2.6伽利略对落体运动的研究学案

2.6伽利略对自由落体运动的研究学习目标:★知识与技能1.理解物理学史。

2.知道伽利略对自由落体运动的研究方法。

1.学习伽利略的科学方法。

2.培养学生自己查找资料学习物理学史。

★ 情感态度与价值观1．学习科学家们对知识敢于质疑的勇气。

2．学习科学家们科学研究的执著精神。

自主学习：问题一：伽利略是怎样论证亚里士多德观点是错误的？问题二：伽利略对落体的运动作出怎样的猜测？问题三：伽利略猜测的实验验证遇到了什么困难？是怎样克服的？问题四：伽利略的科学方法能够为哪些基本环节？合作探究【问题】伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图2—5—2所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这个过程的分析，以下说法准确的是（ ）A ．其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论B ．其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论C ．使用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显D ．使用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显图2—5—1 丁 甲 乙 丙 图2—5—2课堂训练： A1．1591年，伽利略和他的两个学生带着两个不同质量的铅球（一个是另一个重量的10倍）登上了高为54.5米的比萨斜塔的顶部，如图2—5—1所示，自由释放这两个小球，结果两个球在同一瞬间砸向地面，伽利略这个实验意在说明：轻、重物体下落的_________一样（填“速度”或“加速度”）。

2．伽利略以前的学者认为：物体越重，下落得越快,伽利略等一些物理学家否认了这种看法（1）如图2—5—3所示：在一玻璃管中放中放一片羽毛和一个玻璃球，迅速导致玻璃管，能够看到，玻璃球先于羽毛达到底端，这主要是因为（ ）A ．它们的重量不同B ．它们的密度不同C ．它们的材料不同D ．它们受到的空气阻力不同（2）在一高塔顶端释放大小相同的实心铁球和实心铅球，与此相关的以下说法中，准确的是（ ）①它们受到的空气阻力不同 ②它们的加速度相同③它们落地的速度不同 ④它们下落的时间相同 A ．①③ B ．②④ C ．② D ．③3．伽利略对运动的研究，不但确立了很多用于描绘运动的基本概念，而且创立了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，或者说给出了科学研究过程的基本要素，这些要素包含了以下几个环节：①对现象的一般观察；②________________；③运动逻辑得出结论；④________________; ⑤对假设实行修正的推广；4．请将图2—5—4中三位科学的姓名按历史年代先后顺序排列：________、________、__________。

