第一篇：伽利略對自由落體運動的研究

《伽利略對自由落體運動的研究》教案

高一物理組：陳菊波

一、教材分析

本節課的突出特點是重視科學研究的過程和方法，例如用反證法使來里士多德的觀點自相矛盾，用猜想與假說，數學推理，實驗驗證，合理外推的科學方法研究自由落體運動的規律。

二、學情分析

1、學生已有知識 通過本章前幾節的學習，學生已經知道了勻變速直線運動的基本規律和研究方法，會利用規律分析和解決一些簡單的運動的問題。

2、學生欠缺之處

對于物理規律的發展并沒有太多的了解，不知道一些簡單的物理規律在以前是怎樣被總結出來的。在思考物理現象時，還是比較容易受主觀經驗的影響，對物理規律有所懷疑或還沒形成物理思維。對物理問題的思考缺少嚴密的推理。

三、教學目標

1、知識與技能

(1)初步了解近代實驗科學產生的背景，認識實驗對物理學發展的推動作用；(2)了解兩位偉大科學家的生平和主要經歷；(3)知道伽利略對自由落體運動的研究方法。

2、過程與方法

(1)學會自己查找資料學習物理學史的方法；

(2)通過伽利略對自由落體運動現象的研究體驗科學的研究方法；

3、情感態度與價值觀

(1)學習科學家們對知識敢于質疑的勇氣；(2)學習科學家們科學研究的執著精神；

(3)通過學生自己查找資料，提高學生對物理學的興趣；

(4)通過對亞里士多德和伽利略的了解，認識到科學的探索是一個漫長的過程，需要幾代人的不懈努力；

四、教學重點、難點

重點：伽利略對落體問題的邏輯推理。

教學策略：通過觀察、思考、討論

難點：伽利略的驗證性實驗的設計；伽利略的理想外推。

教學策略：通過問題的討論，在原有認知水平上進一步深化拓寬，達到認知的螺旋上升，攻克難點。

五、教學資源 : 斜面；小球；磚頭；秒表；刻度尺。

六、課時安排：1課時

七、教學過程

復習導入新課

上一節課學習了自由落體運動，什么是自由落體運動?自由落體運動有哪些規律?

學生回憶并回答．

物體的下落快慢和重力沒有關系的結論在今天看來似乎并不難以接受．但這個結論卻是伽利略在經歷了長時間的思考和實踐后才得出的．今天我們就要一起來回顧伽利略的研究過程。

推進新課

(一)、綿延兩千年的錯誤

人們日常生活的經驗告訴我們，重的物體下落總是比較快．比如：樹上的一個蘋果和一片樹葉同時從樹上同一高度掉下來，一定是蘋果先落地：所以在16世紀以前，以亞里士多德為代表的學者認為物體下落的快慢由物體的重力決定，物體越重下落越快．

由于亞里士多德在各方面的突出成就，人們將他的觀點奉為經典，當時的教科書上這樣寫，眾多學者也認同．雖然也有人表示懷疑，但由于教會利用他的結論，進行神化處理，所以大家都不敢對這一觀點發出公開的質疑．

直到文藝復興時期，才由伽利略通過推理的方法研究下落運動的規律并發表．之后伽利略也由于他的著作而受到教會的迫害，被判處終身監禁，著作也被列為禁書．

點評：通過講述以上內容使學生明白科學發展的道路并不是一帆風順的，但科學終究要向前發展．培養學生敢于追求真理的無畏精神．

問題探究

1．伽利略是怎么推翻亞里士多德的結論并建立自己的理論的呢? 2． 通過探究該問題，培養學生探求知識的能力，體會伽利略有關實驗的科學思想和方法．

3． 學生根據課本提供的內容和事先查閱的資料分組討論，小組推選一位同學發表討論結果．

教師總結：伽利略通過四個環節推翻了亞里士多德的結論并建立自己的理論．

1．展示圖片和資料．

2．課件模擬不同傾角的斜面實驗．

3．錢羽管(牛頓管)演示實驗． ’

(二)、邏輯的力量

問題：伽利略是怎樣論證亞里士多德觀點是錯誤的?

猜想：既然物體下落過程中的運動情況與物體質量無關，那么為什么在現實生活中，不同物體的落體運動，下落快慢不同呢?我們能否猜想是由于空氣阻力的作用造成的呢?如：沒有空氣阻力將會怎樣呢?‘學生討論后回答．

2(三)、猜想與假說

展示課件，提出問題：

1．伽利略研究落體運動首先應解決的問題是什么? 2．伽利略作了怎樣的猜想?

學生閱讀課文，思考問題，小組討論，選代表回答。

首先定義勻速運動，表明時間與通過的空間的比例關系．然后再定義勻加速運動，用于表述時間與速度的關系．但在沒有進行數學推導和實驗研究之前，他對勻加速運動的認識十分模糊．

設想有兩個:一個是速度的變化對時間來說是均勻的，即 V與T 成正比。

另一種:是速度的變化對位移來說是均勻的，即 X與T 成正比．

后來發現，如果 X與 T成正比，將推導出荒謬的結論．所以伽利略的精力集中在 與 成正比的研究上．

(四)、伽利略猜想的實驗驗證

猜想畢竟是猜想，是否正確，是否具有指導意義，還需要驗證．

展示問題：伽利略遇到了什么困難?如何解決的?(學生仔細閱讀后討論，得出)

