在許多著名的偵探故事中，一些明顯可見的線索卻往往把人們的注意力引入錯誤的判斷中，就是說光憑直覺來判定事物常常是靠不住的。在自由落體運動的教學中，我讓歷史重現(xiàn)，帶領(lǐng)學生進行探究并體念科學探究的樂趣。

　　在兩千多前，亞里士多德曾認為：質(zhì)量大的物體比質(zhì)量小的物體下落快。這一結(jié)論，符合當時人們認識自然規(guī)律的常識，從事物的現(xiàn)象很容易得出這樣的結(jié)論。以至于其后兩千的時間里，大家都奉為經(jīng)典。但是這種從表面上的觀察得出的結(jié)論實際上是錯誤的。

　　16世紀末，意大利青學者伽利略對亞里士多德的論斷產(chǎn)生了懷疑。通過大膽猜想和實驗研究證明這個結(jié)論是錯誤的。伽利略用簡單明了的科學推理，巧妙地揭示了亞里士多德的理論內(nèi)部包含的矛盾。他在1638寫的《兩種新科學的對話》一書中指出：“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為8，小石頭的下落速度為4，當我們把兩塊石頭拴在一起時，下落快的會被下落慢的拖著而減慢，下落慢的會被下落快的拖著而加快，結(jié)果整個系統(tǒng)的下落速度應該小于8。但是兩塊石頭拴在一起，加起來比大石頭還要重，因此重物體比輕物體的下落速度要小。這樣，就從重物體比輕物體下落得快的假設(shè)，推出了重物體比輕物體下落得慢的結(jié)論”。亞里士多德的理論陷入了自相矛盾的境地。伽利略由此推斷重物體不會比輕物體下落得快。伽利略曾在著名的比薩斜塔做了著名的自由落體試驗，讓兩個體積相同、質(zhì)量不同的鐵球從塔頂同時下落，結(jié)果兩個鐵球同時落地，以實踐駁倒了亞里士多德的結(jié)論。從而推翻了兩千多來被人們奉為真理的結(jié)論，在當時的物理界產(chǎn)生了極大的轟動。

　　在“自由落體運動”內(nèi)容教學中，我們可以身邊觸手可及的紙片、粉筆及實驗室中的牛頓管等來重現(xiàn)我們物理學中的伽利略研究過程。我們可以通過以下實驗進行探究。首先，伽利略的結(jié)論：重物與輕物應該下落的同樣快。

　　實驗一 用紙片和粉筆頭從同一高度同時由靜止下落。請猜想：哪一個物體先下落？

　　實驗現(xiàn)象：粉筆頭先下落。

　　結(jié)論：質(zhì)量大的物體先落地。

　　實驗二 用質(zhì)量相同的紙片，把其中一個揉成團，讓它們同時從同一高度由靜止下落。請猜想：哪一個物體先下落？

　　實驗現(xiàn)象：紙團。

　　結(jié)論：體積小的物體先下落。

　　實驗三 用質(zhì)量相同的紙片，把其中一個撕去掉部分并揉成團，讓它們同時從同一高度由靜止下落。請猜想：哪一個物體先下落？

　　實驗現(xiàn)象：紙團。

　　結(jié)論：體積小的物體先下落。

　　引導學生對以上實驗進行思考：物體的下落時間與質(zhì)量和體積有關(guān)系嗎？

　　師生共同分析實驗：影響下落快慢的因素是空氣阻力，與質(zhì)量無關(guān)，即與物體重力無關(guān)。

　　大膽猜想：如果沒有空氣阻力，也就是在真空情況下，物體應同時下落。

　　實驗四 牛頓管實驗是在一根長約1.5 m的玻璃管中，放入一些形狀和重力均不同的小物體如羽毛、小鐵片等，演示實驗步驟為：

　�。�1）不抽出玻璃管中的空氣，首先豎直管身，使兩物體置于管底，將玻璃管在豎直平面內(nèi)迅速倒轉(zhuǎn)過來，使管身豎直，兩物體置于管內(nèi)頂部，這時觀察兩物體在大氣中下落情形。

　　（2）抽取玻璃管中部分空氣，重復步驟1，觀察兩物體在稀薄空氣中下落情形。

　�。�3）繼續(xù)抽取玻璃管中空氣，使其逐漸接近真空，再重復步驟1，再觀察物體在接近真空時下落情形。

　�。�4）接著教師讓學生討論：從該實驗中你看到什么現(xiàn)象，這些現(xiàn)象說明什么問題？

　　實驗現(xiàn)象：在接近真空時，小鐵片（重）與羽毛（輕）下落快慢相同。

　　實驗結(jié)論：物體下落的快慢與質(zhì)量無關(guān)。

　　通過實驗驗證伽利略實驗結(jié)論過程的探究式教學，讓學生自己去探索、去尋求，不僅調(diào)動了學生的積極性使學生獲得了科學知識，最重要的是了解了科學探究的方法與科學思想，還激發(fā)了學生思考問題、解決問題的熱情，同時也體會到了科學探究的樂趣，學會以發(fā)展的眼光看待自己，不斷創(chuàng)新，這將使他們終生受益。

　　

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