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  • 您的位置:在点网 > 教案 > 高一教案 > 高一物理,伽利略对自由落体运动的研究,教案 正文 2017-08-02

    高一物理,伽利略对自由落体运动的研究,教案

    相关热词搜索:

    篇一:伽利略对自由落体运动的研究 教学设计 教案

    一、设计主体:

    1

    2

    3

    4

    5

    篇二:《伽利略对自由落体运动的研究》教案

    伽利略对自由落体运动的研究

    今天我们这节课讲2.5和2.6两节内容,这两节讲的是同一个内容:自由落体运动。 首先我们看2.6节内容,这一节讲的是有关自由落体运动的物理学史,一些有关这段历史的小故事。

    最早研究自由落体运动的物理学家是距今两千多年前的哲学家亚里士多德,为什么叫亚里士多德呢?不是因为他得病多啊,而是因为他得出了很多结论:其中之一是“重的物体比轻的物体落得快”。他的这一论断符合人们的常识,以至于其后两千年的时间里,大家都奉为经典。

    其实,现在大家知道这一结论正确吗?啊,大家都很聪明!是不对的。那智慧博学的亚里士多德何以铸成大错?这样的错误又何以绵延两千年呢?伟大的物理学家爱因斯坦曾经颇为感慨地说:“有一个基本问题,几千年来都因为它太复杂又太简单而含糊不清,这就是自由落体运动的问题。”说它太简单,因为现象再明显不过了,一块石头总比一片树叶落得快。所以人们自认而然地认为“重快轻慢”;但是这个问题又的确太复杂了,因为隐含在现象背后是及其丰富的哲理和实验方法。

    最早质疑亚里士多德的是16世纪末意大利比萨大学的青年学者伽利略。说起伽利略,那真是伟大呀!他的墓志铭是这么写的:他失明了,因为自然界已经没有身下什么他没看见过的东西了。非常伟大啊!

    当时,伽利略提出了这么一个“悖(bei)论”,同学们知道第一个字怎么读吗?很好啊,有的同学读作(bo)论,香饽饽的饽,可能是有点饿啦。其实读作(bei).那么它的意思就是自相矛盾的结论,前因不搭后果,也称为“佯谬”。伽利略认为你亚里士多德不是说物体下落是重快轻慢吗?好,假设这里有一个重的物体,下落速度是8;还有一个轻的物体,按照重快轻慢的思想,下落速度是4.现在我们用一根轻质无弹性的细绳把它们捆在一起,那么如果把它们当作一个系统的话,总重量是不是应该等于两者重量之和呀?所以它们的下落速度应该也是各自下落速度之和4+8=12。但是根据我们日常经验,比方说我们班跑的最快的同学**要和跑的稍慢一些的同学**跑步,跑的慢的同学说**你不能就这样跑了,你得对我负责,于是就像西部牛仔一样拿一根套绳套在跑的快的同学上,就好像我们这里落得快的重物与落得慢的轻物相连。根据我们的经验,快的同学被慢的同学拖着是不是速度要变慢;而慢的同学由于有快的同学带动,是不是速度要比原先快一些,那么这个最终速度应该是两人速度的一个折中值4+8/2=6.好!我们看到同样的一个运动过程经过“重快轻慢”的解释后形成了两者结果,这是不符合客观实际的,也就是说“重快轻慢”是一个自相矛盾的结论,就是我们说的悖论。

    以上就是伽利略用逻辑的力量对亚里士多德的“重快轻慢”结论的证伪过程,使亚里士多德的理论陷入了困境。为了摆脱这种困境,伽利略认为只有一种可能性:重物与轻物应该落得一样快!但是当时的伽利略还只是一个毛头小子,仅仅用推理质疑伟大了2000多年的亚里士多德显然是难以令人信服的。怎么办呢?眼见为实吧,所以伽利略开始做实验。千万别小瞧“做实验”这三个字,我们今天看来很普通的实验在当时看来可是从未有过的新鲜事,这是人类历史上的第一个物理实验,当时可以说是石破天惊、神鬼夜哭啊。因为在伽利略之前的科学踯躅于泥潭荒途,从伽利略开始,大师辈出,经典如云,近代科学的大门从此打开了。

    他做的这个实验大家可以看课本46页图2.6-1,是不是一个比萨斜塔啊,有点同学念披萨斜塔,没关系啊,都是意大利的著名事物,一个是吃的,一个是景点。伽利略在这个斜塔顶端一手拿铅球,一手拿羽毛同时从塔顶抛出,塔底有很多围观群众,看是那个球先落地?啊,其实严格的考证证实:伽利略并没有做这个实验啊,这只是一个传说。

