自由落体教学设计案例2xm

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1、章标题 研究匀变速直线运动的规律节标题 伽利略对落体运动的研究作者 中卫市第一中学 席明一、教学目标1知识与技能了解落体运动研究的史实，了解近代实验科学产生的背景，理解猜想和假说要有实验验证的重要性,从中强调科学态度和科学方法教育。2过程与方法通过让学生参与伽利略的逻辑分析过程及其探究自由落体规律的过程，体会“问题猜想数学推理实验验证合理外推得出结论”的科学研究方法,体会伽利略在研究落体运动时用到的间接测量法,体会“突出主要矛盾忽略和排除次要因素”的科学研究思路和方法。3情感、态度与价值观以强调思想方法为本课的主线，使学生充分意识到思想观念的突破在人类进步历程中的重要作用。并在科学研究过程中的

2、体验探索规律的艰辛和喜悦，欣赏向权威质疑的态度，培养学生敢于创新的科学精神和实事求是的科学态度。二、教学重点、难点重、难点：让学生知道抽象思维、数学推导和科学实验相结合的科学方法。解决策略：让学生参与伽利略的整个研究过程，制造各种困难让学生去解决。三、教学方法 多媒体辅助教学、实验探索与设问点拨相结合、实验法。四、教学设计思想本课主要是科学方法论的教学。因此在设计教案时始终紧扣科学思想方法，以之为主线，开展内容。 首先用一段录像（真实生活中人们对轻重物体下落问题的看法）引入本课内容，给学生提供一个与学习有关的真实的环境，引起兴趣。然后让学生参与伽利略与亚里士多德对轻、重物体下落快慢问题的争辩，

3、强调思想观念对认识事物的重要性；再重现伽利略对自由落体运动规律的艰难的探究过程，让学生从中体会科学方法的重要性。五、教学仪器1 教师：多媒体课件：频闪相机拍摄的小球做自由落体运动，实拍录像，比萨斜塔模拟动画。小球、纸片、钱毛管（两只，一个抽成真空，一个没有抽成真空）2学生：长约1.5米的平直导轨，秒表，小球，米尺，计算器，数据表格，木块等各一。 六、教学设计教 师 活 动学 生 活 动点 评引入新课通过初中的学习，大家对轻、重物体的下落快慢问题已经有了一定的认识。但是不要以为这个问题很简单，每个人都应该知道。让我们来听听人们是怎么看的。请大家看一段录像。很多人都觉得应该是重物体下落得更快。因为

4、平时看到的就是这个样子，可见，人们认识世界通常习惯于从自己的生活经验出发，直接得到结论,就连古希腊著名的哲学家亚里士多德也是如此。学生看录像，感到非常新奇。因为在他们的想法中应该人人都知道的。实拍录像，真实记录了人们对轻重物体快慢问题的看法，绝大多数都认为重物体落得更快，这和学生们想象的不一样，于是勾起了他们的好奇心，使他们很快进入到课堂内容中来。讲授新课一、小石头诘难大哲学家1、 亚里士多德对的观点：重的物体比轻的物体下落得快。2、 伽利略佯谬：伽利略想，按照亚里士多德的说法，大石块应该比小石块速度大，假设大石块的速度是8，小石块的速度是4，如果把两个石块绑在一起，那么：同学们,你们来分析一

5、下，在这个前提之下，能得到什么样的推论？很有道理,从同一前提竟然得到两个矛盾的结论，从逻辑角度讲，这个前提是错误的。3、伽利略的观点：轻重两个物体下落的同样快。4、实验验证：比萨斜塔实验多媒体展示 比萨斜塔实验的课件二、拨开阻力的迷雾提出问题：为什么生活中观察到的是重的物体比轻的物体落得快呢？影响落体运动快慢的因素是什么？实验探究：实验一：将一纸片和一铁球从同一高度落下。现象：小球下落得快。实验二：将纸片揉成团再和小球从同一高度落下。现象：几乎同时落地。猜想：可能是空气阻力作用的影响。演示：钱毛管实验图片展示：月球上的落体运动实验结论：空气阻力影响了物体下落，若排除空气阻力的影响，轻重不同的物

6、体下落快慢完全一样。第一部分小结由生活经验直接得到的并不一定是科学的真相，必须对生活经验进行分析、探究才能得到科学的结论。1 两块石头下落比单独一块大石头快。因为重量大。2 两块石头下落比单独一块大石头慢。因为大石头会被小石头拖住而减慢。学生看比萨斜塔实验的模拟动画观察现象 分析影响落体运动快慢的因素培养学生的逻辑思维能力。安排传说中的比萨斜塔实验课件还是为了突出伽利略在认识问题的思想观念上与亚里士多德的区别。把课本内容上升到思想观念的斗争上来。这组实验是让学生自己动手的.教师只起到指导的作用突出主要因素，忽略和排除次要因素，是进行科学研究的重要思路和方法三、伽利略的科学探究过程伽利略解决了重

