伽利略对自由落体运动的研究(教案)

第一篇：伽利略对自由落体运动的研究(教案)

2.6伽利略对自由落体运动的研究

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著精神。

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，他的名著《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著作着迷。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。伽利略将观察到的天文现象写成《星际使者》一书，于1610年发表。书中介绍了月球上的环状山脉，无数星体构成的银河系，金星的盈亏，木星的四颗卫星，太阳黑斑等等，从而对哥白尼的“天体运行”论提供了有力的支持，同时也动摇了亚里士多德—托勒密的地心说。

教师对学生的回答给予肯定：关于伽利略的资料收集非常细致，下面再说说亚里士多德吧。学生可能的回答：①作为一位伟大的、百科全书式的科学家，亚里士多德对世界的贡献之大，令人震惊。他至少撰写了170种著作，其中流传下来的有47种。他的科学著作，在那个年代简直就是一本百科全书。但他的成就远不止于此。他还是一位真正哲学家，对哲学每个学科几乎都做出了贡献。亚里士多德集中古代知识于一身，在他死后几百年中，没有一个人像他那样对知识有过系统六悟公子制作

2011-10-13 考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全书。恩格斯称他是“最博学的人”。

②亚里士多德最大的贡献在于创立了形式逻辑这一重要分支学科。逻辑思维是亚里士 多德在众多领域建树卓越的支柱。

亚里士多德的思想对西方文化根本倾向以至内容产生了深刻的影响。在上古及中古时期，他的著作被译成拉丁文、叙利亚文、阿拉伯文、意大利文、希伯来文、德语和英语。随着亚里士多德作品的不断被发现，中世纪出现了一个研究亚里士多德主义的新时代，学者们以此作为求得各方面真知识的基础。

亚里士多德学识渊博，著述颇丰．他对于当时尚未分类的科学部门如政治、逻辑、伦理、历史、物理(自然学科)、心理学、美学、教育学等均有研究并有独到见解，被马克思誉为“古代最伟大的思想家”。

③亚里士多德是古希腊又一位伟大的教育思想家，建立了包括自然学科在内的百科全书式的课程体系，提出了注重实践的良好措施，为后人留下了一笔包罗宏富的教育遗产。亚里士多德显示了希腊科学的一个转折点。在他以前，科学家和哲学家都力求提出一个完整的世界体系，来解释自然现象．他是最后一个提出完整世界体系的人。在他以后，许多科学家放弃提出完整体系的企图，转入研究具体问题。

教师指出：物理教科书上，亚里士多德给同学们的形象不妙、他老是出错，老是作出一些轻率的结论。同学们觉得亚里士多德实在太不高明而伽利略则比他伟大于百倍。事实上，亚里士多德是古代一位伟大的学者，一位百科全书式的大学问家，有几乎无所不及的思想成。我们应该正确的、全面的去认识一位科学家。伽利略创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，从而纠正了亚里士多德在物理上犯的一些错误。

二、伽利略的科学方法

(教师结合伽利略对自由落体的研究，通过教师提问学生回答的方式学习伽利略的科学方法)问题的提出

教师提问：亚里士多德依据平常观察的事实，是怎样确定物体下落的快慢什么因素决定的？ 亚里士多德通过观察，在日常生活中，重的物体下落快，轻的物体下落慢。得出结论：物体下落的快慢是由它们的重量决定的。

教师提出：那么物体下落的快慢与它们的重量有关系吗? 提出假设，逻辑推理。

教师提出：伽利略是怎样提出假设，运用逻辑推理的? 学生可能的回答：他假设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，大石头会被小石头拖的慢下来。但两块石头捆在一起，重量增大，整个系统下 落的速度应该比8大。这样就出现了矛盾。

教师提问：伽利略提出了什么样的假设? 学生可能的回答：假设大小石头下落的一样快。

教师补充：猜想落体是一种简单的变速运动，速度可能跟时间成正比，也可能跟位移成 正比利用数学和逻辑进行推理，然后实验验证。

教师提问：伽利略经过数学推导得出速度与时间成正比，然后通过实验进行验证，他是 如何进行实验验证的? ①学生可能的回答：通过小球的下落运动，测出小球的下落速度和时间。