1．困難之一：無法測量瞬時速度．

解決方案：借助于數學推理得出從靜止開始做勻加速直線運動的物體，通過的位移與時間的平方成正比．

2．困難之二：沒有準確的計時工具，無法測定像自由落體這樣較短的時間．

解決方案：設計了著名的“沖淡重力”的斜面實驗．

經過多次實驗發現，雖然不斷改變斜面的傾斜度，但得到的結果有共同點：小球經過的距離的比值等于經過這些距離對應所用時間間隔的平方之比．伽利略在這個基礎上進行合理外推，當傾角增大到90度時，實驗結論仍應成立，此即豎直落體運動．至此，伽利略就完成了對自由落體這動的研究．

雖然當時伽利略已經意識到空氣的阻力將影響物體的下落，但是由于科學發展和儀器設備的限制，當時仍然沒有辦法用實驗手段得到真空，所以并不能真正地完成一個自由落體

問題：伽利略是怎樣建立自己的理論的呢？

學生思考．回答：伽利略通過四個環節推翻了亞里士多德的結論并建立自己的理論．

1．運用推理方法，使亞里士多德的結論陷入矛盾中．

2．運用理想模型，猜想落體運動的規律．

3．運用數學方法，推導自由落體運動的數學表達式以及可以直接測定的物理量之間的函數關系．

4．運用實驗方法，對自由落體運動定律進行實驗驗證．

(五)、伽利略的科學方法

伽利略對運動的研究，不僅確立了許多用于描述運動的基本概念，而且創造了一套對近代科學的發展極為有益的方法．請同學們總結本節內容，歸納這種科學方法．

同學討論歸納：對現象的一般觀察一提出假設一運用邏輯得出推論一實驗進行檢驗一對假設進行修正和推廣??

板書設計

6.2 伽利略對自由落體運動的研究

認識兩位科學家。

亞里士多德 VS 伽利略 伽利略的科學方法。

① 觀察現象（提出問題：重的物體下落快？）② 提出假設（v~t）

2③ 邏輯（數學）推理得出推論（S~t）。④ 對推論驗證（斜面實驗）。

⑤ 對假說修正和推廣（把斜面傾角增加至90度）。

課堂小結

伽利略運用最大膽的思辨彌補了經驗材料之間的空隙，伽利略的方法是理論和實驗相結合的方法。通過解決此問題體驗探索自然規律的艱辛和喜悅，培養敢于堅持真理，勇于創新的科學精神和實事求是的科學態度，幫助學生樹立起辯證唯物主義的認識論．

而且伽利略不迷信權威，對待問題勤于思考，敢于提出問題、挑戰權威，不畏強權的精神也是我們應為之喝彩并學習的．

第二篇：伽利略對自由落體運動的研究(教案)

2.6伽利略對自由落體運動的研究

教學目標:

★知識與技能

1.了解物理學史。

2.知道伽利略對自由落體運動的研究方法。★ 過程與方法

1.學習伽利略的科學方法。

2.培養學生自己查找資料學習物理學史。

★ 情感態度與價值觀

1．學習科學家們對知識敢于質疑的勇氣。2．學習科學家們科學研究的執著精神。

3．通過學生自己查找資料，提高學生對物理學的興趣。

4．通過對亞里士多德和伽利略的了解，認識到科學的探索是一個漫長的過

程，需要幾代人的不懈努力。

學習重點與難點: 1．伽利略對落體問題的邏輯推理。2．伽利略的驗證性實驗的設計。3．伽利略的理想外推。

教學準備：讓學生預習，搜集關于伽利略和亞里士多德的有關資料。教學設計：

一、認識兩位科學家

老師提出：哪位同學樂意給大家講一講自己所查到的關于伽利略和亞里士多德的資料，先說說伽利略吧。

學生可能的回答：①伽利略全名伽利略·伽利萊，他是文藝復興后期近代實驗科學的創始人。1564年伽利略生于意大利的比薩城，1611年，伽利略應邀來到羅馬，在羅馬期間，伽利略為了確立新的自然研究法—實驗法的地位，又同教會的唯心論世界觀進行了激烈的斗爭，這就更加激怒了教會。1632年，他的名著《關于兩大世界體系的對話》出版，但立即被教會列為禁書。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“宗教裁判判所”的囚徒。1638年，伽利略在荷蘭出版了《關于兩門新學科與數學證明的談話》一書，對自己多年來在力學方面的研究進行了總結。

②他的父親是一位才華出眾的音樂家和教育家。他在科學上的創造才能，在青年時代就顯示出來了。當他還是比薩大學醫科學生時，就發明了能測量脈搏速率的擺式計時裝置。后來他的興趣轉向了數學和物理學。

③1581年，17歲的伽利略對古希臘的物理學及亞里士多德、埃夫克利德和阿基米德的著作著迷。伽利略在數學、天文學，特別是力學方面有了很深的造詣，學術上成果累累。他通過大量的觀察和實驗總結出了慣性定律、自由落體運動規律和相對性原理；發現了單擺振動的等時性原理；用自制的33倍望遠鏡觀察天象，發現了一系列令人震驚的天文現象。伽利略將觀察到的天文現象寫成《星際使者》一書，于1610年發表。書中介紹了月球上的環狀山脈，無數星體構成的銀河系，金星的盈虧，木星的四顆衛星，太陽黑斑等等，從而對哥白尼的“天體運行”論提供了有力的支持，同時也動搖了亞里士多德—托勒密的地心說。

教師對學生的回答給予肯定：關于伽利略的資料收集非常細致，下面再說說亞里士多德吧。學生可能的回答：①作為一位偉大的、百科全書式的科學家，亞里士多德對世界的貢獻之大，令人震驚。他至少撰寫了170種著作，其中流傳下來的有47種。他的科學著作，在那個年代簡直就是一本百科全書。但他的成就遠不止于此。他還是一位真正哲學家，對哲學每個學科幾乎都做出了貢獻。亞里士多德集中古代知識于一身，在他死后幾百年中，沒有一個人像他那樣對知識有過系統六悟公子制作