7、物体、轻物体谁落得快的问题后，没有停下研究的脚步，他使用全新的方法进一步揭示了物体下落的规律。下面，就让我们重现他对这个规律探究的全过程，来认识他探究问题的方法。1提出问题落体运动的性质是什么？2 大胆猜测让学生观察落体现象并猜测下落物体的速度与时间的关系，得到两者成正比的猜测 伽利略认为速度随时间均匀增加，vt困难之一：速度不能测你们准备用什么仪器来验证物体落体的瞬时速度？大家的方法都很好，只可惜400多年前还没有这些仪器。在那个时候想要直接来测量瞬时速度几乎不可能。直接验证的路是走不通了。怎么办？3数学推理：st2 伽利略想到物体的位移是比较容易测量的。如果能在 vt的前提下推导出位移和时

8、间的关系，并且在实验中加以证明，问题不就解决了吗？于是伽利略开始运用数学手段寻找s和t的关系。结果他发现： st2困难之二：测不准时间实验让小球从一高度自由下落，用秒表去测时间，发现还是很难完成，因为测不准时间。教师引导，测不准时间因为距离太小以至下落时间太短。增大距离行不行呢？我们来看一组数据：物体下落时：时间（S）位移（m）15220345但是伽利略当年就是在实验室里完成对落体运动规律的探究的。想不想知道他是怎么实现的？4、实验验证：“冲淡重力”的斜面实验介绍伽利略解决这一问题的方法：“冲淡重力”的斜面实验展示：冲淡重力实验的实验仪器学生实验：学生做的模拟“冲淡重力”实验分析数据：见多媒体

9、实验结论：在同一倾角的斜面上，小铜球滚下的位移总是与运动时间的平方成正比。s1 /t12=s2/t22=s3/t32=常数 困难之三：落体运动符合吗？问题：伽利略用斜面试验验证了位移和时间的平方的关系后怎样用这个结果来说明落体运动也符合这个规律呢？5合理外推: vt 学生实验：增大斜面倾角，让小球从同一位置滚下，时间越短，s/t2的比值越大，与地面垂直时最大。这时小球做落体运动。 因此，落体运动的物体，位移与时间的平方成正比，由此证明了伽利略的假设。6、得出结论:据历史记载，伽利略前后经过100多次实验，终于确定：下落物体的速度是随着时间均匀增加的即vt如果完全排除空气阻力，那么，所有物体下落

10、都将一样快。小结伽利略对落体研究的方法问题猜想数学推理实验验证合理外推得出结论体会：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、也是人们最容易理解的方式在进行呢？”学生回答：光电门打点计时器频闪相片高速摄影机间接求证学生用米尺和秒表测量小球落体的位移和下落时间。学生发现秒表测不到时间。于是学生想到增大高度，但还是测不到。他们会发现在实验室里想要完成这个实验比较困难。“冲淡重力”实验数据：展示学生的实验结果。学生记录每隔不同时间小球运动过的位移。经过计算后发现两者的比值在实验误差允许的范围内是定值。思考与讨论 怎样把斜面上的结论推广到落体运动

11、上？学生能想到，当斜面的倾斜角不断增大，到九十度时小球做落体运动。且此时小球的运动形式与在斜面上相同。从第一段过渡到第二段合理猜测是科学研究的第一步制造第一个困难，为下面第二个困难埋下伏笔。在科学研究中，如果对某个物理量的测量很困难或根本不能进行，就转而采取间接测量的方法，这是一种很重要的思路。第一个困难解决，学生非常高兴，但很快发现第二个困难出现了。第二个困难解决，但第三个困难又来了。学生接二连三地遇到困难，体会到科学探究并不是一件容易的事。除非看了书照搬，否则学生自己是想不到用斜面运动去代替落体运动的。因此采取先用前面的种种困难使学生对伽利略的实验感到很好奇，然后释疑，学生会印象深刻。四、

12、超越伽利略1、 频闪照相 多媒体展示：频闪照片的拍摄 分析照片：测量并计算T=0.02S、T=2*0.02S、T=3*0.02S。内下落高度之比，得出位移与时间的平方成正比的结论2、打点计时器思考与讨论1、怎样通过频闪照片讨论位移与时间的关系？2、你还能用什么设备和仪器来研究落体运动的性质？让学生体会现代化仪器和科技发展的好处，善于运用身边的科技课堂小结以我们今天的科学技术，想要研究一个运动规律还是比较容易的。我们今天重现伽利略的实验过程，真正的目的不是为了规律本身，而是展现伽利略所使用的与前人完全不同的一种全新的科学方法。历史证明，这种方法打开了近代科学的大门，科学的发展进入了一个新的时代！板书设计一、小石头诘难大哲学家二、拨开阻力的迷雾三、伽利略的科学探究过程1提出问题落体运动的性质是什么？2大胆猜测vt困难之一：速度无法测量。3数学推理：st2 困难之二：测不准时间4 实验验证：冲淡重力斜面实验困难之三：落体运动符合吗？5 合理外推：斜面与地面垂直时，小球做落体运动。6 得出结论：vt四、超越伽利略：1 频闪照相2 打点计时器5