1、2.1 探究自由落体运动 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
2、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：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
3、来在力学方面的研究进行了总结。 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。 1581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
4、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：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
5、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”。 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
6、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”。 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
7、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
8、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总理无关 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
9、：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： 初速 V0=0 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。 经过多少时间落到地面； 从开始落下的时刻起，在第 1s 内的位移、最后 1s 内的位移；
10、 落下一半时间的位移 阅读材料：伽利略生平 伽利略(15641642)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
11、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
12、 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。
