伽利略对自由落体的研究

教学过程

导入新课

故事导入

古希腊哲学家亚里士多德认为，重的物体比轻的物体下落得要快.这符合人们的常识，如玻璃弹子就比羽毛下落得快.其实古代时我国也出现过这种故事：传说三国时期，周仓欲与关羽比力气，关羽说你能把一根稻草丢过河吗？周仓多次试丢未成，反问关羽.关羽随手将一捆稻草轻易丢过了河，令周仓折服.这个故事真能说明关羽臂力过人吗？为什么？

复习导入

上一节课学习了自由落体运动，什么是自由落体运动？自由落体运动有哪些规律？

学生回忆并回答.

物体的下落快慢和重力没有关系的结论在今天看来似乎并不难以接受.但这个结论却是伽利略在经历了长时间的思考和实践后才得出的.今天我们就要一起来回顾伽利略的研究过程. 推进新课

一、绵延两千年的错误

人们日常生活的经验告诉我们，重的物体下落总是比较快.比如：树上的一颗苹果和一片树叶同时从树上同一高度掉下来，一定是苹果先落地.所以在16世纪以前，以亚里士多德为代表的学者认为物体下落的快慢由物体的重力决定，物体越重下落越快.由于亚里士多德在各方面的突出成就，人们将他的观点奉为经典，当时的教科书上这样写，众多学者也认同.虽然也有人表示怀疑，但由于教会利用他的结论，进行神化处理，所以大家都不敢对这一观点发出公开的质疑.直到文艺复兴时期，才由伽利略通过推理的方法研究下落运动的规律并发表.之后伽利略也由于他的著作而受到教会的迫害，被判处终身监禁，著作也被列为禁书.

点评：通过讲述以上内容使学生明白科学发展的道路并不是一帆风顺的，但科学终究要向前发展.培养学生敢于追求真理的无畏精神.

问题探究

伽利略是怎么推翻亚里士多德的结论并建立自己的理论的呢？

通过探究该问题，培养学生探求知识的能力，体会伽利略有关实验的科学思想和方法.

学生根据课本提供的内容和事先查阅的资料分组讨论，小组推选一位同学发表讨论结果.

教师总结：伽利略通过四个环节推翻了亚里士多德的结论并建立自己的理论.

在提出问题后教师帮助学生得出结论，可运用多媒体进行以下操作：

展示图片和资料.

课件模拟斜塔实验.

课件模拟不同倾角的斜面实验.

钱羽管（牛顿管）演示实验.

二、逻辑的力量

学生阅读：

16世纪末，意大利比萨大学的青年学者伽利略（Galileo Galilei，1564——1642）对亚里士多德的论断表示了怀疑.后来，他在1638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8，小石头的下落速度为4，当我们把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而减慢，结果整个系统的下落速度应该小于8；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8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，他们把这座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】

图2-6-1

请你用一支铅笔和较厚的一本书如图2-6-1所示，体验伽利略佯谬.

三、猜想与假说

伽利略运用理想模型，猜想运动的规律.

在有了认真观察，仔细思考和较为严密的推理之后，对问题的认识就要有一个科学的猜想，或者叫假说，这是对事物认识的模型，是对事物认识的基础，是建立概念描述规律的

前提.

展示课件，提出问题：

1.伽利略研究落体运动首先应解决的问题是什么？

2.用什么量来描述物体“运动性质”？

3.伽利略作了怎样的猜想？

学生阅读课文，思考问题，小组讨论，选代表回答.

首先定义匀速运动，表明时间与通过的空间的比例关系.然后再定义匀加速运动，用于表述时间与速度的关系.但在没有进行数学推导和实验研究之前，他对匀加速运动的认识十分模糊.一开始他的设想有两个，一个是速度的变化对时间来说是均匀的，即v与t成正比；另一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即v与x成正比.

后来发现，如果v与x成正比，将推导出荒谬的结论.所以伽利略的精力集中在v与t成正比的研究上.

在定义匀速运动的基础上，伽利略提出第一定理，即平均速度定理：一个从静止开始的匀加速运动的物体经过任一空间所用时间等于这个物体以一个均匀速率经过同一空间所需的时间.这个均匀速率值等于最高速率和加速刚开始前的速率的平均值.

以第一定理为基础，伽利略又推出定理二：一个从静止开始的匀速运动下落的物体所经过的各段空间的比，等于经过这些距离对应所用的各个时间间隔的平方之比.伽利略又给出定理二的另一种表述：在相等的时间间隔里速度按自然数增加，而在这些相等的时间间隔里所经过的距离的增量之比则等于从1开始的奇数之比.至此，伽利略便完成了自由落体定律的数学表述.伽利略修正了早期对于自由落体运动的一些错误提法，提出正确的表述：在匀加速运动中，落体的瞬时速度正比于下落的时间，经过的距离正比于时间的平方.

这样，并不需要测量瞬时速度，只要测定t与对应的s就可以了.

四、伽利略猜想的实验验证

猜想毕竟是猜想，是否正确，是否具有指导意义，还需要验证.

展示问题：伽利略遇到了什么困难？如何解决的？

（学生仔细阅读后讨论，得出）

1.困难之一：无法测量瞬时速度.

解决方案：借助于数学推理得出从静止开始做匀加速直线运动的物体，通过的位移与时间的平方成正比.

2.困难之二：没有准确的计时工具，无法测定像自由落体这样较短的时间.

解决方案：设计了著名的“冲淡重力”的斜面实验.

点评：通过该问题的创设，培养学生自主探究的能力，体会伽利略所采用的方法的巧妙，鼓励学生要敢于猜想，大胆发现，勇于创新.

多媒体展示：传说中（并无历史事实记录），伽利略亲自登上比萨斜塔，让两个轻重不同的球同时从手中开始下落，结果两球同时落地.因为塔并不高，而且物体在下落时速度又很快，所以这个实验有其局限性，难以明确s是否真的与t的平方成正比.于是，伽利略又在设计另一实验——斜面实验.

由于伽利略时代的实验仪器不能精确测量快速下落所需的时间，所以他设想通过斜面落体来“冲淡重力”，并通过延伸斜面和控制斜面倾角来控制物体运动的速度和所经历的时间.

经过多次实验发现，虽然不断改变斜面的倾斜度，但得到的结果有共同点：小球经过的距离的比值等于经过这些距离对应所用时间间隔的平方之比.伽利略在这个基础上进行合理外推，当倾角增大到90度时，实验结论仍应成立，此即竖直落体运动.至此，伽利略就完成了对自由落体运动的研究.

虽然当时伽利略已经意识到空气的阻力将影响物体的下落，但是由于科学发展和仪器设备的限制，当时仍然没有办法用实验手段得到真空，所以并不能真正地完成一个自由落体运动的实验.伽利略的研究也只能停留在理论研究的部分，直到牛顿的时代，发明了抽气机，才由牛顿设计了钱羽管（又称牛顿管），真正用实验证明在真空中，物体下落速度与物体重力无关.于是，伽利略的理论终于从纯理论研究进入实验验证，并通过实验验证了其正确性.

其实落体现象一直是引起物理学家们思考的现象，在伽利略之前，14世纪的艾伯特认为下落物体的速度与下落的距离成正比.另一位14世纪的学者，N.奥雷姆根据对各种运动的数学研究，提出下落物体的速率与下落的时间成正比，下落的距离与下落时间的平方成正比.15世纪，L.达芬奇提出在连续相等的时间间隔内下落物体的距离比为1∶2∶3∶4∶…

问题：伽利略是怎样建立自己的理论的呢？

学生思考，回答：伽利略通过四个环节推翻了亚里士多德的结论并建立自己的理论.