    但是,伽利略确实做了一个实验。也叫斜什么实验,不是斜塔实验。对!就是斜面实验。我们这里有一个三角形斜面,斜面上放置一个小球,我们要探究小球的速度如何随时间发生变化。

    伽利略相信,自然界的规律是简洁明了的。他从这个信念出发,猜想落体一定是一种最简单的变速运动,而且是简单的变速运动,它的速度应该是均匀变化的——也就是匀变速直线运动。所以速度V应该等于at,但是有一个问题是当时没有测速度的仪器,不像咱们现在一样,到十字路口拍张照就知道汽车速度的大小了。怎

    么办呢?聪明的伽利略想到了这样的方法,如果物体做的

    是匀变速直线运动,那么就有位移-时间关系:x=1/2at2

    ,

    我们可以通过观察物体走过的位移x与时间t2是否呈正比例关系判断物体做的是否是匀加速直线运动。到这里,问题又来了。当时没有手机也没有手表,那用什么来计时呢?在我们东方一般用的是沙漏,而在西方用的是“滴水计时”:就是拿一个漏斗充满水,比方说一分钟滴15滴水,我们去数小球从斜面顶端落到底端用多少滴水就知道它用了多长时间。但是同学们再想想看,小球从斜面上滚落的速度是很大的,犹如白驹过隙。我们可能来不及计时,球就已经滚下去了。所以聪明的伽利略又想到了一种方法,就是把斜面的倾角变小,使斜面很长很缓,书上称之为“冲淡重力”。好,在这样的条件下伽利略做了一组实验,得出了x与t2成正比的结论;接下来,他逐渐增大斜面的倾角,都符合结论,也就是说小球做的是匀变速直线运动;但是小球沿斜面向下的运动并不是落体运动,于是伽利略将上述结果做了合理外推:可以想象,如果斜面的倾角是90°,这时小球的运动不就是自由落体运动了吗?那么物体的自由落体应该也是匀变速直线运动,而且所有小球下落的加速度应该是一样的!成功推翻2000多年来亚里士多德的“重快轻慢”的经典思想。

    篇三:人教版物理必修一:2.6《伽利略对自由落体运动的研究》精品教案

    必修一2.6 伽利略对自由落体运动的研究

    一、教材分析

    本节内容属于《普通高中物理课程标准》中共同必须模块Ⅰ的内容,是以往教材所没有的。学生在学习本节课内容之前,已经学习了自由落体运动的定义和利用打点计时器打出的纸带来验证“自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动”。新教材专辟这一节,并无重复之嫌。目的是让学生深刻体会到在当时实验设备不精确的条件下伽利略如何提出问题,遇到什么问题,如何突破困难,使学生身临其境,领悟其科学精神,物理思想和研究方法,对提高学生的科学素养具有重要的意义。

    二、教学目标

    (一)教学目标:

    1、了解伽利略对自由落体运动的研究思路和方法;

    2、能够合理设计实验,并将实验数据用图线法处理。

    (二)过程和方法:

    1、经历伽利略对自由落体运动的研究方法,感悟科学探究的方法;

    2、分组进行科学探究活动,完成实验操作;

    3、培养学生进行数学推理和图象处理数据的能力。

    (三)情感目标:

    1、激发了学生学习伽利略敢于向权威挑战,善于观察思考,知难而进的优秀品质;

    2、培养学生耐心细致的意志品质,创新思想和互相协作的精神。

    三、教学重点 难点

    1、教学重点:

    通过重现重大发现的历史过程,让学生亲临其境探究伽利略对自由落体运动研究的实验,学习其科学思维方法和巧妙的实验构思。

    2、教学难点:

    (1)当无法验证自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动时,如何引导学生巧妙设计斜面实验间接验证;

    (2)引导学生在实验过程中怎样进行合理猜想、数学推理、合理外推等重要方法。

    四、学情分析

    本节课内容通俗易懂,课前可由学生自主学习。上课时使学生融入伽利略的角色,如何指出亚里士多德的逻辑错误,如何提出自己猜想再利用斜面实验间接验证加以外推。教师以平等地位参与讨论,发表意见。通过这节课的探究,培养学生创新能力,提高其科学素养。

    五、教学方法

    教师启发、引导,学生阅读教材,讨论、交流。

    六、课前准备

    录像资料、多媒体课件

    七、课时安排1课时

    八、教学过程

    (一)预习检查、总结疑惑

    1、教师提问:我们在上一节课已经学习了自由落体运动知道:

    (1)定义?(物体只在重力作用下从静止开始下落的运动)

    (2)实质?(初速度为0的匀加速直线运动)

    2、教师指出:纸张比石头下落得慢是由于空气阻力的影响,但使人误以为“重物比轻物下落得快”。这正是统治了两千多年的亚里士多德的观点。

    (二)情景引入、展示目标

    我们用手拿一个小球和一张纸片,放开后,小球和纸片从静止开始下落.我们可以看到,小球先落地,纸片后落地.