2011-10-13 考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全書。恩格斯稱他是“最博學的人”。

②亞里士多德最大的貢獻在于創立了形式邏輯這一重要分支學科。邏輯思維是亞里士 多德在眾多領域建樹卓越的支柱。

亞里士多德的思想對西方文化根本傾向以至內容產生了深刻的影響。在上古及中古時期，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現，中世紀出現了一個研究亞里士多德主義的新時代，學者們以此作為求得各方面真知識的基礎。

亞里士多德學識淵博，著述頗豐．他對于當時尚未分類的科學部門如政治、邏輯、倫理、歷史、物理(自然學科)、心理學、美學、教育學等均有研究并有獨到見解，被馬克思譽為“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，建立了包括自然學科在內的百科全書式的課程體系，提出了注重實踐的良好措施，為后人留下了一筆包羅宏富的教育遺產。亞里士多德顯示了希臘科學的一個轉折點。在他以前，科學家和哲學家都力求提出一個完整的世界體系，來解釋自然現象．他是最后一個提出完整世界體系的人。在他以后，許多科學家放棄提出完整體系的企圖，轉入研究具體問題。

教師指出：物理教科書上，亞里士多德給同學們的形象不妙、他老是出錯，老是作出一些輕率的結論。同學們覺得亞里士多德實在太不高明而伽利略則比他偉大于百倍。事實上，亞里士多德是古代一位偉大的學者，一位百科全書式的大學問家，有幾乎無所不及的思想成。我們應該正確的、全面的去認識一位科學家。伽利略創造了一套對近代科學的發展極為有益的科學方法，從而糾正了亞里士多德在物理上犯的一些錯誤。

二、伽利略的科學方法

(教師結合伽利略對自由落體的研究，通過教師提問學生回答的方式學習伽利略的科學方法)問題的提出

教師提問：亞里士多德依據平常觀察的事實，是怎樣確定物體下落的快慢什么因素決定的？ 亞里士多德通過觀察，在日常生活中，重的物體下落快，輕的物體下落慢。得出結論：物體下落的快慢是由它們的重量決定的。

教師提出：那么物體下落的快慢與它們的重量有關系嗎? 提出假設，邏輯推理。

教師提出：伽利略是怎樣提出假設，運用邏輯推理的? 學生可能的回答：他假設大石頭的下落速度為8，小石頭的下落速度為4，當我們把兩塊 石頭捆在一起，大石頭會被小石頭拖的慢下來。但兩塊石頭捆在一起，重量增大，整個系統下 落的速度應該比8大。這樣就出現了矛盾。

教師提問：伽利略提出了什么樣的假設? 學生可能的回答：假設大小石頭下落的一樣快。

教師補充：猜想落體是一種簡單的變速運動，速度可能跟時間成正比，也可能跟位移成 正比利用數學和邏輯進行推理，然后實驗驗證。

教師提問：伽利略經過數學推導得出速度與時間成正比，然后通過實驗進行驗證，他是 如何進行實驗驗證的? ①學生可能的回答：通過小球的下落運動，測出小球的下落速度和時間。

②他讓小球沿斜面滾下，減小加速度，延長運動時間，便于觀測。

③他進行的是坡度比較小的斜面實驗，后來他就將實驗進行了合理的外推，當傾角增大 到90°，小球的運動就是自由落體運動。

對假說進行修正和推廣。

教師提出：經過幾位同學的回答，問題比較全面了。伽利略完成了實驗驗證后，沒有就此 而止，而是進一步思考為什么日常生活中，輕的物體下落得比較慢，重的物體下落得比較快。

學生共同回答：因為空氣阻力．

六悟公子制作

2011-10-13 教師指出：這就是伽利略為我們創造的一套對近代科學的發展極其有益的科學方法。后 面的學習中我們還要經常用到。

三、作業設計

認真閱讀課本緒言“走進物理課堂之前”，分析“孩子們”是如何運用伽利略的科學方法 進行探索的。

●教學設計說明

本節課，主要由兩部分組成：對科學家的了解；對伽利略科學方法的學習．這兩個方面主 要是由學生通過查資料、預習，在老師的引導下，以學生為主體，進行學習的。

知識講授的同時，給學生介紹物理學家、講授物理學史．不僅讓他們了解物理學家的工 作，物理科學的發展過程，更重要的是通過了解科學發展的曲折性，以此撼動學生的心，讓他 們從中獲得啟迪。●板書設計

△認識兩位科學家。△ 伽利略的科學方法。

①問題的提出。

②提出假設，邏輯推理。

③利用數學和邏輯進行推理，然后實驗驗證。

④對假說進行修正和推廣。

六悟公子制作 3 2011-10-13

第三篇：高中物理 伽利略對自由落體運動的研究教案（定稿）

主題： 2.6 伽利略對自由落體運動的研究 編輯：

【目標要求】

了解落體運動研究的史實，了解邏輯推理的特色，理解任何猜想和假說都須要有實驗驗證的重要性。【鞏固教材－穩扎穩打】

1．關于自由落體運動，下列說法正確的是

（）A．某段時間的平均速度等于這段時間初速度與末速度和的一半 B．某段位移的平均速度等于這段時間初速度與末速度和的一半 C．在任何相等時間內速度變化相同 D．在任何相等時間內位移變化相同