1.运用推理方法，使亚里士多德的结论陷入矛盾中.

2.运用理想模型，猜想落体运动的规律.

3.运用数学方法，推导自由落体运动的数学表达式以及可以直接测定的物理量之间的函数关系.

4.运用实验方法，对自由落体运动定律进行实验验证.

五、伽利略的科学方法

伽利略对运动的研究，不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的方法.请同学们总结本节内容，归纳这种科学方法.

同学讨论归纳：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→实验进行检验→对假设进行修正和推广→……

教师点评：

1.伽利略的伟大之处就在于他首先采用了实验检验猜想的科学方法.

2.合理的外推对得出正确结论有很大的帮助.

提出问题：为什么最终我们特别重视伽利略的结论呢？

（回答：）因为伽利略对问题的研究比较全面，先是通过观察现象，提出假设，运用逻辑和数学推理得出推论，再通过实验对推论进行检验（这是其他物理家在研究同一问题上缺少的关键环节），并对假说进行修正和推广.

他最先研究了惯性运动和落体运动的规律，为牛顿第一定律和第二定律的研究铺平了道路.他倡导实验和理论计算相结合，用实验检验理论的推导.这种研究方法对以后的科学研究

工作具有重大的指导意义.

而且伽利略不迷信权威，对待问题勤于思考，敢于提出问题、挑战权威，不畏强权的精神也是我们应为之喝彩并学习的.

1642年，伽利略在贫病交加中逝世，享年78岁.直到1983年，罗马教廷正式承认，350年前宗教裁判所对伽利略的审判是错误的.

点评：通过解决此问题体验探索自然规律的艰辛和喜悦，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，帮助学生树立起辩证唯物主义的认识论.

课堂训练

1.小鹏摇动苹果树，从同一高度一个苹果和一片树叶同时从静止下落，发现苹果先落地，下面说法正确的是（）

A.苹果和树叶都是自由落体运动

B.苹果和树叶的运动都不能看成自由落体运动

C.苹果的运动可以看作自由落体运动，树叶的运动则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

2.伽利略用巧妙的推理推翻了亚里士多德的错误观点，从而提出了：“自由落体是一种最简单的变速运动，速度应该是均匀变化的”观点.这种方法在科学研究中叫（）[来源:学科网ZXXK]

A.数学推演

B.实验验证

C.猜想与假设

D.逻辑推理

3.为了测量一高楼的高度，某人设计了如下实验：在一根长为l的绳两端各拴一重球，一人站在楼顶上，手执绳上端无初速释放使其自由落下，另一人在楼下测量两球落地的时间差Δt，即可根据l、Δt、g得出楼的高度.（不计空气阻力）

（1）从原理上讲，这个方案是否正确？

（2）从实际测量来看，你估计最大困难是什么？

（3）若测得l=10 m，Δt=0.4 s，g取10 m/s2，估算楼的高度？

参考答案：1.解析：由于苹果所受到的空气阻力比苹果自身所受重力小得多，可以忽略不计，因此苹果的运动可视为自由落体运动；在没有空气阻力的情况下，苹果、树叶只受重力作用，因此都是自由落体运动.

答案：CD

2.解析：提出理论，然后由实验支持、验证的方法叫假设.

答案：C

3.解答：（1）这个方案正确

设楼高为H

对下边的球H-l= g?t2

对上边的球H= g（t+Δt）2

消去时间t可求得楼的高度.

（2）计时误差会太大.

（3）整理以上方程代入数据可求得楼高36.45 m.

课堂小结

本节课重点讲述了伽利略怎样推翻亚里士多德的结论并建立自己的理论的.通过伽利略科学方法的学习，培养正确解决问题的思路，树立正确的科学观念.

布置作业

1.如何证明v∝x的猜想是错误的？

2.写一篇短文，谈谈自己的认识、体会和受到启发而想到的问题.

板书设计

6 伽利略对自由落体运动的研究

一、对自由落体的两种观点

1.亚里士多德的错误观点

2.伽利略的观点

二、伽利略的猜想和假说

1.伽利略研究落体运动首先应解决的问题：描述运动所需的概念

2.用来描述物体运动性质的物理量：时间、位移、瞬时速度、平均速度、加速度

3.伽利略的猜想：v∝t（最后否定掉了）；v∝t

三、伽利略猜想的实验验证

1.伽利略遇到的困难和解决方案：

困难之一：无法测量瞬时速度

解决方案：改测位移与时间的关系（从静止开始做匀加速直线运动的物体s∝t2）

困难之二：没有准确的计时工具

解决方案：“冲淡重力”的斜面实验

2.合理的外推

四、伽利略的科学方法

对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→实验进行检验→对假设进行修正和推广

活动与探究

课题：用滴水法测重力加速度.

过程与方法：1.让水滴落到垫起来的盘子上，可以清晰地听到水滴落到盘子内的声音.细心地调整水龙头的阀门，使第一个水滴碰到盘子听到响声的瞬间，注视到第二个水滴正好从水龙头滴水处开始下落.

2.听到某个响声时开始计时，并数“0”，以后每听到一次响声，顺次加1，直到数到“100”，停止计时，表上时间的读数是40 s.

3.用米尺量出水龙头滴水处到盘子的距离为78.56 cm.试根据以上的实验及其得到的数据，计算出重力加速度的值.

数据处理：每滴水由释放到落到盘子所需时间

t= s=0.4 s ①

t时间内水滴下落高度为78.56 cm，设当地重力加速度为g，则h= gt2 ②

把h=78.56 cm=0.785 6 m代入，解得g=9.82 m/s2.

算法伽利略与自由落体运动

算法：伽利略与自由落体运动 伽利略奥．伽利略（Galileo Galilei,1564 - 1642） 是意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、物理学家、 力学家和哲学家，也是近代实验物理学的开拓者。 1590年，伽俐略在意大利的比萨斜塔顶层做了 著名的自由落体运动实验，让两个重量相差10倍的 铁球，同时从塔顶落下，结果，两球同时着地，因 而，雄辩地一举推翻了束缚人们思想近二千年的希 腊著名学者亚里士多德关于重量不同的物体，其下 落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成正比” 的理论。伽利略开创了实验物理的新时代，被人们称为“近代科学之父”。 一、利用计算机处理物理实验数据 在我们高中学习生活中，已经越来越多地应用信息技术来开展学习，比如我们可以在数学、物理、化学的学习中使用电子计算器，可以使用TI数理计算器来进行数据处理，还可以利用DIS数字信息系统，来进行物理实验。这些信息技术的使用，极大地提高了我们学习的效率。这些工作都是在计算机的支持下才能正常开展，事实上，我们经过学习，自己也能够编制程序实现这些功能。 在现有的许多高中物理教材中，测定自由落体运动加速度的实验已经不作为必修的内容了，而在高中物理一年级教材中，还有一个实验是“用打点计时器测量匀加速直线运动加速度”，这个实验同学们都做过，实验过程非常简单，但在实验后处理数据时，却比较麻烦。 用计算机处理数据，首先也要处理纸带，然后记录数据，再选用合适的计算公式，最后编程处理。 1、纸带处理 从一个清晰的小点开始，标记一个起点“0”点，然后每隔五个点作一个标记，分别记作“1”、“2”……“n”。 2、数据测量 从“0”点开始，测量每一个标记点间的长度，分别记作S1、S2…..Sn。 3、计算方法