    公元前4世纪,古希腊伟大的思想家、哲学家亚里士多德(Arestotle)根据与我们类似的观察,直接得出结论:重的物体比轻的物体下落得快.

    亚里士多德的论断流传了近2 000年,直到16世纪,在意大利的比萨斜塔上,伽利略做了著名的两个球同时落地的实验.两个轻重不同的小球同时落地的声音,是那样的清脆美妙,又是那样的发聋振聩!它动摇了人们头脑中的旧观念,开创了实验和科学推理之先河,将近代物理学以至近代科学推上了历史的舞台.

    今天这节课我们就一起来经历伽利略对自由落体运动的研究过程,领悟这位大师的科学精神、物理思想、研究方法,得其精髓,有所借鉴.

    (三)合作探究、精讲点播

    一、绵延两千年的错误

    亚里士多德的观点:物体越重,下落越快.

    公元前,人们对物体下落的研究很少,凭着观察认为重的物体比轻的物体下落得快.当时,著名的思想家亚里士多德(Aristotle,前384~前322)经过了观察和总结认为“物体下落的速度与重力成正比”.这一观点正好应和了人们潜意识里的想法;同时,它又是伟大的亚里士多德提出的论断,人们深信不疑.从那以后,人们判断物体下落的快慢,甚至给孩子们上课时一直坚持这一观点,这一观点一直延续了2 000多年,从没有人对它提出异议.

    交流与讨论:为什么会有错误的认识呢?

    错误认识的根源在于不注意探索事物的本质,思考不求甚解.

    二、逻辑的力量

    学生阅读:

    16世纪末,意大利比萨大学的青年学者伽利略(Galileo Galilei,1564~1642)对亚里士多德的论断表示了怀疑.后来,他在1638年出版的《两种新科学的对话》一书中对此作出了评论.

    根据亚里士多德的论断,一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大.假定大石头的下落速度为8,小石头的下落速度为4,当我们把两块石头捆在一起时,大石头会被小石头拖着而减慢,结果整个系统的下落速度应该小于8;但两块石头捆在一起,总的重力比大石头还要重,因此整个系统下落的速度要比8还大.这样,就从“重物比轻物落得快”的前提推断出了互相矛盾的结论,这使亚里士多德的理论陷入了困境.为了摆脱这种困境,伽利略认为只有一种可能性:重物与轻物应该下落得同样快.(传说伽利略在比萨斜塔上做过落体实验,

    但后来又被严谨的考证否定了.尽管如此,来自世界各地的人们都要前往参观,他们把这座古塔看作伽利略的纪念碑)

    问题:伽利略是怎样论证亚里士多德观点是错误的?

    猜想:既然物体下落过程中的运动情况与物体质量无关,那么为什么在现实生活中,不同物体的落体运动,下落快慢不同呢?我们能否猜想是由于空气阻力的作用造成的呢?如果没有空气阻力将会怎样呢?

    学生讨论后回答.

    三、猜想与假说

    伽利略认为,自由落体是一种最简单的变速运动.他设想,最简单的变速运动的速度应该是均匀变化的.但是,速度的变化怎样才算均匀呢?他考虑了两种可能:一种是速度的变化对时间来说是均匀的,即经过相等的时间,速度的变化相等;另一种是速度的变化对位移来说是均匀的,即经过相等的位移,速度的变化相等.伽利略假设第一种方式最简单,并把这种运动叫做匀变速运动.

    四、实验验证

    实验验证是检验理论正确与否的唯一标准.任何结论和猜想都必须经过实验验证,否则不成理论.猜想或假说只有通过验证才会成为理论.所谓实验验证就是任何人,在理论条件下去操作都能到得实验结果,它具有任意性,但不是无条件的,实验是在一定条件下的验证,而与实际有区别.

    阅读:(课件投影)伽利略斜面实验的情况

    伽利略在《两种新科学的对话》中说:

    “用一块木料制成长约12库比特、宽半库比特、厚三指的板条,在它的上面划一条比一指略宽的槽,将这个槽做得很直,打磨得很光滑,在槽上裱一层羊皮纸(也要尽可能光滑).取一个坚硬、光滑并且很圆的铜球,放在槽中滚动.将这个木槽的一端抬高一到二库比特,使槽倾斜.就像我要讲的那样把球放在槽顶沿槽滚下,记录下降的时间.实验要重复几次,以便使测得的时间准确到两次测定的结果相差不超过一次脉搏的十分之一,进行这样的操作,肯定了我们的观察是可靠的以后,将球滚下的距离改为槽长的四分之一,测定滚下的时间,我们发现它准确地等于前者的一半.下一步,我们用另一些距离进行试验,把全长用的时间与全长的二分之一、三分之二、四分之三,或者其他任何分数所用的时间相比较,像这样的实验,我们重复了整整一百次,结果总是经过的距离与时间的平方成比例,并且在各种不同坡度下进行实验,结果也都如此??”

