5伽利略对自由落体运动的研究
伽利略对自由落体运动的研究
一、课标要求
1．通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用。
例：了解伽利略的实验研究工作，认识伽利略有关实验的科学思想和方法。
2．经历匀变速直线运动的实验研究过程，理解位移、速度和加速度，了解匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用。
例：通过史实，了解伽利略在研究自由落体运动时所用的实验和推理方法。
二、教学目标
1．了解伽利略对自由落体运动的研究方法。
2．了解伽利略的生平，感受科学发展的艰难及科学思维方法和技巧的重要性，培养学生的学习兴趣和科学精神。
三、重点难点
伽利略对自由落体运动的研究方法
四、设计思路
本节教材是编者为了体现过程与方法、情感态度与价值观维度的教学目标而刻意安排的。教材通俗易懂、逻辑推理严谨，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，通过小组讨论交流，培养合作学习的精神，体会科学思想和方法。
六、同行点评
物理课程中的科学探究有两重意义：一方面，它指学生学习时通过探究把未知变为已知的过程，另一方面，它也指人类对某一自然规律认识的历史，本节内容属于后者。通过重温伽利略对落体的研究过程，了解他在研究自由落体运动时所用的实验和推理方法，领悟前辈大师的科学精神和物理思想。当然本节教学也可以采用更家灵活的方式，例如请学生收集人类对自由落体运动认识的历史资料，或伽利略事迹的资料、他对近代科学的贡献等，向全班报告。体验从一般到特殊的推理方法，感受科学发展的艰难及科学思维方法和技巧的重要性，培养学生收集获取信息的能力和主动合作学习的精神。
算法伽利略与自由落体运动
算法：伽利略与自由落体运动 伽利略奥．伽利略（Galileo Galilei,1564 - 1642） 是意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、物理学家、 力学家和哲学家，也是近代实验物理学的开拓者。 1590年，伽俐略在意大利的比萨斜塔顶层做了 著名的自由落体运动实验，让两个重量相差10倍的 铁球，同时从塔顶落下，结果，两球同时着地，因 而，雄辩地一举推翻了束缚人们思想近二千年的希 腊著名学者亚里士多德关于重量不同的物体，其下 落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成正比” 的理论。伽利略开创了实验物理的新时代，被人们称为“近代科学之父”。 一、利用计算机处理物理实验数据 在我们高中学习生活中，已经越来越多地应用信息技术来开展学习，比如我们可以在数学、物理、化学的学习中使用电子计算器，可以使用TI数理计算器来进行数据处理，还可以利用DIS数字信息系统，来进行物理实验。这些信息技术的使用，极大地提高了我们学习的效率。这些工作都是在计算机的支持下才能正常开展，事实上，我们经过学习，自己也能够编制程序实现这些功能。 在现有的许多高中物理教材中，测定自由落体运动加速度的实验已经不作为必修的内容了，而在高中物理一年级教材中，还有一个实验是“用打点计时器测量匀加速直线运动加速度”，这个实验同学们都做过，实验过程非常简单，但在实验后处理数据时，却比较麻烦。 用计算机处理数据，首先也要处理纸带，然后记录数据，再选用合适的计算公式，最后编程处理。 1、纸带处理 从一个清晰的小点开始，标记一个起点“0”点，然后每隔五个点作一个标记，分别记作“1”、“2”……“n”。 2、数据测量 从“0”点开始，测量每一个标记点间的长度，分别记作S1、S2…..Sn。 3、计算方法
实验一探究自由落体运动规律
实验一 探究自由落体运动规律 一、提出问题： 你能设计怎样的的实验来研究自由落体运动的规律？ 二、参考的器材： 请在你需要的器材后面的空格内打“√”，若不够，在空格写上需要的器材名称 三、探究过程 【猜想与假设】 根据你的生活经验，你认为自由落体运动的规律是： 猜想1：s ∝ t 猜想2：s ∝ t 2 猜想3：s ∝√t 【设计与提示】 1．实验装置如图1-1所示，固定电火花打点计时器（或电磁打点计时器），注意电火花打点应 （填“竖直”活“水平” ）固定在 上。 2.释放纸带前，手提纸带时应保持物体 。 【操作与记录】 1) 探究物体的轻重与下落快慢的关系。 结论
2)探究自由落体运动规律 3)按上图实验装置固定电火花打点计时器，并连接好电路。 4)把纸带的一固定在重锤上，另一端穿过打点计时器，用手向上提纸带，使重 锤静止在靠近的地方。 5)接通电源，然后松开纸带，让重锤带着纸带下落，打点计时器就在纸带上打 下一列小点。关闭电源，取下纸带。 6)更换纸带，重复做3~4次实验。 7)从几条打上点的纸带中，挑选出第一、二点之间的距离接近2mm并且点迹清 晰的纸带进行测量。 8)在挑选出来的纸带上从第一个点开始依次记上0、1、2、3、4……用毫米 1、根据你的猜想，在图1-2所示的坐标纸上作出相应的图像（s-t,s-t2或s-t） 如果你的猜想正确，图像是一条过原点的直线。如果不是一条直线，请验证下一个猜想。你得到的自由落体运动的位移s与时间t的关系式。 图1-2 2、假定自由落体运动时一种匀变速直线运动，请从数学角度推导自由落体运动 的位移与时间的关系式，请把你的推到过程写在下面。