走进实验室：学习科学探究

1.1走进实验室：学习科学探究 1.下列有关测量仪器的用途的说法中不正确的是（） A．天平是测量质量的仪器B．温度计是测量温度的仪器 C．秒表是测量时间的仪器D．测力计是测量体积的仪器 2.关于家庭实验室下列说法正确的是（） A．建立家庭实验室后我们在家里就可以像科学家那样进行实验探究了 B．生活中的易拉罐、气球等都可以成为家庭实验中的材料 C．家庭实验室中可以配备简单的测量器材和装置 D．家庭实验室中必须都配备专业的实验仪器，不然无法完成实验探究 3．爱迪生是著名的发明家，有一次，他在繁忙的工作过程中，要求他的助手帮助他测量一只灯泡的体积。可是，半天过去了，他的助手还是没能完成任务。于是，他亲自跑到助手的实验室，发现他的助手正忙着研究灯泡的形状，进行着各种复杂的计算，桌上一张图纸：将灯泡分割成各种形状，记录着各种已经测量过的数据。“我就快完成任务了”，助手自豪地对爱迪生说，“只要测量完这最后的一组数据！”爱迪生微笑着看看助手：“你很努力呀！可是，你能有比较简单方便的方法吗？我想很快就知道它的体积！” 同学们，你有比较方便简单的方法吗？请写出你的设计方案和你所需要的仪器。（灯泡壁的体积可以忽略）

4．你知道吗？使用我们身边随时可得的物品可进行各种探究活动．下面 让我们用大家熟悉的鸡蛋来做几个有趣的物理实验． （1）把一个生鸡蛋放进盛有清水的杯中，然后逐渐向水里加盐，注意观 察会发生什么现象？并对现象提出问题． （2）把一个生鸡蛋和一个熟鸡蛋放在一起，不许磕破，你知道如何区分 它们吗？试看用手分别使它们旋转起来，现象一样吗？ 图1-1-1（3）如图1-1-1所示，把一个燃烧的酒精棉球放在广口瓶中，用剥了皮 的熟鸡蛋堵住瓶口．猜猜看，会发生什么想象？ （4）把鸡蛋放入盛水的杯中，从外面仔细观察，你看到的鸡蛋发生了什么变化？ （5）用一只手握住一个生鸡蛋，试着把它弄破，也许比你想象中的要难许多．你知道 为什么吗？你一定想不到，正是鸡蛋的这种薄壳结构，被人们所认识和利用，设计了拱形桥、 壳形屋顶等建筑物． 怎么样，这些实验一定很有趣吧？希望大家在学习物理时，多动手，多动脑，你一定会 有更多的收获和体会！ 5．阅读了下列短文，讨论文后的几个问题： 伽利略对摆动的探究 意大利科学家伽利略（1564—1642）是物理学的伟大先驱．他在比萨大学读书时对摆动 规律的研究，是他第一个重要的科学发现．某个星期天，伽利略在比萨大教堂参加活动．教 堂穹顶上挂着个吊灯因为风吹而不停地摆动．伽利略被摆动的节奏性吸引住了．因为，尽管 吊灯地摆动幅度越来越小，但每一次摆动的时间似乎相等．

伽利略对自由落体运动的研究

2.6 伽利略对自由落体运动的研究 教材分析 本节内容是让学生了解并学习伽利略研究自由落体运动的科学思维方法和巧妙的实验构思.教材编写的脉络清楚，逻辑推理严谨，文字表述生动、通俗易懂，因此，适合于学生自主学习. 本节是新教材注重过程与方法、情感态度和价值观的一个标志性内容.过去的教学过分注重对知识与技能的掌握，而忽略了对科学精神、科学研究方法的培养.因此，能否通过这节课的学习让学生体会到人类对自然世界的探究思想和方法，感受到一位伟大的科学家的高尚情操，就成为这节课最终的目标.为了更好地落实新课标的精神，该教学策略采用了先让学生收集相关资料，在课堂上经过讨论和发表见解，充实和完善伽利略的研究过程与方法.引导学生一步步体会伽利略严谨的科学态度、不畏强权的探索精神和正确地解决问题的思路，树立正确的科学观念. 教学目标 （一）教学目标： 1、了解伽利略对自由落体运动的研究思路和方法； 2、能够合理设计实验，并将实验数据用图线法处理。 （二）过程和方法： 1、经历伽利略对自由落体运动的研究方法，感悟科学探究的方法； 2、分组进行科学探究活动，完成实验操作； 3、培养学生进行数学推理和图象处理数据的能力。 （三）情感目标： 1、激发了学生学习伽利略敢于向权威挑战，善于观察思考，知难而进的优秀品质； 2、培养学生耐心细致的意志品质，创新思想和互相协作的精神。 教学重点 通过重现重大发现的历史过程，让学生亲临其境探究伽利略对自由落体运动研究的实验，学习其科学思维方法和巧妙的实验构思。 教学难点 1、当无法验证自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动时，如何引导学生巧妙设计斜面实验间接 验证； 2、引导学生在实验过程中怎样进行合理猜想、数学推理、合理外推等重要方法。 教学过程 （一）预习检查、总结疑惑

伽利略对自由落体运动的研究

比萨斜塔试验 ——伽利略对自由落体运动的研究 古希腊权威思想家亚里士多德（公元前384—322年）曾经断言：物体从高空落下的快慢同物体的重量成正比，重者下落快，轻者下落慢。1800 多年来，人们都把这个错误论断当作真理而信守不移。直到16世纪，伽利略（公元1564—1642年）才发现了这一理论在逻辑上的矛盾。伽利略说，假如一块大石头以某种速度下降，那么，按照亚里士多德的论断，一块小些的石头就会以相应慢些的速度下降。要是我们把这两块石头捆在一起，那这块重量等于两块石头重量之和的新石头，将以何种速度下降呢？如果仍按亚里士多德的论断，势必得出截然相反的两个结论。一方面，新石头的下降速度应小于第一块大石头的下降速度，因为加上了一块以较慢速度下降的石头，会使第一块大石头下降的速度减缓；另一方面，新石头的下降速度又应大于第一块大石头的下降速度，因为把两块石头捆在一起，它的重量大于第一块大石头。这两个互相矛盾的结论不能同时成立，可见亚里士多德的论断是不合逻辑的。伽利略进而假定，物体下降速度与它的重量无关。如果两个物体受到的空气阻力相同，或将空气阻力略去不计，那么，两个重量不同的物体将以同样的速度下落，同时到达地面。 为了证明这一观点，1589年的一天，比萨大学青年数学讲师，年方25岁的伽利略，同他的辩论对手及许多人一道来到比萨斜塔。伽利略登上塔顶，将一个重100磅和一个重一磅的铁球同时抛下。在众目睽睽之下，两个铁球出人意料地差不多是平行地一齐落到地上。面对这个无情的实验，在场观看的人个个目瞪口呆，不知所措。

这个被科学界誉为“比萨斜塔试验”的美谈佳话，用事实证明，轻重不同的物体，从同一高度坠落，加速度一样，它们将同时着地，从而推翻了亚里士多德的错误论断。这就是被伽利略所证明的，现在已为人们所认识的自由落体定律。“比萨斜塔试验”作为自然科学实例，为实践是检验真理的惟一标准提供了一个生动的例证。 伽利略对自由落体运动的研究方法大体可归结为以下几点： 1、发现问题——伽利略发现亚里士多德的观点有自相矛盾的地方。 2、提出假设——伽利略认为，重物与轻物应该下落得同样快。 3、数学推理——伽利略通过数学运算得出：如果v与x成正比，将会得到荒谬的结论；如果v与t成正比，它通过的位移x就与t2成正比。 4、实验验证——为了便于测量时间，伽利略设法用斜面做实验。他在木制斜槽上蒙上羊皮纸，让铜球从光滑的羊皮斜槽上滚下，通过上百次对不同质量的小球沿不同倾角的光滑斜面越大的定量研究，发现小球沿光滑斜面运动时通过的位移x确实与t2成正比，小球的运动是匀变速直线运动，且倾角一定不同小球的加速度一定，倾角越大加速度越大 5、合理外推——伽利略将他在斜面实验中得出的结论做了合理的外推：设想斜面的倾角越接近900，小球沿斜面滚下的运动就越接近于自由落体运动；当斜面的倾角达到900时，小球就做自由落体运动。从而，自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，且所有物体自由下落时的加速度都相同。

