26《伽利略对自由落体运动的研究》

1、2.6伽利略对自由落体运动的研究（4课时）第1课时伽利略对自由落体运动的研究整体设计【教学目标】：知识与技能：了解落体运动研究的历史，了解逻辑推理的特色。理解任何猜想和假说都需要有实验验证的重要性。过程与方法：让学生初步体会抽象思维、提出假说、科学实验是进行科学研究的重要思路和方法。通过历史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。情感态度与价值观：渗透研究自然规律的科学方法。通过了解历史，培养学生的意志和科学的方法观，避免盲目和急功近利，提高认识。经历伽利略对自由落体运动的研究过程，体验

2、数学在研究物理问题中的重要性，体会发现客观世界之旅带来的乐趣。【重点难点】：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想方法在探究中的重要作用，从中提炼自己的学习方法。难点：“观察-思考-推理-猜想-验证”是本节的重点思路，也是培养学生良好思维习惯的重要参考。【教学用具】：教学过程【自主学习】：（预习教材P46-P48）亚里士多德认为物体下落的快慢是由它的_决定的，相同情况下物体越重下落得_。伽利略认为，重物和轻物应该下落得_。他猜想落体运动应该是一种最简单的_，即它的_应该是均匀变化的。日常生活中常会见到，较重的物体下落得比较快，较轻的物体下落得比较慢，这是由于_对不同物体的

3、不同影响。（甲）（乙）（丙）（丁）图(2.6-1)由于自由下落得物体运动时间_，当时直接验证自由落体运动是匀加速直线运动很困难，伽利略采用了间接的验证方法。他让一个铜球从倾角很小的斜面上滚下（如图(2.6-1)所示），做了上百次的实验，证明了球在_的运动是匀变速直线运动，然后将此结论_到自由落体运动上。【合作探究】：绵延两千年的错误：问题1：对于物体下落快慢的决定因素，亚里士多德的观点是什么？他的错误观点的根源是什么？答：_。逻辑的力量：问题2：伽利略是怎样用逻辑推理说明亚里士多德的错误？请简述推理过程。答：_。猜想与假说：问题3：伽利略在研究自由落体运动过程中首先遇到了什么困难？他是怎样解决

4、困难的？答：_。伽利略猜想自由落体运动是一种什么性质的运动？答：_。实验验证：问题4：伽利略在用实验验证自己对自由落体运动的猜想过程中，遇到了什么困难？答：_。在伽利略看来，物体做匀变速直线运动应该满足什么条件？他要验证的结论是什么？答：_。他采用了什么方法巧妙地验证了结论？请简述其验证过程。答：_。请归纳一下，伽利略在研究自由落体运动的过程中采用了什么科学方法？这种科学方法的核心是什么？答：_。请简单评价伽利略对物理学的贡献。答：第一次理清了力与运动的关系；第一次采用实验作为物理研究的方法；标志着物理学的真正开端近代科学之父。真正开端人才辈出发展迅速成就辉煌；【问题生成】：（请写出你的疑问）

5、【展示交流】：【达标检测】：在物理学的发展历史历程中，下面的哪位科学家首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展：（ ）A.亚里士多德 B.伽利略 C.牛顿 D.爱因斯坦在学习物理知识的同时，还应当十分注意学习物理学研究问题的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要。伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍然具有重要意义。请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定下列哪个过程是伽利略的探究过程：（ ）A.猜想问题数学推理实验验证合理外

6、推得出结论。B.问题猜想实验验证数学推理合理外推得出结论。C.问题猜想数学推理实验验证合理外推得出结论。D.猜想问题实验验证数学推理合理外推得出结论。甲同学看到乙同学从10层楼的楼顶同时由静止释放两个看上去完全相同的铁球，结果甲同学看到两球不是同时落地的。他分析了两球未能同时落地的原因。你认为他的下列分析哪些是正确的是：（ ）A.两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力小。B.两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力大。C.两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是实心球，重力远大于阻力。D.两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是空心球，阻力与重力比，差别较

7、小。伽利略对自由落体运动的研究是科学实验和逻辑思维的完美结合。图(2.6-2)示可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是：（ ）（甲）（乙）（丙）（丁）图(2.6-2)A.其中甲是实验现象，丁是经过合理的推断得到的结论。B.其中丁是实验现象，甲是经过合理的推断得到的结论。C.运用甲中的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显。D.运用丁中的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显。【反馈意见】：（请写出你的所感、所得、所疑）附录：伽利略的主要成就力学：伽利略是第一个把实验引进力学的科学家，他利用实验和数学相结合的方法确定了一些重要的力学定律。1582年前后，他经

