25伽利略对自由落体运动的研究

1、2. 5伽利略对自由落体运动的研究（1课时）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l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，需要儿代人的不懈努力。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徳的有关

2、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。学生可能的冋答：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 然研究法一实验法的地位，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口，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

3、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。 他的父亲是一位才华出众的咅乐家和教育家。他在科学上的创造才能，在青年吋代就显示111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。 1581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吋性原理；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

4、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 多德一托勒密的地心说。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：作为一位伟大的、百科全书式的科学家，业里士多徳对世界的贡献z大，令 人震惊。他至少撰写了 170种著作，其中流传下來的有47种。他的科学著作，在那个年代简直就是一 木百科全书。但他的成就远不止于此。他还是一位真正哲学家，对哲学每个学科儿乎都做出了贡献。 亚里士多德集中古代知

5、识于一身，在他死后儿百年中，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”。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。在上古及屮古时期，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徳主义的新吋代，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

6、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”。亚里士多徳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。亚里士多徳显示了希腊 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，来解释口然现象.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，亚里士多徳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

7、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，有儿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（教师结合伽利略対自由落体的研究，通过教师提问学生冋答的方式学习伽利略的科学方法） 问题的提岀教师提问：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fi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？提岀

8、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？ 学生可能的回答：通过小球的下落运动，

9、测出小球的下落速度和时间。 他让小球沿斜面滚下，减小加速度，延长运动时间，便于观测。 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。教师提岀：经过儿位同学的回答，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.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