伽利略单摆等时性的发现故事

有效课堂小记（研修点此）>研修总结> 测量消失的光阴——单摆等时性的发现 上传: 涂继龙更新时间：2012-5-18 9:13:41 人类生活在时间的长河中，一直探索测量时间的方法．古人发明了用沙漏、水钟等测量时间的装置，到了17世纪还在沿用这种计时手段．1656年，惠更斯制造出人类历史上第一个摆钟，使人类对时间的测量进入崭新的时代．摆钟是利用单摆的等时性原理测量时间的．那么，单摆的等时性是如何发现的呢？下面就讲一讲这个故事． 最初的发现 1564年2月15日，伟大的物理学家伽利略出生于意大利比萨城的一个没落贵族家庭．他出生不久，全家就移居到佛罗伦萨近郊的一个地方．在那里，伽利略的父亲万桑佐开了一个店铺，经营羊毛生意． 孩提时的伽利略聪明可爱，活泼矫健，好奇心极强．他从不满足别人告诉的道理，喜欢亲自探索、研究和证明问题．对于儿子的这些表现，万桑佐高兴极了，希望伽利略长大后从事既高雅、报酬又丰厚的医生职业，1581年，万桑佐就把伽利略送到比萨大学学医．可是，伽利略对医学没有兴趣，他却把相当多的时间用于钻研古希腊的哲学著作，学习数学和自然科学． 伽利略（1564——1642）是一位虔诚的天主教徒，每周都坚持到教堂做礼拜．1582年的一天，伽利略到教堂作礼拜．礼拜开始不久，一位修理工人不经意触动了教堂中的大吊灯，使它来回摆动．摆动着的大吊灯映入了伽利略的眼帘，引起他的注意．伽利略聚精会神地观察着，脑海里突然闪出测量吊灯摆动时间的念头，凭着学医的经验，伽利略把右手指按到左腕的脉搏上计时，同时数着吊灯的摆动次数．起初，吊灯在一个大圆弧上摆动，摆动速度较大，伽利略测算来回摆动一次的时间．过了一阵子，吊灯摆动的幅度变小了，摆动速度也变慢了，此时，他又测量了来回摆动一次的时间．让他大为吃惊的是，两次测量的时间是相同的．于是伽利略继续测量来回摆动一次的时间，直到吊灯几乎停止摆动时才结束．可是每次测量的结果都表明来回摆动一次需要相同的时间．通过这些测量使伽利略发现：吊灯来回摆动一次需要的时间与摆动幅度的大小无关，无论摆幅大小如何，来回摆动一次所需时间是相同的．即吊灯的摆动具有等时性，这就是伽利略最初的发现． 伽利略的脉搏仪 伽利略带着初次发现的喜悦回到自己的房间，但是他并没有就此罢休．伽利略是一位十分认真又喜欢研究问题的人，根本不会满足只从一次实验中得到的结果．对于自然现象，他总是反复进行实验研究，通过严密推理探索客观规律，对单摆规律的研究也是如此． 伽利略回到房间后，到处寻找实验所需要的东西．他找来丝线、细绳、大小不同的木球、铁球、石块、铜球等实验用品，在他的桌子上堆满了这些“乱七八糟”的东西． 伽利略用细绳的一端系上小球，将另一端系在天花板上，这样就做成了一个单摆．用这套装置，伽利略继续测量摆的摆动周期．他先用铜球实验，又分别换用铁球和木球实验．实验使伽利略看到，无论用铜球、铁球，还是木球实验，只要摆长不变，来回摆动一次所用时间就相同．这表明单摆的摆动周期与摆球的质量无关．可是，摆动周期是由什么决定的呢？伽利略继续从实验中寻找答案． 伽利略首先做了两个摆长完全相等的单摆测量它们的周期，测量结果使他看到这两个单摆的周期完全相等．他又做了十几个摆长不同的摆，逐个测量它们的周期．实验表明：摆长越长，周期也越长．在实验基础上通过严密的逻辑推理，伽利略证明了单摆的周期与摆长的平方根成正比，与重力加速度的平方根成反比．这样，伽利略不但发现了单摆的等时性，而且发现了决定单摆周期的因素． 伽利略是一位善于解决问题的科学家．发现了单摆的等时性，他就提出了应用单摆的等时性测量时间的设想．此时伽利略想到医生治病时经常需要测量病人脉搏跳动的快慢，只凭经验测量往往出现较大误差．能不能用单摆计时测量脉搏呢？于是伽利略亲自制作了一个标准长度的单摆测量脉搏的跳动时间，使用这种装置测量比原来准确得多．于是伽利略建议医生诊脉时使用这种装置，不久这种装置在当时医学界就十分流行了．这就是世界上最早的“脉搏仪”，它是伽利略为医学做出的一个重要贡献．

伽利略科学研究方法

伽利略（1564—1642）是意大利物理学家、天文学家，近代实验科学的创始人。他的一生完全献给了科学事业，他所取得的巨大成就开创了近代物理的新纪元。正如爱因斯坦所说：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的开端。”他1632年发表了《关于两个世界体系的对话》一书，1638年又发表了《关于两门新科学的对话》一书。伽利略在长达几十年的科学研究工作期间开创了许多物理学研究方法，对今天的科学研究人员来说，在科技创新方面仍有重要的指导作用。本文试图从这些方面进行一些探究。1伽利略主要的力学研究工作自由落体问题的研究是伽利略力学研究的突破口。当时在力学问题上流行的是亚里士多德的理论。亚里士多德认为落体以匀速下落，其速度的大小与落体的重量成正比。伽利略首先指出了亚里士多德落体观念的逻辑矛盾。他假定一根不太长的绳子，两端分别系着一块石头，这两块石头的重量不同。那么，这两块石头将以什么速度下落呢？按照亚里士多德的观念，它们的重量是大小两块石头重量之和，所以它们下落的速度比任一块石头单独下落的速度都要快。另一方面，也从亚里士多德的观念出发，大石头下落得快，小石头下落得慢，则当两石头串联在一起时，会出现这样的情况：大石头快落在下，小石头慢落在上，在大石头带动下，小石头比单独下落时要快些，而大石头被小石头拖后，使之比单独下落时要慢些。即同是应用亚里士多德的观念，得出的是以上两种自相

