《2.6伽利略对自由落体运动的研究》教材分析本教学设计选自人教版新课标高中物理教材第二章第六节《伽利略对自由落体运动的研究》，本节介绍亚里士多德，伽利略的观点，让学生感受科学的进步和不断的发展。并对伽利略的实验进行详细的探究，使学生更加深刻的理解和领会科学探究思想和方法。教学目标知识与技能 1．了解落体运动研究的史实，了解逻辑推理的特色；2．理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性。过程与方法1．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；2．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。情感态度与价值观1．渗透研究自然规律的科学方法；2．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；3．经历伽利略对自由落体运动的研究过程，体验数学在研究物理问题中的重要性。体会人类对客观世界发现之旅的乐趣。教学重难点重点 ：了解探索过程，明确探索的步骤，同时了解实验及科学的思维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。第 1 页


结论：重的物体比轻的物体下落得快。亚里士多德的
论断流传2近了 000年利直到，16世纪，在意大的比萨斜塔上
，伽利略做了著名的两，球同时落地的个验实两个轻小不同的重球同时落地的
音声是，那样的美清脆妙，又是那样的发振聩！它聋动摇们了人头脑中的旧
观念，开创和实验了科学推理之先河，将近代物理学以至近代科学推上了历史的
舞台。今天这
节课我们就一起来由历伽利略对自经落体运动的研究过程，领悟这位
大师的科学精神、物理思想、研究方法，得其精髓，有所借鉴。【设计意
图】从生活识象出发，让同学们感受到现理知物遍布生活各处，激发学生的学习
热情。【新课教学】一、
绵延两千年的误错落体的运动是
司空见惯的，但人类对它的认识却经历了
差不多两千年的时间。曾因爱坦斯经颇为感慨地说：“
有一个基题问本，几千年来都糊因它太复杂而含为不清，这就
是运动的问题。”最早大究研动问题的，运概要算古希腊学
者亚里士多德了。是
什么因素决定一个下落物体的快慢呢？平常观察到的
事实是，一块石头比一片树叶落得快些……公元前，人们对物体下落的研究很少
，凭着观察认为重的物体比轻的物体下落得快。当时，著名的思想家亚里士多德（Aristotle，前384～
前322）经过了观察和总结认为“物体下落的速第 2 页
教学准备1、多媒体课件；2、学生完成相应预习内容；3、学生课前查阅相关背景资料，搜集有关资料。教学过程【新课导入】我们用手拿一个小球和一张纸片，放开后，小球和纸片从静止开始下落.我们可以看到，小球先落地，纸片后落地。公元前4世纪，古希腊伟大的思想家、哲学家亚里士多德（Arestotle）根据与我们类似的观察，直接得出


力成正比，”这一观点正好应和了人们潜，识里意想法；同时的它又亚伟大的是里士多德提出的
论断，人们深信不疑。从那们后，人以判断物体下落的
快慢，甚至给孩子们上课时一直坚持这，一点观这一观点一直延续了2019多
年，从没有人对它提出异议大家都，奉为经典。亚里士多德的观点：物体
越重，下落越快。【
交流与讨论】提出问题：
为什么会有错误的认识呢？学生思考问题，
交流体会。生：
错误认识的根源在于不注意索探事物的本质，思考不求甚
解。【设计意
，】从亚里士多德的观点入手图引导学生分析其错误
的原因。二、逻辑的
力量16世纪
末，意大利比萨大学的青年学者l利略（GalileoGa伽ilei，1564－1642）对亚里士多德的
论断表示了怀疑。后来，他
年1638在出版的《两种新科学的对话》一书中对此做出了评论据根。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，小石头的落下速度，4为当们我把两块石头捆
在一起时，大石头会被小石头拖着而减慢，结整果个统系落的下速度应该小
8；于捆但两块石头在一起，总的重比量大石还头，要重整因此个系统下落的
速度要比8还大。这样，就从“重物轻比落得物快了”的前提断出推互相矛盾
的结论，这理使亚里士德的多论陷入了困境。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快样。（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。了管如此尽，来界世自各地的人们都要前
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：
既中物体下落过程然的运动情况与物体量无质关，么那么什为在现实生
活体，不同物体的落中运动，下落快慢同不？呢我们能否由猜是想于空气阻力
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。【设计意
图】引导学生一起分析物理下落慢快的影响因素。第 3 页
度与重