伽利略对自由落体运动的研究
2.6 伽利略对自由落体运动的研究 教材分析 本节内容是让学生了解并学习伽利略研究自由落体运动的科学思维方法和巧妙的实验构思.教材编写的脉络清楚，逻辑推理严谨，文字表述生动、通俗易懂，因此，适合于学生自主学习. 本节是新教材注重过程与方法、情感态度和价值观的一个标志性内容.过去的教学过分注重对知识与技能的掌握，而忽略了对科学精神、科学研究方法的培养.因此，能否通过这节课的学习让学生体会到人类对自然世界的探究思想和方法，感受到一位伟大的科学家的高尚情操，就成为这节课最终的目标.为了更好地落实新课标的精神，该教学策略采用了先让学生收集相关资料，在课堂上经过讨论和发表见解，充实和完善伽利略的研究过程与方法.引导学生一步步体会伽利略严谨的科学态度、不畏强权的探索精神和正确地解决问题的思路，树立正确的科学观念. 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。 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。 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。 教学过程 （一）预习检查、总结疑惑
伽利略对自由落体运动的研究
比萨斜塔试验 ——伽利略对自由落体运动的研究 古希腊权威思想家亚里士多德（公元前384—322年）曾经断言：物体从高空落下的快慢同物体的重量成正比，重者下落快，轻者下落慢。1800 多年来，人们都把这个错误论断当作真理而信守不移。直到16世纪，伽利略（公元1564—1642年）才发现了这一理论在逻辑上的矛盾。伽利略说，假如一块大石头以某种速度下降，那么，按照亚里士多德的论断，一块小些的石头就会以相应慢些的速度下降。要是我们把这两块石头捆在一起，那这块重量等于两块石头重量之和的新石头，将以何种速度下降呢？如果仍按亚里士多德的论断，势必得出截然相反的两个结论。一方面，新石头的下降速度应小于第一块大石头的下降速度，因为加上了一块以较慢速度下降的石头，会使第一块大石头下降的速度减缓；另一方面，新石头的下降速度又应大于第一块大石头的下降速度，因为把两块石头捆在一起，它的重量大于第一块大石头。这两个互相矛盾的结论不能同时成立，可见亚里士多德的论断是不合逻辑的。伽利略进而假定，物体下降速度与它的重量无关。如果两个物体受到的空气阻力相同，或将空气阻力略去不计，那么，两个重量不同的物体将以同样的速度下落，同时到达地面。 为了证明这一观点，1589年的一天，比萨大学青年数学讲师，年方25岁的伽利略，同他的辩论对手及许多人一道来到比萨斜塔。伽利略登上塔顶，将一个重100磅和一个重一磅的铁球同时抛下。在众目睽睽之下，两个铁球出人意料地差不多是平行地一齐落到地上。面对这个无情的实验，在场观看的人个个目瞪口呆，不知所措。
这个被科学界誉为“比萨斜塔试验”的美谈佳话，用事实证明，轻重不同的物体，从同一高度坠落，加速度一样，它们将同时着地，从而推翻了亚里士多德的错误论断。这就是被伽利略所证明的，现在已为人们所认识的自由落体定律。“比萨斜塔试验”作为自然科学实例，为实践是检验真理的惟一标准提供了一个生动的例证。 伽利略对自由落体运动的研究方法大体可归结为以下几点： 1、发现问题——伽利略发现亚里士多德的观点有自相矛盾的地方。 2、提出假设——伽利略认为，重物与轻物应该下落得同样快。 3、数学推理——伽利略通过数学运算得出：如果v与x成正比，将会得到荒谬的结论；如果v与t成正比，它通过的位移x就与t2成正比。 4、实验验证——为了便于测量时间，伽利略设法用斜面做实验。他在木制斜槽上蒙上羊皮纸，让铜球从光滑的羊皮斜槽上滚下，通过上百次对不同质量的小球沿不同倾角的光滑斜面越大的定量研究，发现小球沿光滑斜面运动时通过的位移x确实与t2成正比，小球的运动是匀变速直线运动，且倾角一定不同小球的加速度一定，倾角越大加速度越大 5、合理外推——伽利略将他在斜面实验中得出的结论做了合理的外推：设想斜面的倾角越接近900，小球沿斜面滚下的运动就越接近于自由落体运动；当斜面的倾角达到900时，小球就做自由落体运动。从而，自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，且所有物体自由下落时的加速度都相同。
粤教版高中物理必修一《探究自由落体运动》教案-新版
2.1《探究自由落体运动》教案 学习目标: 知识与技能 1.了解物理学史。 2.知道伽利略对自由落体运动的研究方法。 过程与方法 1.学习伽利略的科学方法。 2.培养学生自己查找资料学习物理学史。 情感态度与价值观 1.学习科学家们对知识敢于质疑的勇气。 2.学习科学家们科学研究的执著精神。 3.通过学生自己查找资料，提高学生对物理学的兴趣。 4．通过对亚里士多德和伽利略的了解，认识到科学的探索是一个漫长的过程，需要几代人的不懈努力。 学习难点: 1. 理解什么是落体运动，探究落体运动验证伽利略的结论 2. 记录自由落体运动的轨迹 学习重点: 探究落体运动及自由落体运动 主要内容: 一、认识两位科学家 老师提出：哪位同学乐意给大家讲一讲自己所查到的关于伽利略和亚里士多德的资料，先说说伽利略吧。 学生可能的回答：①伽利略全名伽利略·伽利莱，他是文艺复兴后期近代实验科学的创始人。1564年伽利略生于意大利的比萨城，1611年，伽利略应邀来到罗马，在罗马期间，伽利略为了确立新的自然研究法—实验法的地位，又同教会的唯心论世界观进行了激烈的斗争，这就更加激怒了教会。1632年，他的名著《关于两大世界体系的对话》出版，但立即被教会列为禁书。1633年6月22日，伽利略受到宗教法庭审判，并被判终身软禁，成了“宗教裁判判所”的囚徒。1638年，伽利略在荷兰出版了《关于两门新学科与数学证明的谈话》一书，对自己多