矛盾的结果。所以亚里士多德关于落体的理论从逻辑推理上就不攻自破了。还是眼见为实，伽利略知道仅用逻辑推理是不够的，还必须用人们能够观察到的事实来驳斥亚里士多德的落体观念。相传1589年伽利略登上了意大利的比萨斜塔，让10磅重和1磅重的两个球同时下落。塔下的人都看到，这两个重量不同的球几乎是同时落地的。而根据亚里士多德的落体观念，当大球落到地面时，小球只下落到1／10的高度，这显然不符合眼见的事实。做这个实验之后，伽利略想到，有人会说物体下落速度虽然不是同重量成正比，但重物看起来总是比轻物似乎要落得快一些。由于比萨斜塔只有56米高，相对高度而言，球下落得太快了，肉眼不容易看出两者的差距。所以伽利略就想“冲淡引力”，让球落得慢一些。这样就可以比较容易地得到两个重量不同的球究竟是先后落地，还是同时落地的结论。伽利略是通过斜面实验来达到“冲淡引力”的设想的。他在长约8米的木板上，刻着一条光滑的槽，并放置成一斜面，斜面的夹角可以随意调控。他使重量不同的小球在同一高度沿斜面同时滚下。夹角越小，小球滚得就越慢。这就好比冲淡了引力。伽利略发现，重量不同的球在相同的斜面上滚动的速度是相同的，与斜面的夹角的大小无关。当斜面夹角为90度时，小球的滚动就成了自由下落。于是他得出结论：物体自由下落的速度同其重量无关。伽利略为了研究落体运动，不断人为地调整木板与水平面的夹角，观察小球在人为控制下运动，这本身就是一种典型的科学实验（这个实验曾在2002年被英国著名的《物理学世界》杂志的广大读者评为历史上“最美丽”的十大物理实验之一）。伽利略在

第二课堂(沿着伽利略的足迹)

［活动与探究］ ［课题］沿着伽利略的足迹 ［内容］阅读课文P 7《伽利略对摆动的探究》后，仿照伽利略的方法实验，讨论课文P 8中的几个问题. ［过程］首先仔细阅读课文内容，弄清伽利略对摆动研究的起因、研究的过程、方法，最后得到的结论.然后自己设计实验，仿照伽利略实验的方法完成实验，最后根据自己的实验经验，再回答问题. （一）约几个同学去玩荡秋千 （1）握住秋千的座位，向后走几步. 请你的帮手从你开始荡时计时，10 s 后告诉你，计算10 s 秋千来回摆动的次数. (2)请你的同伴坐上去，从你原来的位置开始荡，计算10 s 秋千摆动的次数. (3)请你的同伴坐上去，从比原来远的位置开始荡，计算10 s 秋千摆动的次数. 注意：每次摆动时都不要推秋千. ［结果］每次摆动的次数一样. (二）设计一个实验，验证荡秋千中的结果. 材料：线、皮圈（或不同质量的球）、较重的书、桌子、秒表或有秒针的表、剪刀、尺. 步骤：剪一段和桌子高度一样的线；将线的一端固定在皮圈 （或小球）上；另一端固定在尺的末端，把尺放在桌面上超出桌 子边缘10 cm ；用书压住尺子，如图： （1）将皮圈（或小球）拉到一侧某位置A 放开.测量在10 s 内摆动的次数.（注意：偏角要始终小些，偏角不能大于10°) （2）将皮圈（或小球）拉到一侧比原来位置高的地方B 放开， 测量在10 s 内摆动的次数. （3）换一个质量稍大或稍小的小球拉到A 位置释放，测量在 10 s 内摆动的次数. 通过比较发现，摆动的幅度及摆球的质量不影响摆动的次数. (4)将线剪短到原来的4 1，将皮圈（或小球）拉到一侧释放，并测量在10 s 内摆动的 次数. 结果：将线缩短时，摆在10 s 内摆动的次数就会增加. ［结果］通过亲自动手实践，了解了科学家思考、研究问题的方法.初步了解了科学探究活动的一般程序. ［问题讨论］ 1.伽利略是生活的有心人，正是他时时处处对生活细心的观察，才使他从看似“偶然”的事件中，发现了值得注意的问题. 2.伽利略不仅善于细心观察，而且善于动脑筋，用疑问的眼光看待发生的现象.正因为这样，他才在观察到此现象后，接着问为什么会有这样的现象.和这种现象联系的诸多因素如摆长、摆球质量、摆动幅度会如何影响现象的发生，幅度增大，每次摆动的时间还一样吗？ 3.物理知识是从实践中来的.任何的猜想、假设都需经过实践的检验才能证明它的正确性，伽利略正是用严谨的实验，证明了他猜想的正确性，对摆动规律的圆满解释提供了事实依据. 4.通过阅读课文，结合自己探究活动中的体会，同学们可以根据自己的理解谈谈科学家对摆动规律的探究，经历了怎样的历程，说明了什么问题. ［拓展思维］

研究性学习伽利略的研究艺术

伽利略科学研究方法探究 伽利略（1564—1642）是意大利物理学家、天文学家，近代实验科学的创始人。他的一生完全献给了科学事业，他所取得的巨大成就开创了近代物理的新纪元。正如爱因斯坦所说：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的开端。”他1632年发表了《关于两个世界体系的对话》一书，1638年又发表了《关于两门新科学的对话》一书。伽利略在长达几十年的科学研究工作期间开创了许多物理学研究方法，对今天的科学研究人员来说，在科技创新方面仍有重要的指导作用。本文试图从这些方面进行一些探究。1伽利略主要的力学研究工作自由落体问题的研究是伽利略力学研究的突破口。当时在力学问题上流行的是亚里士多德的理论。亚里士多德认为落体以匀速下落，其速度的大小与落体的重量成正比。伽利略首先指出了亚里士多德落体观念的逻辑矛盾。他假定一根不太长的绳子，两端分别系着一块石头，这两块石头的重量不同。那么，这两块石头将以什么速度下落呢？按照亚里士多德的观念，它们的重量是大小两块石头重量之和，所以它们下落的速度比任一块石头单独下落的速度都要快。另一方面，也从亚里士多德的观念出发，大石头下落得快，小石头下落得慢，则当两石头串联在一起时，会出现这样的情况：大石头快落在下，小石头慢落在上，在大石头带动下，小石头比单独下落时要快些，而大石头被小石头拖后，使之比单独下落时要慢些。即同是应用亚里士多德的观念，得出的是以上两种自相矛盾的结果。所以亚里士多德关于落体的理论从逻辑推理上就不攻自破了。还是眼见为实，伽利略知道仅用逻辑推理是不够的，还必须用人们能够观察到的事实来驳斥亚里士多德的落体观念。相传1589年伽利略登上了意大利的比萨斜塔，让10磅重和1 磅重的两个球同时下落。塔下的人都看到，这两个重量不同的球几乎是同时落地的。而根据亚里士多德的落体观念，当大球落到地面时，小球只下落到1／10的高度，这显然不符合眼见的事实。做这个实验之后，伽利略想到，有人会说物体下落速度虽然不是同重量成正比，但重物看起来总是比轻物似乎要落得快一些。由于比萨斜塔只有5 6米高，相对高度而言，球下落得太快了，肉眼不容易看出两者的差距。所以伽利略就想“冲淡引力”，让球落得慢一些。这样就可以比较容易地得到两个重量不同的球究竟是先后落地，还是同时落地的结论。伽利略是通过斜面实验来达到“冲淡引力”的设想的。他在长约8米的木板上，刻着一条光滑的槽，并放置成一斜面，斜面的夹角可以随意调控。他使重量不同的小球在同一高度沿斜面同时滚下。夹角越小，小球滚得就越慢。这就好比冲淡了引力。伽利略发现，重量不同的球在相同的斜面上滚动的速度是相同的，与斜面的夹角的大小无关。当斜面夹角为90度时，小球的滚动就成了自由下落。于是他得出结论：物体自由下落的速度同其重量无关。伽利略为了研究落体运动，不断人为地调整木板与水平面的夹角，观察小球在人为控制下运动，这本身就是一种典型的科学实验（这个实验曾在2002年被英国著名的《物理学世界》杂志的广大读者评为历史上“最美丽”的十大物理实验之一）。伽利略在斜塔上不能“冲淡引力”，他在家里通过斜面实验就可以做到这一点，弥补了斜塔观察活动的不足。 伽利略在斜面实验的基础上，利用数学的方法，确定了路程与时间的数量关系为：s正比于t2,这就是时间平方定律。在他的实验记录上，有这样两列数字，不同的下落时间t=1，2，3，4……;物体下落的距离之比s=1：4：9：16……。从这两列数的比例关系，伽利略证明沿斜面下滑的物体正在做匀加速运动，从而也证明了自由落体运动是匀加速直线运动。斜面实验还使伽利略发现了惯性定理。他做了两个斜面，上面都刻有一条光滑的槽，让小球从第一个斜面滚下，再爬上第二个斜面。他发现，当小球在第二个斜