    讨论与交流:感受伽利略的探究过程,体会其科学方法

    物体做自由落体运动的速度很快,在当时的实验条件下,是很难测量其位移和相应的时间,有什么方法可以使物体的速度可以慢一点又能研究匀变速直线运动的?

    让小球在倾斜的轨道上滚下,倾角不要太大可以吗?

    当时伽利略就是用这个方法.他设计一个斜面实验,使物体的运动速度变慢,解决了测量的难题.伽利略在一块木板上刻出一道直槽,槽内贴上羊皮纸使之平滑,用自制的水钟测量时间,探究一个光滑黄铜小球沿倾斜直槽滑下时的运动情况.我们也可以模拟这个四百多年前的实验,感受科学家的研究方法.

    播放影片: ①用形铝型材,取长约1.6 m的一段为导轨,以节拍器为计时器.将导轨一端垫高,呈斜面状,将小球开始运动处作出标记.

    ②调整时,启动节拍器,随节拍声数数“3,2,1,0,1,2,3”,将小球在听到节拍声“0”时从原点释放.一边随节拍声数数,一边用手顺序指出当节拍器响时,小球大致的位置.

    ③不改变小球下落的初始位置,只要释放小球的时刻准确,在随后的各节拍声响时,在

    小球经过的大体位置上作出标记;

    ④从标尺上读出各标记到起始位置的间隔距离,并填入表格中;

    ⑤改变斜槽的倾斜角,重复实验多次;

    伽利略在当时有限的实验条件研究出初速度为零的匀加速直线运动中位移和时间的关系.现在我们可以用什么仪器比较精确的方法来记录时间和位移进行研究呢?

    桌面上有打点计时器、小车、木板,每两位同学为一组,设计实验,研究初速度为零的匀加速直线运动的位移和时间的关系,并设计表格记录实验数据.

    学生活动:讨论并设计实验方案,5分钟后进行交流.

    参考方案:

    1.把小车轨道的一端垫高,呈斜面状,把打点计时器固定在斜面最高点上,纸带穿过打点计时器的限位孔连在小车的尾部.

    2.打开打点计时器开关,然后把小车从某一位置由静止开始释放,打出一条纸带.

    3.从纸带第一点开始,测量从开始到每一个点的时间和位移,并填入表格中.

    4.改变木板的倾角,把小车从同一位置从静止开始释放,并对从打出的纸带反映的数据填入表格中.

    我们已经确定了实验方案,下面进行实验并对实验数据进行处理.

    学生活动:两人为一组进行实验,并对实验数据进行处理.

    从得到的实验数据,我们得到什么结论?

    1、同一倾角时,在误差允许的范围内,x1

    t12?x2t22=x3t32?x4t42=x5t52=常数

    即x∝t2.

    2、倾角越大,常数越大.

    我们得到的结论,与四百年前伽利略使用简单仪器得到的结论完全一致.

    伽利略根据斜面结果出发,认为:在初速度为零的匀加速直线运动中,经过的距离正比

    x于时间的平方,即2=恒量,恒量的数值随着斜面倾角增大而增大.当斜面倾角增大到90°,t

    x即斜面与地面垂直时,小球将自由下落,成为自由落体,x∝t2的关系仍然成立,此时2的比t

    值为最大,这时小球仍然会保持匀变速直线运动的性质,自由落体运动是一种特殊的匀变速直线运动.

    伽利略将实验与逻辑思维相联系进行科学研究的思想,开辟了一条科学研究之路.

    五、伽利略的科学方法

    对现象一般观察—提出猜想—运用逻辑推理—实验对推理验证-对猜想进行修证(补充)—推广应用.

    伽利略的科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学推理)和谐地结合起来,

    从而有力地推进了人类科学认识的发展.

    (四)、反思总结、当堂检测

    教师组织学生反思总结本节课的主要内容,并进行当堂检测

    (五)、发导学案、布置作业

    这节课着重分析科学家是如何设计实验,给你最大的启发是什么?我们应该学习伽利略哪些优秀品质?课外讨论,并写成一篇小作文。

    九、板书设计

    1、绵延两千年的错误

    2、逻辑的力量

    3、猜想与假说

    4、实验验证

    5、伽利略的科学方法

    十、教学反思

    本节课主要由两部分组成:对科学家的了解;对伽利略科学方法的学习.这两个方面主 要是由学生通过查资料、预习,在老师的引导下,以学生为主体,进行学习的。 知识讲授的同时,给学生介绍物理学家、讲授物理学史.不仅让他们了解物理学家的工作,物理科学的发展过程,更重要的是通过了解科学发展的曲折性,以此撼动学生的心,让他们从中获得启迪。在后面的教学过程中争取设计的更科学,更有利于学生的学习,也希望大家提出宝贵意见,共同完善,共同进步!