学案1 伽利略对落体运动的研究[学习目标定位] 1.学习伽利略对自由落体运动的研究方法，感悟科学探究的过程.2.知道物体做自由落体运动的条件，知道重力加速度的大小和方向.3.会探究自由落体运动的规律，会测定自由落体运动的加速度.4.能够运用自由落体运动的规律和特点解决有关问题．知识储备区一、伽利略对落体运动的研究1．亚里士多德的观点：重的物体比轻的物体下落得快．2．伽利略对落体运动的研究(1)伽利略的逻辑结果：重物与轻物下落得一样快．(2)伽利略的猜想：下落物体的速度随着时间均匀增加，即v∝t.(3)伽利略的数学推理结果：从静止开始做匀加速直线运动的物体通过的位移一定与运动时间的平方成正比，即s∝t2.(4)伽利略的理想斜面实验：因为物体实际下落太快，伽利略设计了“冲淡重力”的斜面实验，这样就减缓了物体下落速度．如图1所示，让小球从斜面上不同位置滚下，观测到小球多次从不同起点滚下的位移和所用时间的平方的比值st2总是保持不变，即有s1t21＝s2t22＝s3t23＝…＝常数．图1如果不断加大斜面的倾角，小球对于每一个特定的倾角的斜面，上述比例关系仍然成立，只是常数随斜面倾角的增大而增大．伽利略合理外推至倾角为90°，即物体自由下落时，其比值也保持不变，即s∝t2.(5)伽利略的结论：物体在做自由落体运动时，其速度随时间均匀增加，即v∝t.3．伽利略的科学方法(1)伽利略对落体运动的研究思路问题―→猜想―→数学推理―→实验验证―→合理外推―→得出结论(2)科学思想方法的核心：把实验和逻辑推理结合起来．二、自由落体运动的规律1．自由落体运动：物体只在重力作用下从静止开始下落的运动．2．自由落体运动的加速度：自由落体的加速度也叫重力加速度，用g表示，它的大小约为9.8 m/s 2，方向竖直向下．3．自由落体运动的规律 (1)速度公式：v t ＝gt (2)位移公式：h ＝12gt 2 (3)速度与位移的关系v 2t ＝2gh学习探究区一、自由落体运动 [问题设计]1．在空气中，将一张纸片和一石块从同一高度同时释放，哪个下落得快？若把这张纸片团紧成一团，再与石块从同一高度释放，情况会怎样？答案 石块下落得快；纸团和石块几乎同时着地．2．钱毛管实验：玻璃管中有羽毛、小软木片、小铁片……玻璃管中抽成了真空，将物体聚于一端，再将玻璃管倒立，让所有物体同时下落．看到什么现象？说明什么问题？答案 下落快慢相同．在没有空气阻力影响的情况下，所有物体下落快慢是相同的，与质量无关．[要点提炼]1．物体做自由落体运动的条件：(1)只受重力；(2)初速度v 0＝0.2．在实际中，物体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体运动，只有当空气阻力远小于重力时，物体由静止开始的下落才可看做自由落体运动．3．自由落体运动的实质：自由落体运动是初速度为零、加速度为g 的匀加速直线运动，它只是匀变速直线运动的特例．二、自由落体速度 [问题设计]伽利略的实验告诉我们，自由落体运动是匀加速直线运动，若已知自由落体的加速度为g ，你能推导做自由落体运动的物体在任意时刻速度的表达式吗？答案 根据加速度的定义式，a ＝v t －v 0t 得v t ＝v 0＋at ，由于自由落体运动的初速度为0，加速度为g ，所以有v t ＝gt .[要点提炼]1．自由落体运动的速度公式v t ＝gt .2．自由落体运动的v －t 图像是一条过原点的倾斜直线，如图2所示，其斜率表示重力加速度．图2三、自由落体的位移 [问题设计]1．匀速直线运动的位移与速度图像和坐标轴所包围的面积有什么关系？ 答案 相等．2．自由落体运动v －t 图线下方三角形的面积与物体在时间t 内的位移有什么关系？运用了哪些思想方法？答案 相等．思想方法：(1)t 分割成许多很小的时间间隔Δt ——微元；(2)Δt 内是简单的匀速直线运动——简化；(3)所有Δt 内的位移之和即总位移——求和；(4)当时间间隔无限减小(Δt →0)时，平行于t 轴的折线就趋近于物体的速度图线，则速度图线与t 轴包围的面积为自由落体运动的位移——极限．3．用“面积法”求出自由落体运动在t 时间内的位移． 答案 h ＝12v t t ＝12gt 2. [要点提炼]1．自由落体运动在t 时间内的位移公式h ＝12gt 2.2．v －t 图像与t 轴所包围的面积对应着物体在t 时间内的位移．这个结论不仅适用于匀速运动、自由落体运动，也适用于任何形式的运动．[延伸思考]根据自由落体运动的速度公式v t ＝gt 和位移公式h ＝12gt 2，消去时间t ，得出什么关系？答案 根据v t ＝gt 得：t ＝v tg ，代入h ＝12gt 2得：h ＝12g (v t g )2＝v 2t 2g 即v 2t ＝2gh .四、实验探究：测定重力加速度的大小[问题设计] 利用如图3所示的实验装置测定重力加速度．用手捏住纸带上端把纸带拉成竖直状态，并使重物停在靠近打点计时器处．先接通电源，再松开纸带让重物自由下落，打点计时器在纸带上打下一系列的点．如何根据打上点的纸带求出重物的重力加速度？图3答案 可用下列两种方法求出重力加速度：(1)由v n ＝s n ＋s n ＋12T 求出各点的瞬时速度(比如v 2＝s 2＋s 32T )，作出v －t 图像，v －t 图像是一条过原点的倾斜直线，斜率表示加速度．(2)由g ＝v n －v n －1T 计算出多个g 值然后求平均得重力加速度的大小．[要点提炼]1．测定重力加速度的方法 (1)利用打点计时器．图4(2)利用频闪照相法．频闪照相可以每隔相等的时间拍摄一次．利用频闪照相可追踪记录做自由落体运动的物体在各个时刻的位置(如图4为一小球做自由落体运动的频闪照片)．根据v n ＝s n ＋s n ＋12T 求出各点的瞬时速度，作出v －t 图像，图线的斜率表示加速度，由g ＝v t －v 0t ，也可以求出重力加速度．2．重力加速度(1)大小：在同一地点，重力加速度都相同；地球上纬度不同的地点重力加速度不同，其大小随纬度的增加而增大，赤道上最小，两极处最大．一般计算中，常取g ＝9.8 m/s 2或g ＝10 m/s 2.(2)方向：竖直向下．典例精析一、对自由落体运动及重力加速度的理解例1 关于自由落体运动和重力加速度，下列说法正确的是( ) A ．