第二章研究勻變速直線運動的規(guī)律

1、第二章：研究勻變速直線運動的規(guī)律2.1伽利略對落體運動的研究一、課標要求1了解伽利略研究自由落體運動的科學方法和巧妙的實驗構(gòu)思2了解伽利略研究自由落體運動的探究歷史二、課前復習1、觀察生活比較重、輕的物體誰下落的快？重、輕的物體一樣快2、查閱資料了解伽利略？略三、自主探究1、亞里士多德的觀點:思考與討論：生活中，小球和紙片從靜止開始下落，誰先落地？原因是什么？答案：小球亞里士多德觀點：重物下落得快，輕物下落得慢2、小石頭詰難大哲學家： 思考與討論：思考伽利略的佯謬，判斷亞里士多德的觀點是否正確？答案：亞里士多德的觀點是錯誤的.3、撥開阻力的迷霧：思考與討論：為什么生活中觀察到的是重的物體比輕的

2、物體落得快呢？影響落體運動快慢的因素有哪些？答案:空氣阻力的影響思考與討論：如果排除空氣阻力的影響，重的物體和輕的物體下落的哪一個快？答案：一樣快伽利略觀點：重物與輕物下落得一樣快4、伽利略的探究之路：（1）猜想與假說伽利略猜想落體運動應該是一種最簡單的加速運動，并指出這種運動的速度應該是均勻變化的假說（2）理想斜面實驗如果速度隨時間的變化是均勻的，初速度為零的勻變速直線運動的位移x與運動所用的時間t的平方成正比，即xt2.讓小球從斜面上的不同位置由靜止?jié)L下，測出小球從不同起點滾動的位移x和所用的時間t.a、斜面傾角一定時，判斷2是否成立b、改變小球的質(zhì)量，判斷xt2是否成立C、將斜面傾角外推

3、到90時的情況小球自由下落，認為小球仍會做勻加速運動，從而得到了落體運動的規(guī)律（3）伽利略研究自然規(guī)律的科學方法：把實驗和邏輯推理(包括數(shù)學推演)和諧地結(jié)合起來他給出了科學研究過程的基本要素：對現(xiàn)象的一般觀察提出假設運用邏輯得出推論通過實驗對推論進行檢驗對假說進行修正和推廣四、典型例題： 知識點一：對落體運動的認識： 例1、伽利略以前的學者認為，物體越重，下落越快伽利略等一些物理學家否定了這種看法 (1)在一高塔頂端同時釋放一片羽毛和一個玻璃球， 玻璃球先于羽毛到達地面，這主要是因為 A它們的質(zhì)量不等 B它們的密度不等 C它們的材料不同 D它們所受的空氣阻力不等 (2)在此塔頂端同時釋放大小相

4、等的實心鐵球和空心鐵球，下列說法中正確的是 它們受到的空氣阻力不等它們的加速度相等 它們落地的速度不等 它們下落的時間相等 A B C只有 D只有 【解析】 (1)玻璃球先于羽毛到達地面，這主要是因為羽毛受到的空氣阻力與其自身重力相比較大的緣故正確選項為D (2)大小相等的實心鐵球和空心鐵球受到的空氣阻力相等在忽略空氣的情況下，兩球均做自由落體運動，它們的加速度相等因下落高度相等，故下落的時間相等，落地的速度相等正確選項為8 【答案】 (1)D (2)B 【點撥提升】 在空氣阻力很小而可以忽略的情況下，實心鐵球和空氣鐵球均做自由澆體運動，下落的快慢程度相同要拋棄亞里士多德的錯誤觀點，不要以為重

