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1、黑龍江省哈爾濱市木蘭高級(jí)中學(xué)高中物理 探究自由落體運(yùn)動(dòng)學(xué)案 新人教版 學(xué)習(xí)目標(biāo): 知識(shí)與技能 1.了解物理學(xué)史。 2.知道伽利略對自由落體運(yùn)動(dòng)的研究方法。 過程與方法 1.學(xué)習(xí)伽利略的科學(xué)方法。 2.培養(yǎng)學(xué)生自己查找資料學(xué)習(xí)物理學(xué)史。 情感態(tài)度與價(jià)值觀 1． 學(xué)習(xí)科學(xué)家們對知識(shí)敢于質(zhì)疑的勇氣。 2． 學(xué)習(xí)科學(xué)家們科學(xué)研究的執(zhí)著精神。 3． 通過學(xué)生自己查找資料，提高學(xué)生對物理學(xué)的興趣。 4．通過對亞里士多德和伽利略的了解，認(rèn)識(shí)到科學(xué)的探索是一個(gè)漫長的過 程，需要幾代人的不懈努力。 學(xué)習(xí)難點(diǎn)1. 理解什么是落體運(yùn)動(dòng)，探究落體運(yùn)動(dòng)驗(yàn)證伽利略的結(jié)論 2. 記錄自由落體

2、運(yùn)動(dòng)的軌跡 學(xué)習(xí)重點(diǎn): 探究落體運(yùn)動(dòng)及自由落體運(yùn)動(dòng) 主要內(nèi)容: 一、認(rèn)識(shí)兩位科學(xué)家 老師提出：哪位同學(xué)樂意給大家講一講自己所查到的關(guān)于伽利略和亞里士多德的資料，先說說伽利略吧。 學(xué)生可能的回答：①伽利略全名伽利略·伽利萊，他是文藝復(fù)興后期近代實(shí)驗(yàn)科學(xué)的創(chuàng)始人。1564年伽利略生于意大利的比薩城，1611年，伽利略應(yīng)邀來到羅馬，在羅馬期間，伽利略為了確立新的自然研究法—實(shí)驗(yàn)法的地位，又同教會(huì)的唯心論世界觀進(jìn)行了激烈的斗爭，這就更加激怒了教會(huì)。1632年，他的名著《關(guān)于兩大世界體系的對話》出版，但立即被教會(huì)列為禁書。1633年6月22日，伽利略受到宗教法庭審判，并被判終身軟禁，成了“宗教

3、裁判判所”的囚徒。1638年，伽利略在荷蘭出版了《關(guān)于兩門新學(xué)科與數(shù)學(xué)證明的談話》一書，對自己多年來在力學(xué)方面的研究進(jìn)行了總結(jié)。 ②他的父親是一位才華出眾的音樂家和教育家。他在科學(xué)上的創(chuàng)造才能，在青年時(shí)代就顯示出來了。當(dāng)他還是比薩大學(xué)醫(yī)科學(xué)生時(shí)，就發(fā)明了能測量脈搏速率的擺式計(jì)時(shí)裝置。后來他的興趣轉(zhuǎn)向了數(shù)學(xué)和物理學(xué)。 ③1581年，17歲的伽利略對古希臘的物理學(xué)及亞里士多德、埃夫克利德和阿基米德的著作著迷。伽利略在數(shù)學(xué)、天文學(xué)，特別是力學(xué)方面有了很深的造詣，學(xué)術(shù)上成果累累。他通過大量的觀察和實(shí)驗(yàn)總結(jié)出了慣性定律、自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律和相對性原理；發(fā)現(xiàn)了單擺振動(dòng)的等時(shí)性原理；用自制的33倍望遠(yuǎn)鏡觀

4、察天象，發(fā)現(xiàn)了一系列令人震驚的天文現(xiàn)象。伽利略將觀察到的天文現(xiàn)象寫成《星際使者》一書，于1610年發(fā)表。書中介紹了月球上的環(huán)狀山脈，無數(shù)星體構(gòu)成的銀河系，金星的盈虧，木星的四顆衛(wèi)星，太陽黑斑等等，從而對哥白尼的“天體運(yùn)行”論提供了有力的支持，同時(shí)也動(dòng)搖了亞里士多德—托勒密的地心說。 教師對學(xué)生的回答給予肯定：關(guān)于伽利略的資料收集非常細(xì)致，下面再說說亞里士多德吧。 學(xué)生可能的回答：①作為一位偉大的、百科全書式的科學(xué)家，亞里士多德對世界的貢獻(xiàn)之大，令人震驚。他至少撰寫了170種著作，其中流傳下來的有47種。他的科學(xué)著作在那個(gè)年代簡直就是一本百科全書。但他的成就遠(yuǎn)不止于此。他還是一位真正哲學(xué)家，