重力加速度g 是标量，只有大小，没有方向，通常g 取9.8 m/s 2B ．在地面上的不同地方，g 的大小不同，但相差不是很大C ．地球上的同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度都相同D ．自由落体运动的初速度为零解析 重力加速度g 是矢量，方向竖直向下，在一般计算中g 取9.8 m/s 2，A 错误；在地球表面同一地点，重力加速度相同，C 正确；在地面上的不同地点重力加速度一般不同，但相差不大，B 正确；初速度为零是自由落体运动的一个条件，D 正确．答案 BCD二、自由落体运动的规律例2 从离地面500 m 的空中自由落下一个小球，取g ＝10 m/s 2，求小球： (1)落到地面所用的时间；(2)自开始下落计时，在第1 s 内的位移、最后1 s 内的位移．解析 由h ＝500 m 和重力加速度，根据位移公式可直接算出落地所用时间，根据运动时间，可算出第1 s 内的位移．最后1 s 内的位移是下落总位移和前(n －1) s 下落位移之差．(1)由h ＝12gt 2，得落地所用时间：t ＝2hg ＝2×50010 s ＝10 s(2)第1 s 内的位移：h 1＝12gt 21＝12×10×12m ＝5 m 因为从开始运动起前9 s 内的位移为 h 9＝12gt 29＝12×10×92m ＝405 m所以最后1 s 内的位移为Δh ＝h －h 9＝500 m －405 m ＝95 m. 答案 (1)10 s (2)5 m 95 m针对训练 一观察者发现，每隔一定时间就有一个水滴自8 m 高处的屋檐落下，而且当看到第五滴水刚要离开屋檐时，第一滴水正好落到地面，那么这时第二滴水离地面的高度是(g 取10 m/s 2)( )A ．2 mB ．2.5 mC ．2.9 mD ．3.5 m 答案 D解析 设两滴水之间的时间间隔为Δt ，则由h ＝12gt 2得8＝12g (4Δt )2①设第二滴水下落的高度为h 1，则h 1＝12g (3Δt )2.②解①②可得h 1＝4.5 m ，所以第二滴水离地面的高度是3.5 m. 三、重力加速度的测量例3 如图5所示，将打点计时器固定在铁架台上，使重物带动纸带从静止开始自由下落，利用此装置可以测定重力加速度．图5(1)所需器材有打点计时器(带导线)、纸带、复写纸、带铁夹的铁架台和带夹子的重物，此外还需________(填字母代号)中的器材．A ．直流电源、天平及砝码B ．直流电源、毫米刻度尺C ．交流电源、天平及砝码D ．交流电源、毫米刻度尺(2)通过作图像的方法可以剔除偶然误差较大的数据，提高实验的准确程度．为使图线的斜率等于重力加速度，除作v －t 图像外，还可作__________图像，其纵轴表示的是________，横轴表示的是________．解析 (1)本实验不需要测量重物的质量，直接通过处理纸带，利用匀变速直线运动的规律即可求得重力加速度．故缺少低压交流电源和毫米刻度尺，因此选项D 正确．(2)由匀变速直线运动的规律v 2＝2gh ，可得v 22＝gh ，所以还可作v 22－h 图像．若纵轴表示v 22，横轴表示h ，则图像的斜率为重力加速度．答案 见解析课堂要点小结自由落体运动⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧伽利略对落体运动的研究自由落体运动的条件⎩⎪⎨⎪⎧ v 0＝0只受重力重力加速度⎩⎪⎨⎪⎧ 大小：9.8 m/s 2或取10 m/s 2方向：竖直向下自由落体运动的规律⎩⎪⎨⎪⎧v t＝gth ＝12gt2v 2t＝2gh自我检测区1．(伽利略对自由落体运动的研究)关于伽利略对自由落体运动的研究，下列说法中正确的是( )A ．运用“归谬法”否定了亚里士多德的“重的物体下落快、轻的物体下落慢”的论断B ．提出“自由落体”是一种最简单的直线运动——匀速直线运动C ．通过斜面上物体的匀加速运动外推出：斜面倾角为90°时，物体做自由落体运动，且加速度的大小跟物体的质量无关D ．总体的思维过程是：问题→猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论 答案 ACD解析 根据伽利略对自由落体运动的研究过程可得选项A 、C 、D 正确；伽利略提出“自由落体”是一种最简单的变速直线运动——匀变速直线运动，选项B 错误．2．(自由落体运动和重力加速度)关于自由落体运动，下列说法正确的是( ) A ．自由落体运动是一种匀速直线运动 B ．物体刚下落时，速度和加速度都为零 C ．物体的质量越大，下落时加速度就越大D ．当地重力加速度为9.8 m/s 2，则物体在该处自由下落的过程中，每秒速度都增加9.8 m/s答案 D解析 自由落体运动是一种初速度为零的匀加速直线运动，故A 错误．物体刚下落时，初速度为零，加速度为重力加速度g ，故B 错误．自由落体运动是忽略空气阻力的运动，无论质量大小，下落时加速度都是g ，故C 错误．加速度等于单位时间内速度的变化量，当地重力加速度为9.8 m/s 2，则物体在该处自由下落的过程中，每秒速度都增加9.8 m/s 2，故D 正确．3．(自由落体运动的规律)一物体从H 高处自由下落，经时间t 落地，则当它下落t2时，离地的高度为( )A.H2 B.H4 C.3H4 D.3H 2答案 C解析 根据h ＝12gt 2，下落高度与时间的平方成正比，所以下落t 2时，下落高度为H 4，离地高度为3H4.4．(重力加速度的测量)登上月球的宇航员利用频闪仪(频率为每秒20次)给自由下落的小球拍照所拍的频闪照片如图6所示(图上所标数据为小球到达各位置时总的下落高度)，则月球表面的重力加速度为________ m/s 2(保留两位有效数字)．图6答案 1.6解析 小球每两个相邻位置的时间差 T ＝120 s ＝0.05 s由v n ＝s n ＋s n ＋12T 可得：v B ＝h AC 2T ＝1.60×10－22×0.05 m/s＝0.16 m/s.v E ＝h DF2T ＝－－22×0.05m/s ＝0.4 m/s.所以g ＝v E －v B 3T ＝0.4－0.163×0.05 m/s 2＝1.6 m/s 2.。