②他让小球沿斜面滚下，减小加速度，延长运动时间，便于观测。

③他进行的是坡度比较小的斜面实验，后来他就将实验进行了合理的外推，当倾角增大 到90°，小球的运动就是自由落体运动。

对假说进行修正和推广。

教师提出：经过几位同学的回答，问题比较全面了。伽利略完成了实验验证后，没有就此 而止，而是进一步思考为什么日常生活中，轻的物体下落得比较慢，重的物体下落得比较快。

学生共同回答：因为空气阻力．

六悟公子制作

2011-10-13 教师指出：这就是伽利略为我们创造的一套对近代科学的发展极其有益的科学方法。后 面的学习中我们还要经常用到。

三、作业设计

认真阅读课本绪言“走进物理课堂之前”，分析“孩子们”是如何运用伽利略的科学方法 进行探索的。

●教学设计说明

本节课，主要由两部分组成：对科学家的了解；对伽利略科学方法的学习．这两个方面主 要是由学生通过查资料、预习，在老师的引导下，以学生为主体，进行学习的。

知识讲授的同时，给学生介绍物理学家、讲授物理学史．不仅让他们了解物理学家的工 作，物理科学的发展过程，更重要的是通过了解科学发展的曲折性，以此撼动学生的心，让他 们从中获得启迪。●板书设计

△认识两位科学家。△ 伽利略的科学方法。

①问题的提出。

②提出假设，逻辑推理。

③利用数学和逻辑进行推理，然后实验验证。

④对假说进行修正和推广。

六悟公子制作 3 2011-10-13

第二篇：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》教案

高一物理组：陈菊波

一、教材分析

本节课的突出特点是重视科学研究的过程和方法，例如用反证法使来里士多德的观点自相矛盾，用猜想与假说，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。

二、学情分析

1、学生已有知识 通过本章前几节的学习，学生已经知道了匀变速直线运动的基本规律和研究方法，会利用规律分析和解决一些简单的运动的问题。

2、学生欠缺之处

对于物理规律的发展并没有太多的了解，不知道一些简单的物理规律在以前是怎样被总结出来的。在思考物理现象时，还是比较容易受主观经验的影响，对物理规律有所怀疑或还没形成物理思维。对物理问题的思考缺少严密的推理。

三、教学目标

1、知识与技能

(1)初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用；(2)了解两位伟大科学家的生平和主要经历；(3)知道伽利略对自由落体运动的研究方法。

2、过程与方法

(1)学会自己查找资料学习物理学史的方法；

(2)通过伽利略对自由落体运动现象的研究体验科学的研究方法；

3、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；

四、教学重点、难点

重点：伽利略对落体问题的逻辑推理。

教学策略：通过观察、思考、讨论

难点：伽利略的验证性实验的设计；伽利略的理想外推。

教学策略：通过问题的讨论，在原有认知水平上进一步深化拓宽，达到认知的螺旋上升，攻克难点。

五、教学资源 : 斜面；小球；砖头；秒表；刻度尺。

六、课时安排：1课时

七、教学过程

复习导入新课

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：树上的一个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

1．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? 2． 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．

3． 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．

1．展示图片和资料．

2．课件模拟不同倾角的斜面实验．

3．钱羽管(牛顿管)演示实验． ’

(二)、逻辑的力量

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：没有空气阻力将会怎样呢?‘学生讨论后回答．

2(三)、猜想与假说

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．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，表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．

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 X与T 成正比．

后来发现，如果 X与 T成正比，将推导出荒谬的结论．所以伽利略的精力集中在 与 成正比的研究上．

(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．

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这动的研究．

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

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：对现象的一般观察一提出假设一运用逻辑得出推论一实验进行检验一对假设进行修正和推广„„