年来在力学方面的研究进行了总结。 ②他的父亲是一位才华出众的音乐家和教育家。他在科学上的创造才能，在青年时代就显示出来了。当他还是比萨大学医科学生时，就发明了能测量脉搏速率的摆式计时装置。后来他的兴趣转向了数学和物理学。 ③1581年，17岁的伽利略对古希腊的物理学及亚里士多德、埃夫克利德和阿基米德的著作着迷。伽利略在数学、天文学，特别是力学方面有了很深的造诣，学术上成果累累。他通过大量的观察和实验总结出了惯性定律、自由落体运动规律和相对性原理；发现了单摆振动的等时性原理；用自制的33倍望远镜观察天象，发现了一系列令人震惊的天文现象。伽利略将观察到的天文现象写成《星际使者》一书，于1610年发表。书中介绍了月球上的环状山脉，无数星体构成的银河系，金星的盈亏，木星的四颗卫星，太阳黑斑等等，从而对哥白尼的“天体运行”论提供了有力的支持，同时也动摇了亚里士多德—托勒密的地心说。 教师对学生的回答给予肯定：关于伽利略的资料收集非常细致，下面再说说亚里士多德吧。 学生可能的回答：①作为一位伟大的、百科全书式的科学家，亚里士多德对世界的贡献之大，令人震惊。他至少撰写了170种著作，其中流传下来的有47种。他的科学著作，在那个年代简直就是一本百科全书。但他的成就远不止于此。他还是一位真正哲学家，对哲学每个学科几乎都做出了贡献。亚里士多德集中古代知识于一身，在他死后几百年中，没有一个人像他那样对知识有过系统考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全书。恩格斯称他是“最博学的人”。②亚里士多德最大的贡献在于创立了形式逻辑这一重要分支学科。逻辑思维是亚里士多德在众多领域建树卓越的支柱。 亚里士多德的思想对西方文化根本倾向以至内容产生了深刻的影响。在上古及中古时期，他的著作被译成拉丁文、叙利亚文、阿拉伯文、意大利文、希伯来文、德语和英语。随着亚里士多德作品的不断被发现，中世纪出现了一个研究亚里士多德主义的新时代，学者们以此作为求得各方面真知识的基础。 亚里士多德学识渊博，著述颇丰．他对于当时尚未分类的科学部门如政治、逻辑、伦理、历史、物理(自然学科)、心理学、美学、教育学等均有研究并有独到见解，被马克思誉为“古代最伟大的思想家”。
探究自由落体运动的规律实验报告
探究自由落体运动的规律 一、实验目的：1．研究自由落体运动2．测量重力加速度g 值 二、实验原理： 自由落体运动是匀加速直线运动，速度v 与时间t 满足关系v=gt，v-t 图像是一条直线，直线的斜率为重力加速度g 值。由h=1/2 gt2，经过0.02s 纸带下落的位移约为2mm，所以，实验中选前两个点间距为2mm 的纸带进行研究。 三、实验器材：打点计时器、刻度尺、铁架台、纸带、重物（两个质量不同） 四、注意事项： 1、按实验要求接好线路，并用手托重物将纸带拉到最上端； 2、打点计时器的安装要使两限位孔在同一竖直线上，以减少摩擦阻力； 3、应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响先对减少，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小； 4、先接通电路再放开纸带； 5、手捏纸带松手前，不要晃动，保证打出的第一点清晰； 6、重复上述步骤多次，直到选取只有打出点的第一点与第二点之间间隔约为2mm的纸带才是有效的。 五、实验步骤： 1．把铁架平台放在桌面边缘上，将打点计时器固定在铁架台上，注意打点计时器的安装要使两个限位孔在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。 2．纸带下端挂重物、穿过打点计时器，上端用夹子夹好，并调整纸带顺利穿过限位孔，用手托住重物。 3．接通电源，待打点稳定后打开夹子，释放纸带； 4．纸带离开打点计时器后，关闭电源，取下纸带； 5．换上新纸带，重复操作三次。 6．在纸带下端重新换上另一重物，重复上述操作，打完后立即关闭电源。 7．换上新纸带，重复操作三次。 8．将所得纸带中各点的速度计算出来填入下列表格中：
根据上表中各个数据在坐标纸上绘制速度—时间图像，观察所得图像特点，总结出物体在重物的牵引下速度随时间的变化关系，从而得出自由落体的加速度大小。 六、探究结论： 1、自由落体的运动轨迹是________________________，速度方向___________________； 2、连续相同时间内的位移越来越大，说明___________越来越大，即速度大小改变具有_____________________； 3、位移x 与时间t 的平方成___________________________； 4、相邻相等时间间隔的位移之差_______________________________； 5、影响实验精度的因素主要是________________________________________________。