2．自由落體運動在任何兩個相鄰的1s內，位移的增量為

（）A．1m

B．5m

C．10m

D．不能確定

3．甲物體的重量比乙物體大5倍，甲從H高處自由落下，乙從2H高處與甲物體同時自由落下，在它們落地之前，下列說法中不正確的是

（）A．兩物體下落過程中，在同一時刻甲的速度比乙的速度大 B．下落1s末，它們的速度相同

C．各自下落1m時，它們的速度相同

D．下落過程中甲的加速度比乙的加速度大 4．一物體從H高處自由下落，經ts落地，則當它下落A．

t時，離地高度是

（）2H

23H

4B．

H 4D．C．

3H 2【重難突破—重拳出擊】

1．長為5m的豎直桿下端距離一豎直隧道口為5m，若這個隧道長也為5m，讓這根桿自由下落，它通過隧道的時間為

（）A．3s

B．(3?1)s

C．(3?1)s

D．(2?1)s

2．圖2-14將小球豎直向上拋出后，能正確表示其速率v隨時間t的變化關系圖線是

()

圖2-14 3．甲、乙兩物體所受重力之比為1：2，甲、乙兩物體所在的位置高度之比為2：1，它們都做自由落體運動，則下列說法中正確的是

（）A．落地的速度之比是2：1

B．落地時的速度之比是1：1 C．下落過程中的加速度之比是1：2

D．下落過程中加速度之比是1：1 4．如圖2—15小球自由下落過程的相片，每兩次閃光時間間隔為

1s,A、b、c、d是四個30相鄰位置。由此實驗結果可得知，重力加速度的數值是()2圖2—15 A.9.86m/sB．9.78m/s 2 2C.9.70m/s D．9.92 m/s

5．石塊A自塔頂自由落下s1時，石塊B自離塔頂s2處自由落下，兩石塊同時落地．則塔高為

()A．s1+s2；

(s1?s2)2B．

4s1(s1?s2)2D．

s1?s2s1C．

4(s1?s2)

6．如圖2-16所示，可以表示兩個做自由落體運動的物體同時落地的速度－時間圖象的是（t0表示落地時間）

（）

圖2-16 2.6 伽利略對自由落體運動的研究

【鞏固教材－穩扎穩打】1.AC

2.C

3.AD

4.B

【重難突破—重拳出擊】 1.B

2.D

3.D 4.A 5.B 6．D

第四篇：2.6-伽利略對自由落體運動的研究教學設計

第6節 伽利略對自由落體運動的研究 教學設計

物理必修1第二章

一、教材分析

1、教材內容

本節課教學內容選自人教版《普通高中課程標準實驗教科書：物理必修1》第二章第6節《伽利略對自由落體運動的研究》。本節的主要內容：

（1）亞里士多德和伽利略對力和運動的主要觀點；（2）伽利略通過自由落體運動的研究，創立了科學的研究方法。

2、教材的地位和特點

從過去的閱讀材料，到現在作為獨立的一節，看出新教材對過程與方法，情感態度與價值觀等教育目標的重視，切不可以過去輕過程重結論的思想來對待本節課的教學。本節課的突出特點是重視科學研究的過程和方法，例如用反證法使來里士多德的觀點自相矛盾，用猜想與假說，數學推理，實驗驗證，合理外推的科學方法研究自由落體運動的規律。

二、學情分析

1、學生已有知識

通過本章前幾節的學習，學生已經知道了勻變速直線運動的基本規律和研究方法，會利用規律分析和解決一些簡單的運動的問題。

2、學生欠缺之處

對于物理規律的發展并沒有太多的了解，不知道一些簡單的物理規律在以前是怎樣被總結出來的。在思考物理現象時，還是比較容易受主觀經驗的影響，對物理規律有所懷疑或還沒形成物理思維。對物理問題的思考缺少嚴密的推理。

3、應對的策略

通過本節內容可以讓彌補以上不足，讓學生對科學理論的發展有一個概觀，進一步知道在思考物理問題時邏輯推理，數學計算，實驗探究，修正推廣的重要意義。逐漸形成嚴謹的物理思維。

三、教學目標

1、知識與技能

（1）初步了解近代實驗科學產生的背景，認識實驗對物理學發展的推動作用；（2）了解兩位偉大科學家的生平和主要經歷；（3）知道伽利略對自由落體運動的研究方法。

2、過程與方法

（1）學會自己查找資料學習物理學史的方法；（2）通過伽利略對自由落體運動現象的研究體驗科學的研究方法；

3、情感態度與價值觀

（1）學習科學家們對知識敢于質疑的勇氣；（2）學習科學家們科學研究的執著精神；（3）通過學生自己查找資料，提高學生對物理學的興趣；（4）通過對亞里士多德和伽利略的了解，認識到科學的探索是一個漫長的過程，需要幾代人的不懈努力；（5）從科學研究過程中體驗探索自然規律的艱辛和喜悅，培養也于堅持真理，勇于創新的科學精神和實事求是的科學態度。

四、教學重點、難點

1、教學重點及其教學策略

重點：伽利略對落體問題的邏輯推理。

教學策略：通過觀察、思考、討論和實例分析來加深理解。

2、教學難點及其教學策略

難點：伽利略的驗證性實驗的設計；伽利略的理想外推。

教學策略：通過問題的討論，在原有認知水平上進一步深化拓寬，達到認知的螺旋上升，攻克難點。

五、教學資源

1、教具

斜面；小球；磚頭；秒表；刻度尺。

2、課件

3、音像文件

兩段剪輯的關于亞里士多德和伽利略的對話錄音

4、圖片資料亞里士多德和伽利略

5、文字資源

六、課時安排 1課時

七、教學過程

1、引入新課

大家還記得上節課我留大家的課后任務嗎？

生：??