5、對哲學(xué)每個(gè)學(xué)科幾乎都做出了貢獻(xiàn)。亞里士多德集中古代知識(shí)于一身，在他死后幾百年中，沒有一個(gè)人像他那樣對知識(shí)有過系統(tǒng)考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全書。恩格斯稱他是“最博學(xué)的人”。 ②亞里士多德最大的貢獻(xiàn)在于創(chuàng)立了形式邏輯這一重要分支學(xué)科。邏輯思維是亞里士多德在眾多領(lǐng)域建樹卓越的支柱。 亞里士多德的思想對西方文化根本傾向以至內(nèi)容產(chǎn)生了深刻的影響。在上古及中古時(shí)期，他的著作被譯成拉丁文、敘利亞文、阿拉伯文、意大利文、希伯來文、德語和英語。隨著亞里士多德作品的不斷被發(fā)現(xiàn)，中世紀(jì)出現(xiàn)了一個(gè)研究亞里士多德主義的新時(shí)代，學(xué)者們以此作為求得各方面真知識(shí)的基礎(chǔ)。 亞里士多德學(xué)識(shí)淵博，著述頗豐．他對于當(dāng)

6、時(shí)尚未分類的科學(xué)部門如政治、邏輯、倫理、歷史、物理(自然學(xué)科)、心理學(xué)、美學(xué)、教育學(xué)等均有研究并有獨(dú)到見解，被馬克思譽(yù)為“古代最偉大的思想家”。 ③亞里士多德是古希臘又一位偉大的教育思想家，建立了包括自然學(xué)科在內(nèi)的百科全書式的課程體系，提出了注重實(shí)踐的良好措施，為后人留下了一筆包羅宏富的教育遺產(chǎn)。亞里士多德顯示了希臘科學(xué)的一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。在他以前，科學(xué)家和哲學(xué)家都力求提出一個(gè)完整的世界體系，來解釋自然現(xiàn)象．他是最后一個(gè)提出完整世界體系的人。在他以后，許多科學(xué)家放棄提出完整體系的企圖，轉(zhuǎn)入研究具體問題。 教師指出：物理教科書上，亞里士多德給同學(xué)們的形象不妙、他老是出錯(cuò)，老是作出一些輕率的結(jié)論。同

7、學(xué)們覺得亞里士多德實(shí)在太不高明而伽利略則比他偉大于百倍。事實(shí)上，亞里士多德是古代一位偉大的學(xué)者，一位百科全書式的大學(xué)問家，有幾乎無所不及的思想成。我們應(yīng)該正確的、全面的去認(rèn)識(shí)一位科學(xué)家。伽利略創(chuàng)造了一套對近代科學(xué)的發(fā)展極為有益的科學(xué)方法，從而糾正了亞里士多德在物理上犯的一些錯(cuò)誤 二、落體運(yùn)動(dòng)的思考 早在兩千多年前，古希臘學(xué)者亞里士多德認(rèn)可，重的物體下落的快。由這一觀點(diǎn)出發(fā)，可以得出如下兩個(gè)結(jié)論： 結(jié)論一：如果把石頭和樹葉困在一起，其所受的重力一定比期中任一物體大，其下落速度也應(yīng)該比期中任一物體下落速度快。 結(jié)論二：如果把石頭和樹葉困在一起，獨(dú)自下落較慢的樹葉就會(huì)拖慢獨(dú)自下落較快的石頭，

8、最終其下落速度應(yīng)該比石頭的下落速度慢 為什么同一種觀點(diǎn)會(huì)推導(dǎo)出兩個(gè)截然相反的結(jié)論呢？ 實(shí)驗(yàn)探究 取兩枚相同的硬幣和兩張與硬幣表面面積相同的紙片 1、將一枚硬幣和一張展開的紙片從同一高度自由下落，他們的情況 2、把一張紙片捏成紙團(tuán)，將紙團(tuán)和一張展開的紙片從同一高度自由下落，他們下落的情況是 3、將一枚硬幣和一枚表面貼有紙片的硬幣從同一高度自由下落，他們下落的情況是 分析實(shí)驗(yàn)中物體下落過程的運(yùn)動(dòng)情況與物體所受的重力有沒有關(guān)系 伽利略對落體現(xiàn)象進(jìn)行研究后，得出了一個(gè)結(jié)論; 物體下落過程中的運(yùn)動(dòng)情況與物體所受的總理無關(guān) 觀察與思考 教師用玻璃管演示雞毛和金屬片在空氣中、真