探究自由落体运动的规律实验报告
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 探究自由落体运动的规律 一、实验目的：1．研究自由落体运动2．测量重力加速度g 值 二、实验原理： 自由落体运动是匀加速直线运动，速度v 与时间t 满足关系v=gt，v-t 图像是一条直线，直线的斜率为重力加速度g 值。由h=1/2 gt2，经过0.02s 纸带下落的位移约为2mm，所以，实验中选前两个点间距为2mm 的纸带进行研究。 三、实验器材：打点计时器、刻度尺、铁架台、纸带、重物（两个质量不同） 四、注意事项： 1、按实验要求接好线路，并用手托重物将纸带拉到最上端； 2、打点计时器的安装要使两限位孔在同一竖直线上，以减少摩擦阻力； 3、应选用质量和密度较大的重物，增大重力可使阻力的影响先对减少，增大密度可以减小体积，可使空气阻力减小； 4、先接通电路再放开纸带； 5、手捏纸带松手前，不要晃动，保证打出的第一点清晰； 6、重复上述步骤多次，直到选取只有打出点的第一点与第二点之间间隔约为2mm的纸带才是有效的。
五、实验步骤： 1．把铁架平台放在桌面边缘上，将打点计时器固定在铁架台上，注意打点计时器的安装要使两个限位孔在同一竖直线上，以减少摩擦阻力。 2．纸带下端挂重物、穿过打点计时器，上端用夹子夹好，并调整纸带顺利穿过限位孔，用手托住重物。 3．接通电源，待打点稳定后打开夹子，释放纸带； 4．纸带离开打点计时器后，关闭电源，取下纸带； 5．换上新纸带，重复操作三次。 6．在纸带下端重新换上另一重物，重复上述操作，打完后立即关闭电源。 7．换上新纸带，重复操作三次。 8．将所得纸带中各点的速度计算出来填入下列表格中： 根据上表中各个数据在坐标纸上绘制速度—时间图像，观察所得图像特点，总结出物体在重物的牵引下速度随时间的变化关系，从而得出自由
25伽利略对自由落体运动的研究
2.5 伽利略对自由落体运动的研究 ★新课标要求 （一）知识与技能 了解落体运动研究的史实，了解逻辑推理的特色，理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性。 （二）过程与方法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。 （三）情感、态度与价值观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。 ★教学重点 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。 ★教学难点 “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。 ★教学方法 教师启发、引导，学生阅读教材，讨论、交流。 ★教学过程 （一）引入新课 我们已经学习了自由落体运动，知道了物体下落的快慢与物体的质量无关。这一正确认识却经历了曲折而又漫长的历史过程。这节课我们就来学习有关的史实知识，了解科学家是怎样研究落体运动的。 （二）进行新课 1、历史的错误：关于下落物体快慢 课件展示：《亚氏观点》教师活动：引导学生阅读教材第一段，提出问题：为什么会有错误的认识呢？ 学生活动：思考问题，交流体会。得出错误认识的根源：不注意探索事物的本质，思考不求甚解。 2、伽利略的逻辑推理 教师活动：引导学生阅读教材第三、四段，提出问题：伽利略是怎样论证亚里士多德观点是错误的？ 学生活动：带着问题阅读教材，阐述自己的观点。 点评：培养学生语言表达能力，培养学生逻辑推理能力。 课件展示：《逻辑的力量》 3、猜想与假说教师活动：引导学生阅读教材“猜想与假说”部分，提出问题：伽利略在研究落体运动 过程中遇到了哪些困难？面对这些困难，伽利略是怎样做的？他作出了大胆的科学猜想，猜想的内容是什么？ 学生活动：带着问题阅读教材，阐述自己的观点。 点评：培养学生语言表达能力，培养学生分析概括能力。 科学的猜想，或者叫假说，这是对事物认识的模型，是对事物认识的基础，是建立概念 描述规律的前提。 4、实验验证 教师活动：（陈述）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。 引导学生阅读教材“实验验证”部分，提出问题：伽利略在实验过程中遇到
高中物理---自由落体运动、伽利略对自由落体运动的研究练习