板书设计

6.2 伽利略对自由落体运动的研究

认识两位科学家。

亚里士多德 VS 伽利略 伽利略的科学方法。

① 观察现象（提出问题：重的物体下落快？）② 提出假设（v~t）

2③ 逻辑（数学）推理得出推论（S~t）。④ 对推论验证（斜面实验）。

⑤ 对假说修正和推广（把斜面倾角增加至90度）。

课堂小结

伽利略运用最大胆的思辨弥补了经验材料之间的空隙，伽利略的方法是理论和实验相结合的方法。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．

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．

第三篇：高中物理 伽利略对自由落体运动的研究教案（定稿）

主题： 2.6 伽利略对自由落体运动的研究 编辑：

【目标要求】

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。【巩固教材－稳扎稳打】

1．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这段时间初速度与末速度和的一半 B．某段位移的平均速度等于这段时间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

2．自由落体运动在任何两个相邻的1s内，位移的增量为

（）A．1m

B．5m

C．10m

D．不能确定

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，下列说法中不正确的是

（）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 4．一物体从H高处自由下落，经ts落地，则当它下落A．

t时，离地高度是

（）2H

23H

4B．

H 4D．C．

3H 2【重难突破—重拳出击】

1．长为5m的竖直杆下端距离一竖直隧道口为5m，若这个隧道长也为5m，让这根杆自由下落，它通过隧道的时间为

（）A．3s

B．(31)s

C．(31)s

D．(21)s

2．图2-14将小球竖直向上抛出后，能正确表示其速率v随时间t的变化关系图线是

()

图2-14 3．甲、乙两物体所受重力之比为1：2，甲、乙两物体所在的位置高度之比为2：1，它们都做自由落体运动，则下列说法中正确的是

（）A．落地的速度之比是2：1

B．落地时的速度之比是1：1 C．下落过程中的加速度之比是1：2

D．下落过程中加速度之比是1：1 4．如图2—15小球自由下落过程的相片，每两次闪光时间间隔为

1s,A、b、c、d是四个30相邻位置。由此实验结果可得知，重力加速度的数值是()2图2—15 A.9.86m/sB．9.78m/s 2 2C.9.70m/s D．9.92 m/s

5．石块A自塔顶自由落下s1时，石块B自离塔顶s2处自由落下，两石块同时落地．则塔高为

()A．s1+s2；

(s1s2)2B．

4s1(s1s2)2D．

s1s2s1C．

4(s1s2)

6．如图2-16所示，可以表示两个做自由落体运动的物体同时落地的速度－时间图象的是（t0表示落地时间）

（）

图2-16 2.6 伽利略对自由落体运动的研究

【巩固教材－稳扎稳打】1.AC

2.C

3.AD

4.B

【重难突破—重拳出击】 1.B

2.D

3.D 4.A 5.B 6．D

第四篇：2.6-伽利略对自由落体运动的研究教学设计

第6节 伽利略对自由落体运动的研究 教学设计

物理必修1第二章

一、教材分析

1、教材内容

本节课教学内容选自人教版《普通高中课程标准实验教科书：物理必修1》第二章第6节《伽利略对自由落体运动的研究》。本节的主要内容：

（1）亚里士多德和伽利略对力和运动的主要观点；（2）伽利略通过自由落体运动的研究，创立了科学的研究方法。

2、教材的地位和特点

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，切不可以过去轻过程重结论的思想来对待本节课的教学。本节课的突出特点是重视科学研究的过程和方法，例如用反证法使来里士多德的观点自相矛盾，用猜想与假说，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。

二、学情分析

1、学生已有知识

通过本章前几节的学习，学生已经知道了匀变速直线运动的基本规律和研究方法，会利用规律分析和解决一些简单的运动的问题。

2、学生欠缺之处

对于物理规律的发展并没有太多的了解，不知道一些简单的物理规律在以前是怎样被总结出来的。在思考物理现象时，还是比较容易受主观经验的影响，对物理规律有所怀疑或还没形成物理思维。对物理问题的思考缺少严密的推理。

