金版學(xué)案13-14物理(人教版)必修1課件：2.6伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究

第七課時(shí)伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究

落體運(yùn)動(dòng)是司空見(jiàn)慣的，看起來(lái)不同物體下落的快慢不同．如一塊石頭比紙片下落得快，同時(shí)掉下來(lái)的蘋(píng)果和樹(shù)葉．蘋(píng)果下落得快．在此經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，古希臘學(xué)者亞里士多德認(rèn)為：物體下落的快慢是由重量決定的，重的物體比輕的物體下落的快．因?yàn)檫@一觀點(diǎn)符合人們的常識(shí)，也因?yàn)閬喞锸慷嗟略诋?dāng)時(shí)的哲學(xué)界的權(quán)威性，所以這種觀點(diǎn)人們一直奉為經(jīng)典，長(zhǎng)達(dá)兩千年之久．直到16世紀(jì)末，意大利青年學(xué)者伽利略開(kāi)創(chuàng)性地把科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯推理嚴(yán)謹(jǐn)?shù)亟Y(jié)合起來(lái)，才真正揭示了落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：在沒(méi)有空氣阻力的情況下，輕重物體下落得一樣快．了解落體運(yùn)動(dòng)研究的史實(shí)．知識(shí)清單伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究1．延續(xù)了兩千年的錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)生活在公元前四世紀(jì)的古希臘哲學(xué)家亞里士多德通過(guò)觀察，在日常生活中，重的物體下落快，輕的物體下落慢．得出結(jié)論：__________.亞里士多德的論斷影響深遠(yuǎn)，在其后兩千多年的時(shí)間里，人們一直信奉他的學(xué)說(shuō)，這個(gè)結(jié)論實(shí)際上是錯(cuò)誤的．物體下落的快慢是由它們的重量決定的2．邏輯的力量16世紀(jì)，意大利學(xué)者伽利略對(duì)亞里士多德的看法提出了質(zhì)疑，并對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了深入的研究．伽利略在1638年出版的《兩種新學(xué)說(shuō)的對(duì)話》一書(shū)中對(duì)亞里士多德的論斷做出了評(píng)論，他通過(guò)邏輯推理認(rèn)為只有一種可能性：重物與輕物應(yīng)該下落得________．3．假說(shuō)、猜想與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證伽利略猜想落體運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是一種最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)，物體的速度應(yīng)該是________的．他考慮了兩種可能：一種是速度的變化對(duì)________來(lái)說(shuō)是均勻的，即v與t成________；另一種是速度的變化對(duì)________來(lái)說(shuō)是均勻的，即________成正比．3.均勻變化時(shí)間正比位移v與x同樣快綜合拓展1．伽利略的邏輯推理伽利略用邏輯推理的方法證明了亞里士多德觀點(diǎn)的錯(cuò)誤性，證明如下：重物A以v1的速度下落，而輕物B以v2的速度下落，依據(jù)亞里士多德的觀點(diǎn)，v1＞v2，現(xiàn)在將A與B兩物體捆在一起，則“比較快的物體會(huì)被慢的物體延遲了，而慢的物體被快的物體加速了”，設(shè)捆后二物速度為v，則v2＜v＜v1，但捆后的物體比A重，也比B重，故v>v1，這顯然自相矛盾，故亞里士多德的觀點(diǎn)不成立．2．猜想及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證猜想：重物及輕物下落速度不受重力大小的影響，都是相同的勻變速直線運(yùn)動(dòng)．實(shí)驗(yàn)：(1)數(shù)學(xué)推理：伽利略用數(shù)學(xué)推理證明，只要物體通過(guò)的位移與所用時(shí)間的平方成正比，物體就做初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)．(2)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：因?yàn)槲矬w實(shí)際下落太快，伽利略想辦法把物體運(yùn)動(dòng)速度放慢，即先研究小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)，如右圖所示．讓小球從斜面上不同位置滾下，觀測(cè)小球多次從不同起點(diǎn)滾動(dòng)的位移和所用時(shí)間平方的比值是否保持不變，即是否能觀測(cè)到如果不斷加大斜面的傾角，如下圖，小球?qū)τ诿恳粋€(gè)特定的傾角從不同高度滾下，其比值仍然保持不變，則可以合理外推至傾角90°，即物體自由下落時(shí)，其比值也保持不變，由此，伽對(duì)略間接地驗(yàn)證了自由落體運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)．特別提示：伽利略在探究自由落體運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的過(guò)程中遇到的主要困難及解決方法如下：(1)要驗(yàn)證v∝t，無(wú)法直接測(cè)量某一時(shí)刻的瞬時(shí)速度．采取的措施：利用轉(zhuǎn)換法，將測(cè)量vt關(guān)系轉(zhuǎn)化為測(cè)量x－t2的關(guān)系．(2)物體下落很快，當(dāng)時(shí)還沒(méi)有準(zhǔn)確的計(jì)時(shí)工具，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)定物體通過(guò)不同位移的時(shí)間．解決方法：設(shè)計(jì)了斜面實(shí)驗(yàn)．(3)怎樣用斜面實(shí)驗(yàn)中得到x∝t2這個(gè)結(jié)果說(shuō)明落體運(yùn)動(dòng)也符合這個(gè)規(guī)律，解決方法：合理外推．嘗試應(yīng)用1．亞里士多德認(rèn)為樹(shù)葉比石塊在空中下落得慢些的原因是(

