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2.5伽利略对自由落体的研究.doc

2.5伽利略对自由落体的研究

陈恩谱 2012-02-14 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《2.5伽利略对自由落体的研究doc》,可适用于高中教育领域,主题内容包含高中物理课堂教学教案年月日课题利略对自由落体运动的研究课型新授课(课时)教学目标知识与技能.了解落体运动研究的史实了解逻辑推理的特色..理解任何猜想符等。

高中物理课堂教学教案年月日课题利略对自由落体运动的研究课型新授课(课时)教学目标知识与技能.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.过程与方法.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..通过史实了解佃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曼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.渗透研究自然规律的科学方法..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..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间题中的重要性.体会人类对客观世界发现之旅的乐趣.教学重点、难点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“观念一思考一推理一猜想一验证”是本节的重点思路也是培养良好思维习惯的重要参考.教学方法探究、讲授、讨论、练习教学手段教具准备录像资料多媒体课件。教学活动新课导入师: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年直到世纪在意大利的比萨斜塔上伽利略微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(课件展示)亚里士多智的观点:物体越重下落越快.公元前人们对物体下落的研究很少凭着观察认为重的物体比轻的物体下落得快.当时著名的思想家亚里士多德(Aristotle前一前)经过了观察和总结认为“物体下落的速度与重力成正比”.这一观点正好应和了人们潜意识里的想法同时它又是伟大的亚里士多德提出的论断人们深信不疑.从那以后人们判断物体下落的快慢.甚至给孩子们上课时一直坚持这一观点这一观点一直延续了多年从没有人对它提出异议.交流与讨论提出问题:为什么会有错误的认识呢学生思考问题交流体会.生:错误认识的根源在于不注童探索事物的本质思考不求甚解.二逻辑的力量学生阅读世纪末意大利比萨大学的青年学者佃利略(GalileoGalilei)对亚里士多德的论断表示了怀疑.后来他在年出版的《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小石头的下落速度为当我们把两块石头捆在一起时大石头会被小石头拖着面减慢结果整个系统的下落速度应该小于: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庄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.做一做请你用一枝铅笔和较厚的一本书如图所示体验伽利略佯谬.三.猜想与假说伽利略认为自由落体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均匀变化的.但是.速度的变化怎样才算均匀呢他考虑了两种可能:一种是速度的变化对时间来说是均匀的即经过相等的时间速度的变化相等另一种是速度的变化对位移来说是均匀的即经过相等的位移速度的变化相等.伽利略假设第一种方式最简单并把这种运动叫做匀变速运动.四.实验验证师:实验验证是检验理论正确与否的唯一标准.任何结论和猜想都必须经过实验验证否则不成理论.猜想或假说只有通过验证才会成为理论.所谓实验验证就是任何人在理论条件下去操作都能到得实验结果它具有任意性但不是无条件的实验是在一定条件下的验证而与实际有区别.(阅读)(课件投影)伽利略斜面实验的情况伽利略在《两种新科学的对话》中说:“用一块木料制成长约库比特、宽半库比特厚三指的板条在它的上面划一条比一指略宽的槽.将这个槽做得很直打磨得很光滑在槽上裱一层羊皮纸(也要尽可能光滑).取一个坚硬、光滑并且很圆的钢球放在槽中滚动.将这个木槽的一增抬高一到二库比特使槽倾斜.就像我要讲的那样把球放在槽顶沿槽滚下记录下降的时间.实验要重复几次以便使测得的时间准确到两次测定的结果相差不超过一次脉搏的十分之一进行这样的操作.肯定了我们的观察是可靠的以后.将球滚下的距离改为槽长的四分之一测定攘下的时间我们发现它准确地等于前者的一半.下一步我们用另一些距离进行试验把全长用的时间与全长的二分之一、三分之二四分之三或者其他任何分数所用的时间相比较像这样的实验我们重复了整整一百次结果总是经过的距离与时间的平方成比例并且在各种不同坡度下进行实验结果也都如此……”讨论与交流感受伽利略的探究过程体会其科学方法师:物体做自由落体运动的速度很快在当时的实验条件下是很难测量其位移和相应的时间有什么方法可以使物体的速度可以慢一点又能研究匀变建直线运动的生:让小球在倾斜的轨道上滚下.倾角不要太大.师:当时伽利略就是用这个方法.他设计一个斜面实验使物体的运动速度变慢解决了测量的难题.