3、应对的策略

通过本节内容可以让弥补以上不足，让学生对科学理论的发展有一个概观，进一步知道在思考物理问题时逻辑推理，数学计算，实验探究，修正推广的重要意义。逐渐形成严谨的物理思维。

三、教学目标

1、知识与技能

（1）初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用；（2）了解两位伟大科学家的生平和主要经历；（3）知道伽利略对自由落体运动的研究方法。

2、过程与方法

（1）学会自己查找资料学习物理学史的方法；（2）通过伽利略对自由落体运动现象的研究体验科学的研究方法；

3、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；（5）从科学研究过程中体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养也于坚持真理，勇于创新的科学精神和实事求是的科学态度。

四、教学重点、难点

1、教学重点及其教学策略

重点：伽利略对落体问题的逻辑推理。

教学策略：通过观察、思考、讨论和实例分析来加深理解。

2、教学难点及其教学策略

难点：伽利略的验证性实验的设计；伽利略的理想外推。

教学策略：通过问题的讨论，在原有认知水平上进一步深化拓宽，达到认知的螺旋上升，攻克难点。

五、教学资源

1、教具

斜面；小球；砖头；秒表；刻度尺。

2、课件

3、音像文件

两段剪辑的关于亚里士多德和伽利略的对话录音

4、图片资料亚里士多德和伽利略

5、文字资源

六、课时安排 1课时

七、教学过程

1、引入新课

大家还记得上节课我留大家的课后任务吗？

生：„„

对，就是让大家分小组回去查阅资料，整理关于两位科学家的一些史实。相信每个小组都已经整理好各自的一份资料，现在就来分享一下各小组的成果吧。首先说亚里士多德（前384-前322），按小组依次说，第组说一点或一方面，后面不能重复，可以补充。开始

学生可能的回答：

①作为一位伟大的、百科全书式的科学家，亚里士多德对世界的贡献之大，令人震惊。他至少撰写了170种著作，其中流传下来的有47种。他的科学著作，在那个年代简直就是一本百科全书。但他的成就远不止于此。他还是一位真正哲学家，对哲学每个学科几乎都做出了贡献。亚里士多德集中古代知识于一身，在他死后几百年中，没有一个人像他那样对知识有过系统考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全书。恩格斯称他是“最博学的人”。

②亚里士多德最大的贡献在于创立了形式逻辑这一重要分支学科。逻辑思维是亚里士多德在众多领域建树卓越的支柱。

亚里士多德的思想对西方文化根本倾向以至内容产生了深刻的影响。在上古及中古时期，他的著作被译成拉丁文、叙利亚文、阿拉伯文、意大利文、希伯来文、德语和英语。随着亚里士多德作品的不断被发现，中世纪出现了一个研究亚里士多德主义的新时代，学者们以此作为求得各方面真知识的基础。

亚里士多德学识渊博，著述颇丰．他对于当时尚未分类的科学部门如政治、逻辑、伦理、历史、物理(自然学科)、心理学、美学、教育学等均有研究并有独到见解，被马克思誉为“古代最伟大的思想家”。

③亚里士多德是古希腊又一位伟大的教育思想家，建立了包括自然学科在内的百科全书式的课程体系，提出了注重实践的良好措施，为后人留下了一笔包罗宏富的教育遗产。亚里士多德显示了希腊科学的一个转折点。在他以前，科学家和哲学家都力求提出一个完整的世界体系，来解释自然现象．他是最后一个提出完整世界体系的人。在他以后，许多科学家放弃提出完整体系的企图，转入研究具体问题。

关于亚里士多德的资料收集非常细致，下面再说伽利略说吧。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，他的名著《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著作着迷。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。伽利略将观察到的天文现象写成《星际使者》一书，于1610年发表。书中介绍了月球上的环状山脉，无数星体构成的银河系，金星的盈亏，木星的四颗卫星，太阳黑斑等等，从而对哥白尼的“天体运行”论提供了有力的支持，同时也动摇了亚里士多德—托勒密的地心说。

