粤教版高中物理必修一《探究自由落体运动》教案-新版

2.1《探究自由落体运动》教案
学习目标:
知识与技能
1.了解物理学史。
2.知道伽利略对自由落体运动的研究方法。
过程与方法
1.学习伽利略的科学方法。
2.培养学生自己查找资料学习物理学史。
情感态度与价值观
1.学习科学家们对知识敢于质疑的勇气。
2.学习科学家们科学研究的执著精神。
3.通过学生自己查找资料，提高学生对物理学的兴趣。
4．通过对亚里士多德和伽利略的了解，认识到科学的探索是一个漫长的过
程，需要几代人的不懈努力。
学习难点:
1. 理解什么是落体运动，探究落体运动验证伽利略的结论
2. 记录自由落体运动的轨迹
学习重点: 探究落体运动及自由落体运动
主要内容:
一、认识两位科学家
老师提出：哪位同学乐意给大家讲一讲自己所查到的关于伽利略和亚里士多
德的资料，先说说伽利略吧。
学生可能的回答：①伽利略全名伽利略·伽利莱，他是文艺复兴后期近代实
验科学的创始人。1564年伽利略生于意大利的比萨城，1611年，伽利略应邀来到
罗马，在罗马期间，伽利略为了确立新的自然研究法—实验法的地位，又同教会
的唯心论世界观进行了激烈的斗争，这就更加激怒了教会。1632年，他的名著《关
于两大世界体系的对话》出版，但立即被教会列为禁书。1633年6月22日，伽利
略受到宗教法庭审判，并被判终身软禁，成了“宗教裁判判所”的囚徒。1638
年，伽利略在荷兰出版了《关于两门新学科与数学证明的谈话》一书，对自己多
年来在力学方面的研究进行了总结。
②他的父亲是一位才华出众的音乐家和教育家。他在科学上的创造才能，在
青年时代就显示出来了。当他还是比萨大学医科学生时，就发明了能测量脉搏速
率的摆式计时装置。后来他的兴趣转向了数学和物理学。
③1581年，17岁的伽利略对古希腊的物理学及亚里士多德、埃夫克利德和阿
基米德的著作着迷。伽利略在数学、天文学，特别是力学方面有了很深的造诣，
学术上成果累累。他通过大量的观察和实验总结出了惯性定律、自由落体运动规
律和相对性原理；发现了单摆振动的等时性原理；用自制的33倍望远镜观察天象，
发现了一系列令人震惊的天文现象。伽利略将观察到的天文现象写成《星际使者》
一书，于1610年发表。书中介绍了月球上的环状山脉，无数星体构成的银河系，
金星的盈亏，木星的四颗卫星，太阳黑斑等等，从而对哥白尼的“天体运行”论
提供了有力的支持，同时也动摇了亚里士多德—托勒密的地心说。
教师对学生的回答给予肯定：关于伽利略的资料收集非常细致，下面再说说
亚里士多德吧。
学生可能的回答：①作为一位伟大的、百科全书式的科学家，亚里士多德对
世界的贡献之大，令人震惊。他至少撰写了170种著作，其中流传下来的有47种。
他的科学著作，在那个年代简直就是一本百科全书。但他的成就远不止于此。他
还是一位真正哲学家，对哲学每个学科几乎都做出了贡献。亚里士多德集中古代
知识于一身，在他死后几百年中，没有一个人像他那样对知识有过系统考察和全
面掌握。他的著作是古代的百科全书。恩格斯称他是“最博学的人”。 ②亚里
士多德最大的贡献在于创立了形式逻辑这一重要分支学科。逻辑思维是亚里士多
德在众多领域建树卓越的支柱。
亚里士多德的思想对西方文化根本倾向以至内容产生了深刻的影响。在上古
及中古时期，他的著作被译成拉丁文、叙利亚文、阿拉伯文、意大利文、希伯来
文、德语和英语。随着亚里士多德作品的不断被发现，中世纪出现了一个研究亚
里士多德主义的新时代，学者们以此作为求得各方面真知识的基础。
亚里士多德学识渊博，著述颇丰．他对于当时尚未分类的科学部门如政治、
逻辑、伦理、历史、物理(自然学科)、心理学、美学、教育学等均有研究并有独
到见解，被马克思誉为“古代最伟大的思想家”。
③亚里士多德是古希腊又一位伟大的教育思想家，建立了包括自然学科在内
的百科全书式的课程体系，提出了注重实践的良好措施，为后人留下了一笔包罗
宏富的教育遗产。亚里士多德显示了希腊科学的一个转折点。在他以前，科学家
和哲学家都力求提出一个完整的世界体系，来解释自然现象．他是最后一个提出
完整世界体系的人。在他以后，许多科学家放弃提出完整体系的企图，转入研究
具体问题。
教师指出：物理教科书上，亚里士多德给同学们的形象不妙、他老是出错，
老是作出一些轻率的结论。同学们觉得亚里士多德实在太不高明而伽利略则比
他伟大于百倍。事实上，亚里士多德是古代一位伟大的学者，一位百科全书式
