26伽利略對自由落體運動的研究教案人教版必修一(編輯修改稿)
2024-12-26 23:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)，雖然不斷改變斜面的傾斜度，但得到的結(jié)果有共同點：小球經(jīng)過的距離的比值等于經(jīng)過這些距離對應(yīng)所用時間間隔的平方之比．伽利略在這個基礎(chǔ)上進行合理外推，當(dāng)傾角增大到 90度時，實驗結(jié)論仍應(yīng)成立，此即豎直落體運動．至此，伽利略就完成了對自由落體運動的研究． 雖然當(dāng)時伽利略已經(jīng)意識到空氣的阻力將影響物體的下落，但是由于科學(xué)發(fā)展和儀器設(shè)備的限制，當(dāng)時仍然沒有辦法用實驗手段得到真空，所以并不能真正地完成一個自由落體運動的實驗．伽利略的研究也只能停留在 理論研究的部分，直到牛頓的時代，發(fā)明了抽氣機，才由牛頓設(shè)計了錢羽管（又稱牛頓管），真正用實驗證明在真空中，物體下落速度與物體重力無關(guān)．于是，伽利略的理論終于從純理論研究進入實驗驗證，并通過實驗驗證了其正確性． 其實落體現(xiàn)象一直是引起物理學(xué)家們思考的現(xiàn)象，在伽利略之前， 14 世紀(jì)的艾伯特認 為下落物體的速度與下落的距離成正比．另一位 14世紀(jì)的學(xué)者， N．奧雷姆根據(jù)對各種運動的數(shù)學(xué)研究，提出下落物體的速率與下落的時間成正比，下落的距離與下落時間的平方成正比． 15世紀(jì)， L．達芬奇提出在連續(xù)相等的時間間隔內(nèi)下落物體的距離 比為 1∶2∶3∶4∶?? 問題：伽利略是怎樣建立自己的理論的呢？ 學(xué)生思考，回答：伽利略通過四個環(huán)節(jié)推翻了亞里士多德的結(jié)論并建立自己的理論． 1．運用推理方法，使亞里士多德的結(jié)論陷入矛盾中． 2．運用理想模型，猜想落體運動的規(guī)律． 3．運用數(shù)學(xué)方法，推導(dǎo)自由落體運動的數(shù)學(xué)表達式以及可以直接測定的物理量之間的函數(shù)關(guān)系． 4．運用實驗方法，對自由落體運動定律進行實驗驗證． 五、伽利略的科學(xué)方法 伽利略對運動的研究，不僅確立了許多用于描述運動的基本概念，而且創(chuàng)造了一套對近代科學(xué)的發(fā)展極為有益的方法．請同學(xué)們總結(jié)本 節(jié)內(nèi)容，歸納這種科學(xué)方法． 同學(xué)討論歸納：對現(xiàn)象的一般觀察 → 提出假設(shè) → 運用邏輯得出推論 → 實驗進行檢驗 → 對假設(shè)進行修正和推廣 →?? 教師點評： 1．伽利略的偉大之處就在于他首先采用了實驗檢驗猜想的科學(xué)方法． 2．合理的外推對得出正確結(jié)論有很大的幫助． 提出問題：為什么最終我們特別重視伽利略的結(jié)論呢？ 回答：因為伽利略對問題的研究比較全面，先是通過觀察現(xiàn)象，提出假設(shè)，運用邏輯和數(shù)學(xué)推理得出推論，再通過實驗對推論進行檢驗（這是其他物理家在研究同一問題上缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)），并對假說進行修正和推廣． 他最先研究了慣性運動和落體運動的規(guī)律，為牛頓第一定律和第二定律的研究鋪平了道路．他倡導(dǎo)實驗和理論計算相結(jié)合，用實驗檢驗理論的推導(dǎo)．這種研究方法對以后的科學(xué)研究工作具有重大的指導(dǎo)意義． 而且伽利略不迷信權(quán)威，對待問題勤于思考，敢于提出問題、挑戰(zhàn)權(quán)威，不畏強權(quán)的精神也是我們應(yīng)為之喝彩并學(xué)習(xí)的． 1642 年，伽利略在貧病交加中逝世，享年 78 歲．直到 1983 年，羅馬教廷正式承認，350年前宗教裁判所對伽利略的審判是錯誤的． 點評：通過解決此問題體驗探索自然規(guī)律的艱辛和喜悅，培養(yǎng)敢于堅持真理，勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神和實事 求是的科學(xué)態(tài)度，幫助學(xué)生樹立起辯證唯物主義的認識論． 課堂訓(xùn)練 1．小鵬搖動蘋果樹，從同一高度一個蘋果和一片樹葉同時從靜止下落，發(fā)現(xiàn)蘋果先落地，下面說法正確的是（ ）． A．蘋果和樹葉都是自由落體運動 B．蘋果和樹葉的運動都不能看成自由落體運動 C．蘋果的運動可以看成自由落體運動，樹葉的運動則不能看成自由落體運動 D．假如地球上沒有空氣，則蘋果和樹葉會同時落地 2．伽利略用巧妙的推理推翻了亞里士多德的錯誤觀點，從而提出了： “ 自由落體是一種 最簡單的變速運動，速度應(yīng)該是均勻變化的 ” 觀點．這種方法在科學(xué)研究中叫（ ）． A．?dāng)?shù)學(xué)推演 B．實驗驗證 C．猜想與假設(shè) D．邏輯推理 3．為了測量一高樓的高度，某人設(shè)計了如下實驗：在一根長為 l的繩兩端各拴一重球，一人站在樓頂上，手執(zhí)繩上端無初速釋放使其自由落下，另一人在樓下測量兩球落地的時間差 Δ t，即可根據(jù) l、 Δ t、 g得出樓的高度．（不計空氣阻力） （ 1）從原理上講，這個方案是否正確？ （ 2）從實際測量來看，你估計最大困難是什么？ （ 3）若測得 l＝
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