    篇四:高一物理自由落体运动;伽利略对自由落体运动的研究人教实验版.doc

    高一物理自由落体运动;伽利略对自由落体运动的研究人教实验版

    【本讲教育信息】

    一. 教学内容:

    第四节 自由落体运动

    第五节 伽利略对自由落体运动的研究

    二. 知识要点:

    理解什么是自由落体运动,知道自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动,知道自由落体运动的加速度的大小和方向,掌握自由落体运动规律。了解伽利略如何应用逻辑分析方法,合理猜想、科学论证,大胆实践验证自由落体运动规律。

    三. 重点、难点解析:

    1. 自由落体运动规律的发现

    落体现象一直是引起物理学家们思考的现象,在伽利略之前,14世纪的艾伯特认为下落物体的速度与下落的距离成正比。另一位14世纪的学者,N·奥雷姆根据对各种运动的数学研究,提出下落物体的速率与下落的时间成正比,下落的距离与下落时间的平方成正比。15世纪,L·达芬奇提出在连续相等的时间间隔内下落物体的距离比为1:2:3:4:??公元前4世纪,古希腊伟大的思想家、哲学家亚里士多德(Arestotle)根据与我们类似的观察,直接得出结论:重的物体比轻的物体下落得快。亚里士多德的论断流传了近2 000年,直到16世纪,亚里士多德在《物理学》中讨论了落体运动和圆运动,已有了速度的概念。伽利略发现了等加速直线运动中,距离与时间二次方成正比的规律,建立了加速度的概念。

    伽利略对问题的研究比较全面,先是通过观察现象,提出假设,运用逻辑和数学推理得出推论,再通过实验对推论进行检验(这是其他物理家在研究同一问题上缺少的关键环节),并对假说进行修正和推广。

    他最先研究了惯性运动和落体运动的规律,为牛顿第一定律和第二定律的研究铺平了道路。他倡导实验和理论计算相结合,用实验检验理论的推导。这种研究方法对以后的科学研究工作具有重大的指导意义。

    伽利略运用推理方法,使亚里士多德的结论陷入矛盾中;运用理想模型,猜想落体运动的规律;运用数学方法,推导自由落体运动的数学表达式以及可以直接测定的物理量之间的函数关系;运用实验方法,对自由落体运动定律进行实验验证。(详情见课后资料) 假设一速度与位移成正比,v?x

    假设二速度与时间成正比,v?t

    若速度与位移成正比,v?x

    速度—距离图象的斜率有何意义?

    若速度与时间成正比, v?t

    伽利略斜面实验,铜壶漏滴计时,测量铜球在斜面上的运动。

    等末速度法:物体从相同的位置经不同的路途落于同一高度,终了速度大小相等 。

    如果完全排除空气阻力,那么,所有物体下落都将一样快。

    2. 自由落体运动特点:初速度为0,只受重力。(空气阻力很小时,也可把空气阻力忽略) 基本规律(公式)

    ① vt?gt

    12gt 2

    2③ vt?2gh

    1④ v?vt 2

    222⑤ ?h?gT,g是一个常量取9.8m/s,粗略计算g取10m/s ② h?

    3. 自由落体运动是匀变速直线运动的一个特例。匀变速直线运动的研究方法,对自由落

    体运动都适用。匀变速直线运动的解题方法同样适用于自由落体运动。

    4. 第二章知识网络

    【典型例题】

    [例1] 某物体做自由落体运动,把下落总高度分为三段,从起点计时通过三段的时间之比为1:2:3则三段高度之比为( )

    A. 1:1:1 B. 1:3:5 C. 1:4:9 D. 1:8:27

    解:设物体从A落到D见下图。

    自由落体h?t

    ∴ AB:AC?t:(1?2)t 222

    AB:AC?1:9 AB:BC?1:8

    AB:AD?t2:36t2 ?1:36

    AB:CD?1:27

    ∴ AB:BC:CD?1:8:27

    ∴ 选D

    [例2] 为了求塔身高度,从塔顶自由落下一石块,如果忽略空气对石块的影响,除了需要知道重力加速度外,还需下列哪一条件即可( )