5、物比輕物下落得快知識點二：伽利略的科學方法： 例2、在學習物理知識的同時，還應當十分注意學習物理學研究問題的思想和方法，從一定意義上說，后一點甚至更重要偉大的物理學家伽利略的研究方法對于后來的科學研究具有重大的啟蒙作用，至今仍然具有重要意義請你回顧伽利略探究物體下落規(guī)律的過程，判定下列哪個過程是伽利略的探究過程 A猜想一問題數(shù)學推理一實驗驗證一合理外推一得出結(jié)論 B問題一猜想一實驗驗證一數(shù)學推理一合理外推一得出結(jié)論 c問題一猜想一數(shù)學推理一實驗驗證一合理外推一得出結(jié)論 D猜想一問題一實驗驗證一數(shù)學推理一合理外推一得出結(jié)論 【解析】伽利略探究物體下落規(guī)律的過程是：先對亞里士多德對落體運動的觀察得

6、出的結(jié)論提出質(zhì)疑大小石塊捆在一起下落得出矛盾的結(jié)論；猜想下落的運動是最簡單的運動，速度與時間成正比；數(shù)學推理如果xt，則有xt2；實驗驗證設計出斜面實驗并進行研究，得出光滑斜面上滑下的物體的規(guī)律xt2；合理外推將光滑斜面上滑下的物體的規(guī)律xt2推廣到落體運動從探究的過程看，答案應是C 【答案】C 【點撥提升】伽利略科學方法的核心是把實驗和邏輯思維(包括數(shù)學推演)和諧地結(jié)合起來，從而有力地推動了人類科學認識的發(fā)展知識點三：科學探究問題的方法：例2、科學探究活動通常包括以下環(huán)節(jié)：提出問題，作出假設，制定計劃，搜集證據(jù)，評估交流等一組同學研究“運動物體所受空氣阻力與運動速度關(guān)系”的探究過程如下：A有

7、同學認為：運動物體所受空氣阻力可能與其運動速度有關(guān)B他們計劃利用一些“小紙杯”作為研究對象，用超聲測距儀等儀器測量“小紙杯”在空中直線下落時的下落距離、速度隨時間變化的規(guī)律，以驗證假設C在相同的實驗條件下，同學們首先測量了單只“小紙杯”在空中下落過程中不同時刻的下落距離，將數(shù)據(jù)填入下表中，圖254(a)是對應的位移時間圖線然后將不同數(shù)量的“小紙杯”疊放在一起從空中下落，分別測出它們的速度時間圖線，如圖254(b)中圖線1、2、3、4、5所示D同學們對實驗數(shù)據(jù)進行分析、歸納后，證實了他們的假設回答下列提問：(1)與上述過程中A、C步驟相應的科學探究環(huán)節(jié)分別是_(2)圖(a)中的AB段反映了運動物

8、體在做_運動，表中x處的值為_(3)圖(b)中各條圖線具有共同特點，“小紙杯”在下落的開始階段做_運動，最后“小紙杯”做_運動(4)比較圖(b)中的圖線1和5，指出在1.01.5 s時間段內(nèi)，速度隨時間變化關(guān)系的差異：_.圖254時間(s)下落距離(m)0.00.0000.40.0360.80.4691.20.9572.0x【答案】(1)作出假設、搜集證據(jù)(2)勻速1.937(3)加速度逐漸減小的加速勻速(4)圖線1反映速度不隨時間變化，圖線5反映速度隨時間繼續(xù)增大(或圖線1反映紙杯做勻速運動，圖線5反映紙杯依然在做加速度減小的加速運動)點撥提升：(1)認真閱讀題干，獲取信息，從中找出答案(2

9、)由位移時間圖象可知，紙杯做勻速運動，并可求得速度(3)由速度時間圖象可知，速度先增大，后保持穩(wěn)定，其變化率一直減少，即加速度一直減少(4)直接由圖象找出答案新信息類問題往往情景新穎，但難度不大，只要認真閱讀題目，獲取有用信息，不難從中找到正確答案點撥提升：熟悉伽利略的工作方法，掌握其中的科學思維和方法。五、檢測歸納： 1在物理學的發(fā)展歷程中，下面的哪位科學家首先建立了平均速度、瞬時速度和加速度等概念用來描述物體的運動并首先采用了實驗檢驗猜想和假設的科學方法，把實驗和邏輯推理和諧地結(jié)合起來，從而有力地推進了人類科學的發(fā)展( ) A亞里士多穗 B.伽利略 C.牛頓 D愛因斯坦 【解析】B2、 伽