高中物理---自由落体运动、伽利略对自由落体运动的研究练习 A组(20分钟) 1.17世纪意大利科学家伽利略在研究落体运动的规律时,提出了著名的斜面实验,其中应用到的物理思想方法属于() A.等效替代 B.实验归纳 C.理想实验 D.控制变量 解析:伽利略的斜面实验是在实验基础上进行“合理外推”得到落体运动规律的,属于理想实验,选项C正确. 答案:C 2.关于自由落体运动,以下说法正确的是() A.从静止开始下落的物体必做自由落体运动 B.物体开始下落时,速度为零,加速度也为零 C.物体下落过程中,速度和加速度同时增大 D.物体下落过程中,速度的变化率是个恒量 答案:D 3.做自由落体运动的物体运动的时间取决于() A.物体的重力 B.物体下落的高度 C.物体的速度 D.物体的加速度 解析:由位移时间关系式h=gt2,得t=,所以做自由落体运动的物体运动的时间由下落的高度决定. 答案:B 4.甲、乙两物体的质量之比为1∶2,甲、乙两物体所在的位置高度之比为2∶1,它们各自做自由落体运动,则() A.落地时的速度之比是∶1 B.落地时的速度之比是1∶1 C.下落过程中的加速度之比是1∶2 D.下落过程中加速度之比是2∶1 解析:由v2=2gh得v=,落地时的速度之比为∶1,物体做自由落体运动时,加速度都相同,等于重力加速度. 答案:A
5.A、B两小球从不同高度自由下落,同时落地,A球下落的时间为t,B球下落的时间为,当B球开始下落的瞬间,A、B两球的高度差为() A.gt2 B.gt2 C.gt2 D.gt2 解析:A球下落高度为h A=gt2,B球下落高度为h B=g()2=gt2,当B球开始下落的瞬间,A、B两球的高度差为Δh=h A-g()2-h B=gt2,所以选项D正确. 答案:D 6.一颗自由下落的小石头,经过某点时的速度是9.8 m/s,经过另一点时的速度是39.2 m/s,求这两点间的距离和经过这段距离所用的时间.(g取9.8 m/s2) 解析:由v2-=2gh得两点间的距离 h==73.5 m 经过这段距离所用的时间 t==3 s. 答案:73.5 m 3 s 7.导学号19970059 屋檐定时滴出水滴,当第5滴正欲滴下时,第1滴已刚好到达地面,而第3滴与第2滴正分别位于高1 m的窗户的上、下沿,如图所示.g取10 m/s2,问: (1)滴水的时间间隔是多少? (2)此屋檐离地面多高? 解析:(1)设滴水时间间隔为t,第2滴运动时间为3t,第3滴运动时间为2t,加速度g=10 m/s2根据h=gt2,第2滴与第3滴的位移差为g(3t)2-g(2t)2=1 m 解得t=0.2 s. (2)屋檐离地高度为第1滴水的位移,即 H=g(4t)2=×10×(4×0.2)2 m=3.2 m. 答案:(1)0.2 s (2)3.2 m B组(20分钟)
第六节 伽利略对自由落体运动的研究
第六节伽利略对自由落体运动的研究 1．新的科学思想和科学研究方法：在伽利略的研究成果得到公认之前，物理学以至整个自然科学只不过是哲学的一个分支，没有取得自 己的独立地位。当时，哲学家们束缚在神学和亚里士多德教条的框框里，他们苦思巧辩，得不出符合实际的客观规律。伽利略敢于向传统 的权威思想挑战，不是先臆测事物发生的原因，而是先观察自然现象，由此发现自然规律。他摒弃神学的宇宙观，认为世界是一个有秩序的 服从简单规律的整体，要了解大自然，就必须进行系统的实验定量观测，找出它的精确的数量关系。 2．伽利略的生平简介：1564年2月15日生于意大利西北部的比萨城，父亲芬琴齐奥·伽利莱精通音乐理论和声学，著有《音乐对话》一书。1574年全家迁往意大利东部的大城市佛罗伦萨。伽利略自幼受父亲的影响，对音乐、诗歌、绘画以及机械兴趣极浓；也像他父亲一样，不迷信权威。17岁时遵从父命进比萨大学学医，可是对医学他感到枯燥无味，而在课外听家族世交、著名学者O·里奇讲欧几里得几何学和阿基米德静力学，感到浓厚兴趣。后来成为伟大的物理学家、天文学家、科学革命的先驱，是人类改变世界的大科学家之一，1642年1月8日病逝，终年78岁。 3.大事年表
1581年9月，17岁的伽利略成了比萨大学的一名学生。 1583年伽利略开始进行摆的实验。 1586年伽利略写了《小天平》。这本书使他引起了其他科学家的关注，奠定了作为数学家的基础。 1590年伽利略写了《关于运动》一书，此书把他关于运动和落体的理论结合了起来。 1591年伽利略在比萨斜塔上进行他的落体实验。伽利略的父亲去世。 1593年伽利略利用斜面开始进行加速度的实验。 1597年德国科学家开普勒出版了《神秘的宇宙》一书，此书支持哥白尼关于宇宙的理论。 1604年伽利略确定无疑地证实了地球不是宇宙的中心。10月，空中出现了一颗超新星，这件事更使伽利略确信亚里士多德关于宇宙的理论是错误的。 1609年伽利略作了一架经过改革的望远镜，并开始了他的天文观察。 1610年3月，伽利略出版了他的《星宿的信使》一书。9月，伽利略移居佛罗伦萨，在科西莫大公手下获得数学家职位。
探究自由落体运动
“探究自由落体运动”教学设计 【课标要求】 （1）通过史实，初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用。 （2）经历匀变速直线运动的实验研究过程，了解匀变速直线运动的规律，体会实验在发现自然规律中的作用。 【教材分析】 选自人教版普通高中课程标准实验教科书《物理》（必修1）第二章《匀变速直线运动的研究》第四节《自由落体运动》。 落体运动是一种常见的运动，伽利略对自由落体运动的研究意义重大。关于自由落体运动的学习分成两节来讲授。本节按照伽利略对自由落体运动的研究过程和科学思维过程，使学生认识自由落体运动。下一节通过演示、实验、分析得出自由落体运动的规律，明确重力加速度的意义，使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识。 