25伽利略对自由落体运动的研究

2.5 伽利略对自由落体运动的研究 ★新课标要求 （一）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。 （二）过程与方法通过史实了解伽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，感受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。 （三）情感、态度与价值观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。 ★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－思考－推理－猜想－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 教师启发、引导，学生阅读教材，讨论、交流。 ★教学过程 （一）引入新课 我们已经学习了自由落体运动，知道了物体下落的快慢与物体的质量无关。这一正确认识却经历了曲折而又漫长的历史过程。这节课我们就来学习有关的史实知识，了解科学家是怎样研究落体运动的。 （二）进行新课 1、历史的错误：关于下落物体快慢 课件展示：《亚氏观点》教师活动：引导学生阅读教材第一段，提出问题：为什么会有错误的认识呢？ 学生活动：思考问题，交流体会。得出错误认识的根源：不注意探索事物的本质，思考不求甚解。 2、伽利略的逻辑推理 教师活动：引导学生阅读教材第三、四段，提出问题：伽利略是怎样论证亚里士多德观点是错误的？ 学生活动：带着问题阅读教材，阐述自己的观点。 点评：培养学生语言表达能力，培养学生逻辑推理能力。 课件展示：《逻辑的力量》 3、猜想与假说教师活动：引导学生阅读教材“猜想与假说”部分，提出问题：伽利略在研究落体运动 过程中遇到了哪些困难？面对这些困难，伽利略是怎样做的？他作出了大胆的科学猜想，猜想的内容是什么？ 学生活动：带着问题阅读教材，阐述自己的观点。 点评：培养学生语言表达能力，培养学生分析概括能力。 科学的猜想，或者叫假说，这是对事物认识的模型，是对事物认识的基础，是建立概念 描述规律的前提。 4、实验验证 教师活动：（陈述）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。 引导学生阅读教材“实验验证”部分，提出问题：伽利略在实验过程中遇到

高中物理---自由落体运动、伽利略对自由落体运动的研究练习

高中物理---自由落体运动、伽利略对自由落体运动的研究练习 A组(20分钟) 1.17世纪意大利科学家伽利略在研究落体运动的规律时,提出了著名的斜面实验,其中应用到的物理思想方法属于() A.等效替代 B.实验归纳 C.理想实验 D.控制变量 解析:伽利略的斜面实验是在实验基础上进行“合理外推”得到落体运动规律的,属于理想实验,选项C正确. 答案:C 2.关于自由落体运动,以下说法正确的是() A.从静止开始下落的物体必做自由落体运动 B.物体开始下落时,速度为零,加速度也为零 C.物体下落过程中,速度和加速度同时增大 D.物体下落过程中,速度的变化率是个恒量 答案:D 3.做自由落体运动的物体运动的时间取决于() A.物体的重力 B.物体下落的高度 C.物体的速度 D.物体的加速度 解析:由位移时间关系式h=gt2,得t=,所以做自由落体运动的物体运动的时间由下落的高度决定. 答案:B 4.甲、乙两物体的质量之比为1∶2,甲、乙两物体所在的位置高度之比为2∶1,它们各自做自由落体运动,则() A.落地时的速度之比是∶1 B.落地时的速度之比是1∶1 C.下落过程中的加速度之比是1∶2 D.下落过程中加速度之比是2∶1 解析:由v2=2gh得v=,落地时的速度之比为∶1,物体做自由落体运动时,加速度都相同,等于重力加速度. 答案:A

5.A、B两小球从不同高度自由下落,同时落地,A球下落的时间为t,B球下落的时间为,当B球开始下落的瞬间,A、B两球的高度差为() A.gt2 B.gt2 C.gt2 D.gt2 解析:A球下落高度为h A=gt2,B球下落高度为h B=g()2=gt2,当B球开始下落的瞬间,A、B两球的高度差为Δh=h A-g()2-h B=gt2,所以选项D正确. 答案:D 6.一颗自由下落的小石头,经过某点时的速度是9.8 m/s,经过另一点时的速度是39.2 m/s,求这两点间的距离和经过这段距离所用的时间.(g取9.8 m/s2) 解析:由v2-=2gh得两点间的距离 h==73.5 m 经过这段距离所用的时间 t==3 s. 答案:73.5 m 3 s 7.导学号19970059 屋檐定时滴出水滴,当第5滴正欲滴下时,第1滴已刚好到达地面,而第3滴与第2滴正分别位于高1 m的窗户的上、下沿,如图所示.g取10 m/s2,问: (1)滴水的时间间隔是多少? (2)此屋檐离地面多高? 解析:(1)设滴水时间间隔为t,第2滴运动时间为3t,第3滴运动时间为2t,加速度g=10 m/s2根据h=gt2,第2滴与第3滴的位移差为g(3t)2-g(2t)2=1 m 解得t=0.2 s. (2)屋檐离地高度为第1滴水的位移,即 H=g(4t)2=×10×(4×0.2)2 m=3.2 m. 答案:(1)0.2 s (2)3.2 m B组(20分钟)

伽利略对落体运动的研究教学设计

沪科版《普通高中课程标准实验教科书：物理必修1》第二章研究匀变速直线运动的规律 第1节伽利略对落体运动的研究 陕西省渭南市瑞泉中学张艳利 一、教材分析 从过去的阅读材料，到现在作为独立的一节，看出新教材对过程与方法，情感态度与价值观等教育目标的重视，切不可以过去轻过程重结论的思想来对待本节课的教学。本节课的突出特点是重视科学研究的过程和方法，例如用反证法使来里士多德的观点自相矛盾，用猜想与假说，数学推理，实验验证，合理外推的科学方法研究自由落体运动的规律。 二、教学设计思路 本文主要目的是带领学生体验伽得略对自由落体运动的研究方法，感悟科学探究方法，培养学生勇于敢于向权威挑战，善于观察思考，知难而进的优秀品质。所以我们按照“观察－思考－推理－猜想－验证”这样的科学探究思路引导学生进行学习 三、教学目标 1．知识与技能：通过历史回顾,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。

2．过程与方法：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 3．情感态度与价值观： 从科学研究过程中体验探索自然规律的艰辛和喜悦，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，逐步帮助学生树立起辩证唯物主义的认识论。 四、教学重点、难点 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。 难点：对于“冲淡重力”斜面实验的理解，对于伽利略手稿中数据的理解。 五、教学资源 1．实验器材：小石块一个，形状相同的纸片若干，牛顿管。2．多媒体教学设备一套：课件播放。 六、教学流程图