對，就是讓大家分小組回去查閱資料，整理關于兩位科學家的一些史實。相信每個小組都已經整理好各自的一份資料，現在就來分享一下各小組的成果吧。首先說亞里士多德（前384-前322），按小組依次說，第組說一點或一方面，后面不能重復，可以補充。開始

學生可能的回答：

①作為一位偉大的、百科全書式的科學家，亞里士多德對世界的貢獻之大，令人震驚。他至少撰寫了170種著作，其中流傳下來的有47種。他的科學著作，在那個年代簡直就是一本百科全書。但他的成就遠不止于此。他還是一位真正哲學家，對哲學每個學科幾乎都做出了貢獻。亞里士多德集中古代知識于一身，在他死后幾百年中，沒有一個人像他那樣對知識有過系統考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全書。恩格斯稱他是“最博學的人”。

②亞里士多德最大的貢獻在于創立了形式邏輯這一重要分支學科。邏輯思維是亞里士多德在眾多領域建樹卓越的支柱。

亞里士多德的思想對西方文化根本傾向以至內容產生了深刻的影響。在上古及中古時期，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現，中世紀出現了一個研究亞里士多德主義的新時代，學者們以此作為求得各方面真知識的基礎。

亞里士多德學識淵博，著述頗豐．他對于當時尚未分類的科學部門如政治、邏輯、倫理、歷史、物理(自然學科)、心理學、美學、教育學等均有研究并有獨到見解，被馬克思譽為“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，建立了包括自然學科在內的百科全書式的課程體系，提出了注重實踐的良好措施，為后人留下了一筆包羅宏富的教育遺產。亞里士多德顯示了希臘科學的一個轉折點。在他以前，科學家和哲學家都力求提出一個完整的世界體系，來解釋自然現象．他是最后一個提出完整世界體系的人。在他以后，許多科學家放棄提出完整體系的企圖，轉入研究具體問題。

關于亞里士多德的資料收集非常細致，下面再說伽利略說吧。學生可能的回答：

①伽利略全名伽利略·伽利萊，他是文藝復興后期近代實驗科學的創始人。1564年伽利略生于意大利的比薩城，1611年，伽利略應邀來到羅馬，在羅馬期間，伽利略為了確立新的自然研究法—實驗法的地位，又同教會的唯心論世界觀進行了激烈的斗爭，這就更加激怒了教會。1632年，他的名著《關于兩大世界體系的對話》出版，但立即被教會列為禁書。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“宗教裁判判所”的囚徒。1638年，伽利略在荷蘭出版了《關于兩門新學科與數學證明的談話》一書，對自己多年來在力學方面的研究進行了總結。

②他的父親是一位才華出眾的音樂家和教育家。他在科學上的創造才能，在青年時代就顯示出來了。當他還是比薩大學醫科學生時，就發明了能測量脈搏速率的擺式計時裝置。后來他的興趣轉向了數學和物理學。

③1581年，17歲的伽利略對古希臘的物理學及亞里士多德、埃夫克利德和阿基米德的著作著迷。伽利略在數學、天文學，特別是力學方面有了很深的造詣，學術上成果累累。他通過大量的觀察和實驗總結出了慣性定律、自由落體運動規律和相對性原理；發現了單擺振動的等時性原理；用自制的33倍望遠鏡觀察天象，發現了一系列令人震驚的天文現象。伽利略將觀察到的天文現象寫成《星際使者》一書，于1610年發表。書中介紹了月球上的環狀山脈，無數星體構成的銀河系，金星的盈虧，木星的四顆衛星，太陽黑斑等等，從而對哥白尼的“天體運行”論提供了有力的支持，同時也動搖了亞里士多德—托勒密的地心說。

通過大家的分享與交流，相信每位同學對這兩位科學家都有一個比較全面而準確的認識，那么大家也不難猜到我們今天這節課的主角是誰了，對，就是這兩位偉大的科學家。通過大家的資料可以告訴我他們分別生活在什么年代嗎？

生：??

是啊，他們兩位生活的年代相差差不多兩千年，怎么我們要把他們兩位請到一起來呢？這原因就是我們上節所探討的自由落體運動。通過前面的學習，大家都知道了自由落體運動是初速度為0，只在重力作用下做的勻變速直線運動，可在很久很久以前，人們可沒有你們聰明，或者說當時的科學還很落后。人們并沒有把握日生活中的運動的規律。亞里士多德這位百科全書式的科學家很多家，對生活的各個方面都提出了自己的見解，并得到當時人們的崇拜，奉為真理。亞里士多德通過觀察對運動有著自己的結論，他的結論是什么呢？

生：??

對他認為力是維持運動的原因，重的物體下落得快。在他以后的兩千年里都沒有敢置疑他的結論的正確性，直到伽利略的出現。

現在我們跨越時空將這兩個科學家請到一起來好不好？ 生：好

在課前我已經請同學扮演了他們，并錄了音，大家來聽聽這兩位偉人一見面會發生什么沖突呢？ 放錄音1

2、新課講解

問題的提出

亞里士多德的對自由落體的觀點是什么？ 生：??

亞里士多德是怎樣確定物體下落的快慢什么因素決定的？

生：亞里士多德通過觀察，在日常生活中，重的物體下落快，輕的物體下落慢。所以得出結論：物體下落的快慢是由它們的重量決定的。

下落快慢真是由物體重量決定的嗎？那伽利略是怎么提出置疑的？

學生可能的回答：他假設大石頭的下落速度為8，小石頭的下落速度為4，當我們把兩塊石頭捆在一起，大石頭會被小石頭拖的慢下來。但兩塊石頭捆在一起，重量增大，整個系統下落的速度應該比8大。這樣就出現了矛盾。

提出假設

既然找到了矛盾伽利略就要想辦法解決矛盾，在提出自己的看法前，他首先做了什么？ 生：??