【学情分析】 在前面的教学中，学生已经初步掌握了平均速度、瞬时速度、加速度的概念，并用电磁打点计时器研究过匀速直线运动和匀变速直线运动，同时对物理学中的理想模型有了一定的认识，具备了初步的逻辑思维能力和运用控制变量的研究方法。 【任务分析】 教学问题从生活中来（通过“测反应时间”的游戏，引起学生的兴趣、质疑，引出课题）→运用合作学习方式展开讨论（引导学生注意直觉经验和逻辑推理的矛盾，使学生明确下一步要解决的问题）→利用分组实验组织学生进行实验探究（引导学生与情景对话，学生之间协商，积极主动的建构自己的知识和逻辑思维）→讨论问题，回到生活中（利用钱毛管的演示，使学生认识到探究现象背后的实质原因是必须考虑外界因素的影响）→学生自主实验探究自由落体运动（对物体情景的分析，实验数据的处理，逐步引导学生探究物理情景之间的物理量的关系） 【教学目标】 1、知识与技能 （1）认识自由落体运动，知道影响物体下落快慢的因素，理解自由落体运动是在理想条件下的运动。 （2）能用打点计时器得到相关的运动轨迹，并能自主分析纸带上记录的位移与时间等运动信息。 （3）初步了解探索自然规律的科学方法，培养学生的观察、概括能力。 2、过程与方法 通过对落体运动的实验探究，初步学习使用变量控制法。 3、情感态度价值观 （1）通过实验探究落体运动的规律，激发学习兴趣，增强求知的欲望。 （2）调动学生积极参与讨论的兴趣，培养逻辑思维能力及表述能力。 （3）渗透物理方法的教育，在研究物理规律的过程中抽象出一种物理模型──自由落体。
高一物理人教版必修一2.5自由落体运动教案
高中物理新课标教学设计 2.5 自由落体运动 【学习者分析】 学生目前对匀变速运动的规律有一定的理性认识，加上日常生活经验，形成了一定的认知结构，为本节课的学习奠定了基础。 【教材分析】 （1）本节内容主要包括自由落体运动的概念和自由落体运动的规律，属概念和规律的综合课。 （2）自由落体运动在教材中作为匀变速直线运动的一个实例进行研究，其作用有二：一是通过运用匀变速直线运动的规律巩固和加深对匀变直线速运动的理解，同时自由落体运动作为一个典型的物理模型也需要学生掌握；二是通过事例说明研究自然规律的一般科学方法。 （3）由于本教材将力、力的合成、牛顿第二定律的内容分别放在第四、五、六章，所以不能从受力分析得出自由落体运动是匀变速直线运动的结论，而必须通过研究位移、时间的关系来获取。4、在本章第二节中学生已经学习了打点计时器的使用，并且在学校现有的实验条件下，使用打点计时器来探究自由落体运动的规律比采用频闪照相法更切实可行，将频闪照片用来欣赏和计算说明阻力的影响，可以使抽象出理想化模型的难点更加自然。【教学目标】 1.知识与技能： （1）知道什么是自由落体运动； （2）知道什么是自由落体加速度，它的方向和大小； （3）掌握自由落体运动速度、位移随时间变化的规律； （4）运用自由落体运动规律解决实际问题。 2.过程与方法： （1）观察自由下落的物体，预测其运动特点； （2）实验探究自由落体运动的规律； （3）阅读教材第三部分，了解研究自然规律的一般科学方法。 3.情感态度与价值观： （1）注意科学态度和科学方法教育； （2）发展学生对科学探究的兴趣。 【重点难点】 重点： 实验探究自由落体运动的规律。 （从学生掌握知识的角度，可以认为“了解自由落体运动的定义和掌握自由落体运动的规律”是重点。从提高学生科学素养，促进学生自主学习来说，确定“实验探究自由落体运动的规律”为重点更符合新课程标准的要求） 难点： 运用理想化方法，突出主要因素，忽略次要因素，抽象出理想条件下的物理模型——自由落体运动。 （应该说伽利略利用斜面实验巧妙推理自由落体运动规律理解起来亦是相当困难，但我们只要求学生满怀崇敬的心情去欣赏大科学家的睿智和抱着学习一般科学研究方法的心态去阅读了解）
高中物理：《对自由落体运动的研究》
高中物理：对自由落体运动的研究 [A 组 素养达标] 1．关于自由落体运动的说法，正确的是( ) A ．物体由静止下落的运动就叫自由落体运动 B ．物体竖直下落的运动就叫自由落体运动 C ．物体只在重力作用下的运动就叫自由落体运动 D ．物体只在重力作用下，由静止开始下落的运动叫自由落体运动 解析：对物理学上的物理情景和物理模型要准确理解．对自由落体定义的理解，关键是两点：其一，物体只受重力，如物体下落时空气阻力不能忽略，就不叫自由落体；其二，由静止开始，如果有一定的初速度下落也不能叫自由落体．这两个条件缺一不可． 答案：D 2．(多选)下列关于重力加速度的说法正确的是( ) A ．重力加速度g 是标量，只有大小，没有方向 B ．在地球上不同地方，g 的大小是不同的，但差别不大 C ．在地球上同一地点，轻石块与重石块做自由落体运动的加速度是相同的 D ．纬度越低的地方，重力加速度g 值越小 解析：重力加速度是矢量，方向总是竖直向下．地球上同一地点，一切物体做自由落体运动的加速度是相同的，地球上不同地方g 的大小是不同的，但差别不大，纬度越低的地方，g 值越小．故正确答案为B 、C 、D. 答案：BCD 3．做自由落体运动的物体运动的时间取决于( ) A ．物体的重力 B ．物体下落的高度 C ．物体的速度 D ．物体的加速度 解析：由h ＝1 2gt 2得t ＝ 2h g ，故做自由落体运动的物体运动时间取决于物体下落的高度，B 项正确． 答案：B 4．(多选)在忽略空气阻力的情况下，让一轻一重的两块石块从同一高度同时自由下落，则关于两块石块的运动情况，下列说法正确的是( ) A ．重的石块落得快，先着地 B ．轻的石块落得快，先着地 C ．在着地前的任一时刻，两块石块具有相同的速度、相同的位移、相同的加速度 D ．两块石块在相同的下落时间段内的平均速度相等 解析：两石块都做自由落体运动，运动规律相同且有相同的加速度，由于从同一高度下