    A. 落地时的速度 B. 第2 s末和第1 s末速度

    C. 最初1 s的位移 D. 最后1 s的位移

    答:AD

    vt2解析:对A项,h=可算出塔高,A对;对B项,vl=g×l,v2=g×2,算不出塔高,2g

    112122B不对;对C项,s1=g?1,也算不出塔高,C不对;对D项,h=gt,h—ho=g(t?1),222

    其中h为塔高,t为总时间,ho为最后l s内位移,联立两式可算出塔高h来,D对。

    [例3] 如下图所示,长1.8m的轻绳悬挂一个质量为2 kg的小球,绳的另一端系在离地面高

    3.6 m的天花板上,现将球送至天花板让其自由落下,下落到A点将绳绷断后球落地,球下落的全部时间为1.2 s。求:绳断裂时小球的速度突变成多少?(不计绳伸长及拉断时作用时间,且g=10 m/s2)

    答案:0

    2?1.8=0.6s,则下面一段所用时间也为t=1.2—0.6g

    1=0.6 s,于是对下段有1.8m=v0×0.6+g×0.62,解出v0=0。 2解析:物体落至A点时间tA=

    [例4] 一宇宙空间探测器从某一星球的表面垂直升空,假设探测器的质量恒为1500kg,发动机的推力为恒力,宇宙探测器升空到某一高度,发动机突然关闭,图表示其速度随时间的变化规律。

    (1)升高后9s,25s,45s,即在图线上A、B、C三点探测器的情况如何?

    (2)求探测器在行星表面达到的最大高度?

    解析:

    (1)9s末速度最大;紧接着速度减小,说明没有了上升的动力,是发动机关闭。25s末速度为零;45s末位移为零,落地,且速度为80m/s

    (2)25s末速度为零达到最高点,位移数值等于ΔOAB的面积,数值为800m。

    【模拟试题一】

    1. 甲、乙、丙三辆汽车以相同的速度经过某一路标,从此时开始,甲车做匀速直线运动,乙车先加速后减速,丙车先减速后加速,它们经过下一路标时速度相同,则哪辆车先通过下一路标( )

    A. 甲 B. 乙C. 丙 D. 三车同时

    2. 一人从塔顶无初速地释放一个小铁球,已知小球在最后1s内通过的位移是全部位移的9/25,求塔高。

    3. 物体从高处自由下落,通过1. 75 m高的窗户历时0. 1 s,物体从窗底落到地面所需时间为0. 2 s,则物体是从多高处下落的?

    4. 关于自由落体运动,下列说法正确的有( )

    A. 某段时间的中间时刻的速度等于初、末速度和的一半

    B. 某段位移的中点位置的速度等于初、末速度和的一半

    C. 在任何连续相等时间内速度变化相同

    D. 在任何连续相等时间内位移变化相同

    5. 在绳的上、下两端各拴着—个小球,一人用手拿住绳上端的小球站在三层楼的阳台上,放手后两球均自由下落,两球落地时的时间差为Δt,如果人站在四层楼的阳台上,放手让其自由下落,则两球落地时间差将变大?变小?还是不变?

    【模拟试题二】

    一. 选择题

    1. 一个物体经过Δt时间后回到原处,此时的速率和初速度大小相等,都是v,但运动方向相反,则物体在Δt时间内的平均加速度大小是( ) A. v2v B. 0C.D. 无法确定 ?t?t

    2. 从地面竖直上抛一物体M,同时在某一高度H处另一个物体m开始自由下落,两物体在空中相遇时速率都是v,则下列说法正确的是( )

    A. 物体M上抛时初速度大小和物体m落地时的速度大小都是2v

    B. 物体M和物体m在空中运动的时间相等

    C. 物体M能上升的最大高度和物体m开始下落的高度相等

    D. 当两物体达到同一高度时,物体m下落了H 4

    3. 甲物体质量为乙物体质量的2倍,甲从H 高处、乙从2H高处同时自由落下,在它们均未落地的过程中,以下说法正确的是( )

    A. 下落过程中甲的加速度比乙的大

    B. 下落过程中,同一时刻甲的速度比乙的大

    C. 下落1 s末,它们的速度相等

    D. 各自下落lm时它们的速度相等

    4. 如图所示为A、B两质点做直线运动的v—t图线,已知两质点在同一直线上运动,由图可知( )

    篇五:2015-2016学年人教版必修1 伽利略对自由落体运动的研究 教案 (3)

    高中物理新课标教学设计

    2.6 伽利略对自由落体运动的研究

    【学习者分析】

    学生对亚里士多德和伽利略有一定的了解,但是对他们在物理学发展的影响还是不深入。学生平时没有养成良好的科学研究态度,通过本节内容的学习,不仅可以让学生学习物理学家如何探究物理规律的,还可以学习培养学生在科学探究过程的严谨认真的态度。