通过大家的分享与交流，相信每位同学对这两位科学家都有一个比较全面而准确的认识，那么大家也不难猜到我们今天这节课的主角是谁了，对，就是这两位伟大的科学家。通过大家的资料可以告诉我他们分别生活在什么年代吗？

生：„„

是啊，他们两位生活的年代相差差不多两千年，怎么我们要把他们两位请到一起来呢？这原因就是我们上节所探讨的自由落体运动。通过前面的学习，大家都知道了自由落体运动是初速度为0，只在重力作用下做的匀变速直线运动，可在很久很久以前，人们可没有你们聪明，或者说当时的科学还很落后。人们并没有把握日生活中的运动的规律。亚里士多德这位百科全书式的科学家很多家，对生活的各个方面都提出了自己的见解，并得到当时人们的崇拜，奉为真理。亚里士多德通过观察对运动有着自己的结论，他的结论是什么呢？

生：„„

对他认为力是维持运动的原因，重的物体下落得快。在他以后的两千年里都没有敢置疑他的结论的正确性，直到伽利略的出现。

现在我们跨越时空将这两个科学家请到一起来好不好？ 生：好

在课前我已经请同学扮演了他们，并录了音，大家来听听这两位伟人一见面会发生什么冲突呢？ 放录音1

2、新课讲解

问题的提出

亚里士多德的对自由落体的观点是什么？ 生：„„

亚里士多德是怎样确定物体下落的快慢什么因素决定的？

生：亚里士多德通过观察，在日常生活中，重的物体下落快，轻的物体下落慢。所以得出结论：物体下落的快慢是由它们的重量决定的。

下落快慢真是由物体重量决定的吗？那伽利略是怎么提出置疑的？

学生可能的回答：他假设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，大石头会被小石头拖的慢下来。但两块石头捆在一起，重量增大，整个系统下落的速度应该比8大。这样就出现了矛盾。

提出假设

既然找到了矛盾伽利略就要想办法解决矛盾，在提出自己的看法前，他首先做了什么？ 生：„„

对！建立描述运动的速度，为什么要这样做呢？ 生：„„

因为描述运动是找出运动规律的一个前提。

建立了描述运动的物理量后，伽利略提出了什么样的假设? 生：大小石头下落的一样快

伽利略认为一切自然规律都应该是简单的。所以他猜想落体是一种简单的变速运动，速度可能跟时间

成正比，也可以与下落的距离成正比。那到底是与时间还是与距离成正比呢？

逻辑推理

伽利略是怎么做的呢？他是通过逻辑推理来确定假设的。大家试试看能不能通过逻辑推理来找出两个猜想哪个是合理的，哪个是不合理的呢？

生：„„

首先看，如果与下落的距离成正比，会有什么情况呢？（画图分析）再看，如果与下落的时间成正比（画图分析）

现在是不是就只剩下一个猜想了，那我们怎样才能验证这个猜想是正确的呢？ 生：„„ 好，通过实验 实验验证

我们前面已经用实验的方法来验证了自由落体的运动规律，我们运用了打点计时器，光电门等先进的仪器。可伽利略生活在17世纪，可没有这些东西。所以，现在我要你通通回到伽利略所处的时代，再去想应该怎样才能验证他的猜想。

