《伽利略对自由落体运动的研究》教学设计完美版

《伽利略对自由落体运动的研究》教学设计

首医大附中 周红兵

教学设计思想：

本节从牛顿运动定律部分又回到运动学作为运动学公式应用的一部分，是新教材注重三维教学目标的标志性内容。过去的教学过分注重对知识和技能的掌握，而忽略了对科学精神、科学研究方法的培养，新教材把它单列为一节，其目的显而易见。因此，能否通过这节课的学习让学生初步认识人类对自然世界的探究思想和方法，体会到伽利略对运动物体的研究在科学发展和人类进步的重大意义，将成为这节课最终的目标。为了更好的落实新课标的精神，该节课在设计过程中注重了对科研方法的具体应用，在教学中用方法，给学生做出示范，逐步使学生树立起对自然的科学认识观。

教学方式：

本节主要采用师生共同探讨研究式教学，教师通过落体实验引出问题，有牛顿管实验引出自由落体运动。学生根据现阶段具备的物理知识重温伽利略对落体运动规律的探究历程，总结分析得出落体运动的运动学特点结合运动学规律总结自由落体运动规律。这样更适合学生的认知过程和学生对理想运动模型的理解。

知识与技能：

1、认识空气阻力对落体运动的影响，知道自由落体运动的概念； 2、明确伽利略对自由落体运动的研究方法，领会伽利略的科学思想。 3、通过对自由落体频闪照片的数据处理得出自由落体运动的加速度大小； 4、通过匀变速直线运动的规律得到自由落体运动的规律； 过程与方法：