9、空中下落情況： 從觀察到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析，影響羽毛和金屬片下落快慢的原因？ 三、記錄自由落體運(yùn)動(dòng)軌跡 實(shí)驗(yàn)：將一系有紙帶的重物從一定的高度自由下落，利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器記錄重物的下落過程： 1）重物做自由落體運(yùn)動(dòng)的過程中，其速度有沒有發(fā)生變化？ 如何從實(shí)驗(yàn)中判斷出來？ 2）有的同學(xué)從實(shí)驗(yàn)結(jié)果中得出位移與時(shí)間的二次方成正比，有的同學(xué)得出位移與時(shí)間成正比，你的結(jié)論如何呢？ 3）影響實(shí)驗(yàn)精確程度的因素有哪些？ 由實(shí)驗(yàn)總結(jié)： 1．定義：只受重力作用，從靜止開始的下落運(yùn)動(dòng)。 2．特點(diǎn)： ①初速V0=0 ②只受一個(gè)力，即重力作用。當(dāng)空氣阻力很小，可以忽略不計(jì)時(shí)，物體的下落可以看作自由落體運(yùn)動(dòng)

10、。 3．性質(zhì)：初速為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。 ①經(jīng)過多少時(shí)間落到地面； ②從開始落下的時(shí)刻起，在第1s內(nèi)的位移、最后1s內(nèi)的位移； ③落下一半時(shí)間的位移． 閱讀材料：伽利略生平 伽利略(1564～1642)生于意大利北部佛羅倫薩一個(gè)貴族的家庭。他在科學(xué)上的創(chuàng)造才能，在青年時(shí)代就顯示出來了。當(dāng)他還是比薩大學(xué)醫(yī)科學(xué)生時(shí)，就發(fā)明了能測量脈搏速率的擺式計(jì)時(shí)裝置。后來，他的興趣轉(zhuǎn)向了數(shù)學(xué)和物理學(xué)，26歲就擔(dān)任了比薩大學(xué)的數(shù)學(xué)教授。由于他在科學(xué)上的獨(dú)創(chuàng)精神，不久就跟擁護(hù)亞里士多德傳統(tǒng)觀點(diǎn)的人們發(fā)生了沖突，遭到對手們的排擠，不得不在1591年辭去比薩大學(xué)的職務(wù)，轉(zhuǎn)而到威尼斯的帕多瓦大學(xué)任教。 在帕

11、多瓦，伽利略開始研究天文學(xué)，成為哥白尼的日心說的熱烈支持者。他制造了望遠(yuǎn)鏡，觀測到木星的四顆衛(wèi)星，證明了地球并不是一切天體運(yùn)動(dòng)環(huán)繞的中心。用望遠(yuǎn)鏡進(jìn)行觀測，他發(fā)現(xiàn)了月面的凹凸不平以及乳帶似的銀河原來是由許許多多獨(dú)立的恒星組成的。他還制成了空氣溫度計(jì)，這是世界上最早的溫度計(jì)。這些光輝的成就，使他獲得了巨大的聲望。 1610年，伽利略接受了圖斯卡尼大公爵的邀請，回到他的故鄉(xiāng)，擔(dān)當(dāng)了大公爵的宮廷數(shù)學(xué)家兼哲學(xué)家。伽利略這樣做的目的是希望大公爵對他的科學(xué)研究給予資助．但是不久，他就受到了教會(huì)的迫害。由于他勇敢地宣傳哥白尼的學(xué)說，1616年，被傳喚到羅馬的宗教裁判所．宗教裁判所譴責(zé)了哥白尼的學(xué)說，并責(zé)令

12、伽利略保持沉默。1632年，伽利略發(fā)表《兩種世界觀的對話》一書，被教會(huì)認(rèn)為違反了1616年的禁令．伽利略被召到羅馬囚禁了幾個(gè)月，受到缺席審判，遭到苦刑和恐嚇，并被迫當(dāng)眾跪地表示“公開放棄、詛咒和痛恨地動(dòng)說的錯(cuò)誤和異端”，最后被判處終身監(jiān)禁，他的書也被列為禁書。 1632年以后，伽利略專心致志于力學(xué)的研究，并于1638年完成了《兩種新科學(xué)的對話》。由于教會(huì)的禁令，這部書無法在意大利出版，只能在荷蘭秘密刊行。這部著作是伽利略最偉大和最重要的著作。伽利略最先研究了慣性運(yùn)動(dòng)和落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，為牛頓第一定律和第二定律的研究鋪平了道路。他堅(jiān)持“自然科學(xué)書籍要用數(shù)學(xué)來寫”的觀點(diǎn)，倡導(dǎo)實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算相結(jié)合，用實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)理論的推導(dǎo)。這種研究方法對以后的科學(xué)研究工作具有重大的指導(dǎo)意義。 1642年，伽利略在貧病交加中逝世，享年78歲。1983年，羅馬教延正式承認(rèn)，350年前宗教裁判所對伽利略的審判是錯(cuò)誤的