速度怎么测？ 生：„„

速度在今天依然都难，在那里就是没办法测，怎么办？ 生：„„

转化，伽利略经过数学推导得出速度与时间成正比

第一个困难解决了，第二个问题呢？时间怎么测。我们请同学们来一起做个实验（秒表测下落时间的实验）

所以在那时用滴水根本没法测出下落时间，又怎么办？伽利略怎样处理的？ 生：„„

归纳一下伽利略是如何进行实验验证的? ① 通过小球的下落运动的距离

②他让小球沿斜面滚下，减小加速度，延长运动时间，便于观测。

③他进行的是坡度比较小的斜面实验，后来他就将实验进行了合理的外推，当倾角增大 到90°，小球的运动就是自由落体运动。

对假说进行修正和推广。

经过几位同学的回答，问题比较全面了。伽利略完成了实验验证后，没有就此而止，而是进一步思考为什么日常生活中，轻的物体下落得比较慢，重的物体下落得比较快。

学生共同回答：因为空气阻力．

这就是伽利略为我们创造的一套对近代科学的发展极其有益的科学方法。后面的学习中我们还要经常用到。

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。——伽利略

3、课堂小结

我们来总结一下伽利略所创立的科学方法。第一步„„第二步„„第三步„„第四步„„。我们看到了一种逻辑严密、环环相扣的推理方法。大家回想一下我们的探究性实验的步骤是不是这样的呢？„„所以伽利略如此伟大就伟大在这些地方，他创立了近代科学。在创立的时候他用了三个方法：实验方法、数学方法和思想实验方法。在伽利略身上我们学到什么呢？

伽利略的思想对以后的科学家有着巨大的影响。爱因斯坦关于尺缩效应思想实验论述 波尔和爱因斯坦关于量子的概率进行论

霍金：世界是十维的，我们看到的世界就是火光照在洞壁上的影子！就让我们用爱因斯坦对伽利略的评价来结束我们这节课吧。

伽利略运用最大胆的思辨弥补了经验材料之间的空隙，伽利略的方法是理论和实验相结合的方法。伽利略当之无愧的成为近代物理之父。——爱因斯坦

4、课堂练习

5、课后任务

认真阅读课本绪言“走进物理课堂之前”，分析“孩子们”是如何运用伽利略的科学方法进行探索的。

八、板书设计

6.2 伽利略对自由落体运动的研究

认识两位科学家。

亚里士多德 VS 伽利略 伽利略的科学方法。

① 观察现象（提出问题：重的物体下落快？）② 提出假设（v~t）

2③ 逻辑（数学）推理得出推论（S~t）。④ 对推论验证（斜面实验）。

⑤ 对假说修正和推广（把斜面倾角增加至90度）。

九、教学设计思路分析

本节课，主要由两部分组成：对科学家的了解；对伽利略科学方法的学习．这两个方面主要是由学生通过查资料、预习，在老师的引导下，以学生为主体，进行学习的。营造民主和谐的课堂气氛，平等的师生关系，文明的班级文化。

知识讲授的同时，给学生介绍物理学家、讲授物理学史．不仅让他们了解物理学家的工作，物理科学的发展过程，更重要的是通过了解科学发展的曲折性，以此撼动学生的心，让他们从中获得启迪。利用科学家的高尚品质，渗透核心价值观教育。利用物理学家典型搜索事例，实施科学精神教育良好道德品质的培养是情感态度与价值观教育的一个重要方面。进而通过了解我国科技发展成就，激发学生追求“中国梦”的决心和爱国热情。

第五篇：伽利略对自由落体运动的研究教学设计

伽利略对自由落体运动的研究教学设计

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．

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“观察现象一实验探索一提出问题一讨论问题一解决问题”的科学探究方式．

课时安排

1课时

课前准备

小石子若干、形状相同的纸片若干、羽毛、小金属片若干、牛顿管、抽气机、多媒体教学设备、自制课件

教学过程

复习导入新课

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：树上的一个苹果和一

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

1．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?

2． 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．

3． 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：

1．展示图片和资料．

2．课件模拟不同倾角的斜面实验．

3．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：没有空气阻力将会怎样呢?‘学生讨论后回答．

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，表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 与 成正比。另一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即 与 成正比．

后来发现，如果 与 成正比，将推导出荒谬的结论．所以伽利略的精力集中在 与 成正比的研究上．

在定义匀速运动的基础上，伽利略提出平均速度定理：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要的时间。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．

以平均速度定理为基础．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行经过的距离的增量之比则等于从1开始的奇数之比．至此，伽利略便完成了自由落体定律向数学表述．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 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 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这动的研究．

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．

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：对现象的一般观察一提出假设一运用逻辑得出推论一实验进行检验一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(这是其他物理学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．

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．

板书设计

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、伽利略的猜想与假设

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：（最后否定了）；

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）

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