    【教材分析】

    落体运动是一种自然界中广泛存在的典型运动,自古以来许多人都研究过,伽利略对自由落体运动的研究意义巨大.本节从生活经验和亚里士多德的观点出发进行巧妙推理,使亚里士多德的理论陷入自相矛盾的境地,进而引起学生探究的兴趣.本节课介绍落体运动的研究历史,主要是介绍伽利略对自由落体运动的研究过程和他的科学思维方法,以及他的巧妙的实验构思.使学生对自由落体运动的认识上升到更高的层次.本节教材编写的脉络清楚,逻辑推理严谨、文字表述生动和通俗易懂,因此,适合于学生自主学习.学生除阅读教材外,还可阅读一些课外参考书,从网上查阅一些资料,通过自己独立的思考,归纳、总结并提出自己的看法、体会等.

    【教学目标】

    1.知识与技能:

    (1)了解落体运动研究的史实,了解逻辑推理的特色.

    (2)理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性.

    2.过程与方法:

    (1)让学生初步体会抽象思维、提出假说、科学实验是进行科学研究的重要思路和方法.

    (2)通过史实了解伽利略研究自由落体规律的过程,体会其推理方法的奥妙,同时了解猜想的必要性,感受探究规律的几个必要过程和科学方法的重要性,了解体会一些科学的方法.

    3.情感态度与价值观:

    (1)渗透研究自然规律的科学方法.

    (2)通过了解史实能培养同学们的意志和科学的方法观,避免盲目和急功近利思想,提高自己的认识观.

    (3)经历伽利略对自由落体运动的研究过程,体验数学在研究物理问题中的重要性.体会人类对客观世界发现之旅的乐趣.

    【重点难点】

    重点:了解探索过程,明确探索的步骤,同时了解实验及科学的思维方法在探究中的重要作用,从中提炼自己的学习方法.

    难点:“观念—思考—推理—猜想—验证”是本节的重点思路,也是培养良好思维习惯的重要参考.

    【设计思想】

    对于“绵延两千年的错误”,教学中要让学生知道眼里士多德关于重物下落快的观点是错误的,同时也要让学生知道人类对大自然的认识是逐步深入的,教学中要让学生认识到认识自然应该用客观、历史、辩证的观点的角度分析。

    【教学环节】

    [新课导入]

    师:我们用手拿一个小球和一张纸片,放开后,小球和纸片从静止开始下落.我们可以看到,小球先落地,纸片后落地.

    公元前4世纪,古希腊伟大的思想家、哲学家亚里士多德(Arestotle)根据与我们类似的观察,直接得出结论:重的物体比轻的物体下落得快.

    亚里士多德的论断流传了近2 000年,直到16世纪,在意大利的比萨斜塔上,伽利略做了著名的两个球同时落地的实验.两个轻重不同的小球同时落地的声音,是那样的清脆美妙,又是那样的发聋振聩!它动摇了人们头脑中的旧观念,开创了实验和科学推理之先河,将近代物理学以至近代科学推上了历史的舞台.

    今天这节课我们就一起来经历伽利略对自由落体运动的研究过程,领悟这位大师的科学精神、物理思想、研究方法,得其精髓,有所借鉴.

    [新课教学]

    一、绵延两千年的错误

    (课件展示)亚里士多德的观点:物体越重,下落越快.

    公元前,人们对物体下落的研究很少,凭着观察认为重的物体比轻的物体下落得快.当时,著名的思想家亚里士多德(Aristotle,前384~前322)经过了观察和总结认为“物体下落的速度与重力成正比”.这一观点正好应和了人们潜意识里的想法;同时,它又是伟大的亚里士多德提出的论断,人们深信不疑.从那以后,人们判断物体下落的快慢,甚至给孩子们上课时一直坚持这一观点,这一观点一直延续了2 000多年,从没有人对它提出异议.

    【交流与讨论】

    提出问题:为什么会有错误的认识呢?

    学生思考问题,交流体会.

    生:错误认识的根源在于不注意探索事物的本质,思考不求甚解.

    二、逻辑的力量

    学生阅读:

    16世纪末,意大利比萨大学的青年学者伽利略(Galileo Galilei,1564~1642)对亚里士多德的论断表示了怀疑.后来,他在1638年出版的《两种新科学的对话》一书中对此作出了评论.

