沪科版必修一 第2章2.1伽利略对落体运动的研究 学案.doc

2.1伽利略对落体运动的研究学习目标重点难点1.知道伽利略对落体运动的研究方法。2记住逻辑推理与实验验证相结合的研究方法。3会分析落体运动的频闪照片。重点：伽利略对落体运动的研究方法。难点：分析落体运动的频闪照片。一、亚里士多德的错误结论1结论：重的物体比轻的物体_。2错因：_的影响不同造成的。二、伽利略对落体运动的研究1伽利略的科学猜想与假说伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的_运动，并猜想下落物体的速度是随时间_的。2伽利略的理想斜面实验(1)如果物体运动的速度随时间的变化是均匀的，那么做初速度为零的匀变速直线运动的物体的位移s与运动所用的时间t的平方成_，即st2。(2)让小球从斜面上的不同位置由_滚下，测出小球从不同起点滚动的位移s和所用的时间t。斜面_一定时，判断st2是否成立。改变小球的_，判断st2是否成立。增大斜面_，比值随之增大。3将斜面倾角外推到90时的情况小球自由下落，认为小球仍会做_运动，从而得到了落体运动的规律。4伽利略对落体运动的研究思路问题_数学推理_得出结论。预习交流在月球表面，轻、重不同的物体下落的快慢不同吗？答案：一、1.下落快2空气阻力二、1.变速均匀增加2(1)正比(2)静止倾角质量倾角3匀变速直线4猜想实验验证合理外推预习交流：答案：月球表面没有空气，故轻、重不同的物体下落的快慢相同。在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点一、伽利略对自由落体运动的研究1伽利略是怎样运用“归谬法”推理出了亚里士多德的观点是错误的？2伽利略进行了怎样的猜想？3伽利略是如何进行实验验证的？伽利略的自由落体实验和加速度实验均被选为最完美的实验。在加速度实验中，伽利略将光滑的直木板槽倾斜固定，让铜球从木槽顶端沿斜面滑下，并用水钟测量铜球每次下滑的时间，研究铜球的运动位移与时间的关系，亚里士多德曾预言铜球的运动速度是均匀不变的，伽利略却证明铜球的运动位移与时间的平方成正比。请将亚里士多德的预言和伽利略的结论分别用公式表示(其中位移用s，速度用v，加速度用a，时间用t表示)，亚里士多德的预言：_，伽利略的结论：_。伽利略的两个实验之所以成功，主要原因是在自由落体的实验中，忽略了空气阻力，抓住了重力这一要素，在加速度实验中，伽利略选用光滑直木板槽和铜球进行实验研究铜球运动，是为了减少铜球运动的_，同时抓住_这一要素。伽利略的科学方法：1伽利略第一次把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合了起来，打开了近代科学的大门，以前的学者只注重思辨，不注重实验。尊重事实，敢于质疑权威是创新的必备素质。伽利略把自己的科学方法付诸应用，成功地解决了自由落体运动的运动性质问题，其中有观察、有猜想、有实验、有逻辑推理(包括数学推演)，他的方法为后人所采用，创造了科学的奇迹。2伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究物理规律的科学方法抽象思维、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发展，近代科学研究的大门从此打开。二、超越伽利略1频闪照相法与伽利略实验相比有哪些优点？2怎样借鉴伽利略的研究方法寻找自由落体的运动规律？频闪摄影是研究变速运动常用的实验手段。在暗室中，照相机的快门处于常开状态，频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光，照亮运动的物体，于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置。如图是小球自由下落时的频闪照片，频闪仪每隔0.04 s闪光一次。(照片上数据的单位为cm)(1)由照片能看出t、2t、3t时间内小球下落的高度各是多少？