第二章匀变速直线运动的研究第六节伽利略对自由落体运动的研究一、学习目标知识与技能1.了解物理学史。

2.知道伽利略对自由落体运动的研究方法。

过程与方法1.学习伽利略的科学方法。

2.培养学生自学和科学探究的能力。

情感态度与价值观1．学习科学家们对知识敢于质疑的勇气。

2. 学习科学家们科学研究的执著精神。

3. 通过对亚里士多德和伽利略的了解，认识到科学的探索是一个漫长的过程，需要几代人的不懈努力。

二、学习重点:让学生了解逻辑推理和科学实验相结合的科学方法.三、学习难点使学生体会“观察现象提出问题→猜想和假说→逻辑推理→实验验证→合理外推→得出结论”的科学课时安排1课时课前准备木块、海绵块，形状相同的纸片若干、米尺、小球、秒表、机械节拍器、自制长轨道。

教学过程故事导入：传说三国时期，周仓是关羽的贴身跟班，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？周仓犯了什么样的错误？新课学习一、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.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.为什么2019年里没有人提出质疑？分析原因有三个：第一、是因为他的这个论断符合人们的常识；第二、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；第三：运动的问题含糊不清，人们不知道怎么去研究或者根本不想去研究。

二、逻辑的力量伽利略是怎么推翻亚里士多德的结论的呢？学生回答我们可以举什么其它例子，来驳斥亚里士多德的观点呢？让学生利用三张完全相同的纸片设计实验来推翻。

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。

观看视频：比萨斜塔实验点评：通过讲述以上内容使学生明白1,从生活经验直接得到的结论不一定就是科学的真相。

伽利略对自由落体运动的研究教案《伽利略对自由落体运动的研究教案》
一、教学目标
让学生了解伽利略对自由落体运动的研究过程，感受科学家的探索精神。

二、教学重难点
重点：伽利略的实验方法和推理过程。

难点：理解自由落体运动的规律。

三、教学过程
（一）导入
同学们，你们有没有观察过东西掉下来呀？比如说，一个苹果从树上掉下来。

今天呀，我们就来讲讲伽利略和自由落体运动的故事。

（二）讲解
话说有一次，伽利略在比萨斜塔上，他就看着那些东西往下掉。

他发现呀，不管是重的铁球还是轻的木球，它们掉下来的速度好像差不多呢！这可和当时大家认为的重的东西掉得快不一样哦。

他就开始琢磨了，这到底是怎么回事呀。

然后呢，伽利略就开始做实验啦。

他弄了好多不同的东西，一遍又一遍地让它们掉下来，仔细地观察和记录。

他发现呀，原来自由落体运动是有规律的呢！
（三）总结
通过伽利略的研究，我们知道了自由落体运动的一些特点。

同学们，科学就是这样，需要我们去观察、去思考、去实验。

（四）作业
让同学们回家观察一些物体的下落，看看能不能发现什么有趣的现象。

四、教学反思
在教学中，通过讲述伽利略在比萨斜塔上的观察这一具体事例，能让学生更好地理解伽利略对自由落体运动的研究，也增加了课堂的趣味性。

希望同学们能从这个故事中感受到科学的魅力，以后也能像伽利略一样去探索世界。

课题：2.6 伽利略对自由落体运动的研究课型：新课姓名：班级：【学习目标】1．通过历史回顾,初步了解近代实验科学产生的背景2．认识实验对物理学发展的推动作用。

【自主学习】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。

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，开创了实验和学推理之先河，将近代物理学以至近代学推上了历史的舞台.要点一、伽利略对自由落体运动的研究1．研究方法(1)运用“归谬法”否定了亚里士多德关于重的物体下落快、轻的物体下落慢的论断．(2)提出自由落体运动是一种最简单的变速运动——匀变速运动的假说．学 ](3)由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运动，伽利略采用了间接验证的方法：①运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速直线运动符合x∝t2.②运用斜面实验测出小球沿光滑斜面向下的运动符合x∝t2，是匀变速直线运动．③不同质量的小球沿同一倾角的斜面运动，x/t2的值不变，说明它们运动的情况相同．④不断增大斜面倾角，得出x/t2的值随之增大，说明小球做匀变速直线运动的加速度随倾角的增大而增大．⑤将斜面实验结果外推到斜面倾角增大到90°的情况——小球自由下落，认为小球仍会保持匀变速直线运动的性质．2．学意义：伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究自然规律的学方法——抽象思维、数学推导和学实验相结合，这种方法到现在仍然一直是物理学乃至整个自然学最基本的研究方法，不但标志着物理学的真正开端，也有力地推进了人类学认识的发展，近代学研究的大门从此打开，并且对我们学素质的培养仍有重要的现实意义.1.