作業(yè)內(nèi)容
伽利略對自由落體運(yùn)動的研究
課型：概念課
教學(xué)目的和要求：
1、教學(xué)目標(biāo)：
（1）、了解伽利略對自由落體運(yùn)動的研究思路和技巧；
2、過程和方式：
（1）、經(jīng)歷伽利略對自由落體運(yùn)動的研究方式，感受科學(xué)探究的技巧；
（2）、培養(yǎng)中學(xué)生進(jìn)行物理推理和圖像處理數(shù)據(jù)的能力。
3、情感目標(biāo)：
（1)、激發(fā)了中學(xué)生學(xué)習(xí)伽利略勇于向權(quán)威挑戰(zhàn)，擅于觀察思索伽利略自由落體實(shí)驗(yàn)，知難而進(jìn)的優(yōu)秀品質(zhì)；
(2)、培養(yǎng)中學(xué)生耐心細(xì)致的意志品質(zhì)，創(chuàng)新思想和相互協(xié)作的精神。
教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：
1、教學(xué)重點(diǎn)
（1）了解伽利略對物體下落運(yùn)動快慢問題的實(shí)驗(yàn)研究過程。
（2）明晰實(shí)驗(yàn)及科學(xué)的思維方式在探究中的重要作用，學(xué)會伽利略有關(guān)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)思想和技巧。
2、教學(xué)難點(diǎn)：
（1）使中學(xué)生感受“觀察現(xiàn)象→實(shí)驗(yàn)探求→提出問題→討論問題→解決問題”的科學(xué)探究方法。
教學(xué)方式：探究、講授、討論、實(shí)驗(yàn)相結(jié)合
教具：投影儀、粉筆。
板書設(shè)計(jì)：延綿兩千年的錯誤
邏輯的力量
猜測與假說
實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
五、伽利略的科學(xué)方式
教學(xué)過程
一、綿延兩千年的錯誤
公元前4世紀(jì)，古埃及偉大的思想家、哲學(xué)家亞里士多德得出推論：物體下落的快慢是由它們的重量決定。他的這一論斷留傳了近2000年。
【教師活動】提出問題：為何亞里士多德會有錯誤的認(rèn)識呢?
【學(xué)生活動】學(xué)生思索問題，交流感受。
中學(xué)生回答：錯誤認(rèn)識的癥結(jié)在于不重視探求事物的本質(zhì)，思索不求甚解。
二、邏輯的力量
直至16世紀(jì)末，文藝復(fù)興時期伽利略對亞里士多德的想法提出了指責(zé)，并對自由落體運(yùn)動進(jìn)行了深入的研究。
用同一觀點(diǎn)剖析同一問題卻得到完全矛盾的兩個推論，說明亞里士多德的觀點(diǎn)是錯誤的。于是伽利略覺得重物與輕物應(yīng)當(dāng)下落得同樣快。
三、猜想與假說
伽利略運(yùn)用理想模型，推測運(yùn)動的規(guī)律
提出假定：伽利略推測落體運(yùn)動應(yīng)當(dāng)是一種最簡單的變速運(yùn)動，物體的速率應(yīng)當(dāng)是均勻變化的。
物理推理：伽利略通過物理運(yùn)算得出：
假如v與x成反比，將會推導(dǎo)入非常復(fù)雜的推論（被否定）；
假如v與t成反比，它通過的位移x就與t2成反比。這僅是看法，正確與否需實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)：速率從0開始隨時間均勻變化，可以推論出位移與時間平方成反比。倘若證明了位移與時間的平方成反比關(guān)系，就證明了自由落體速率隨時間均勻變化。
所以伽利略的精力集中在ｖ與ｔ成反比的實(shí)驗(yàn)研究上。
四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
當(dāng)時伽利略采用斜面實(shí)驗(yàn)，拿來“沖淡”重力，巧妙解決了檢測速率和時間的困局。伽利略在一塊木板上刻出一道直槽，槽內(nèi)貼上牛皮紙使之平滑，用自制的水鐘檢測時間，做了上百次實(shí)驗(yàn)，探究一個光滑銅質(zhì)小球沿傾斜直槽滑下時的運(yùn)動情況。
小球在光滑斜面上運(yùn)動如伽利略預(yù)想的那樣。即小球沿光滑斜面運(yùn)動時通過的位移x確實(shí)與t2成反比，小球的運(yùn)動是勻變速直線運(yùn)動。即夾角一定時，不同小球的加速度相同，夾角越大加速度越大。
合理外推：假如小球從光滑斜面滑下速率是隨時間均勻變化的，自由落體的速率也是隨時間均勻變化。因自由落體可覺得在夾角為90°的斜面上運(yùn)動。
其實(shí)當(dāng)時伽利略早已意識到空氣的阻力將影響物體的下落速率，然而因?yàn)榭茖W(xué)發(fā)展和儀器設(shè)備的限制，當(dāng)時一直沒有辦法用實(shí)驗(yàn)手段得到真空，伽利略的研究也只能逗留在理論研究階段。直至牛頓的時代，發(fā)明了抽氣機(jī)伽利略自由落體實(shí)驗(yàn)，才由牛頓設(shè)計(jì)了錢羽管（又稱牛頓管），真正用實(shí)驗(yàn)證明在真空中，物體下落速率與物體重量無關(guān)。于是，伽利略的落體理論通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了其正確性。
伽利略的科學(xué)方式
對現(xiàn)象的通常觀察→提出假定→運(yùn)用邏輯得出結(jié)論→實(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)→對假定進(jìn)行修正和推廣。
伽利略的科學(xué)思想方式的核心是把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理(包括物理推理)和諧地結(jié)合上去，進(jìn)而發(fā)展了人類科學(xué)思維方法和科學(xué)研究方式