然物体下落的快慢与轻重无关，那么这种自由落体运动应该具有什么规律的呢？伽利略用逻辑论证的方法否定了亚里士多德的说法后，就转向用实验来研究落体运动的性质了。

伽利略相信：自然界是简单的，一切运动都是以最简单的秩序进行的。

所以他提出了大胆的猜想“伽利略认为：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的增加是以一种简单的、也是一种人们最容易理解的方式在进行呢？”他从这个信念出发，猜想物体下落的速度是均匀变化的，提出了两种假设“假设一：速度与位移成正比；假设二：速度与时间成正比”究竟哪个对呢？后来发现，如果速度与位移成正比，将会推导出十分复杂的结论。

第6节伽利略对自由落体运动的研究三维目标知识与技能1. 了解落体运动研究的史实, 了解逻辑推理的特色；2. 理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性。

过程与方法1. 让学生初步体会抽象思维、提出假说、科学实验是进行科学研究的重要思路和方法；2．通过史实了解伽利略研究自由落体规律的过程, 体会其推理方法的奥妙, 同时了解猜想的必要性, 感受探究规律的几个必要过程和科学方法的重要性, 了解体会一些科学的方法。

情感态度与价值观1. 渗透研究自然规律的科学方法；2. 通过了解史实能培养同学们的意志和科学的方法观, 避免盲目和急功近利思想, 提高自己的认识观；3．经历伽利略对自由落体运动的研究过程, 体验数学在研究物理问题中的重要性。

体会人类对客观世界发现之旅的乐趣。

教学重点了解探索过程, 明确探索的步骤, 同时了解实验及科学的思维方法在探究中的重要作用, 从中提炼自己的学习方法。

教学难点“观念—思考—推理—猜想—验证”是本节的重点思路, 也是培养良好思维习惯的重要参考。

教具准备录像资料、多媒体课件。

课时安排1课时教学过程【新课导入】我们用手拿一个小球和一张纸片, 放开后, 小球和纸片从静止开始下落.我们可以看到, 小球先落地, 纸片后落地。

公元前4世纪, 古希腊伟大的思想家、哲学家亚里士多德（Arestotle）根据与我们类似的观察, 直接得出结论: 重的物体比轻的物体下落得快。

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。

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、绵延两千年的错误1.公元前4世纪, 古希腊伟大的思想家、哲学家亚里士多德提出: 物体下落的快慢是由重量决定的, 物体越重, 下落的越快。

第6节伽利略对自由落体运动的研究1.理解伽利略研究自由落体运动的实验过程，领会伽利略在研究过程中使用的一些科学思维方法。

2.通过历史回忆，初步理解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学开展的重要作用。

1.绵延两千年的错误：亚里士多德根据平常观察到的落表达象得出了结论：的物体比的物体下落得快，这一结论在其后两千年的时间里，被人们奉为经典。

2.逻辑的力量：〔1〕伽利略利用逻辑推理的方法对亚里士多德的论断进展了推断，得出了的结论，使亚里士多德的理论陷入了困境；〔2〕伽利略对落表达象提出了一种新的观点：重物与轻物下落得。

3.伽利略的猜测与假说：〔1〕运动性质的猜测与假设伽利略认为，自由落体运动是一种最简单的变速运动，他设想，最简单的变速运动的速度应该是的，由此，他提出了自由落体运动是运动的假说。

〔2〕速度均匀变化的猜测与假设对于速度的均匀变化，他考虑了两种可能：一种是速度的变化对来说是均匀的，即经过相等的，速度的变化相等；另一种是速度的变化对来说是均匀的，即经过相等的，速度的变化相等。

4.伽利略的实验与推理〔1〕实验验证：伽利略让铜球在近似光滑的斜面上滚下进展实验，验证了铜球通过的位移与所用时间的关系为，同时说明了物体在光滑斜面上的运动是运动。

〔2〕将斜面倾角外推到90°，此时物体做自由落体运动，从而说明自由落体运动是运动。

1.在物理学的开展历程中，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绘物体的运动，并首先采用了实验检验猜测和假设的科学方法，把实验和逻辑推理有机地结合起来，从而有力地推进了人类科学的开展〔〕A.亚里士多德B.伽利略C.牛顿D.爱因斯坦2.伽利略以前的学者认为，物体越重，下落越快。

伽利略等一些物理学家否认了这种看法。

在某塔顶端同时释放大小相等的实心铁球和空心铁球，在不计空气阻力的情况下，以下说法中正确的选项是〔〕①它们受到的空气阻力不等②它们的加速度相等③它们落地的速度不等④它们下落的时间相等A.①③B.②④C.只有②D.只有③一、绵延两千年的错误亚里士多德的观点：物体越重，下落越快，为什么会有这样错误的认识呢？二、逻辑的力量根据亚里士多德的论断，一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大。

编写：孙兴花审稿：张艳红★重点与难点: 1. 伽利略对落体问题的逻辑推理2. 伽利略如何设计验证性实验3. 伽利略实验结果的理想外推（一）.预习检查：1. 伽利略通过_________的方法揭示了“重量大的物体下落快”的理论错误。

2. 伽利略落体运动是一种最简单的变速运动，它的速度应该是（均匀/非均匀）变化的。

后来，他巧妙的设计了实验以检验v与t成正比的猜想是否正确。

3. 小球沿斜面向下的运动（是/不是）落体运动。

伽利略对他的实验结果做了合理的, 认为小球下落时仍然会保持运动的性质，而且所有物体下落时的加速度都 (一样/不一样)。

4. 伽利略的科学研究过程的基本要素：————。

5．思考：落体运动司空见惯，但下落的快慢各不相同，到底是什么原因使重的物体下落快、轻的物体下落慢？大铁球和小铁球会同时落地吗？（二）讨论与交流一、绵延两千年的错误[讨论1]：查找资料学习物理学史，并结合教材，你认为亚里士多德对落体运动的错误认识为什么能绵延近两千年之久？二、逻辑的力量[讨论2]：亚里士多德凭经验认为，重的物体比轻的物体下落快。

阅读课本之后，你有什么看法？三、猜想与假说[讨论3]：1.伽利略为了描述物体的运动，建立了 、 以及 等概念。

2.伽利略猜想落体运动是一种最简单的变速运动，而最简单的变速运动它的速度应该是均匀变化的，速度均匀变化意味着（ ）A. 速度与时间成正比B.速度与位移成正比C.速度与时间的二次方成正比D.位移与时间的二次方成正比四、实验验证[讨论4]：1.落体下落很快，当时还没有准确的计时工具，无法准确测定物体通过不同位移的时间。

为了克服该困难，他设计了 实验。

伽利略做了上百次的斜面实验，结果发现小球沿斜面滚下的运动是 直线运动，换不同质量的小球，从不同高度开始滚动，只要斜面的倾角一定，小球的加速度都 （相同/不相同）。

2.增大斜面的倾角，小球的加速度随斜面倾角的增大而 （变大/变小）。

3.伽利略指出在科学研究中懂得忽略什么，有时与懂得重视什么同等重要。