8、过长久的实验观察和数学推算，得到了摆的等时性定律。他根据杠杆原理和浮力原理写出了第一篇题为天平的论文。不久又写了论文论重力，第一次揭示了重力和重心的实质并给出准确的数学表达式。在15891591年间，伽利略对落体运动作了细致的观察。从实验和理论上否定了统治千余年的亚里士多德关于“落体运动法则”确立了正确的“自由落体定律”，即在忽略空气阻力条件下，重量不同的球在下落时同时落地，下落的速度与重量无关。伽利略对运动基本概念，包括重心、速度、加速度等都作了详尽研究并给出了严格的数学表达式。尤其是加速度概念的提出，在力学史上是一个里程碑。有了加速度的概念，力学中的动力学部分才能建立在科学基础之上，而在伽

9、利略之前，只有静力学部分有定量的描述。伽利略曾非正式地提出过惯性定律（见牛顿运动定律）和外力作用下物体的运动规律，这为牛顿正式提出运动第一、第二定律奠定了基础。伽利略还提出过合力定律，抛射体运动规律，并确立了伽利略相对性原理. 伽利略在力学方面的贡献是多方面的。这在他晚年写出的力学著作关于两门新科学的谈话和数学证明中有详细的描述。在这本不朽著作中，除动力学外，还有不少关于材料力学的内容。 天文学：他是利用望远镜观测天体取得大量成果的第一位科学家。这些成果包括：发现月球表面凹凸不平，木星有四个卫星（现称伽利略卫星），太阳黑子和太阳的自转，金星、木星的盈亏现象以及银河由无数恒星组成等。他用实验证实

10、了哥白尼的“日心说”，彻底否定了统治千余年的亚里士多德和托勒密的“地心说”。 哲学：他一生坚持与唯心论和教会的经院哲学作斗争,主张用具体的实验来认识自然规律,认为经验是理论知识的源泉。他不承认世界上有绝对真理和掌握真理的绝对权威，反对盲目迷信。他承认物质的客观性、多样性和宇宙的无限性，这些观点对发展唯物主义的哲学具有重要的意义。主要著作：关于两种世界体系的对话、关于两门新科学的谈话和数学证明、天平、论重力等。第2课时竖直上抛运动整体设计【教学目标】：知识与技能：理解并掌握竖直上抛运动的特点、性质、规律；初步掌握竖直上抛运动规律的应用。过程与方法：体验应用规律的方法，培养分析物理过程的能力。情感

11、态度与价值观：增强学习物理的信心、提高学习物理的兴趣。【重点难点】：竖直上抛运动的特点、规律的应用。【教学用具】：多媒体课件教学过程【自主学习】：基本公式：速度公式：_位移公式：_速度-位移关系式：_三个推论：中点时刻的瞬时速度公式：=_。中点位移的瞬时速度公式：=_。判别式：x=_。比例规律：（v0=0）ts末、2ts末、，nts末速度之比为：_。ts内、2ts内、，nts内位移之比为：_。第1个ts内、第2个ts内、，第n个ts内位移之比为：_。第1个x、第2个x、，第n个x所用时间之比为：_。第1个x、第2个x、，第n个x末端速度之比为：_。自由落体运动的规律：（v0=0，a=g）基本公

12、式：速度公式：_位移公式：_速度-位移关系式：_三个推论：中点时刻的瞬时速度公式：=_。中点位移的瞬时速度公式：=_。判别式：x=_。比例规律：（略）【合作探究】：定义：只在重力作用下，将物体以一定初速度v0沿竖直向上抛出。问题1：请简述物体做竖直上抛运动的过程可分为几个阶段？各阶段分别是什么运动？答：_。请简述物体做竖直上抛运动的加速度具有什么特点？答：_。竖直上抛运动是一种什么性质的运动？答：_。规律：（以竖直向上为正）vv0-v0Ott上t总图(2.6-3)公式：；v-t图象：如图(2.6-3)斜率：k=_；纵截距：_；与横轴的交点表示：_；改变初速度v0，得到的图象有何关系？答：_。具

13、体问题：（v0已知）上升时间：t上=_。上升最大高度：H=_。落回原地时间：t总=_。落回原地速度：vt=_。注：过程特点：_。处理方法：_。【问题生成】：（请写出你的疑问）【展示交流】：【达标检测】：一物体从地面以v0=40m/s的初速度做竖直上抛运动，g=10m/s2。试求：3s末、4s末、5s末物体的速度分别是多少？3s末、4s末、5s末物体离开抛出点的位移分别是多少？物体从抛出点到位移大小为60m所需要的时间是多少？一物体以v0=20m/s的初速度做竖直上抛运动，g=10m/s2。试求：物体上升到最高点需要多长时间？物体上升到最高点的高度是多少？物体返回抛出点需要多长时间？物体返回抛出