10、利略對落體運動的研究，是科學實驗和邏輯思維的完美結(jié)合，如圖所示可大致表示其實驗和思維的過程，對這一過程的分析，正確的是 A其中的甲圖是實驗現(xiàn)象，丁圖是經(jīng)過合理的外失利到的結(jié)論 B其中的丁圖是實驗現(xiàn)象，甲圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論 C運用甲圖的實驗，可“沖淡”重力的作用，使實驗現(xiàn)象更明顯 D運用丁圖的實驗，可“放大”重力的作用，使實驗現(xiàn)象更明顯 【解析】 甲圖是實驗現(xiàn)象，丁圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論；丁圖中的現(xiàn)象起到了“放大”重力的作用 【答案】AC3伽利略以前的學者認為，物體越重，下落得越快，伽利略等一些物理學家否定了這種看法在高塔頂端同時釋放一片羽毛和一個玻璃球，玻璃球先于羽毛落到地面，

11、這主要是因為 A它們的重量不同 B它們的密度不同 C它們的材料不同 D它們受到的空氣阻力不同 【解析】 雖然空氣阻力與物體的重量、密度、材料有關(guān)，但直接影響物體下落快慢的原因應該是空氣阻力 【答案】D4根據(jù)伽利略的猜想xt2可知，自由下落的物體，它下落一半路程所用的時間和全程所用的時間之比 15亞里士多德的命題“重的物體下落快，輕的物體下落慢”失誤的根源在于他 A不注意觀察自然現(xiàn)象 B對此沒有做深刻的邏輯思辨 C對此沒有進行科學實驗 D對此沒有進行歸納和總結(jié) 【解析】沒有考慮空氣阻力的影響【答案】BC 6伽利略在對自由落體研究時認為自然界是簡的，自然界的規(guī)律也是簡潔明了的從這個理論出發(fā)，猜想落

12、體運動也一定是一種最簡單的變速運動，而最簡單變速運動，它的速度應該是均勻變化的，從而為自由落體的研究打下了重要基礎，從科學研究的方法來說，這屬于 A等效替代 B控制變量 C科學假說 D數(shù)學歸納【答案】C六、學生自我總結(jié)： 七、鞏固反饋1伽利略以前的學者認為：物體越重，下落得越快，伽利略等一些物理學家否定了這種看法在一高塔頂端同時釋放一個木球和一個鐵球，鐵球先于木球落到地面，這主要是因為A它們的重量不同B它們的密度不同C它們的材料不同D它們受到的空氣阻力的影響不同【解析】雖然空氣阻力與物體的重量、密度、材料有關(guān)，但直接影響物體下落快慢的原因是空氣阻力【答案】D2在學習物理知識的同時，還應當十分注

13、意學習物理學研究問題的思想和方法，從一定意義上說，后一點甚至更重要偉大的物理學家伽利略的研究方法對于后來的科學研究具有重大的啟蒙作用，至今仍然具有重要意義請你判斷伽利略探究物體下落規(guī)律的過程是A猜想問題數(shù)學推理實驗驗證合理外推得出結(jié)論B問題猜想實驗驗證數(shù)學推理合理外推得出結(jié)論C問題猜想數(shù)學推理實驗驗證合理外推得出結(jié)論D猜想問題實驗驗證數(shù)學推理合理外攤得出結(jié)論【解析】根據(jù)伽利略對落體運動的研究思路【答案】C3小鵬搖動蘋果樹，從同一高度一個蘋果和一片樹葉同時從靜止直接落到地上，蘋果先著地下面的說法中 正確的是 A蘋果和樹葉做的都是自由落體運動 B蘋果和樹葉的運動都不能看成自由落體運動 C蘋果的運動