的大学问家，有几乎无所不及的思想成。我们应该正确的、全面的去认识一位
科学家。伽利略创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，从而纠正
了亚里士多德在物理上犯的一些错误
二、落体运动的思考
早在两千多年前，古希腊学者亚里士多德认可，重的物体下落的快。由这一
观点出发，可以得出如下两个结论：
结论一：如果把石头和树叶困在一起，其所受的重力一定比期中任一物体大，
其下落速度也应该比期中任一物体下落速度快。
结论二：如果把石头和树叶困在一起，独自下落较慢的树叶就会拖慢独自下
落较快的石头，最终其下落速度应该比石头的下落速度慢
为什么同一种观点会推导出两个截然相反的结论呢？
实验探究
取两枚相同的硬币和两张与硬币表面面积相同的纸片
1、将一枚硬币和一张展开的纸片从同一高度自由下落，他们的情况：
2、把一张纸片捏成纸团，将纸团和一张展开的纸片从同一高度自由下落，
他们下落的情况是：
3、将一枚硬币和一枚表面贴有纸片的硬币从同一高度自由下落，他们下落
的情况是：
分析实验中物体下落过程的运动情况与物体所受的重力有没有关系
伽利略对落体现象进行研究后，得出了一个结论;
物体下落过程中的运动情况与物体所受的重力无关
观察与思考
教师用玻璃管演示鸡毛和金属片在空气中、真空中下落情况：
从观察到的实验结果分析，影响羽毛和金属片下落快慢的原因？
三、记录自由落体运动轨迹
实验：将一系有纸带的重物从一定的高度自由下落，利用打点计时器记录重
物的下落过程：
1）重物做自由落体运动的过程中，其速度有没有发生变化？
如何从实验中判断出来？
2）有的同学从实验结果中得出位移与时间的二次方成正比，有的同学得出
位移与时间成正比，你的结论如何呢？
3）影响实验精确程度的因素有哪些？
由实验总结：
1．定义：只受重力作用，从静止开始的下落运动。
2．特点： ①初速V0=0
②只受一个力，即重力作用。当空气阻力很小，可以忽略不计时，物体的下
落可以看作自由落体运动。
3．性质：初速为零的匀加速直线运动。
①经过多少时间落到地面；
②从开始落下的时刻起，在第1s内的位移、最后1s内的位移；
③落下一半时间的位移．
阅读材料：伽利略生平
伽利略(1564～1642)生于意大利北部佛罗伦萨一个贵族的家庭。他在科学上
的创造才能，在青年时代就显示出来了。当他还是比萨大学医科学生时，就发明
了能测量脉搏速率的摆式计时装置。后来，他的兴趣转向了数学和物理学，26
岁就担任了比萨大学的数学教授。由于他在科学上的独创精神，不久就跟拥护亚
里士多德传统观点的人们发生了冲突，遭到对手们的排挤，不得不在1591年辞
去比萨大学的职务，转而到威尼斯的帕多瓦大学任教。
在帕多瓦，伽利略开始研究天文学，成为哥白尼的日心说的热烈支持者。他
制造了望远镜，观测到木星的四颗卫星，证明了地球并不是一切天体运动环绕的
中心。用望远镜进行观测，他发现了月面的凹凸不平以及乳带似的银河原来是由
许许多多独立的恒星组成的。他还制成了空气温度计，这是世界上最早的温度计。
这些光辉的成就，使他获得了巨大的声望。
1610年，伽利略接受了图斯卡尼大公爵的邀请，回到他的故乡，担当了大
公爵的宫廷数学家兼哲学家。伽利略这样做的目的是希望大公爵对他的科学研究
给予资助．但是不久，他就受到了教会的迫害。由于他勇敢地宣传哥白尼的学说，
1616年，被传唤到罗马的宗教裁判所．宗教裁判所谴责了哥白尼的学说，并责
令伽利略保持沉默。1632年，伽利略发表《两种世界观的对话》一书，被教会
认为违反了1616年的禁令．伽利略被召到罗马囚禁了几个月，受到缺席审判，
遭到苦刑和恐吓，并被迫当众跪地表示“公开放弃、诅咒和痛恨地动说的错误和
异端”，最后被判处终身监禁，他的书也被列为禁书。
1632年以后，伽利略专心致志于力学的研究，并于1638年完成了《两种新
科学的对话》。由于教会的禁令，这部书无法在意大利出版，只能在荷兰秘密刊
行。这部著作是伽利略最伟大和最重要的著作。伽利略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。他坚持“自然科
学书籍要用数学来写”的观点，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。
1642年，伽利略在贫病交加中逝世，享年78岁。1983年，罗马教延正式承
认，350年前宗教裁判所对伽利略的审判是错误的。