伽利略对自由落体运动的研究

伽利略对自由落体运动的研究⒈知识回顾：⑴基本公式；⑵三个推论；⑶比例规律；⑷自由落体运动的定义、特点、性质、规律；⒉上节课学习了自由落体运动的有关知识，看上去其规律非常简单，但是在历史上却经历了几千年人们才逐渐认识它。在这个漫长的认识过程中有哪些科学家做了哪些贡献呢？本节课学习《伽利略对自由落体运动的研究》；㈠绵延两千年的错误：⒈阅读教材，对于物体下落快慢的决定因素，古希腊伟大的哲学家亚里士多德的结论是什么？答：重的物体下落快，轻的物体下落慢；⒉亚里士多德的结论对吗？他为什么会得出这种结论？答：错。这是因为他采用了“观察+直觉”的研究方法；⒊亚里士多德的结论为什么能流行长达两千年的时间？答：⑴符合人们日常生活经验；⑵亚里士多德的个人威望；⑶都没有采用科学的研究方法；⒋你对亚里士多德的成就了解多少？答：⑴亚里士多德学识渊博，在许多领域都代表了当时的最高水平，被誉为“百科全书”；⑵由于历史条件的限制，他在力学领域中的结论基本上都是错误的；㈡逻辑的力量：•⒈伽利略是怎样用逻辑推理说明亚里士多德的错误？请简述推理过程；•答：将两个质量不同(m1m2)的铁球捆在一起自由下落。根据亚里士多德的理论，重球比轻球下落快(v1v2)。一方面重球向前拉轻球，轻球向后拖重球，两球的共同速度应该大于轻球小于重球(v1vv2)；另一方面，两球的总质量大于其中任意球，故共同速度大于分开下落任意球的速度(vv1v2)；→矛盾；㈢猜想与假说：⒈伽利略认为最简单的变速运动是什么？它有哪几种可能模式？最终伽利略认为哪一种模式简单？答：⑴伽利略认为最简单的变速运动的速度变化是均匀的；⑵可能模式有：①速度随时间均匀变化；②速度随位移均匀变化；⑶最终伽利略认为速度随时间均匀变化的变速运动简单→匀变速直线运动；⒉伽利略认为自由落体运动是一种什么运动？答：匀变速直线运动；㈣实验验证：⒈由于历史条件的限制，伽利略在用实验验证自己对自由落体运动的猜想时，首先遇到了什么困难？答：概念困难。当时许多运动概念(平均速度、加速度等)均没有，伽利略先定义了这些物理量；⒉在伽利略看来，物体做匀变速直线运动应该满足什么条件？他是直接验证这个条件吗？答：⑴条件：速度与时间成正比(v∝t)；⑵不能直接验证，因为当时无法直接测量速度v；⑶他要验证的结论是x∝t2：因为只要v∝t，必有x∝t2；⒊在验证结论x∝t2时，伽利略又遇到了什么困难？他是如何巧妙的完成验证过程？答：⑴困难：加速太快，仪器粗糙无法精确测量时间；⑵冲淡重力：先利用斜面减小加速度，测出时间得出结论，再合理推广到自由落体运动；⒋如果是现在，我们可以采用哪些实验器材完成验证过程？答：⑴现在可以利用打点计时器、频闪照相、光电门等实验器材测量速度，直接验证v∝t；⑵利用打点计时器、频闪照相、秒表测量时间，验证x∝t2；㈤伽利略的科学方法：•⒈请归纳一下，伽利略在研究自由落体运动的过程中采用了什么科学方法？这种科学方法的核心是什么？•答：⑴科学方法：一般观察→提出猜想→逻辑推理→实验验证→修正结论→推广应用；⑵方法核心：“实验+推理”；•⒉请简单评价伽利略对物理学的贡献。•答：⑴第一次理清了力与运动的关系；⑵第一次采用实验作为物理研究的方法；⑶标志着物理学的真正开端—近代科学之父：真正开端→人才辈出→发展迅速→成就辉煌；课堂小结：⒈基本内容：伽利略发现自由落体定律的经过；⒉重点难点：伽利略的发现经过和方法；⒊核心问题：发现方法：“实验+推理”；【达标检测】•⒈在学习物理知识的同时，还应当十分注意学习物理学研究问题的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要。伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍然具有重要意义。请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定下列哪个过程是伽利略的探究过程：()•A.猜想→问题→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论；•B.问题→猜想→实验验证→数学推理→合理外推→得出结论；•C.问题→猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论；•D.猜想→问题→实验验证→数学推理→合理外推→得出结论；•⒉甲同学看到乙同学从10层楼的楼顶同时由静止释放两个看上去完全相同的铁球，结果甲同学看到两球不是同时落地的。他分析了两球未能同时落地的原因。你认为他的下列分析哪些是正确的是：()•A.两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力小；•B.两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力大；•C.两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是实心球，重力远大于阻力；•D.两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是空心球，阻力与重力比，差别较小；•⒊伽利略对自由落体运动的研究是科学实验和逻辑思维的完美结合。图(2.6-2)示可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是：()A.其中甲是实验现象，丁是经过合理的推断得到的结论；•B.其中丁是实验现象，甲是经过合理的推断得到的结论；•C.运用甲中的实验，可“冲淡”重力的作用，•使实验现象更明显；•D.运用丁中的实验，可“放大”重力的作用，•使实验现象更明显；•⒋小球由楼顶自由下落，到达地面最后1s内位移为楼高的9/25，求：⑴画出该小球的运动过程示意图；⑵球落地所用时间；⑶楼高为多少？(g=10m/s2)•⒌从离地面500m的空中自由落下一个小球，取g=10m/s2，求：⑴画出该小球的运动过程示意图；⑵经过多长时间落到地面？⑶自开始下落计时，在第1s内的位移，最后1s内的位移；⑷下落时间为总时间的一半时的位移？⑸下落高度为总高度一半时所需的时间？•