七、教学过程 学生分组讨论导学案上的问题，由课代表分配各小组展示的内容。 教师参与小组讨论，并检查学生导学案的完成情况。教师讲课之前各小组已将要展示的内容工整的板书到了黑板上。 师：通过刚才的讨论及对同学们导学案完成情况的检查，发现同学们都能够认真完成，并对导学案上的问题进行了深入的思考。师：我们今天要学习的内容是“伽利略对落体运动的研究”。在讲课之前先由老师为大家展示几个小实验。 师：两手分别拿出一个小石块、一张展开的纸片，从同一高度自由释放。 提问：它们谁先着地？ 学生通过观察后回答 生：小石块先着地 师：早在2000多年前，亚里士多德就根据这样的生活现象得出，“重的物体比轻的物体下落的快”的结论。 师：是这样吗？同学们再看，老师手中有两片同样轻重的纸片，把其中一个揉成纸团，让纸片和纸团从同样高度由静止释放，观察哪个先落地。 学生通过观察后回答。 生：小纸团先落地。 师：同样轻重的两个物体，你知道为什么纸片比纸团下落的慢吗？

自由落体运动教学分析

《自由落体运动》教学分析 定远二中曹士举 一、教学内容分析？ 二、本节是人教版《物理1（必修）》第二章第五节内容。它是在学习“匀变速直线运动”规律之后编排的，是匀变速直线运动的特例。通过对自由落体运动的研究，使学生既了解一种具体的运动，又巩固匀变速直线运动规律，也加强了课本知识与实际生活的联系。通过研究物理问题的基本思路和科学方法的学习，为今后研究“平抛物体的运动”打下良好的基础。本课利用闪光照片来研究物体运动的方法，也将在后续课程中得到应用。因此，本节课是本章知识的复习课，是培养学生思维的研究课，是联系生活的应用课，也是后续学习的知识准备课。 三、二、学生学习情况分析 四、（一）学生由于受日常经验的影响，对物体的下落运动普遍存在重快轻慢的错误认识。本节课拟通过学生之间的辩论，使学生明确认识到：日常见到的现象是因为受空气阻力影响的缘故，从而有效地消除学生从生活中得来的错误观念，培养学生透过现象看到本质的辩证唯物主义认识观。 五、（二）学生已学过“匀变速直线运动规律”的运动学知识，具备了一定的学习基础，通过演示实验总结出自由落体运动的特点，得出自由落体加速度的概念，然后结合匀速直线运动规律“水到渠成”地推导出自由落体运动的规律。 六、三、教学目标 七、（一）知识与技能 八、1.认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动，知道它是初速度为零的匀加速直线运动。 九、2.能用打点计时器得到相关的运动轨迹并能进行分析。 十、3.知道什么是自由落体运动的加速度，知道它的方向，知道在地球上的不同地方，重力加速度大小不同。 十一、4.掌握如何从匀变速直线运动的规律推出自由落体运动规律。 十二、（二）过程与方法 十三、引导学生利用打点计时器，记录下运动的信息，研究自由落体运动的特点，在探究运动规律的同时让学生进一步体验科学探究的方法。 十四、（三）情感态度与价值观 十五、1.调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表述能力。 十六、2.培养学生的团结合作精神和协作意识，敢于提出与别人不同的见解。 十七、四、教学重点和难点 十八、重点：自由落体运动的概念及探究自由落体运动的过程和掌握自由落体运动的规律。十九、难点：理解自由落体运动的条件及规律。 二十、五、教学过程 二十一、[引入]：很高兴来到美丽的靖远二中和大家一起交流，先和大家做一个小游戏，我这里有一张钞票，我提住它的顶端，你用两个手指头放在钞票的中间，做好夹得准备，但是注意在我放手之前你的手的任何部位都不能碰到钞票，当看到我松手时就立刻去夹，如果夹得住归你，否则归我，哪位试试为啥夹不住呢这个钱太短了，如果长点就好了。为什么反应灵敏和物体长短有关系呢通过本节课的学习大家就知道其中的奥妙了，本节课我们学习《自由落体运动》。（板书课题） 二十二、通过这节课的学习，同学们要实现以下学习目标（多媒体出示）：

第六节 伽利略对自由落体运动的研究

第六节伽利略对自由落体运动的研究 1．新的科学思想和科学研究方法：在伽利略的研究成果得到公认之前，物理学以至整个自然科学只不过是哲学的一个分支，没有取得自 己的独立地位。当时，哲学家们束缚在神学和亚里士多德教条的框框里，他们苦思巧辩，得不出符合实际的客观规律。伽利略敢于向传统 的权威思想挑战，不是先臆测事物发生的原因，而是先观察自然现象，由此发现自然规律。他摒弃神学的宇宙观，认为世界是一个有秩序的 服从简单规律的整体，要了解大自然，就必须进行系统的实验定量观测，找出它的精确的数量关系。 2．伽利略的生平简介：1564年2月15日生于意大利西北部的比萨城，父亲芬琴齐奥·伽利莱精通音乐理论和声学，著有《音乐对话》一书。1574年全家迁往意大利东部的大城市佛罗伦萨。伽利略自幼受父亲的影响，对音乐、诗歌、绘画以及机械兴趣极浓；也像他父亲一样，不迷信权威。17岁时遵从父命进比萨大学学医，可是对医学他感到枯燥无味，而在课外听家族世交、著名学者O·里奇讲欧几里得几何学和阿基米德静力学，感到浓厚兴趣。后来成为伟大的物理学家、天文学家、科学革命的先驱，是人类改变世界的大科学家之一，1642年1月8日病逝，终年78岁。 3.大事年表

1581年9月，17岁的伽利略成了比萨大学的一名学生。 1583年伽利略开始进行摆的实验。 1586年伽利略写了《小天平》。这本书使他引起了其他科学家的关注，奠定了作为数学家的基础。 1590年伽利略写了《关于运动》一书，此书把他关于运动和落体的理论结合了起来。 1591年伽利略在比萨斜塔上进行他的落体实验。伽利略的父亲去世。 1593年伽利略利用斜面开始进行加速度的实验。 1597年德国科学家开普勒出版了《神秘的宇宙》一书，此书支持哥白尼关于宇宙的理论。 1604年伽利略确定无疑地证实了地球不是宇宙的中心。10月，空中出现了一颗超新星，这件事更使伽利略确信亚里士多德关于宇宙的理论是错误的。 1609年伽利略作了一架经过改革的望远镜，并开始了他的天文观察。 1610年3月，伽利略出版了他的《星宿的信使》一书。9月，伽利略移居佛罗伦萨，在科西莫大公手下获得数学家职位。

伽利略对落体运动的研究

伽利略对落体运动的研究 秦岭中学新课程高中物理导学案 班级姓名小组上课时间：年月日 课题§2.1伽利略对落体运动的研究（阅读课型） 学前 预习 目标 提示学习 目标1、知道伽利略研究落体运动的艰难过程，理解伽利略对物体运动的研究方法在科学发展和人类进步上的重大意义，学会用实验加科学推理方法研究问题。 2、通过查阅资料，结合小组内合作探究，认识研究自然规律的科学方法。 3、通过合作探究和成果分享，体验学习乐趣。 重点 提示本节课重点是伽利略对落体运动研究的思路及方法。 难点 突破通过老师讲解和小组讨论，分步讨论伽利略研究的科学推理方法。 教法

选用小组学习讨论为主，教师讲解为辅 学法 推荐自主查阅资料，按步探究；课堂小组交流，归纳总结。 学生预习案（自主完成部分） 课本 知识 预习一类 知识 二类 知识 三类 知识 自主 学习 探究 【探究要点】 1、查阅相关资料后回答什么是“佯谬”？“伽利略佯谬”巧妙否定亚里士多德论断的对你有什么启发？ 佯谬就是指看上去是一个错误，但实际上是正确的。 通过逻辑推理，让自相矛盾的结果来证明理论的错误之处，是辩论时常常应用的有力武器。