伽利略推翻亚里士多德的观点，采用的是什么推理方法？你以前是否用到该法？2.在没有空气阻力的情况下，轻重不同物体的下落快慢会怎样呢？3.关于自由落体运动，伽利略作了怎样的猜想？4.为了证明自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，伽利略遇到了什么困难？如何解决的？【考点突破】【例1】下列说法正确的是( )A.伽利略认为物体越重，下落得越快B.亚里士多德认为物体下落的快慢与物体的轻重无关C.牛顿管实验说明没有空气阻力时，铁块和羽毛下落快慢相同D.石头下落比树叶快，是因为树叶受到空气阻力，而石头没有受到空气阻力【例2】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，至今仍具有重要意义．请你判断伽利略探究物体下落规律的过程是( )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【考点巩固】1.下列哪一位科学家首先创造了一套把实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来的科学方法，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法( )2.关于伽利略对自由落体运动的研究，以下说法正确的是( )A.伽利略认为，在同一地点，重的物体下落得快，轻的物体下落得慢B.伽利略猜想运动速度与下落时间成正比，并用实验测出不同时刻的速度，验证了他的猜想C.伽利略通过猜想，数学推演、做铜球沿斜面运动的实验，并将实验结果合理外推、最终得到自由落体运动的速度与时间是成正比的D.伽利略设想，斜面倾角越接近90°，小球沿斜面滚下的运动越接近自由落体运动3.（多选）踢毽子是我国民间的一项体育游戏，被人们誉为“生命的蝴蝶”。

《伽利略对自由落体运动的研究》教案设计一、教学目标1. 让学生了解伽利略对自由落体运动的研究过程，理解其科学方法和思维方式。

2. 掌握自由落体运动的基本概念，了解伽利略的“等加速度”理论。

3. 通过对伽利略研究的分析，培养学生的科学探究能力和创新思维。

二、教学内容1. 伽利略的生平简介及其对自由落体运动的研究背景。

2. 伽利略的实验过程和观察结果。

3. 伽利略对实验结果的数学分析。

4. 伽利略的“等加速度”理论及其对后世物理学的影响。

5. 现代物理学对自由落体运动的研究进展。

三、教学方法1. 讲授法：讲解伽利略的生平、实验过程、理论分析及其对后世的影响。

2. 讨论法：引导学生探讨伽利略的研究方法与现代物理学的关系。

3. 实践法：让学生进行简单的自由落体实验，体会伽利略的实验精神。

四、教学步骤1. 导入：简要介绍伽利略的生平及其对自由落体运动的研究背景。

2. 讲解：详细讲解伽利略的实验过程、观察结果和数学分析。

3. 探讨：引导学生思考伽利略的研究方法对现代物理学的影响。

4. 实践：分组进行自由落体实验，让学生亲身体会伽利略的实验精神。

5. 小结：总结本节课的主要内容和收获。

五、教学评价1. 学生能准确描述伽利略的实验过程和观察结果。

2. 学生能理解伽利略的“等加速度”理论及其对后世物理学的影响。

3. 学生能分析伽利略的研究方法与现代物理学的关系。

4. 学生能在实验中正确操作，观察并分析自由落体运动的特点。

六、教学重点与难点教学重点：1. 伽利略对自由落体运动的研究过程。

2. 伽利略的“等加速度”理论。

3. 伽利略研究方法的特点及其对后世物理学的影响。

教学难点：1. 伽利略实验的数学分析。

2. 理解伽利略的“等加速度”理论与现代物理学的关系。

七、教学准备1. 教材或教参：《伽利略对自由落体运动的研究》相关内容。

2. 实验器材：自由落体实验装置（如尺子、小球等）。

3. 多媒体教学设备：用于展示伽利略的实验过程和理论分析。

(伽利略对自由落体运动的研究)的教案《伽利略对自由落体运动研究》教案武安十中籍莉贤一、教材分析：1、教材内容（1）亚里士多德和伽利略对力和运动主要观点和研究方法（2）伽利略通过研究自由落体运动，创立了科学研究方法2、教材地位和作用：从过去阅读材料，到现在作为独立一节，看出新教材对过程与方法，情感态度与价值观等教育目标重视，切不可以过去轻过程重结论思想来对待本节课教学。

3、教材特点本节课突出特点是重视科学研究过程和方法，例如用反证法使亚里士多德观点自相矛盾，用猜想与假说，数学推理，实验验证，合理外推科学方法研究自由落体运动规律.4、教学目标（1）知识与技能：通过历史知识，初步了解近代实验科学产生背景，认识实验对物理学发展推动作用。

（2）过程与方法：了解伽利略实验研究过程，认识伽利略有关实验科学思想和方法。

（3）情感态度与价值观：从科学研究过程中体验探索自然规律艰辛和喜悦，培养敢于坚持真理，勇于创新科学精神和实事求是科学态度。

5、教材重点和难点：重点：伽利略研究自由落体运动规律实验和方法难点：验证速度与时间成正比二、教法分析：采用自学点拨与合作探究相结合教学方法，充分落实学生主体地位，调动学生积极性。

