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1、第第2 2章章 研究匀变速直线运动的规律研究匀变速直线运动的规律 2.1 2.1 伽利略对落体运动的研究伽利略对落体运动的研究 理解伽利略研究自由落体运动规律的方法，体验理解伽利略研究自由落体运动规律的方法，体验科学研究的方法。科学研究的方法。学习目标学习目标定义：通常把物体从高处下落的运动叫做落体运动。定义：通常把物体从高处下落的运动叫做落体运动。落体运动落体运动落体运动在生活中比较常见如：落体运动在生活中比较常见如：落如果让苹果和纸片从同一高度下落谁先落地落如果让苹果和纸片从同一高度下落谁先落地？为什么生活中观察到的是重的物体比轻的物体下落的快呢为什么生活中观察到的是重的物体比轻的物体下落
2、的快呢？影响物体下落快慢的因素是什么？影响物体下落快慢的因素是什么？原来，这是空气阻力的影响造成的。原来，这是空气阻力的影响造成的。问题：空气阻力的影响减小后，轻重不同的物体下落快慢问题：空气阻力的影响减小后，轻重不同的物体下落快慢又怎样呢？又怎样呢？思考与讨论：思考与讨论：粉笔粉笔粉笔下落快，纸片下落得粉笔下落快，纸片下落得慢慢.从实验现象得知，重的物从实验现象得知，重的物体下落的快？体下落的快？实验一实验一纸片纸片轻重不同的物体，轻重不同的物体，几乎同时落地。几乎同时落地。重的物体不一定下落重的物体不一定下落得快得快粉笔粉笔结论结论实验二实验二纸团纸团实验观察：P45页 抽气后，就排除了
3、的影响。注意：观察实验 得出结论空气空气现象：。在真空中下落快慢与物体的质量无关在真空中下落快慢与物体的质量无关在真空中同时落地在真空中同时落地归结结论：归结结论：。牛顿管实验牛顿管实验月球上的落体运动实验月球上的落体运动实验轻重不同的物体，忽略空气阻力，只受重力时，下落的快慢相同。轻重不同的物体，忽略空气阻力，只受重力时，下落的快慢相同。物体下落快慢不是由轻重来决定的，是空气阻力的原物体下落快慢不是由轻重来决定的，是空气阻力的原因。因。物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。由落体运动。“自由自由”的含义是只受重力、初速度为零。
4、的含义是只受重力、初速度为零。不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运动情况是不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运动情况是相同的。相同的。结论：结论：落体运动到底是什么性质的运动？落体运动到底是什么性质的运动？伽利略用逻辑论证的方法否定了亚里士多德的说法后，伽利略用逻辑论证的方法否定了亚里士多德的说法后，就转向用实验来研究落体运动的性质了。就转向用实验来研究落体运动的性质了。伽利略的探究之路伽利略的探究之路 自然界是简单的，一切运动都是以最简单的秩序进行的。自然界是简单的，一切运动都是以最简单的秩序进行的。伽利略伽利略 下落物体的速度是随时间是均匀增加的，即伽利略想用实验来验证这个猜想
5、，但在当时条件下遇到了很多困难。困难一：瞬时速度无法准确测量伽利略通过观察与思考，提出一个大胆的猜想：伽利略通过观察与思考，提出一个大胆的猜想：为了解决测量瞬时速度的困难，伽利略通过间接间接验证验证的途径通过数学推理得出（思维的作用）则：测下落的高度S与时间t2成正比 困难二困难二：时间无法准确测量时间无法准确测量物体下落的很快，当时还没有准确的计时工具，很难测定通过不同位移的时间。为了解决准确测量时间的困难，伽利略设计了冲淡重力冲淡重力的斜面实验。伽利略用铜球从同一个倾角的斜面的不同位置由静止下落，伽利略手稿中记录的一组实验数据结果表示为：时间单位12345678距离单位3213029852
6、6824119216002104实验验证实验验证：伽利略发现，斜面的倾角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数的随着的增大而增大。困难三、困难三、伽利略用斜面实验验证了后，怎样说明落体运动也符合这个规律？随着的增大 的值在增大。当=900时，即物体竖直下落时，这个关系也应该成立，这时 的数值最大。合理外推：合理外推：得出结论：得出结论：下落物体的速度是随时间均匀增加的。如果不考虑空气阻力的影响，所有物体下落的快慢是相同的；下落物体的速度是随时间均匀增加的，并且做初速度为零的匀加速直线运动。对落体运动的认识：对落体运动的认识：研究思路：研究思路：问题问题猜想猜想数学推理数学推理实验验证实验验证
7、合理外推合理外推得出结论得出结论1伽利略的研究方法伽利略的研究方法(1)运用运用“归谬法归谬法”否定了亚里士多德关于重的物否定了亚里士多德关于重的物体下落快、轻的物体下落慢的论断；体下落快、轻的物体下落慢的论断；(2)提出自由落体运动是一种最简单的变速运动提出自由落体运动是一种最简单的变速运动匀变速直线运动的假说；匀变速直线运动的假说；(3)由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运动，伽利略采用了间接验证的方法变速运动，伽利略采用了间接验证的方法研究方法和科学意义研究方法和科学意义2科学意义科学意义伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究自伽利略对自由落
8、体运动的研究，开创了研究自然规律的科学方法然规律的科学方法抽象思维、数学推导和科学抽象思维、数学推导和科学实验相结合，这种方法到现在仍然一直是物理学乃实验相结合，这种方法到现在仍然一直是物理学乃至整个自然科学最基本的研究方法，不但标志着物至整个自然科学最基本的研究方法，不但标志着物理学的真正开端，也有力地推进了人类科学认识的理学的真正开端，也有力地推进了人类科学认识的发展，近代科学研究的大门从此打开，并且对我们发展，近代科学研究的大门从此打开，并且对我们科学素质的培养仍有重要的现实意义科学素质的培养仍有重要的现实意义1 1伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思伽利略对自由落体运动的研究
9、，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过维的完美结合，如图所示，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（程，对这一过程的分析，下列说法正确的是（）丁丁甲甲乙乙丙丙ACAC课堂训练课堂训练A A其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论的结论B B其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论的结论C C运用甲图的实验，可运用甲图的实验，可“冲淡冲淡”重力的作用，使实验现重力的作用，使实验现象更明显象更明显D D运用丁图的实验，可运用
10、丁图的实验，可“放大放大”重力的作用，使实验现重力的作用，使实验现象更明显象更明显2.2.在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛到达地面，这主要是因为（球先于羽毛到达地面，这主要是因为（）A.A.它们的质量不等它们的质量不等 B.B.它们的密度不等它们的密度不等 C.C.它们的材料不同它们的材料不同 D.D.空气阻力的影响不同空气阻力的影响不同D D3在学习物理知识的同时，还应当十分注意学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，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
11、要伟大的物理学家伽利略的研究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，判定下列过程是伽利略的探究过程落规律的过程，判定下列过程是伽利略的探究过程的是的是 ()A猜想猜想问题问题数学推理数学推理实验验证实验验证合理合理外推外推得出结论得出结论B问题问题猜想猜想实验验证实验验证数学推理数学推理合理外合理外推推得出结论得出结论C问题问题猜想猜想数学推理数学推理实验验证实验验证合理合理外推外推得出结论得出结论D猜想猜想问题问题实验验证实验验证数学推理数学推理合理合理外推外推得出结论得出结论答案答案：C
