重溫歷史　致敬經(jīng)典——《伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究》教學(xué)賞析

黃　波

(新疆維吾爾自治區(qū)昌吉州教育教學(xué)研究中心,新疆　昌吉　831100)

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重溫歷史致敬經(jīng)典——《伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究》教學(xué)賞析

黃波

(新疆維吾爾自治區(qū)昌吉州教育教學(xué)研究中心,新疆昌吉831100)

摘要：本文是觀摩了全國第四屆高中物理名師賽之后,對(duì)魏華老師執(zhí)教的《伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究》進(jìn)行賞析,以期更好地學(xué)習(xí)、借鑒名師的課堂教學(xué)藝術(shù).

關(guān)鍵詞：伽利略;自由落體；物理學(xué)史

筆者有幸參加了全國第四屆高中物理課堂教學(xué)名師賽觀摩活動(dòng),感觸頗深,對(duì)由北京市第四中學(xué)魏華老師執(zhí)教的獲一等獎(jiǎng)第一名的課例《伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究》進(jìn)行賞析,以期更好地學(xué)習(xí)、借鑒名師的課堂教學(xué)藝術(shù).

片段一:采訪調(diào)查,據(jù)史引入

魏老師首先播放采訪視頻,出示調(diào)查問卷.

師:通過采訪、調(diào)查，多數(shù)人認(rèn)為：重的物體比輕的物體下落得快.看來兩千多年前亞里士多德指出重的物體下落得快,這個(gè)觀點(diǎn)還是符合人們的生活常識(shí).而不同物體下落得一樣快的科學(xué)結(jié)論,是由后來的伽利略提出來的.一個(gè)司空見慣的落體運(yùn)動(dòng),從生活經(jīng)驗(yàn)到科學(xué)結(jié)論,咱們花了一節(jié)課的時(shí)間就完成,而歷史上關(guān)于這件事人們對(duì)它的認(rèn)識(shí)卻經(jīng)歷了長達(dá)兩千年之久,有那么難嗎?那我們今天就一塊回到歷史當(dāng)中來看看,伽利略是怎么對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究的?

點(diǎn)評(píng):引入新課過程中,教師通過手機(jī)錄制的對(duì)身邊的同事和小朋友的采訪視頻引入,極大引發(fā)了學(xué)生的興趣.再結(jié)合家長會(huì)上對(duì)家長的問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì),得出多數(shù)人贊同重的物體下落得快這一結(jié)論,讓學(xué)生潛意識(shí)里樹立研究問題時(shí)要采用科學(xué)的研究方法、有理有據(jù)得出結(jié)論的意識(shí).在此基礎(chǔ)上,教師巧妙地將其與物理學(xué)史上亞里士多德及伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的認(rèn)知發(fā)展歷程結(jié)合起來,通過對(duì)比設(shè)問巧妙引入新課,進(jìn)入課題《伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究》的歷史起點(diǎn).

片段二:承前啟后,辯證分析

師:這要求我們能夠盡量處在伽利略那個(gè)年代,領(lǐng)略他的研究方法.這節(jié)課我覺得應(yīng)該從起點(diǎn)說起,認(rèn)識(shí)亞里士多德.大家都知道,亞里士多德生活在公元前四世紀(jì)的古希臘,是被公認(rèn)為古代最博學(xué)的人.他對(duì)下落的物體進(jìn)行了大量的觀察,得出了“重的物體下落得快”的結(jié)論.這個(gè)結(jié)論我們現(xiàn)在來看好像是不太準(zhǔn)確,但是在當(dāng)時(shí)來講這已經(jīng)是很先進(jìn)的結(jié)論,它是建立在大量的客觀事實(shí)基礎(chǔ)上的.從這一點(diǎn)上來講,亞里士多德是非常了不起的.他有一句名言是:“吾愛吾師，吾尤愛真理”.他的這個(gè)觀點(diǎn)延續(xù)了兩千多年,被人們奉為真理.所以后來的伽利略要建立正確的理論,光靠勇氣是不夠的,除非能拿出更有說服力的論據(jù),運(yùn)用更先進(jìn)的研究方法.那我們下面就看看伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)是怎么研究的?

點(diǎn)評(píng):課題主要是講伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究,是在推翻亞里士多德觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上得出的科學(xué)論斷,所以在日常教學(xué)中教師如果處理不當(dāng),容易讓學(xué)生陷入敬伽利略而輕亞里士多德的誤區(qū).本節(jié)課教師從認(rèn)識(shí)亞里士多德談起,指出他的觀點(diǎn)盡管現(xiàn)在來看不準(zhǔn)確,但是具有可貴的歷史意義,并且從當(dāng)時(shí)的歷史條件出發(fā)對(duì)亞里士多德進(jìn)行了積極評(píng)價(jià),有利于學(xué)生形成辯證的、發(fā)展的分析問題、評(píng)價(jià)事物的意識(shí).正因?yàn)閷?duì)亞里士多德的歷史地位有了正確認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ),才更能凸顯出后來伽利略建立新理論的不易和可貴.