三、教学过程：（一）引入新课，利用大屏幕给出自学提纲（15分钟）问题主要包括：1、物体下落快慢由什么因素决定。

2、伽利略对自由落体运动探究过程。

3、科学研究过程基本要素。

通过提出问题，让学生沿着伽利略研究思路，推翻亚里士多德错误观点，得出自由落体运动规律，体会着伽利略科学研究困难和非凡研究思想。

（二）师生共同探究（10分钟）在学生完成以上自学问题基础上，进一步提出几个问题，让学生思考与讨论：1、伽利略推翻亚里士多德观点，采用是什么推理方法？从而引出一种常见推理方法——反证法。

2、伽利略巧妙利用了数学推理和“冲淡重力”斜面实验，转换角度间接证明他假设，这种方法非常重要，他打破了传统以思辩性论战来决定是非古板方法，具有划时代意义，他研究思想对我们今后学习和研究会有很大帮助。

2.5 自由落体运动、2.6 伽利略对自由落体运动的研究1．自由落体运动(1)定义：自由落体运动是物体只在________作用下由________开始下落的运动．(2)物体做自由落体运动的条件：________________；仅受________作用．2．自由落体运动的加速度在同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都________，这个加速度叫自由落体的加速度，又叫________________，通常用g来表示，计算中g一般取________，近似计算时，g取________．重力加速度的方向总是________________的．3．自由落体运动规律(1)性质：自由落体运动是初速度为____，加速度为____的____________直线运动．(2)基本公式速度公式：________.位移公式：________.速度和位移的关系：________.平均速度：v＝________.4．伽利略对自由落体运动的研究：(1)伽利略的科学猜想与假说落体运动应该是一种最简单的________运动，速度应该是________变化的．(2)伽利略的理想斜面实验让小球从斜面上的不同位置由静止滚下，测出小球从不同起点滚动的________和________．①斜面倾角一定时，小球做________________运动．②改变小球的质量，只要倾角一定，小球加速度都是________的．③增大斜面倾角，小球加速度________．④将斜面倾角外推到θ＝90°时的情况——小球自由下落，认为小球仍会做________________运动，从而得到了落体运动的规律.一、自由落体运动[问题情境]请你按照下面的要求做一下：1．在空气中，将一张纸片和一小铁球从同一高度释放．2．将同一张纸片揉成团并捏紧，再与小铁球从同一高度释放，请你根据自己观察到的现象回答下面问题：(1)纸片和小铁球，________先着地；(2)捏紧的纸团和小铁球，______着地．3．若无空气的阻力，它们下落的情况会怎样呢？[要点提炼]1．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，其加速度称为重力加速度，大小g＝9.8 m/s2，方向为竖直向下．2．自由落体运动的规律表达式：速度表达式v＝____，位移表达式h＝________.位移与速度的关系v2＝________.3．做自由落体运动的物体只受重力作用，不同物体的运动快慢与物体重力大小无关．[问题延伸]初速度为零的匀变速直线运动的规律适用于自由落体运动吗？二、自由落体运动的加速度及规律1．产生原因：由于地球上的物体受到地球的吸引力而产生的．2．大小：与地球上的位置及距地面的高度有关．在地球表面上，重力加速度随纬度的增加而增大，在赤道处重力加速度最小，在两极处重力加速度最大，但差别很小．在地面上的同一地点，随高度的增加，重力加速度减小，在一般的高度内，可认为重力加速度的大小不变．3．方向：竖直向下．由于地球是一个球体，所以各处的重力加速度的方向是不同的．4．规律：(1)公式描述速度公式：v＝gt位移公式：h＝12gt2速度和位移的关系：v2＝2gh(2)图象描述(速度－时间图象)直线的斜率为重力加速度的数值，即tan α＝g；图线与横轴所围面积为位移的大小(即图中阴影部分)．三、伽利略对自由落体运动的研究伽利略的研究方法1．运用“____________”否定了亚里士多德关于_______________________________的论断．2．提出自由落体运动是________________________________________________的假说．3．由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运动，伽利略采用了____________的方法：(1)运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速直线运动符合________．(2)①运用斜面实验测出小球沿光滑斜面向下的运动符合________，是匀变速直线运动．②不同质量的小球沿同一倾角的斜面运动，______________的值不变，说明它们运动的情况______．③不断增大斜面倾角，得出________的值随之增大，说明小球做匀变速直线运动的________随倾角的增大而增大．④伽利略将斜面实验结果外推到斜面倾角增大到90°的情况——小球自由下落，认为小球仍会保持________________________的性质．伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究自然规律的科学方法——__________________、________________和________________相结合，这种方法到现在仍然一直是物理学乃至整个自然科学中最基本的研究方法.例1下面关于自由落体运动的说法中正确的是()A．物体从静止开始下落的运动叫自由落体运动B．物体只在重力作用下从静止开始下落的运动叫自由落体运动C．