1、运用实验和推理方法来探究落体运动的特点；

2、了解伽利略的实验研究过程，认识伽利略有关实验的科学思想和方法，培养学生探求知识的能力。

情感态度与价值观：

1、从科学研究过程中体验探索自然规律的艰辛，培养敢于坚持真理，勇于创新的科学精神和实事求是的科学态度，并能自觉地将学习心得体现在自己的学习实践中。

2、通过对伽利略的科学思维方法以及他对物理学贡献的介绍使学生体会到科学探索方法在人类进步上的重大意义；

教学重点：让学生了解抽象思维、数学推导和科学实验相结合的科学方法。

教学难点： 使学生体会“发现问题——对现象的观察——提出假设——运用数学和逻辑手段得出推论——实验验证——合理外推——得出结论”的科学探究方式。 教学资源： 牛顿管、抽气机、纸片、铁片、刻度尺、小球、天平、放有海绵的缓冲盒、自由落体运动视频资料、自制PPT课件。 教学 过程 问 题 导 入 对亚里士多德进行客观公正评价 今天咱们一起研究落体运动，这种运动很常见，你们 教师活动 学生活动 设计意图 仔细观察过落体运动吗？大家请看：（提醒学生注意学生仔细观察让学生从亲观察） 教师示范：（天平可直接显示物体质量大小） 1、一片羽毛和一块石头同时下落情况； 现象：石头下落快，羽毛下落慢。 2、同样大小的金属片和纸片同时下落 现象：金属片下落快，纸片下落慢。 教师提问：产生这样现象的原因是什么呢？ 学生对原因进行分析：石头重，羽毛轻； 金属片重，纸片轻。 教师的演示实眼所见开始验并归纳分析，进入本课学回答老师所提习，也让教问题 师 更为清楚地了解学生的已有知识水平 教师总结历史回顾：：类似的现象生活中很常见，早学生看幻灯片客观公正认在公元前4世纪，古希腊伟大的哲学家亚里斯多德根听教师介绍 据与我们同样的观察直接得出结论：物体越重，下落 得越快！这一论断流传了近二十个世纪即两千年。（PPT展示亚里士多德生平并客观评价。） 识亚里士多德 让学生对开同学们想想看，是不是重的物体一定比轻的物体下落 得快呢？ 学生回答所想始得出的结论产生怀疑 锻炼学生动要想很好的回答这个问题，需要我们进一步对落体现到的内容 象进行研究。 首先，我们可以通过实验来研究，在大家的桌面上有 金属片有纸片还有你们的一些文具，这些都可以用来 进行研究，同学们可以设计一些小实验亲自动手做一学生自己动手手能力和观做，仔细观察实验现象，看刚才的结论是否有问题，设计小实验来察分析的能 设置问如果有问题能不能用你的实验来进一步证明或者推翻进一步证明或力 刚才的结论。 者推翻刚才的 结论 通过经历科学探究的过程，加深学生对落体运动特点的理解。提高观题，科学 探究 学生动手 对比试验 结论得出 教师巡视学生所做实验的情况并进行适当提示。挑选 出设计得比较好的一到两名学生鼓励其上台演示并说 出自己的观点。其他同学注意观察 教师对上台学生进行恰当提示并提问： 1、看到了什么现象？ 2、这个现象说明了什么？ 注意引导得出：重的物体不一定下落得快 学生上台演示察、分析、并说明 总结能力。使学生形成教师对上台同学进行激励性的评价，台下同学一定还 有很多做法都很好，课下可以继续研究。 学生回答教师研究分析问题的科学态度。 重的物体不一定下落得快，很明显轻的物体也不一定所提问题 下落得快。 那大家想想看，到底是由于什么因素的影响使得物体 下落有快慢呢？ 得出结论：空气阻力大小会影响物体下落的快慢。 刚才的实验都有空气阻力的影响使得物体下落有快有 慢，那大家能想象一下，如果在没有空气阻力的空间学生注意观察 里，物体下落将会是怎么样的呢？ 金属片和羽毛 教师介绍牛顿管并演示有空气时和没有空气时管里的在有空气和没 羽毛和金属片的下落情况 有空气的空间培养学生观教师注意应尽量让更多的学生能直接看到羽毛和金属里的下落情况察分析能片的下落情况。让学生能直接看到玻璃管的空气被抽并回答所看到力。 掉的过程和重新让玻璃管内充满空气的过程。 的情景。 后边的同学注意听、看，听金属片落底的声音，看羽 毛下落的过程。 现象： 在有空气的空间羽毛下落得较慢 试验现象，加深 对自由落体概 念的理解； 实验展示 定义引入 在没有空气阻力影响的空间，羽毛和金属片同时落到 底端。 教师引导学生分析得出： 在没有空气阻力的空间，物体下落只受重力的作用时 物体下落快慢相同。 引入自由落体运动的定义： 一起分析下落 快慢相同的原 知道自由落体运动的概念。 我们把只在重力的作用下，物体由静止开始下落的运因 动叫自由落体运动。 显然，这种运动只能在没有空气的空间中发生，但是 我们生活在有空气的空间里，在有空气的空间里如果 空气阻力相对于物体重力很小的时候，物体的下落也建立对自由落 可以看做是自由落体运动。举例———— 理解自由的含义： 1、 只受重力 2、 初速度为0 体运动的正确认识只考虑认识 主要因素而忽略次要因素的研究方到此为止，我们对自由落体运动有了正确的认识那就学生观看录象法。 是：不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运注意小球运动 动情况是一样的。 轨迹及运动特 征。 体会真理的可是这个结论在历史上是来之不易的，从公元前四世 纪的亚里士多德到16世纪末的伽利略，两千多年漫长 的时间里，人们不断探索，研究才得出的结论。 看斜塔实验图片，播放两球从楼顶下落视频重温伽利 略实验。进一步证明下落快慢与轻重无关。 接下来我们继续认识自由落体运动《自由落体运动是 什么性质的运动呢？ 轨迹是直线 小球运动速度在不断增加是加速运动 是否是匀加速直线运动呢？ 学生注意听讲，来之不易 跟随教师的思培养学推理路一起去理解。 能力。 感悟伽利略推 理的巧妙！ 归谬法推理 伽利略对落体运动规律的探究 在16世纪末，意大利的物理学家伽利略有一个巧妙的 推理。（称“落体佯谬”） 推理是这样的：假设重的物体下落得快是正确的话， 现在有两块石头，一大一小大的比小的重，根据假设， 让这两块石头单独下落，大石头下落得快，如果把这学生看书结合 两块石头拴在一起下落的话，大石头会被小石头往上教师的讲解体 拖着比原来慢，而小石头反过来也会被大石头往下拖会过程 着比原来快，所以整体下落速度会比原来的大石头单 独下落慢。 重温伽利略换一个角度去分析，两块石头连在一起肯定比原来的伽利略遇到的对自由落体大石头要重，所以根据重的物体下落快的假设，两块困难和解决方运动的探究石头加一起应该比大石头单独下落要快。 发现问题 案： 过程 困难之一：无法 可见，用同一个假设得出了两个截然相反的结论。可测量瞬时速度。 知，假设不成立！ 提出假说： 解决方案：改测 位移与时间的 物体下落的过程是一个速度逐渐增大的过程,其速度关系（静止开始 与时间成正比. V ∝ t 作匀加速直线 在没有进行数学推导和实验之前，他的认识是十分模运动的物体s∝ 糊的，于是从最简单原则出发，猜想速度应均匀变化，t2） 具体表现有两种，一种为v∝t，另一种为v∝x，后经困难之二：没有 推算，后一种将很复杂，于是将注意力集中在对前一准确的计时工 种的研究中。又从上面假设出发，巧妙地导出了物体具。 下落的距离与时间的平方成正比关系. h ∝ t2 解决方案：“冲 间接验证：怎样证明猜想是正确的？大家几乎不约而淡重力”的斜面 同的想到实验，暂不说实验怎样设计，单就这一想法实验 就体现了伽利略的伟大之处，因为在此之前，学者们 总是通过思辨性的论战决定谁是谁谁非，伽利略是将 实验引入物理学领域的第一人，于是人们称之为实验 科学的创始人。