高中物理人教版必修1教案：2-6伽利略对自由落体运动的研究4页

［教学目标］
一、教学目标：
1、了解伽利略对自由落体运动的研究思路和方法；
2、能够合理设计实验，并将实验数据用图线法处理。
二、过程和方法：
［教学重点］
通过重现重大发现的历史过程，让学生亲临其境探究伽利略对自由落体运动研究的实验，
学习其科学思维方法和巧妙的实验构思。
［教学难点］
1、当无法验证自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动时，如何引导学生巧妙设计
斜面实验间接验证；[来源:Zxxk.Com]
2、引导学生在实验过程中怎样进行合理猜想、数学推理、合理外推等重要方法。
［教学过程］
一、复习导入
1、教师提问：我们在上一节课已经学习了自由落体运动，我们知道：
（1）定义？（物体只在重力作用下从静止开始下落的运动）
（2）实质？（初速度为 0的匀加速直线运动）
2、教师指出：纸张比石头下落得慢是由于空气阻力的影响，但使人误以为“重物比轻物
下落得快”。这正是统治了两千多年的亚里士多德的观点。
教师：大家回忆一下，初中有篇课文《两个铁球同时着地》，有谁能描述故事的主要内容？
运用上节课知识如何解释同时着地？
学生描述并解释。（由 H = gt2 t= ,H相同，t相同）

教师:但是,当时还不知自由落体运动是初速度为 0 的匀加速直线运动,所以不能用此公
式。那伽利略是如何指出亚里士多德的错误,建立自己的观点呢？
二、假设猜想:
先假设亚里士多德的观点是对的。则设大石头下落的速度为 8，小石头下落的速度为 4，
捆在一起，大石头被小石头拖着会变慢，系统速度应小于 8；但总重量比大石头还重，故系统
速度应小于8，自相矛盾。因为只有一种可能：重物和轻物应该下落得一样快，自由落体运动
应该是最简单的运动。猜想 v∝x 和 v∝t 两种可能性，但经过推理只有 v∝t。如果能够用实
验证明，则自由落体运动是初速度为 0的匀加速直线运动。
三、实验验证：
1、设计方案：
教师：根据上述的猜想，请各小组分析讨论，应该怎样验证上述猜想。
学生活动：各小组展开设计和讨论，进行指导。
教师提问：在当时的实验条件下，能否设计实验直接验证 v∝t呢？
学生回答：当时 v还未定义，更无法测v的大小了。[来源:学,科,网 Z,X,X,K]
教师：对！当我们无法直接验证时，我们怎样想法子呢？
学生讨论得：实际我们验证 v∝t无非是来证明自由落体运动是初速度为 0的匀加速直线
运动，转化为验证 x∝t2问题便解决了。
教师又问：t 的测量当时用“滴水计时“，落体运动速度快，这样测量误差大，怎样解
决这个问题？
学生讨论得：先研究物体在斜面运动，此时物体运动速度变慢。让小车多次从同一起点
滚动到斜面不同终点的位移和所用时间平方的比值 x/t2是否保持不变，如下图：
即能否观察到：
x1/t12=x2/t22=x3/t32=………
如果不断增大倾角，上述比例关系同样成立，
只是这个常数的值随着θ的增大而增大。
再合理外推到 90度，此时便成自由
落体运动了。
2、实验验证：
教师巡视。并将全班分成四个小组，[来源:学#科#网 Z#X#X#K]
每个小组的倾斜角不同，会发现用秒表
θ
S3
S2
S1

计时太难，换用磁控电子秒表，
并介绍其用法。借此说明伽利略做此实验的仔细程度，对学生适当进行思想教育。最终实验
如右图：
小车上固定一个磁铁。
第一个磁控开关置于小车
起始运动的位置，第二个
磁控开关置于平板中央。
小车一开始运动就作用于
第一个磁控开关，使秒表
开始计时，经过第二个磁
控开关，秒表停止计时，
并显示小车从静止运动到
第二个磁控开关的时间 t1,量出两磁控开关之间的距离x1。
改变第二个磁控开关的位置，重复上述实验（注意保持小车开始运动的位置和第一个磁控开
关位置始终不变），得出相应的t2x2t3x3……。并将记如下面表格比较 x/ t2 是否相等；
或建立 s-t2坐标系如下：
1 2 3 4 5[来源:学科
网 ZXXK]
x(cm)
t(s)
t2( s2)
x/ t2 [来源:学.科.网] θ
S/cm
t2/s2
0
a=2tanθ
nnϕ
磁铁
电子秒表
实验桌
斜板

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