高中物理 伽利略对自由落体运动的研究教学设计 新人教版必修1-新人教版高一必修1物理教案VIP免费

伽利略对自由落体运动的研究【教学目标】1、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2、使学生体会“观察现象→实验探索→提出问题→讨论问题→解决问题”的科学探究方式【重点、难点分析】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“观察现象→实验探索→提出问题→讨论问题→解决问题”的科学探究方式.【自主学习】一、亚里士多德的论断亚里士多德从许多现象，如雨滴的下落、雪片从天而降、树叶飘落、苹果坠地以及石子落入水井中，发现总是轻的物体下落得慢，重的物体下落得快，于是得出重的物体比轻的物体下落得快.二、伽利略的论断1.伽利略用巧妙的推理反驳了“重的物体比轻的物体下落得更快”的说法.2.实验（1）下落的铁球和纸片，铁球下落得快.（2）下落的铁球和纸团，下落快慢差不多.（3）钱毛管实验，有空气时，小钱币下落得快；没有空气时，钱币和羽毛下落得一样快.（4）在月球上的落体实验，锤子和羽毛同时落地.通过这些实验可证明，自由落体运动的快慢是由于空气阻力造成的.3.伽利略的探究之路（1）大胆的猜想下落物体的速度是随时间均匀增大的，即v∝t.即下落物体其运动性质是匀加速直线运动.（2）数学推理用实验观察和验证v∝t，需要测量不同时刻的瞬时速度，但瞬时速度v很难直接测量.由于位移是比较容易测量的物理量，因此，如果将匀变速直线运动的位移和时间的关系找到，就比较容易进行实验验证了.从静止开始的匀加速直线运动，其位移与时间的平方成正比，即s∝t2.（3）巧妙的“冲淡重力”斜面实验实验再现：①将一条刻有光滑凹槽的长木板的一端垫起.②在盛水的大桶下面装一根细管，让水均匀流出，用流出的水量表示时间.③将铜球从凹槽的某一特定位置由静止释放.④记录下流出一定水量时，铜球的位置.⑤测量水的重量换算成时间t1，测量出铜球的位移s1.⑥重复上述实验步骤，测出t2和s2，t3和s3.……数据处理：求出位移s和时间t的比值.结论归纳：通过计算表明，在误差允许的范围内，有=＝…＝常数，即s∝t2.（4）合理外推伽利略将实验的结果作了合理的外推，把结论从有倾角的情况增大到90°的情况，这时小球将自由下落，成为自由落体.伽利略认为这时小球仍然会保持匀速直线运动的性质.这种从斜面运动到落体运动的外推，是很巧妙的.（5）伽利略的研究思路及价值思路：问题→猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论.价值：伽利略对自由落体的研究，开创了研究自然规律的科学方法，这就是抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法.这种方法对于后来的科学研究，具有重大的启蒙作用，至今仍不失为重要的科学方法之一.三、超越伽利略【合作探究】1.频闪照相就是在同一张底片上，每隔相同的时间Δt曝光一次，连续对一个物体照相，这样就会在同一张底片上呈现出同一物体在不同时刻的像.2.数据处理如：；；；；由以上计算发现，在误差允许的范围内有：＝…＝常量四、我拟定的实验方案1.实验目的（1）记录自由落体运动轨迹.（2）用打点计时器记录自由下落物体的运动信息.2.实验操作（1）把打点计时器安装在铁架台上，用导线把打点计时器和电源连接好.（2）把纸带的一端在重物上用夹子固定好，另一端穿过打点计时器的限位孔，用手竖直提起纸带使重物停靠在打点计时器附近.（3）先接通电源，后松开纸带，让重物自由下落.（4）重复2、3步再打几条纸带.●问题与探究问题1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（如图2－5－1），令周仓折服.这个故事真能说明关羽臂力过人吗？为什么？关羽周仓图2－5－1探究思路：稻草被扔出后，空气阻力对一根稻草运动的影响要远大于对一捆稻草运动的影响，故某一个人不能将一根稻草扔过河，不等于他就不能将一捆稻草扔过河.有时直觉经验会将我们引向错误的结论，抓住事物本质，排除干扰因素的研究方法是物理学中常用的方法.问题2从高空落下的...