高中物理 第七课时 伽利略对自由落体运动的研究课件 新人教版必修1.ppt

第七课时伽利略对自由落体运动的研究 匀变速直线运动的研究 落体运动是司空见惯的 看起来不同物体下落的快慢不同 如一块石头比纸片下落得快 同时掉下来的苹果和树叶 苹果下落得快 在此经验基础上 古希腊学者亚里士多德认为 物体下落的快慢是由重量决定的 重的物体比轻的物体下落的快 因为这一观点符合人们的常识 也因为亚里士多德在当时的哲学界的权威性 所以这种观点人们一直奉为经典 长达两千年之久 直到16世纪末 意大利青年学者伽利略开创性地把科学实验和逻辑推理严谨地结合起来 才真正揭示了落体运动的规律 在没有空气阻力的情况下 轻重物体下落得一样快 了解落体运动研究的史实 知识清单 伽利略对自由落体运动的研究 1 延续了两千年的错误认识生活在公元前四世纪的古希腊哲学家亚里士多德通过观察 在日常生活中 重的物体下落快 轻的物体下落慢 得出结论 亚里士多德的论断影响深远 在其后两千多年的时间里 人们一直信奉他的学说 这个结论实际上是错误的 物体下落的快慢是由它们的重量决定的 2 逻辑的力量16世纪 意大利学者伽利略对亚里士多德的看法提出了质疑 并对自由落体运动进行了深入的研究 伽利略在1638年出版的 两种新学说的对话 一书中对亚里士多德的论断做出了评论 他通过逻辑推理认为只有一种可能性 重物与轻物应该下落得 3 假说 猜想与实验验证伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的变速运动 物体的速度应该是 的 他考虑了两种可能 一种是速度的变化对 来说是均匀的 即v与t成 另一种是速度的变化对 来说是均匀的 即 成正比 3 均匀变化时间正比位移v与x 同样快 综合拓展 1 伽利略的逻辑推理伽利略用逻辑推理的方法证明了亚里士多德观点的错误性 证明如下 重物a以v1的速度下落 而轻物b以v2的速度下落 依据亚里士多德的观点 v1 v2 现在将a与b两物体捆在一起 则 比较快的物体会被慢的物体延迟了 而慢的物体被快的物体加速了 设捆后二物速度为v 则v2 v v1 但捆后的物体比a重 也比b重 故v v1 这显然自相矛盾 故亚里士多德的观点不成立 2 猜想及实验验证猜想 重物及轻物下落速度不受重力大小的影响 都是相同的匀变速直线运动 实验 1 数学推理 伽利略用数学推理证明 只要物体通过的位移与所用时间的平方成正比 物体就做初速度为零的匀变速直线运动 2 实验验证 因为物体实际下落太快 伽利略想办法把物体运动速度放慢 即先研究小球在斜面上的运动 如右图所示 让小球从斜面上不同位置滚下 观测小球多次从不同起点滚动的位移和所用时间平方的比值是否保持不变 即是否能观测到如果不断加大斜面的倾角 如下图 小球对于每一个特定的倾角从不同高度滚下 其比值仍然保持不变 则可以合理外推至倾角90 即物体自由下落时 其比值也保持不变 由此 伽对略间接地验证了自由落体运动是匀变速运动 特别提示 伽利略在探究自由落体运动性质的过程中遇到的主要困难及解决方法如下 1 要验证v t 无法直接测量某一时刻的瞬时速度 采取的措施 利用转换法 将测量vt关系转化为测量x t2的关系 2 物体下落很快 当时还没有准确的计时工具 无法准确测定物体通过不同位移的时间 解决方法 设计了斜面实验 3 怎样用斜面实验中得到x t2这个结果说明落体运动也符合这个规律 解决方法 合理外推 尝试应用 1 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 树叶下落得慢受其组成决定 a 2 伽利略用实验验证v t的最大困难是 a 不能很准确地测定下落的距离b 不能测出下落物体的瞬时速度c 当时没有测量时间的仪器d 当时没有记录落体运动的数码相机 b 知识清单 伽利略的科学方法 伽利略对运动的研究 不仅确立了许多用于描述运动的基本概念 而且创造了一套对近代科学的发展极为有益的方法 对现象的一般观察 对假设进行修正和推广 伽利略的思想核心是把 和 和谐地结合起来 从而有力地推进了人类科学认识的发展 提出假设运用逻辑得出推论通过实验对推论进行检验实验逻辑推理 综合拓展 1 运用 归谬法 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 2 运用 外推法 把从斜面运动到落体运动的外推是很巧妙的 不过 用外推法得出的结论 并不一定都是正确的 现代物理研究中也常用外推法 但用这种方法得到的结论都要经过实验的验证才能得到承认 3 伽利略对自由落体的研究 开创了研究自然规律的科学方法 这就是抽象思维 数学推导和科学实验相结合的方法 这种方法对于后来的科学研究具有重大的启发作用 至今仍不失为重要的科学方法之一 特别提示 一般物理问题研究的过程是 问题 猜想 数学推理 实验验证 合理外推 得出结论 但在一般的物理问题的研究中 并不需要完整地经历这些步骤 尝试应用 1 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 c 2 在物理学的发展历程中 下面的哪位科学家首先建立了平均速度 瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动 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 b 伽利略对自由落体运动的研究 关于伽利略对自由落体运动的研究 下列说法正确的是 a 运用 归谬法 巧妙地推翻了亚里士多德关于 重的物体下落比轻的快 的观点b 提出了自由落体运动应该是一种最简单的变速运动 匀变速直线运动c 通过斜面上物体的匀加速运动外推出斜面为90 时 物体就做自由落体运动 且加速度的大小与物体的质量无关d 总体的思想方法是对现象观察 提出假说 运用逻辑得出推论 实验验证 对假设进行修正和推广 解析 见知识清单 答案 bcd名师点睛 本节知识需要理解记忆 象这类科学学史要注意从中吸取养分 变式应用 伽利略认为落体运动应该是简单的变速运动 即它的速度是均匀变化的 速度的均匀变化意味着 a 速度与时间成正比b 速度与位移成正比c 速度与时间的二次方成正比d 位移与时间的二次方成正比 ad 水平测试 1 让体积相同的石块和木