)A．樹(shù)葉比石塊輕B．樹(shù)葉比石塊受到的阻力大C．樹(shù)葉和石塊物質(zhì)不同D．樹(shù)葉下落得慢受其組成決定A2．伽利略用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證v∝t的最大困難是(

)A．不能很準(zhǔn)確地測(cè)定下落的距離B．不能測(cè)出下落物體的瞬時(shí)速度C．當(dāng)時(shí)沒(méi)有測(cè)量時(shí)間的儀器D．當(dāng)時(shí)沒(méi)有記錄落體運(yùn)動(dòng)的數(shù)碼相機(jī)B知識(shí)清單伽利略的科學(xué)方法伽利略對(duì)運(yùn)動(dòng)的研究，不僅確立了許多用于描述運(yùn)動(dòng)的基本概念，而且創(chuàng)造了一套對(duì)近代科學(xué)的發(fā)展極為有益的方法：對(duì)現(xiàn)象的一般觀察→________→________→________→對(duì)假設(shè)進(jìn)行修正和推廣→……伽利略的思想核心是把________和________和諧地結(jié)合起來(lái)，從而有力地推進(jìn)了人類(lèi)科學(xué)認(rèn)識(shí)的發(fā)展．提出假設(shè)運(yùn)用邏輯得出推論通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)推論進(jìn)行檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)邏輯推理綜合拓展1．運(yùn)用“歸謬法”否定了亞里士多德關(guān)于重的物體下落快、輕的物體下落慢的論斷．2．運(yùn)用“外推法”把從斜面運(yùn)動(dòng)到落體運(yùn)動(dòng)的外推是很巧妙的．不過(guò)，用外推法得出的結(jié)論，并不一定都是正確的．現(xiàn)代物理研究中也常用外推法，但用這種方法得到的結(jié)論都要經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證才能得到承認(rèn)．3．伽利略對(duì)自由落體的研究，開(kāi)創(chuàng)了研究自然規(guī)律的科學(xué)方法，這就是抽象思維、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法．這種方法對(duì)于后來(lái)的科學(xué)研究具有重大的啟發(fā)作用．至今仍不失為重要的科學(xué)方法之一．特別提示：一般物理問(wèn)題研究的過(guò)程是：?jiǎn)栴}→猜想→數(shù)學(xué)推理→實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證→合理外推→得出結(jié)論．但在一般的物理問(wèn)題的研究中，并不需要完整地經(jīng)歷這些步驟．嘗試應(yīng)用1．在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)十分注意學(xué)習(xí)物理學(xué)研究問(wèn)題的思想和方法，從一定意義上說(shuō)，后一點(diǎn)甚至更重要．偉大的物理學(xué)家伽利略的研究方法對(duì)于后來(lái)的科學(xué)研究具有重大的啟蒙作用，至今仍然具有重要意義．請(qǐng)你回顧伽利略探究物體下落規(guī)律的過(guò)程，判定下列哪個(gè)過(guò)程是伽利略的探究過(guò)程(

)A．猜想—問(wèn)題—數(shù)學(xué)推理—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—合理外推—得出結(jié)論B．問(wèn)題—猜想—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—數(shù)學(xué)推理—合理外推—得出結(jié)論C．問(wèn)題—猜想—數(shù)學(xué)推理—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—合理外推—得出結(jié)論D．猜想—問(wèn)題—實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證—數(shù)學(xué)推理—合理外推—得出結(jié)論C2．在物理學(xué)的發(fā)展歷程中，下面的哪位科學(xué)家首先建立了平均速度