自主 学习 探究 2.在对落体运动进行研究的过程中，伽利略成功地 使用了突出主要因素，忽略和排除次要因素的科学研究 方法。请你谈一谈他是突出了哪种主要因素，又是忽略 和排除了哪些次要因素的。 主要因素：物体质量对速度的影响； 次要因素：空气阻力、物体的形状对速度的影响 3.在研究落体运动时，伽利略为什么要设计那个著 名的“斜面实验”？ 为了克服落体运动中物体下落快，不便测量的困难。伽利略对落体运动的研究思路可以如何概括？你从中可 以得到何种启示。 研究思路概括：问题→猜想→数学推理→实验验证 →合理外推→得出结论。 给出了我们以后研究问题的基本方法，给出了进行 科学探究的一般方法和思路。设计一个表格对课本P46 提供的伽利略手稿中记录的一组实验数据进行分析，看 看你能否得出s∝t2的结论。 t时间单位：12距离单位：32130298526824119216002104

高中物理：《对自由落体运动的研究》

高中物理：对自由落体运动的研究 [A 组 素养达标] 1．关于自由落体运动的说法，正确的是( ) A ．物体由静止下落的运动就叫自由落体运动 B ．物体竖直下落的运动就叫自由落体运动 C ．物体只在重力作用下的运动就叫自由落体运动 D ．物体只在重力作用下，由静止开始下落的运动叫自由落体运动 解析：对物理学上的物理情景和物理模型要准确理解．对自由落体定义的理解，关键是两点：其一，物体只受重力，如物体下落时空气阻力不能忽略，就不叫自由落体；其二，由静止开始，如果有一定的初速度下落也不能叫自由落体．这两个条件缺一不可． 答案：D 2．(多选)下列关于重力加速度的说法正确的是( ) A ．重力加速度g 是标量，只有大小，没有方向 B ．在地球上不同地方，g 的大小是不同的，但差别不大 C ．在地球上同一地点，轻石块与重石块做自由落体运动的加速度是相同的 D ．纬度越低的地方，重力加速度g 值越小 解析：重力加速度是矢量，方向总是竖直向下．地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度是相同的，地球上不同地方g 的大小是不同的，但差别不大，纬度越低的地方，g 值越小．故正确答案为B 、C 、D. 答案：BCD 3．做自由落体运动的物体运动的时间取决于( ) A ．物体的重力 B ．物体下落的高度 C ．物体的速度 D ．物体的加速度 解析：由h ＝1 2gt 2得t ＝ 2h g ，故做自由落体运动的物体运动时间取决于物体下落的高度，B 项正确． 答案：B 4．(多选)在忽略空气阻力的情况下，让一轻一重的两块石块从同一高度同时自由下落，则关于两块石块的运动情况，下列说法正确的是( ) A ．重的石块落得快，先着地 B ．轻的石块落得快，先着地 C ．在着地前的任一时刻，两块石块具有相同的速度、相同的位移、相同的加速度 D ．两块石块在相同的下落时间段内的平均速度相等 解析：两石块都做自由落体运动，运动规律相同且有相同的加速度，由于从同一高度下

科学探究同步练习

科学探究同步练习 一、选择题 1. 科学探究过程中设计实验时，实验组与对照组（） A. 所有条件必须完全相同 B. 所有条件必须完全不同 C. 除可控因素外，其他条件必须相同 D. 除可控因素外，其他条件必须不同 2. 小明新买了一只弹簧秤，买回家后被同学小王借去玩了一会儿，还给小明后，小明却发现弹簧秤称物体已经不准了，可能是由于（） A. 用力过猛，超过量程 B. 刻度被重新刻过 C. 刻度本身不准 D. 以上都不是 3. 进行科学探究时，若实验结果与假设不相符合时，则应该（） A. 修改结果，使结果与假设相符 B. 修改假说，重新实验 C. 修改实验过程，使结果与假说相符 D. 自行依实验结果下结论 4. 在两只玻璃器皿上分别放一些食盐和敲碎的松香，用放大镜观察，则关于食盐和松香的下列说法中，错误的是（） A. 松香和食盐的颗粒大小不一致 B. 食盐颗粒有规则的外形 C. 松香颗粒有规则的外形 D. 松香和食盐都是固体 5. 美籍华裔科学家杨振宁、李政道提出了“宇称不守恒”的问题，最终被科学家吴健雄证实。结果杨振宁、李政道获得了诺贝尔物理学奖。这一事例充分说明：科学探究过程中，首要的工作是（） A. 详细观察 B. 实验验证 C. 提出假说 D. 提出问题 二、填空题 1. 科学的核心是，是科学学习的一种重要方式。 2. 小李在探究影响鱼呼吸速率（即鱼每分钟开闭鳃盖的次数）的因素时，请你补全小李的猜测： 如①鱼呼吸速率可能与水温有关； ②； ③。 3. 我校组织秋游时，小明买了一条金鱼，为了不给生活老师发现（学校规定不能把小动物带回学校饲养），偷偷地把金鱼带回寝室放在脸盆里。第二天早上，小明发现金鱼不见了。 为了知道金鱼失踪的原因，小明问寝室同学金鱼是不是被杀掉了，同学说没有；是不是被谁藏起来了，同学也都说没有；小明查看脸盆周围的地面，也没发现金鱼跳出来的痕迹；同寝室同学小宇想起来，昨夜听到生活老师进寝室查夜，小明到生活老师办公室外面时，隐约地听到生活老师办公室内有讲话声，隐约听到“不准学生把小动物带回学校饲养”、“小明同学昨天把金鱼带回寝室”之类的话，小明恍然大悟。

自由落体运动优秀教案

2.5 自由落体运动教案 焦顺生 教材分析 本节课选用人教版高中物理新课标必修一第二章第五节的内容，在此之前，教科书已安排了匀变速直线运动的内容以及匀变速直线运动的研究方法，有关打点计时器的使用方法和纸带的处理方法，因此自由落体运动可以作为匀变速直线运动的一个具体实例来进行讲解。因此，本节课既是对前面所学习到的知识的回顾与应用，同时也为日后学习平抛运动等复杂运动奠定基础。本节课的内容主要是组织同学们进行探究活动，培养同学们解决实际问题、探究规律的能力，同时对学生进行科学方法和科学思想的教育。本节课中还包含了大量的实验，通过实验起到培养学生学会研究物理问题方法的作用。 学情分析 在学习本节内容前，学生已经学习了匀变速直线运动的相关知识，打点计时器的使用方法以及只带的处理方法，而自由落体运动作为匀变速直线运动的一个特殊的实力，其基本的研究方法与研究匀变速直线运动的方法是一致的，因此学生在知识上已经具备了接受自由落体运动知识的条件，在此时引入该内容是恰到好处的。但本节课面向的主要的是高一学生，这部分学生已经具备了一定的实际生活经验，通常学生会认为物体越重下落的越快，这种错误的“前概念”直接影响了对本节内容的学习，同时学生的抽象思维比较弱，因此教师需要创设物理情境，通过演示正确合理的实验来创建一定的具体形象模型，从而帮助学生构建正确的自由落体运动的概念，摒弃前概念的干扰。 教学目标 1、知识与能力 （1）理解自由落体运动和自由落体运动性质； （2）理解重力加速度和重力加速度大小、方向； （3）掌握自由落体运动的规律； （4）培养学生分析和综合、推理和判断等思维能力。 2、过程与方法 通过牛顿管演示实验让学生观察轻重不同物体在真空中的下落过程，总结出