、猜想与假说伽利略并
没有就此止步，他要进一步通过实验研究自由落体运动的规律。【
困难一：概略念】伽利首先面临的困难是概念上，的为因那们时人连速度的明确
定义都没有。因此，对伽利略来说，须必首先建立描述运动所需的概念。
此前们我所的学概，念诸如平均速度、瞬时速度以及加速度等，就是伽利略
首先建立起来的。爱因斯坦
有一句很著名的话：“提出一个问题比往往解决重个问题更一要，因为
解决题一个问有时仅仅学一个数是上或实验上的技巧，而出新的问题、提新的可能性，从新的
角度去看旧问的题，却需要创造性的想像力，且而标志着科学
上的真正进步。”伽利略相
信，自然界是简单，的自然界的规律也是简单的。他从这个信出念发，猜想落体也一
定是一种最简单的变速运动，单最简而的变速运动，它的速
度应该是均匀变化的。但
是，速度的样化怎变才算“均匀”呢他？考虑了两种一可能：种是速度的
化变对时来间说是均匀的，即v与t成正比，例如，每过1s，速度的变化量都是2m/s；
另一种是速度的变化对位移来说是均匀，的即v与成x正比，例如
，每下落1m，速度的变化量都是2m/s。【设计意
图】提出猜想和假设，引发学生深入思考。四
、实验验证后
来发现，如果v与x成正比，将出会导推荒谬的结论。所以，伽利略开始以实验
来检验v与t成正比的猜想是否是真实的。【
困难二：瞬时速度不便于测量时在伽】略的利代，技术不够发达，无法直接
测定瞬时速度，所以也就不能直接得到速的度变化规律。但伽，是利略通过数学运
算得出结论：果如物体的初
速度为0，而且速度随时间的变化
是均匀的，即v∝t，它通过的
移就位与所时用间二的次方成正比
，即x∝t2（学过前面的几节，我们也能进行
这样的数学推算了）。
这样，只要测体物出通过不同位移所时的用间，就可以验证这个物体的速
度是否随时间均匀变化。伽利略
比他的前人更伟大，就在于他首先采验了用实以检的猜想和假设验第 4 页
三


他之前，学者们总是通过思辨性的论战来决定谁是谁非。【
困难三：对应位移的时间不便于测量】但得，落体下落是快很，而当时只
能靠滴水，计时这样时计的工具还是不能量测由落体运动自所时用的间。伽利略
采用一个了巧用妙的法，方来“冲淡”重力。他让铜球沿很阻力小的斜面滚
下（－2.6图2），而小球在斜面上动的加运速度要比它竖的加直下落速度小得多，
所用时间长得多，所以容易测量。伽利略
做了上百次实验，结果表明，小球沿面斜滚是下的运动确匀加速直线
运动，换用不同质量始小球，从不同高的开度滚动，只要斜面的倾角一定，小球的加
速度都是相同的。不断
增大斜面的倾角，重复上述加验，得实小球的知速度随斜面倾角的增大
而变大。【
困难四：合理外】推小球沿斜面
向。下的运并不是落体动动运但是，伽利略
上述结果做将了合的理外推：当斜面
倾角很球时，小大的运动不是跟
落体运动差不多了吗？如果斜面的倾角增，大90º到这时小球不就是自由落体运动了
吗（－2.6图3）？伽利略认为，这时小球仍然会保持匀加速运动的性质
，而且所有物体下落时的加速度都是一样的！后人在用伽利略的
器材重复他实的验时发现：铜球沿斜面滚下，如果斜面倾
角超过5º就很利略准确计时。伽难把他的结论外推至90°是需要很大勇气的。后
来，他的外推被略伽利实验证实了。的逻辑和实验自然使人
佩钦，但们人是又疑惑问地道：为什么日常生
活中常会见到，较得的物重下落体比较快呢？伽略利把原因归之力空气阻于对不同物体的不同
影响。他写道：“如果完全排除气空的阻力，那么，所有物体
将下落得同样快。”这时，落体运动也就真正成为自由落体��