高中物理专题复习伽利略对自由落体运动的研究
伽利略对自由落体运动的研究 对于落体运动，自古以来许多人都研究过。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。要通过自主学习，独立的思考、归纳和总结，提出自己的看法与体会。 另外，作为匀变速直线运动规律的应用，我们补充介绍了竖直上抛运动的相关知识。这部分内容教材没有涉及，属于“提高级”知识，供学有余力的同学参考。 1.延续了两千年的错误认识 古希腊的学者们认为，物体下落的快慢是由它们的重量决定的，物体越重，下落得越快。生活在公元前四世纪的古希腊哲学家亚里士多德最早阐述了这种看法，他认为，物体下落的快慢精确地与它们的重量成正比。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。但是，这种从表面上的观察得出的结论实际上是错误的。 2. 伽利略对自由落体运动的研究 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。伽利略对自由落体运动的研究方法大体可归结为以下几点：发现问题伽利略发现亚里士多德的观点有自相矛盾的地方。伽利略认为，如果亚里士多德的观点是对的，即重物比轻物下落得快，那么把重物和轻物拴在一起下落，它们将是什么结果呢？照亚里士多德的说法，重物下落得快，轻物下落的得慢，由于两物拴在一起，“轻的”被“慢的”拉着，“慢的”被“快的”拖着，所以两物拴在一起的速度应是不快不慢。同样，照亚里士多德的说法，两物拴在一起，应该是更重了，那它们应该下落得更快。这两个结论都是由亚里士多德的论断推出来的，但得到的却是互相矛盾的结果。可见，亚里士多德的观点是错误的。 提出假设伽利略认为，重物与轻物应该下落得同样快。他猜想落体运动应该是一种最简单的变速运动，物体的速度应该是均匀变化的。但是，速度的变化怎样才算是均匀的呢？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v与t成正比；另一种是速度的变化对位移来说是均匀的，即v与x成正比。 数学推理伽利略通过数学运算得出：如果v与x成正比，将会得到荒谬的结论；如果v与t成正比，它通过的位移x就与t2成正比。
伽利略对自由落体运动的研究
2.6伽利略对自由落体运动的研究 教材分析 本节内容是让学生了解并学习伽利略研究自由落体运动的科学思维方法和巧妙的实验构思.教材编写的脉络清楚，逻辑推理严谨，文字表述生动、通俗易懂，因此，适合于学生自主学习. 本节是新教材注重过程与方法、情感态度和价值观的一个标志性内容.过去的教学过分注重对知识与技能的掌握，而忽略了对科学精神、科学研究方法的培养.因此，能否通过这节课的学习让学生体会到人类对自然世界的探究思想和方法，感受到一位伟大的科学家的高尚情操，就成为这节课最终的目标.为了更好地落实新课标的精神，该教学策略采用了先让学生收集相关资料，在课堂上经过讨论和发表见解，充实和完善伽利略的研究过程与方法.引导学生一步步体会伽利略严谨的科学态度、不畏强权的探索精神和正确地解决问题的思路，树立正确的科学观念. 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。 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。 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。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2000年，直到16世纪，在意大利的比萨斜塔上，伽利略做了着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，
高中物理--伽利略对自由落体运动的研究学案
高中物理--伽利略对自由落体运动的研究学案 学习目标 1.明确伽利略对自由落体运动的研究方法. 2.领会伽利略的科学思想. 自主探究 1.两千多年前的认为物体下落的快慢是由它们的重量决定的. 2.伽利略给出科学探究过程的基本要素，包括对现象的一般观察、、、、、对假说进行修正和推广等，伽利略科学思想方法的核心是把和和谐地结合起来 合作探究 一、绵延两千年的错误 关于下落物体运动快慢的问题，亚里士多德的观点是. 二、逻辑的力量 1.简述伽利略是怎样论证亚里士多德的观点是错误的? . 2.既然物体下落过程中的运动情况与物体质量无关，那么在现实生活中，不同物体的落体运动，下落快慢不同的原因是. 三、伽利略对落体运动的探索之路 1.伽利略的猜想: 2.伽利略提出的假设:. 3.实验验证 (1)困难1:. 解决办法:. (2)困难2:.