14、点时的速度是多大？（附加题）一跳水运动员从离地面高10m的平台向上跃起举双臂直体离开台面，此时其重心位于从手到脚全长的中点，跃起后重心升高0.45m到最高点，落水时身体竖直，手先入水中（在此过程中运动员水平方向运动忽略）。试画出运动员运动过程的示意图；从离开跃台到手触水面，他可用于完成空中动作的时间是多长？（计算时，可把运动员全部质量集中在一点（即重心处），取g=10m/s2，结果取二位有效数字）【反馈意见】：（请写出你的所感、所得、所疑）第3课时运动图象整体设计【教学目标】：知识与技能：过程与方法：情感态度与价值观：【重点难点】：重点：难点：【教学用具】：多媒体课件教学过程【自主学习】：x-

15、t图象：v-t图象：形状xOtvOt纵坐标意义对应运动斜率交点纵截距面积【合作探究】：一物体以3m/s的速度匀速向东运动了4s后，立即以4m/s的反向速度向西运动了4s，作出物体的s-t图象和v-t图象，并由v-t图象求出位移和路程。图(2.6-4)v(m/s)t/sO5-5BACDEF20408060100一辆汽车沿着笔直的公路行驶，其v-t图象如图(2.6-4)所示。说明图中OA、AB、BC、CD、DE、EF各段表示的是什么运动？根据图中折线和有关数据求出汽车在整个行驶过程中所通过的位移。【问题生成】：（请写出你的疑问）【展示交流】：【达标检测】：x/m510O-5-1012345t/s(

16、甲)v/m/s510O-5-1012345t/s(乙)图(2.6-5)一个质点做直线运动，其x-t图象如图(2.6-5)（甲）所示，则请在图(乙)中作出与之对应的v-t图象。A.vOtvC.OtvOB.tvOD.t从手中竖直向上抛出的小球，与水平天花板碰撞后又落回到手中，设竖直向上的方向为正方向，小球与天花板碰撞时间极短。若不计空气阻力和碰撞过程中动能的损失，则在图(2.6-6)中，能够描述小球从抛出到落回到手中整个过程运动规律的图象是：（ ）【反馈意见】：（请写出你的所感、所得、所疑）第4课时追及与相遇问题整体设计【教学目标】：知识与技能：学会分析复杂过程的技巧。掌握追及与相遇问题的典型方法

17、。过程与方法：体验应用规律的方法，培养分析物理过程的能力。情感态度与价值观：增强学习物理的信心、提高学习物理的兴趣。【重点难点】：临界法、图象法。【教学用具】：多媒体课件教学过程【自主学习】：问题1：甲、乙两车从同一地点沿同一方向同时出发做匀速直线运动，甲的速度为v甲=20m/s，乙的速度为v乙=10m/s。则甲、乙两车谁运动在前谁运动在后？它们之间的距离是逐渐缩小还是逐渐扩大？答：_。甲、乙两车从同一地点沿同一方向同时出发做直线运动，时间t=10s内甲的速度由20m/s均匀减小到16m/s，乙的速度由10m/s均匀增大到14m/s。则甲、乙两车谁运动在前谁运动在后？它们之间的距离是逐渐缩小还

18、是逐渐扩大？答：_。甲、乙两车从同一地点沿同一方向同时出发做直线运动，时间t=10s内甲的速度由20m/s均匀增大到30m/s，乙的速度由10m/s均匀增大到20m/s。则甲、乙两车谁运动在前谁运动在后？它们之间的距离是逐渐缩小还是逐渐扩大？答：_。由以上分析可知：两物体一前一后沿一直线做同方向的运动，它们之间的距离在什么情况下会逐渐缩小？在什么情况下会逐渐扩大？答：_。问题2：甲物体从静止开始以1m/s2的加速度做匀加速直线运动，乙物体以6m/s的速度做匀速直线运动。请将甲、乙两物体在表中各时刻对应的瞬时速度值填入下表；t/s012345v甲/m/sv乙/m/sv/m/st/sO612612图(2.6-7)请在图(2.6-7)中同一坐标系中做出甲、乙两物体的v-t图象。【合作探究】：例题：车从静止开始以1m/s2的加速度前进，车后相距x0为25m处，某人同时开始以6m/s的速度追车，能否追上？若追不上，求人、车间的最小距离。方法：临界法方法：图象法方法：判别式法方法：相对运动法课堂小结：一个关键：过程。两个关系：位移关系；