从静止开始下落的小钢球，因受空气的阻力作用，不能看成自由落体运动D．从静止开始下落的小钢球，所受空气的阻力对其运动影响很小，可以忽略，可以看成自由落体运动变式训练1下列关于重力加速度的说法中，不正确的是()A．重力加速度g是标量，只有大小没有方向，通常计算中g取9.8 m/s2B．在地面上不同的地方，g的大小不同，但它们相差不是很大C．在地球上同一地点，一切物体在自由落体运动中的加速度都相同D．在地球上的同一地方，离地面高度越大重力加速度g越小例2一个物体从H高处自由落下，经过最后200 m所用的时间是4 s，求物体下落H所用的总时间T和高度H是多少？(g取10 m/s2，空气阻力不计)变式训练2为了求出塔的高度，从塔顶自由落下一石子，除了需要知道重力加速度以外，还需知道下面哪一项()A．石子落至地面所经历的时间B．最初1 s内石子的位移C．最后1 s内石子的位移D．第1 s末的速度和第2 s末的速度例3一位同学进行“用打点计时器测量自由落体的加速度”实验．(1)现有下列器材可供选择：铁架台、电火花计时器及碳粉纸、电磁打点计时器及复写纸、纸带若干、220 V交流电源、低压直流电源、天平、秒表、导线、电键．其中不必要的器材是：________________；缺少的器材是__________．(2)这位同学从打出的几条纸带中，挑出较为理想的一条纸带．把开始打的第一个点标为A，随后连续的几个点依次标记为点B、C、D、E和F，测量出各点间的距离，如图所示．请你在这位同学工作的基础上，思考求纸带加速度的方法，写出你所依据的公式：_________(3)根据你的计算公式，设计表格记录需要的数据，计算纸带下落的加速度．(结果保留两位有效数字)(4)估计你的计算结果的误差有多大？试分析误差的来源及其减小误差的方法．【效果评估】1．伽利略对落体运动的研究，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科学方法，或者说给出了科学研究过程的基本要素．关于这些要素的排列顺序应该是() A．提出假设→对现象的观察→运用逻辑得出推论→用实验检验推论→对假说进行修正和推广B．对现象的观察→提出假设→运用逻辑得出推论→用实验检验推论→对假说进行修正和推广C．提出假设→对现象的观察→对假说进行修正和推广→运用逻辑得出推论→用实验检验推论D．对现象的观察→提出假设→运用逻辑得出推论→对假说进行修正和推广→用实验检验推论2．一个自由下落的物体，前3 s内下落的距离是第1 s内下落距离的()A．2倍B．3倍C．6倍D．9倍3．甲、乙两球从同一高度相隔1秒先后自由落下，在下落过程中()A．两球的距离始终不变B．两球的距离越来越大C．两球的速度差始终不变D．两球的速度差越来越大4．关于自由落体运动，下列说法正确的是()A．自由落体运动是竖直方向上的匀加速直线运动B．竖直方向的位移只要满足x1∶x2∶x3∶…＝1∶4∶9∶…的运动就是自由落体运动C．自由落体运动在开始连续的三个2 s内的路程之比为1∶3∶5D．自由落体运动在开始连续的三个1 s末的速度之比为1∶3∶5参考答案课前自主学习1．(1)重力静止(2)初速度为零重力2．相同重力加速度9.8 m/s210 m/s2竖直向下3．(1)零g匀加速(2)v＝gt h＝12gt2v2＝2gh12v4．(1)变速均匀(2)位移x所用时间t①匀加速直线②相同③增大④匀变速直线核心知识探究一、[问题情境]2．都是小铁球先着地．(1)纸片和小铁球下落时，空气对纸片的影响大，所以纸片运动慢；(2)捏紧的纸团和纸片相比，纸团受空气的影响远小于对纸片的影响．3．下落情况相同．[要点提炼]2．gt 12gt 2 2gh [问题延伸]适用，自由落体运动即是初速度为零的匀变速直线运动．三、1．归谬法 重物下落快，轻物下落慢2．一种最简单的变速运动——匀变速运动3．间接验证 (1)x ∝t 2 (2)①x ∝t 2 ②x t 2 相同 ③x t 2 加速度 ④匀变速直线运动 抽象思维 数学推导 科学实验解题方法探究例1 BD [物体只在重力作用下从静止开始自由下落的运动，叫做自由落体运动，如果空气阻力对该物体运动影响比较小，可以忽略，物体的下落也可以看做自由落体运动．]变式训练1 A例2 7 s 245 m解析 解法一：基本公式法根据题意画出小球的运动示意图如图所示，其中t ＝4 s ，h ＝200 m.根据自由落体公式得：H ＝12gT 2，H －h ＝12g (T －t )2. 得：h ＝gTt －12gt 2，所以T ＝7 s ，H ＝12gT 2＝245 m. 解法二：平均速度法由题意得最后4 s 内的平均速度为：v ＝h t ＝2004m/s ＝50 m/s 因为在匀变速运动中，某段时间内的平均速度等于中间时刻的瞬时速度，所以下落至最后2 s 时的瞬时速度为：v t ′＝v ＝50 m/s.由速度公式得下落至最后2 s 的时间：t ′＝v t ′g ＝5010 s ＝5 s ．所以T ＝t ′＋t 2＝5 s ＋42 s ＝7 s ，H ＝12gT 2＝245 m. 解法三：v －t 图象法画出这个物体自由下落的v －t 图象，如图所示．开始下落后经时间(T －t )和T 后的速度分别为g (T －t )、gT .图线的AB 段与t 轴间的面积表示在时间t 内下落的高度h .由h ＝g (T －t )＋gT 2t ，得T ＝2h t ＋gt 2g ＝7 s ，H ＝12gT 2＝245 m. 变式训练2 AC例3 (1)要根据各校具体使用的仪器作答，例如：其中不必要的器材是：电火花打点计时器及碳粉纸、220 V 交流电源、低压直流电源、天平、秒表；缺少的器材是：低压交流电源、毫米刻度尺、重锤．(2)依据的公式：a ＝Δx T 2 (3)(4)2＝0.2 m/s 2.误差的来源主要是空气的阻力和纸带的摩擦，可以用增大重锤重力的方法减小摩擦的影响． 效果评估1．D 2.D 3.BC 4.AC。