14、可看做自由落體運動，樹葉的運動不能 看成自由落體運動 D假如地球上沒有空氣，則蘋果和樹葉會同時落地 【解析】 由于蘋果所受到的空氣阻力比蘋果自身所 受的重力小得多，可以忽略不計，因此蘋果的運動可以視為自由落體運動；在沒有空氣阻力的情況下，蘋果、樹葉只受重力作用，因此都是自由落體運動 【答案】CD4甲同學看到乙同學從10層樓的樓頂同時由靜止釋放兩個看上去完全相同的鐵球，結(jié)果甲同學看到兩球不是同時落地的他分析了兩球未能同時落地的原因你認為他的下列分析哪些是正確的( ) A.兩球在下落過程中受到的空氣阻力不同，先落地的受空氣阻力小 B.兩球在下落過程中受到的空氣阻力不同，先落地的受空氣阻力大 C.兩

15、球下落過程中受到的空氣阻力相同，先落地的是實心球，重力遠大于阻力 D.兩球下落過程中受到的空氣阻力相同，先落地的是空心球，阻力與重力比差別較小C 解析：兩球形狀完全相同，在下落過程中所受空氣阻力相同(差別很小)，下落快慢不同的原因是重力不同【答案】C 5、 一顆鐵釘與一個小棉花團同時從等高度處下落，總是鐵釘先落地，這是因為 A鐵釘比棉花團重 B鐵釘比棉花團密度大 C棉花團受到的空氣阻力大 D小棉花團的體積大 【解析】在實際生活中，一個物體下落時，總要受到空氣阻氣阻力的作用，與重力相比，阻力的影響越大，物體下落得越慢，鐵釘因為受空氣阻力的影響小，棉花團受空氣阻力的影響大，因此，棉花團下落得慢 【

16、答案】C6關(guān)于重力加速度，下面四種說法正確的是A重力加速度表示自由下落的物體運動的快慢B重力加速度表示自由下落物體運動速度變化的大小C重力加速度表示自由下落物體運動速度變化的快慢D輕、重物體的重力加速度不同【解析】物體運動的快慢是由速度的大小來決定的，與加速度的大小無關(guān)，加速度是用來描述速度變化快慢的物理量物體的輕重無論是否相同，它們自由下落時的加速度卻是相同的，為重力加速度g，所以只有C項是正確的【答案】C71971年7月26日發(fā)射的阿波羅一l5號飛船首次把一輛月球車送上月球，美國宇航員斯科特駕駛月球車行駛28公里，并做了一個落體實驗：在月球上的同一高度同時釋放羽毛和鐵錘，出現(xiàn)的現(xiàn)象是(月球

17、上是真空) A羽毛先落地，鐵錘后落地 B鐵錘先落地，羽毛后落地C鐵錘和羽毛都做自由落體運動，重力加速度為98ms2D鐵錘和羽毛都做自由落體運動，同時落地【解析】月球表面沒有空氣，羽毛和鐵錘均做自由落體運動，故D正確，月球表面的重力加速度小于98ms2，故C錯【答案】D 8在記錄落體運動軌跡的實驗中，得到一條紙帶如圖所示 (1)通過對紙帶上軌跡的研究可知物體的速度是怎樣的變化的?判斷的依據(jù)是什么? (2)若點0為物體下落時打的第一個點，以后依次打下了點1、2、3、4、5、6，則從點l到點5，物體運動了多長時間?(交流電的頻率為50 Hz) 【解析】(1)判斷的依據(jù)是：由點跡間距可知，相等的時間內(nèi)，點間間距愈來愈大，即速度愈來愈大 (2)交流電的頻率為50 Hz，周期為T一002 S打點計時器每隔002 S打一個點從第1個點到第5個點，共用時08 S 【答案】速度愈來愈大08 S9下面是在模擬伽利略“沖淡重力”實驗時獲取的一組數(shù)據(jù)試根據(jù)這組數(shù)據(jù)回答：(1)該小球做