對！建立描述運動的速度，為什么要這樣做呢？ 生：??

因為描述運動是找出運動規律的一個前提。

建立了描述運動的物理量后，伽利略提出了什么樣的假設? 生：大小石頭下落的一樣快

伽利略認為一切自然規律都應該是簡單的。所以他猜想落體是一種簡單的變速運動，速度可能跟時間

成正比，也可以與下落的距離成正比。那到底是與時間還是與距離成正比呢？

邏輯推理

伽利略是怎么做的呢？他是通過邏輯推理來確定假設的。大家試試看能不能通過邏輯推理來找出兩個猜想哪個是合理的，哪個是不合理的呢？

生：??

首先看，如果與下落的距離成正比，會有什么情況呢？（畫圖分析）再看，如果與下落的時間成正比（畫圖分析）

現在是不是就只剩下一個猜想了，那我們怎樣才能驗證這個猜想是正確的呢？ 生：?? 好，通過實驗 實驗驗證

我們前面已經用實驗的方法來驗證了自由落體的運動規律，我們運用了打點計時器，光電門等先進的儀器。可伽利略生活在17世紀，可沒有這些東西。所以，現在我要你通通回到伽利略所處的時代，再去想應該怎樣才能驗證他的猜想。

速度怎么測？ 生：??

速度在今天依然都難，在那里就是沒辦法測，怎么辦？ 生：??

轉化，伽利略經過數學推導得出速度與時間成正比

第一個困難解決了，第二個問題呢？時間怎么測。我們請同學們來一起做個實驗（秒表測下落時間的實驗）

所以在那時用滴水根本沒法測出下落時間，又怎么辦？伽利略怎樣處理的？ 生：??

歸納一下伽利略是如何進行實驗驗證的? ① 通過小球的下落運動的距離

②他讓小球沿斜面滾下，減小加速度，延長運動時間，便于觀測。

③他進行的是坡度比較小的斜面實驗，后來他就將實驗進行了合理的外推，當傾角增大 到90°，小球的運動就是自由落體運動。

對假說進行修正和推廣。

經過幾位同學的回答，問題比較全面了。伽利略完成了實驗驗證后，沒有就此而止，而是進一步思考為什么日常生活中，輕的物體下落得比較慢，重的物體下落得比較快。

學生共同回答：因為空氣阻力．

這就是伽利略為我們創造的一套對近代科學的發展極其有益的科學方法。后面的學習中我們還要經常用到。

在科學研究中，懂得忽略什么，有時與懂得重視什么同等重要。——伽利略

3、課堂小結

我們來總結一下伽利略所創立的科學方法。第一步??第二步??第三步??第四步??。我們看到了一種邏輯嚴密、環環相扣的推理方法。大家回想一下我們的探究性實驗的步驟是不是這樣的呢？??所以伽利略如此偉大就偉大在這些地方，他創立了近代科學。在創立的時候他用了三個方法：實驗方法、數學方法和思想實驗方法。在伽利略身上我們學到什么呢？

伽利略的思想對以后的科學家有著巨大的影響。愛因斯坦關于尺縮效應思想實驗論述 波爾和愛因斯坦關于量子的概率進行論

霍金：世界是十維的，我們看到的世界就是火光照在洞壁上的影子！就讓我們用愛因斯坦對伽利略的評價來結束我們這節課吧。

伽利略運用最大膽的思辨彌補了經驗材料之間的空隙，伽利略的方法是理論和實驗相結合的方法。伽利略當之無愧的成為近代物理之父。——愛因斯坦

4、課堂練習

5、課后任務

認真閱讀課本緒言“走進物理課堂之前”，分析“孩子們”是如何運用伽利略的科學方法進行探索的。

八、板書設計

6.2 伽利略對自由落體運動的研究

認識兩位科學家。

亞里士多德 VS 伽利略 伽利略的科學方法。

① 觀察現象（提出問題：重的物體下落快？）② 提出假設（v~t）

2③ 邏輯（數學）推理得出推論（S~t）。④ 對推論驗證（斜面實驗）。

⑤ 對假說修正和推廣（把斜面傾角增加至90度）。

九、教學設計思路分析

本節課，主要由兩部分組成：對科學家的了解；對伽利略科學方法的學習．這兩個方面主要是由學生通過查資料、預習，在老師的引導下，以學生為主體，進行學習的。營造民主和諧的課堂氣氛，平等的師生關系，文明的班級文化。

知識講授的同時，給學生介紹物理學家、講授物理學史．不僅讓他們了解物理學家的工作，物理科學的發展過程，更重要的是通過了解科學發展的曲折性，以此撼動學生的心，讓他們從中獲得啟迪。利用科學家的高尚品質，滲透核心價值觀教育。利用物理學家典型搜索事例，實施科學精神教育良好道德品質的培養是情感態度與價值觀教育的一個重要方面。進而通過了解我國科技發展成就，激發學生追求“中國夢”的決心和愛國熱情。

第五篇：伽利略對自由落體運動的研究教學設計

伽利略對自由落體運動的研究教學設計

三維目標

知識與技能

1．明確伽利略對自由落體運動的研究方法．

2．領會伽利略的科學思想．

過程與方法

了解伽利略的實驗研究過程，認識伽利略有關實驗的科學思想和方法，培養學生探求知識的能力。

情感態度與價值觀

從科學研究過程中體驗探索自然規律的艱辛和喜悅，培養敢于堅持真理，勇于創新的科學精神和實事求是的科學態度，逐步幫助學生樹立起辯證唯物主義的認識論．

教學重點

讓學生了解抽象思維、數學推導和科學實驗相結合的科學方法．

教學難點

使學生體會“觀察現象一實驗探索一提出問題一討論問題一解決問題”的科學探究方式．

課時安排

1課時

課前準備

小石子若干、形狀相同的紙片若干、羽毛、小金屬片若干、牛頓管、抽氣機、多媒體教學設備、自制課件

教學過程

復習導入新課

上一節課學習了自由落體運動，什么是自由落體運動?自由落體運動有哪些規律?