2.6 伽利略对自由落体运动的研究教案（一）教学目标:★知识与技能1.了解物理学史。

2.知道伽利略对自由落体运动的研究方法。

★过程与方法1.学习伽利略的科学方法。

2.培养学生自己查找资料学习物理学史。

★情感态度与价值观1．学习科学家们对知识敢于质疑的勇气。

2．学习科学家们科学研究的执着精神。

3．通过学生自己查找资料，提高学生对物理学的兴趣。

4．通过对亚里士多德和伽利略的了解，认识到科学的探索是一个漫长的过程，需要几代人的不懈努力。

学习重点与难点:1．伽利略对落体问题的逻辑推理。

2．伽利略的验证性实验的设计。

3．伽利略的理想外推。

教学准备：让学生预习，搜集关于伽利略和亚里士多德的有关资料。

教学设计：一、认识两位科学家老师提出：哪位同学乐意给大家讲一讲自己所查到的关于伽利略和亚里士多德的资料，先说说伽利略吧。

学生可能的回答：①伽利略全名伽利略·伽利莱，他是文艺复兴后期近代实验科学的创始人。

1564年伽利略生于意大利的比萨城，1611年，伽利略应邀来到罗马，在罗马期间，伽利略为了确立新的自然研究法—实验法的地位，又同教会的唯心论世界观进行了激烈的斗争，这就更加激怒了教会。

1632年，他的名着《关于两大世界体系的对话》出版，但立即被教会列为禁书。

1633年6月22日，伽利略受到宗教法庭审判，并被判终身软禁，成了“宗教裁判判所”的囚徒。

1638年，伽利略在荷兰出版了《关于两门新学科与数学证明的谈话》一书，对自己多年来在力学方面的研究进行了总结。

②他的父亲是一位才华出众的音乐家和教育家。

他在科学上的创造才能，在青年时代就显示出来了。

当他还是比萨大学医科学生时，就发明了能测量脉搏速率的摆式计时装置。

后来他的兴趣转向了数学和物理学。

③1581年，17岁的伽利略对古希腊的物理学及亚里士多德、埃夫克利德和阿基米德的着作着迷。

伽利略在数学、天文学，特别是力学方面有了很深的造诣，学术上成果累累。

他通过大量的观察和实验总结出了惯性定律、自由落体运动规律和相对性原理；发现了单摆振动的等时性原理；用自制的33倍望远镜观察天象，发现了一系列令人震惊的天文现象。

(开学-备课)高一物理一《21.了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，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学进展的重要作用。

1.绵延两千年的错误：亚里士多德依照平常观看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刻里，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行了推断，得出了的结论，使亚里士多德的理论陷入了逆境；（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.伽利略的猜想与假说：（1）运动性质的猜想与假设伽利略认为，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）速度平均变化的猜想与假设关于速度的平均变化，他考虑了两种可能：一种是速度的变化对来说是平均的，即通过相等的，速度的变化相等；另一种是速度的变化对来说是平均的，即通过相等的，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行实验，验证了铜球通过的位移与所用时刻的关系为，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°，现在物体做自由落体运动，从而说明自由落体运动是运动。

1.在物理学的进展历程中，下面的哪位科学家第一建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，并第一采纳了实验检验猜想和假设的科学方法，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进展（）A.亚里士多德B.伽利略C.牛顿D.爱因斯坦2.伽利略往常的学者认为，物体越重，下落越快。

伽利略等一些物理学家否定了这种看法。

在某塔顶端同时开释大小相等的实心铁球和空心铁球，在不计空气阻力的情形下，下列说法中正确的是（）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它们下落的时刻相等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，什么缘故会有如此错误的认识呢？二、逻辑的力量依照亚里士多德的论断，一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大。