(2)分析照片上的数据，能否得出ht2?利用频闪照相的方法研究落体运动规律时，要注意两点：1确定好频闪相机的频闪时间t；2确定不同时间内小球下落的高度时都是从小球刚开始下落的位置算起的。答案：活动与探究1：1.答案：把两块石头捆在一起，小石头会把大石头拖慢。但两块石头捆在一起，重力增大，整个系统下落的速度应该比单独一块大石头落得还要快。这样就出现了矛盾，所以证明了亚里士多德的观点是错误的。2答案：猜想落体运动是一种最简单的变速运动，速度应该均匀变化，速度可能与时间成正比。3答案：(1)让小球沿斜面滚下，减小加速度，延长运动时间，便于观测。(2)他进行的是坡度较小的斜面实验，后来将实验进行了合理外推，当倾角增大到90时，小球的运动就是自由落体运动。迁移与应用1：答案：svtsat2阻力小球受重力解析：亚里士多德曾预言铜球的运动速度是不变的，即铜球做匀速直线运动。则其关系式为svt；伽利略证明铜球运动的位移与时间的平方成正比，即铜球做初速度为零的匀加速直线运动，其关系式为sat2。伽利略选用光滑直木板槽和铜球进行实验，目的是为了减少铜球运动时所受的阻力，同时抓住小球受重力这一要素。活动与探究2：1.答案：频闪照相法与伽利略实验相比，能够精确“计时”“定位”；不必再用斜面来“冲淡重力”，直接研究自由落体。2答案：照片上相邻两个像相隔的时间相同，设为t，测出t、2t、3t内小球下落的高度h1、h2、h3，看是否能得出ht2的结论。迁移与应用2：答案：见解析解析：由胶片上记录的小球在几个闪光时刻的位置，可以看出小球在t、2t、3t时间内下落的高度，然后分析各时间内小球下落的高度之比，得出结论。(1)由题意和照片中的数据，得出在t、2t、3t时间内小球下落的高度分别为0.8 cm、3.2 cm、7.1 cm、12.5 cm、19.6 cm。(2)h1h2h3h4h51491625122334252。1在物理学的发展历程中，下面的哪位科学家首先建立了用来描述物体的运动的概念，并首先采用了实验检验、猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展()。a亚里士多德b伽利略c牛顿 d爱因斯坦2亚里士多德认为树叶比石块在空中下落得慢些的原因是()。a树叶比石块轻b树叶比石块受到的阻力大c树叶和石块物质不同d树叶下落得慢由其组成决定3关于伽利略对自由落体运动的研究，下列说法中正确的是()。a伽利略认为在同一地点，重的物体和轻的物体下落快慢不同b伽利略猜想运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证c伽利略通过数学推演并利用小球在斜面上的运动验证了位移与时间的平方成正比d伽利略利用小球在斜面上的运动验证了运动速度与位移成正比4伽利略为了研究落体运动的规律，将落体实验转化为著名的“斜面实验”，从而创造了一种科学研究的方法，利用斜面实验主要是考虑到()。a实验时便于测量小球运动的速度和路程b实验时便于测量小球运动的时间c实验时便于测量小球运动的路程d斜面实验可以通过观察与计算直接得到落体的运动规律5拿一个长约1.5 m的玻璃筒，里面放入质量和形状都不相同的金属片和小羽毛；玻璃筒一端封闭，另一端有开关，通过开关可以把玻璃筒抽成真空。把玻璃筒倒立过来，观察物体下落情况。玻璃筒内抽成真空和有空气的两次实验情景如图所示，其中，图_是已抽成真空的情景；观察两次实验现象，得到的科学结论是_。答案：1b解析：在物理学发展史上，是伽利略建立了物理学的正确的研究方法，推进了人类科学的发展。2a解析：按照亚里士多德的观点，物体下落的快慢是由它们的重力决定的。重的物体比轻的物体下落得快，所以亚里士多德认为树叶下落得慢是因为它比石块轻。实际上，树叶下落得慢是因为它所受的空气阻力相对较大导致的。3c4b解析：伽利略将落体实验转化为“斜面实验”是为了减缓小球下落速度，便于测量小球运动的时间，故b正确。5答案：b在没有空气阻力作用的情况下，轻重物体以相同的加速度下