學生回憶并回答．

物體的下落快慢和重力沒有關系的結論在今天看來似乎并不難以接受．但這個結論卻是伽利略在經歷了長時間的思考和實踐后才得出的．今天我們就要一起來回顧伽利略的研究過程。

推進新課

一、綿延兩千年的錯誤

人們日常生活的經驗告訴我們，重的物體下落總是比較快．比如：樹上的一個蘋果和一

片樹葉同時從樹上同一高度掉下來，一定是蘋果先落地：所以在16世紀以前，以亞里士多德為代表的學者認為物體下落的快慢由物體的重力決定，物體越重下落越快．

由于亞里士多德在各方面的突出成就，人們將他的觀點奉為經典，當時的教科書上這樣寫，眾多學者也認同．雖然也有人表示懷疑，但由于教會利用他的結論，進行神化處理，所以大家都不敢對這一觀點發出公開的質疑．

直到文藝復興時期，才由伽利略通過推理的方法研究下落運動的規律并發表．之后伽利略也由于他的著作而受到教會的迫害，被判處終身監禁，著作也被列為禁書．

點評：通過講述以上內容使學生明白科學發展的道路并不是一帆風順的，但科學終究要向前發展．培養學生敢于追求真理的無畏精神．

問題探究

1．伽利略是怎么推翻亞里士多德的結論并建立自己的理論的呢?

2． 通過探究該問題，培養學生探求知識的能力，體會伽利略有關實驗的科學思想和方法．

3． 學生根據課本提供的內容和事先查閱的資料分組討論，小組推選一位同學發表討論結果．

教師總結：伽利略通過四個環節推翻了亞里士多德的結論并建立自己的理論．

在提出問題后教師幫助學生得出結論，可運用多媒體進行以下操作：

1．展示圖片和資料．

2．課件模擬不同傾角的斜面實驗．

3．錢羽管(牛頓管)演示實驗．

’

二、邏輯的力量

學生閱讀：

16世紀末，意大利比薩大學的青年學者伽利略(Galileo Galilei，1564～1642)對亞里士多德的論斷表示了懷疑．后來，他在1638年出版的《兩種新科學的對話》一書中對此作出了評論．

根據亞里士多德的論斷，一塊大石頭的下落速度要比一塊小石頭的下落速度大．假定大石頭的下落速度為8，小石頭的下落速度為4，當我們把兩塊石頭捆在一起時，大石頭會被小石頭拖著而減慢，結果整個系統的下落速度應該小于8；但兩塊石頭捆在一起，總的重力比大石頭還要重，因此整個系統下落的速度要比8還大．這樣，就從“重物比輕物落得快”的前提推斷出了互相矛盾的結論，這使亞里士多德的理論陷入了困境．為了擺脫這種困境，伽利略認為只有一種可能性：重物與輕物應該下落得同樣快．(傳說伽利略在比薩斜塔上做過落體實驗，但后來又被嚴謹的考證否定了．盡管如此，來自世界各地的人們都要前往參觀．他們把這座古塔看作伽利略的紀念碑)

問題：伽利略是怎樣論證亞里士多德觀點是錯誤的?

猜想：既然物體下落過程中的運動情況與物體質量無關，那么為什么在現實生活中，不同物體的落體運動，下落快慢不同呢?我們能否猜想是由于空氣阻力的作用造成的呢?如：沒有空氣阻力將會怎樣呢?‘學生討論后回答．

三、猜想與假說

伽利略運用理想模型，猜想運動的規律．

在有了認真觀察，仔細思考和較為嚴密的推理之后，對問題的認識就要有一個科學的猜想，或者叫假說，這是對事物認識的模型，是對事物認識的基礎，是建立概念描述規律的前提．

展示課件，提出問題：

1．伽利略研究落體運動首先應解決的問題是什么?

2．用什么量來描述物體“運動性質”?

3．伽利略作了怎樣的猜想?

學生閱讀課文，思考問題，小組討論，選代表回答。首先定義勻速運動，表明時間與通過的空間的比例關系．然后再定義勻加速運動，用于表述時間與速度的關系．但在沒有進行數學推導和實驗研究之前，他對勻加速運動的認識十分模糊．

一開始他的設想有兩個，一個是速度的變化對時間來說是均勻的，即 與 成正比。另一種是速度的變化對位移來說是均勻的，即 與 成正比．

后來發現，如果 與 成正比，將推導出荒謬的結論．所以伽利略的精力集中在 與 成正比的研究上．

在定義勻速運動的基礎上，伽利略提出平均速度定理：一個從靜止開始的勻加速運動的物體經過任一空間所用時間等于這個物體以一個均勻速率經過同一空間所需要的時間。這個均勻速率值等于最高速率和加速剛開始前的速率的平均值．

以平均速度定理為基礎．伽利略又推出定理二：一個從靜止開始的勻速運動下落的物體所經過的各段空間的比，等于經過這些距離對應所用的各個時間間隔的平方之比．伽利略又給出定理二的另一種表述：在相等的時間間隔里速度按自然數增加，而在這些相等的時間間隔里行經過的距離的增量之比則等于從1開始的奇數之比．至此，伽利略便完成了自由落體定律向數學表述．伽利略修正了早期對于自由落體運動的一些錯誤提法，提出正確的表述：在勻加速運動中，落體的瞬時速度正比于下落的時間，經過的距離正比于時間的平方．

這樣，并不需要測量瞬時速度，只要測定 與對應的s就可以了．

四、伽利略猜想的實驗驗證

猜想畢竟是猜想，是否正確，是否具有指導意義，還需要驗證．

展示問題：伽利略遇到了什么困難?如何解決的?