伽利略在一块木板上刻出一道直槽槽内贴上羊皮纸使之平滑用自制的水钟测量时间探究一个光滑黄铜小球沿倾斜直槽滑下时的运动情况.我们也可以模拟这个四百多年前的实验感受科学家的研究方法.播故影片:用U型材取长约.m的一段为导轨以节拍器为计时器.将导轨一端垫高呈斜面状将小球开始运动处作出标记.调整时启动节拍器随节拍声数敷“.”将小球在听到节拍声“”时从原点释放.一边随节拍声数数一边用手顺序指出当节拍器响时小球大致的位置.不改变小球下落的初始位置只要释放小球的时刻准确在随后的各节拍声响时在小球经过的大体位置上作出标记:从标尺上读出各标记到起始位置的间隔距离并填入表格中:改变斜槽的倾斜角重复实验多次:师:伽利略在当时有限的实验条件研究出初速度为零的匀加速直线运动中位移和时间的关系.现在我们可以用什么仪器比较精确的方法来记录时间和位移进行研究呢生:秒表、刻皮尺.生:打点计时器.生:频闪照相机.师:桌面上就有打点计时器、小车、木板.每两位同学为一组.设计实验研究初速度为零的匀加速直线运动的位移和时间的关系并设计表格记录实验数据.学生活动:讨论并设计实验方案分钟后进行交流。参考方案.把小车轨道的一端垫高呈斜面状把打点计时器固定在斜面最高点上.纸带穿过打点计时器的限位孔连在小车的尾部..打开打点计时器开关然后把小车从某一位置由静止开始释放打出一条纸带..从纸带第一点开始测量从开始到每一个点的时间和位移并填入表格中..改变木板的倾角把小车从同一位置从静止开始释放并对从打出的纸带反映的数据填入表格中.师:我们已经确定了实验方案下面进行实验并对实验数据进行处理.学生活动两人为一组进行实验并对实验敷据进行处理.师:从得到的实验数据我们得到什么结论生:同一倾角时在误差允许的范围内xt=xt=xt=xt=xt常数即xt.生:倾角越大常数越大.师:我们得到的结论与四百年苗佃利略使用简单仪器得到的结论完全一致.伽利略根据斜面结果出发认为在初速度为零的匀加速直线运动中经过的距离正比于时间的平方即号恒量恒量的数值随着斜面倾角增大而增大.当斜面倾角增大到即斜面与地面垂直时小球将自由下落成为自由落体xt的关系仍然成立此时xt的比值为最大这时小球仍然会保持匀变速直线运动的性质.自由落体运动是一种特殊的匀变速直线运动.伽利略将实验与逻辑思维相联系进行科学研究的思想开辟了一条科学研究之路.读一读物理学家于年评出十个最美的物理实验.伽利略的自由落体实验和加速度实验均被选为最美的实验.这种“美”是一种经典概念即用最简单的仪器和设备得出最根本、最单纯的科学结论.其实科学美蕴藏于各门科学的实验之中有待于我们在学习过程中不断感悟和发现.五.伽利略的科学方法对现象一般观察一提出猜想一运用逻辑推理一实验对推理验证一对猜想进行修证(补充)一推广应用.伽利略的科学思想方法的枝心是把实验和逻辑推理(包括数学推理)和谐地结合起来.从面有力地推进了人类科学认识的发展.课堂调练.在物理学的发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述物体的运动.并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法把实验和逻辑推理和谐地结合起来从而有力地推进了人类科学的发展……………………………………()A.亚里士多穗B伽利略C牛顿D.爱因斯坦.红孩同学摇动苹果树从同一高度一个苹果和一片树叶同时从静止直接落向地面苹果:先着地下面说法中正确的是………………………………………()A苹果和树叶做的都是自由落体运动B苹果和树叶的运动都不能看成自由落体运动C苹果的运动可看成自由落体运动树叶的运动不能看成自由落体运动D.假如地球上没有空气则苹果和树叶会同时落地.甲同学看到乙同学从层楼的楼顶同时由静止释放两个看上去完全相同的铁球结果甲同学看到两球不是同时落地的.他分析了两球未能同时落地的原因.你认为他的下列分析哪些是正确的……………………………………………………()A两球在下落过程中受到的空气阻力不同先落地的受空气阻力小B两球在下落过程中受到的空气阻力不同先落地的受空气阻力大C两球下落过程中受到的空气阻力相同先落地的是实心球重力远大于阻力D两球下落过程中受到的空气阻力相同先落地的是空心球阻力与重力比.差别较小参考答案:.答案:B.答案:CD.答案:C解析:两球形状完全相同在下落过程中所受空气阻力相同(差别很小)下落快慢不同的原因是重力不同.小结通过这节课的学习我们从伽利略对落体的研究上学习他的观察思考等科学方法为我们下一步(以后)的探究打下基础不能盲目也不能惧怕困难要用科学的方法指导我们.布置作业学生活动作业请仔细回顾伽利略研究落体运动的全过程把他的每一个步骤列出来并说明哪一步骤是提出问题哪一步骤是数学推理哪一步骤是实验验证等等.再讨论一下在一般物理问题的研究过程中是否都需要经历这些步骤板书设计利略对自由落体运动的研究一、绵延两千年的错误(课件展示)亚里士多智的观点:物体越重下落越快.二逻辑的力量三.猜想与假说自由落体是一种最简单的变速运动一种是速度的变化对时间来说是均匀的即经过相等的时间速度的变化相等另一种是速度的变化对位移来说是均匀的即经过相等的位移速度的变化相等.伽利略假设第一种方式最简单并把这种运动叫做匀变速运动.四.实验验证伽利略根据斜面结果出发认为在初速度为零的匀加速直线运动中经过的距离正比于时间的平方即号恒量恒量的数值随着斜面倾角增大而增大.当斜面倾角增大到即斜面与地面垂直时小球将自由下落成为自由落体xt的关系仍然成立此时xt的比值为最大这时小球仍然会保持匀变速直线运动的性质.五.伽利略的科学方法观察一提出猜想一运用逻辑推理一实验对推理验证一对猜想进行修证(补充)一推广应用.教学后记第页共页

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