片段三:重溫歷史,邏輯推理

師:根據(jù)亞里士多德的論斷,一塊大石頭的下落速度要比一塊小石頭的下落速度大.假定大石頭的下落速度是8m/s,小石頭的下落速度是4m/s,當(dāng)我們把兩塊石頭捆在一起時(shí),他們的下落速度是怎樣的呢?

生:下落速度應(yīng)該小于8m/s.兩塊石頭捆在一起時(shí),大石頭會(huì)被小石頭拖著而減慢速度,所以他們共同的下落速度應(yīng)該小于8m/s.

師:聽起來有道理.有不同觀點(diǎn)嗎?

生:下落速度應(yīng)該大于8m/s.因?yàn)楫?dāng)兩塊石頭捆在一起時(shí),他們的總重量比大石頭還要重,所以他們的下落速度應(yīng)該比大石頭單獨(dú)下落的速度還要大.

師:似乎也有道理.那么基于同一個(gè)觀點(diǎn)“重物比輕物下落得快”，卻推出了互相矛盾的結(jié)論,這說明亞里士多德的這個(gè)論斷存在問題.

點(diǎn)評(píng):在伽利略所處的時(shí)代,他在亞里士多德觀察的基礎(chǔ)上利用思辯的力量又前進(jìn)了一步,即利用同一個(gè)前提條件“重物比輕物下落得快”的觀點(diǎn)經(jīng)過合理推導(dǎo),卻推出了兩個(gè)自相矛盾的結(jié)論,從而使得綿延了兩千多年的“真理”不攻自破.此環(huán)節(jié)教師通過設(shè)問巧妙引導(dǎo),讓學(xué)生重溫這段歷史,通過思考分析，親身體驗(yàn)邏輯推理的強(qiáng)大力量,感受到科學(xué)研究道路上科學(xué)思辯的重要性.

片段四:猜想假說,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

師:伽利略建立速度概念,猜想落體運(yùn)動(dòng)是最簡單(速度變化均勻)的變速運(yùn)動(dòng),即速度v的變化對(duì)時(shí)間t來說是均勻的.受技術(shù)條件限制,伽利略利用數(shù)學(xué)工具，將驗(yàn)證v∝t轉(zhuǎn)化為驗(yàn)證x∝t2.

師:現(xiàn)在我們實(shí)驗(yàn)室用什么來測(cè)時(shí)間t?

生:數(shù)字秒表.

師:當(dāng)時(shí)伽利略用什么計(jì)時(shí)?

生:靠滴水計(jì)時(shí).

師:但是物體下落時(shí)間很短,不好測(cè)量.如果你是伽利略,是等著先進(jìn)儀器出來再實(shí)驗(yàn)還是改造現(xiàn)有方案?怎么改造?

生:利用斜面延長時(shí)間.

師:很巧妙的辦法.下面大家分組實(shí)驗(yàn),注意分工,做好數(shù)據(jù)記錄.

師:小球沿斜面下滑的運(yùn)動(dòng)并不是落體運(yùn)動(dòng),怎么能證實(shí)落體運(yùn)動(dòng)也具有這個(gè)規(guī)律呢?當(dāng)時(shí)的伽利略做了一個(gè)合理的外推,即當(dāng)斜面傾角越大,小球的運(yùn)動(dòng)越接近落體運(yùn)動(dòng).當(dāng)斜面的傾角增大到90°,小球的運(yùn)動(dòng)就變成了自由落體運(yùn)動(dòng).

點(diǎn)評(píng):在這一教學(xué)環(huán)節(jié)中,教師引導(dǎo)著學(xué)生重溫伽利略當(dāng)年的研究歷史,親身經(jīng)歷科學(xué)探究的過程,由建立概念、猜想假說、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)改造到合理外推,還原了歷史過程,通過原始的滴水計(jì)時(shí)到對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的改進(jìn),包括對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)論的合理外推,讓同學(xué)們深刻領(lǐng)略了科學(xué)家的科學(xué)精神和科學(xué)研究方法;在致敬經(jīng)典的同時(shí),教師又引導(dǎo)大家利用秒表測(cè)量落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間,讓學(xué)生獲得了很好的對(duì)比感受和體驗(yàn).

片段五:科學(xué)評(píng)價(jià),學(xué)以致用

魏老師在總結(jié)階段引用了愛因斯坦在《科學(xué)的進(jìn)化》一書中對(duì)伽利略的評(píng)價(jià).

師:有一個(gè)觀點(diǎn):拔河比賽中,誰的力氣大誰贏.你贊同嗎?試用今天的研究方法對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)進(jìn)行研究.

點(diǎn)評(píng):通過《科學(xué)的進(jìn)化》中愛因斯坦對(duì)伽利略的評(píng)價(jià),讓學(xué)生從科學(xué)家的角度正確認(rèn)識(shí)伽利略的歷史貢獻(xiàn).通過對(duì)“拔河比賽中,誰的力氣大誰贏”這一觀點(diǎn)的研究,讓學(xué)生再次運(yùn)用本節(jié)課的科學(xué)方法去分析、解決問題,真正做到學(xué)以致用,體會(huì)物理學(xué)習(xí)的成就感和價(jià)值.