(學生仔細閱讀后討論，得出)

1．困難之一：無法測量瞬時速度．

解決方案：借助于數學推理得出從靜止開始做勻加速直線運動的物體，通過的位移與時間的平方成正比．

2．困難之二：沒有準確的計時工具，無法測定像自由落體這樣較短的時間．

解決方案：設計了著名的“沖淡重力”的斜面實驗．

點評：通過該問題的創設，培養學生自主探究的能力，體會伽利略所采用的方法的巧妙。鼓勵學生要敢于猜想，大膽發現，勇于創新．

多媒體展示：傳說中(并無歷史事實記錄)，伽利略親自登上比薩斜塔，讓兩個輕重不同的球同時從手中開始下落，結果兩球同時落地．因為塔并不高，而且物體在下落時速度又很快，所以這個實驗有其局限性，難以明確s是否真的與 的平方成正比．于是，伽利略又在設計另一實驗——斜面實驗．

由于伽利略時代的實驗儀器不能精確測量快速下落所需的時間，所以他設想通過斜面落體來“沖淡重力”，并通過延伸斜面和控制斜面傾角來控制物體運動的速度和所經歷的時間．

經過多次實驗發現，雖然不斷改變斜面的傾斜度，但得到的結果有共同點：小球經過的距離的比值等于經過這些距離對應所用時間間隔的平方之比．伽利略在這個基礎上進行合理外推，當傾角增大到90度時，實驗結論仍應成立，此即豎直落體運動．至此，伽利略就完成了對自由落體這動的研究．

雖然當時伽利略已經意識到空氣的阻力將影響物體的下落，但是由于科學發展和儀器設備的限制，當時仍然沒有辦法用實驗手段得到真空，所以并不能真正地完成一個自由落體

運動的實驗．伽利略的研究也只能停留在理論研究的部分，直到牛頓的時代，發明了抽氣機，才由牛頓設計了錢羽管(又稱牛頓管)，真正用實驗證明在真空中，物體下落速度與物體重力無關．于是，伽利略的理論終于從純理論研究進入實驗驗證，并通過實驗驗證了其正確性．

問題：伽利略是怎樣建立自己的理論的呢？

學生思考．回答：伽利略通過四個環節推翻了亞里士多德的結論并建立自己的理論．

1．運用推理方法，使亞里士多德的結論陷入矛盾中．

2．運用理想模型，猜想落體運動的規律．

3．運用數學方法，推導自由落體運動的數學表達式以及可以直接測定的物理量之間的函數關系．

4．運用實驗方法，對自由落體運動定律進行實驗驗證．

五、伽利略的科學方法

伽利略對運動的研究，不僅確立了許多用于描述運動的基本概念，而且創造了一套對近代科學的發展極為有益的方法．請同學們總結本節內容，歸納這種科學方法．

同學討論歸納：對現象的一般觀察一提出假設一運用邏輯得出推論一實驗進行檢驗一對假設進行修正和推廣??

教師點評：

1．伽利略的偉大之處就在于他首先采用了實驗檢驗猜想的科學方法。

2．合理的外推對得出正確結論有很大的幫助．

提出問題：為什么最終我們特別重視伽利略的結論呢?

(回答：)因為伽利略對問題的研究比較全面，先是通過觀察現象，提出假設，運用邏輯和數學推理得出推論，再通過實驗對推論進行檢驗(這是其他物理學家在研究同一問題上缺少的關鍵環節)，并對假說進行修正和推廣．

他最先研究了慣性運動和落體運動的規律，為牛頓第一定律和第二定律的研究鋪平了道路．他倡導實驗和理論計算相結合，用實驗檢驗理論的推導．這種研究方法對以后的_科學研究工作具有重大的指導意義．

而且伽利略不迷信權威，對待問題勤于思考，敢于提出問題、挑戰權威，不畏強權的精神也是我們應為之喝彩并學習的．

點評：通過解決此問題體驗探索自然規律的艱辛和喜悅，培養敢于堅持真理，勇于創新的科學精神和實事求是的科學態度，幫助學生樹立起辯證唯物主義的認識論．

課堂小結

本節課重點講述了伽利略怎樣推翻亞里士多德的結論并建立自己的理論的．通過伽利

略科學方法的學習，培養正確解決問題的思路，樹立正確的科學觀念．

板書設計

一、對自由落體的兩種觀點

1． 亞里士多德的錯誤觀點

2． 伽利略的觀點

二、伽利略的猜想與假設

1． 伽利略研究落體運動首先應解決的問題：描述運動所需的概念

2． 用來描述物體運動性質的物理量：時間、位移、瞬時速度、平均速度、加速度 3． 伽利略的猜想：（最后否定了）；

三、伽利略猜想的實驗驗證

1．伽利略遇到的困難和解決方案

困難之一：無法測量瞬時速度

解決方案：改測位移與時間的關系（從靜止開始做勻加速直線運動的物體）

困難之二：沒有準確的計時工具

解決方案：“沖淡重力”的斜面實驗

2． 合理的外推

四、伽利略的科學方法

對現象的一般觀察——提出假設——運用邏輯得出推論——實驗進行檢驗——對假設進行修正和推廣