重溫伽利略的探索之路

一、創(chuàng)設情境，導入新課

用多媒體投影展示電影片段：一陣狂風過后樹葉、羽毛、紙片、小石子……紛紛從空中落下。

提問：同學們看到了什么現(xiàn)象？

同學們七嘴八舌地回答自己看到的現(xiàn)象，用多媒體投影展示亞里士多德的頭像，十分肯定地說：“當然是重的物體比輕的物體下落得快了。”

對面漸近伽利略的頭像，反問：“以先生之見，大石塊比小石塊下落得快，把它們綁在一起，大石塊帶動小石塊，小石塊拖累大石塊，下落的快慢應介于二者之間，而二者綁在一起不是更重了，下落的快慢應大于大石塊，這不是邏輯上的佯謬嗎？”

提問：同學們看到的現(xiàn)象和亞里士多德的說法是一致的，你如何回答伽利略的問題呢？

下面就讓我們跟隨伽利略一起探究落體運動的快慢跟哪些因素有關。

二、撥開阻力的迷霧

【探究實驗】

樣本實驗：用手拿一個粉筆頭和一張紙，讓它們從同一高度由靜止開始下落，觀察現(xiàn)象。

對照試驗：把上述實驗中的紙片揉成小紙團，重做實驗，觀察現(xiàn)象。

提問：同學們看到了什么不同的現(xiàn)象？說明了什么問題？

回答：粉筆頭比紙片下落得快，和紙團下落得幾乎一樣快；原因是紙片受到的阻力比紙團大。

反對照試驗：打開閥門，讓空氣重新回到玻璃管，重做上述實驗。

請同學們自己總結上述實驗。

用多媒體投影展示，月球上的落體實驗的圖片，師生一起歸納總結得出結論。

三、踏上漫漫探索路

伽利略用邏輯論證、實驗驗證的方法否定了亞里士多德的觀點后，轉向了落體運動的性質的實驗研究，請同學們幫助想一想，從什么角度對落體運動展開研究呢？

用多媒體投影展示：

【思路啟發(fā)】 ①我們已經(jīng)學過什么運動？ （勻速直線運動、勻變速直線運動）

②用哪些物理量對運動進行定量的描述？（位移、速度、加速度）

通過你對落體運動的觀察，猜想落體運動是什么樣的運動，它的速度、位移會怎樣變化？（速度越來越快、位移的增加越來越大）

伽利略的猜想：下落物體的速度隨時間均勻的增加。

【思路啟發(fā)】我們是如何測量瞬時速度的？請同學們幫助伽利略設計一個測量瞬時速度的方法。

同學們積極思考，提出各種方案，教師點評，歸納后指出：測量瞬時速度是橫亙在伽利略面前的一條無法逾越的鴻溝。伽利略另辟蹊徑，通過大量的數(shù)學推理得出，落體運動的距離一定與運動時間的平方成正比。

伽利略的實驗驗證：用多媒體投影展示伽利略的“沖淡重力”實驗，請同學自己閱讀實驗過程，研究實驗數(shù)據(jù)，得出結論。

【思路啟發(fā)】 1.伽利略是怎樣“放大”時間的？

（用物體沿斜面運動代替落體運動，使物體運動變慢。）

2.伽利略實驗中，改變斜面的傾角，有哪些發(fā)現(xiàn)？

（一方面對于不同的傾角，距離總是和時間的平方成正比：另一方面斜面的傾角越大，位移與時間的平方的比值越大。）

3.伽利略實驗中，如果斜面的傾角增大到，能不能說明落體運動也符合這個規(guī)律呢？

伽利略的合理外推：用多媒體投影展示伽利略的“合理外推”示意圖，指出伽利略正是由斜面實驗的結論，科學推理得出了落體運動的規(guī)律。

想一想：生活和實驗通過合理外推得出結論的事例還有哪些？對你有什么啟發(fā)？

至此，伽利略成功地驗證了落體運動的規(guī)律，徹底否定了亞里士多德的錯誤論斷。

請同學們歸納總結伽利略的科學推理方法，并指出在課文中的哪一段。用多媒體投影展示：“大膽猜想、數(shù)學推理、實驗驗證、合理推斷得出結論”。

在伽利略科學思想的影響下，物理和現(xiàn)代科學技術取得了飛速的發(fā)展?，F(xiàn)在我們可以用那些現(xiàn)代化的手段研究落體運動呢？

四、超越伽利略

【思路啟發(fā)】 對運動的研究關鍵是記錄運動的“位置”和“時間”。我們已經(jīng)學習了“用打點計時器測量勻加速直線運動的加速度”的方法，請同學們思考能不能利用打點計時器研究落體運動呢？談談你的構想。

進一步介紹頻閃照相技術對落體運動的研究方法，談談你的驗證方法。