    根据亚里士多德的论断,一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大.假定大石头的下落速度为8,小石头的下落速度为4,当我们把两块石头捆在一起时,大石头会被小石头拖着而减慢,结果整个系统的下落速度应该小于8;但两块石头捆在一起,总的重力比大石头还要重,因此整个系统下落的速度要比8还大.这样,就从“重物比轻物落得快”的前提推断出了互相矛盾的结论,这使亚里士多德的理论陷入了困境.为了摆脱这种困境,伽利略认为只有一种可能性:重物与轻物应该下落得同样快.(传说伽利略在比萨斜塔上做过落体实验,但后来又被严谨的考证否定了.尽管如此,来自世界各地的人们都要前往参观,他们把这座古塔看作伽利略的纪念碑)

    问题:伽利略是怎样论证亚里士多德观点是错误的?

    猜想:既然物体下落过程中的运动情况与物体质量无关,那么为什么在现实生活中,不同物体的落体运动,下落快慢不同呢?我们能否猜想是由于空气阻力的作用造成的呢?如果没有空气阻力将会怎样呢?

    学生讨论后回答.

    【做一做】

    请你用一枝铅笔和较厚的一本书如图2-5-1所示,体验伽利略佯谬.

    图2-5-1

    三、猜想与假说

    伽利略认为,自由落体是一种最简单的变速运动.他设想,最简单的变速运动的速度应该是均匀变化的.但是,速度的变化怎样才算均匀呢?他考虑了两种可能:一种是速度的变化对时间来说是均匀的,即经过相等的时间,速度的变化相等;另一种是速度的变化对位移来说是均匀的,即经过相等的位移,速度的变化相等.伽利略假设第一种方式最简单,并把这种运动叫做匀变速运动.

    四、实验验证

    师:实验验证是检验理论正确与否的唯一标准.任何结论和猜想都必须经过实验验证,否则不成理论.猜想或假说只有通过验证才会成为理论.所谓实验验证就是任何人,在理论条件下去操作都能到得实验结果,它具有任意性,但不是无条件的,实验是在一定条件下的验证,而与实际有区别.

    【阅读】

    (课件投影)伽利略斜面实验的情况

    伽利略在《两种新科学的对话》中说:

    “用一块木料制成长约12库比特、宽半库比特、厚三指的板条,在它的上面划一条比一指略宽的槽,将这个槽做得很直,打磨得很光滑,在槽上裱一层羊皮纸(也要尽可能光滑).取一个坚硬、光滑并且很圆的铜球,放在槽中滚动.将这个木槽的一端抬高一到二库比特,使槽倾斜.就像我要讲的那样把球放在槽顶沿槽滚下,记录下降的时间.实验要重复几次,以便使测得的时间准确到两次测定的结果相差不超过一次脉搏的十分之一,进行这样的操作,肯定了我们的观察是可靠的以后,将球滚下的距离改为槽长的四分之一,测定滚下的时间,我们发现它准确地等于前者的一半.下一步,我们用另一些距离进行试验,把全长用的

    时间与全长的二分之一、三分之二、四分之三,或者其他任何分数所用的时间相比较,像这样的实验,我们重复了整整一百次,结果总是经过的距离与时间的平方成比例,并且在各种不同坡度下进行实验,结果也都如此??”

    【讨论与交流】

    感受伽利略的探究过程,体会其科学方法

    师:物体做自由落体运动的速度很快,在当时的实验条件下,是很难测量其位移和相应的时间,有什么方法可以使物体的速度可以慢一点又能研究匀变速直线运动的?

    生:让小球在倾斜的轨道上滚下,倾角不要太大.

    师:当时伽利略就是用这个方法.他设计一个斜面实验,使物体的运动速度变慢,解决了测量的难题.伽利略在一块木板上刻出一道直槽,槽内贴上羊皮纸使之平滑,用自制的水钟测量时间,探究一个光滑黄铜小球沿倾斜直槽滑下时的运动情况.我们也可以模拟这个四百多年前的实验,感受科学家的研究方法.

    播放影片: ①用形铝型材,取长约1.6 m的一段为导轨,以节拍器为计时器.将导轨一端垫高,呈斜面状,将小球开始运动处作出标记.

    ②调整时,启动节拍器,随节拍声数数“3,2,1,0,1,2,3”,将小球在听到节拍声“0”时从原点释放.一边随节拍声数数,一边用手顺序指出当节拍器响时,小球大致的位置.

    ③不改变小球下落的初始位置,只要释放小球的时刻准确,在随后的各节拍声响时,在小球经过的大体位置上作出标记;

    ④从标尺上读出各标记到起始位置的间隔距离,并填入表格中;

    ⑤改变斜槽的倾斜角,重复实验多次;

    师:伽利略在当时有限的实验条件研究出初速度为零的匀加速直线运动中位移和时间的关系.现在我们可以用什

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    么仪器比较精确的方法来记录时间和位移进行研究呢?

    生1:秒表、刻度尺.

    生2:打点计时器.

    生3:频闪照相机.

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