解决办法:. (3)还原伽利略的滴水实验:用注射用的瓶子和输液器模拟滴水计时，利用导轨制作一套斜面小球的实验器材，让小球由静止释放，记滴下1、2、3，…滴水时小球的位置.通过改变倾角，重复实验 水滴 1 2 3 4 5 6 7 8 距离 4.得出结论:结果表示为，===…=常数，伽利略发现，斜面的倾角不同，上述比例关系，只是这个常数随着θ的增大而. 5.合理外推:如果斜面的倾角增大到90°，小球的运动就是，小球仍会保持运动的性质. 6.伽利略用到的科学方法的基本环节:. 课堂检测 1.19世纪末，意大利比萨大学的年轻学者伽利略通过逻辑推理的方法，使亚里士多德统治人们近2000多年的理论陷入困境，伽利略的猜想是() A.重的物体下落得快 B.轻的物体下落得快 C.轻、重两物体下落得一样快 D.以上都不是 2.关于伽利略对落体运动的研究，以下说法不正确的是() A.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 B.提出“自由落体”是一种最简单的变速直线运动——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倾角为90°时，物体做自由落体运动，且加速度的大小跟物体的质量有关 D.总体的思想方法是对现象的观察→提出假设→逻辑推理→实验验证→对假说进行修正和推广
高中物理第二章第一节探究自由落体运动教材分析素材粤教版必修1
探究自由落体运动教材 自由落体运动教材分析 【学习任务分析】 本节内容是对前几节运动学的知识和研究方法的应用和提升。通过演示实验和学生合作实验，分析得出自由落体运动的性质，明确重力加速度的意义，不仅使学生对自由落体运动规律有具体、深入的认识和规律在实际问题中的应用，而且使学生在独立获取物理知识、探究物理规律、解决物理问题等方面获得具体的成果，体验科学研究的方法，让学生得到成功的体验，享受成功的愉悦，激发学习的热情和责任感。 本节教学的重点在于引导学生思考研究自由落体运动的实验原理和方法，特别是利用打点计时器记录运动轨迹和时间的方法及实验数据处理、结论得出、误差分析等实验方法。 本节教学的难点在于实验探究的思路、方法。 【学习者分析】 学生前面已认识描述运动的基本物理量──位移、路程、速度、加速度，掌握匀变速直线运动的规律，并且通过对以上问题的研究，已体会到物理学研究问题的一些方法，如运用理想模型和数学方法（图象、公式），以及测加速度、处理实验数据等方法。 【教学目标】 1．通过观察演示实验概括出自由落体运动的条件，渗透物理方法，从而培养学生的观察、概括、科学抽象能力。 2．通过学生的合作实验研究自由落体运动的规律，领会科学探究方法（提出问题、猜想假设、设计实验方案、分析实验数据、总结交流结论成果），理解自由落体运动的实质是加速度为g的匀加速直线运动。 3．归纳出自由落体加速度的大小和方向，会判别不同地点重力加速度的大小。 4．运用理想化方法，通过比较重力与空气阻力的大小，将实际问题转化为自由落体问题。 5．会运用匀变速直线运动的规律解决自由落体的问题，激发学生探究科学的热情，增强学生将物理知识应用于生活和生产的意识。 【教学过程设计】 让学生利用已有的知识和方法，经历科学探究的过程，培养科学探究能力，体现物理学是以实验为基础这一特点，具体设计思路流程如右图。虚线框内为探究过程。
伽利略对自由落体运动的研究
《伽利略对自由落体运动的研究》教案 高一物理组：陈菊波 一、教材分析 本节课的突出特点是重视科学研究的过程和方法，例如用反证法使来里士多德的观点自相矛盾，用猜想与假说，数学推理，实验验证，合理外推的科学方法研究自由落体运动的规律。 二、学情分析 1、学生已有知识 通过本章前几节的学习，学生已经知道了匀变速直线运动的基本规律和研究方法，会利用规律分析和解决一些简单的运动的问题。 2、学生欠缺之处 对于物理规律的发展并没有太多的了解，不知道一些简单的物理规律在以前是怎样被总结出来的。在思考物理现象时，还是比较容易受主观经验的影响，对物理规律有所怀疑或还没形成物理思维。对物理问题的思考缺少严密的推理。 三、教学目标 1、知识与技能 (1)初步了解近代实验科学产生的背景，认识实验对物理学发展的推动作用； (2)了解两位伟大科学家的生平和主要经历； (3)知道伽利略对自由落体运动的研究方法。 2、过程与方法 (1)学会自己查找资料学习物理学史的方法； (2)通过伽利略对自由落体运动现象的研究体验科学的研究方法； 3、情感态度与价值观 (1)学习科学家们对知识敢于质疑的勇气； (2)学习科学家们科学研究的执著精神； (3)通过学生自己查找资料，提高学生对物理学的兴趣； (4)通过对亚里士多德和伽利略的了解，认识到科学的探索是一个漫长的过程，需 要几代人的不懈努力； 四、教学重点、难点 重点：伽利略对落体问题的逻辑推理。 教学策略：通过观察、思考、讨论 难点：伽利略的验证性实验的设计；伽利略的理想外推。 教学策略：通过问题的讨论，在原有认知水平上进一步深化拓宽，达到认知的螺旋上升，攻克难点。 五、教学资源 : 斜面；小球；砖头；秒表；刻度尺。 六、课时安排：1课时 七、教学过程 复习导入新课 上一节课学习了自由落体运动，什么是自由落体运动?自由落体运动有哪些规律? 学生回忆并回答．
高一物理必修一重点知识点：伽利略对自由落体运动的研究
高一物理必修一重点知识点：伽利略对 自由落体运动的研究 1、发现问题伽利略发现亚里士多德的观点有自相矛盾的地方。伽利略认为,如果亚里士多德的观点是对的,即重物比轻物下落得快,那么把重物和轻物拴在一起下落,它们将是什么结果呢?照亚里士多德的说法,重物下落得快,轻物下落的得慢,由于两物拴在一起,“轻的”被“慢的”拉着,“慢的”被“快的”拖着,所以两物拴在一起的速度应是不快不慢。同样,照亚里士多德的说法,两物拴在一起,应该是更重了,那它们应该下落得更快。这两个结论都是由亚里士多德的论断推出来的,但得到的却是互相矛盾的结果。可见,亚里士多德的观点是错误的。 2、提出假设伽利略认为,重物与轻物应该下落得同样快。他猜想落体运动应该是一种最简单的变速运动,物体的速度应该是均匀变化的。但是,速度的变化怎样才算是均匀的呢?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v与t成正比;另一种是速度的变化对位移来说是均匀的,即v与x成正比。 3、数学推理伽利略通过数学运算得出：如果v与x成正比,将会得到荒谬的结论;如果v与t成正比,它通过的位移x就与t2成正比。 4、实验验证为了便于测量时间,伽利略设法用斜面做实
验。他在木制斜槽上蒙上羊皮纸,让铜球从光滑的羊皮斜槽上滚下,通过上百次对不同质量的小球沿不同倾角的光滑斜面越大的定量研究,发现小球沿光滑斜面运动时通过的位移x确实与t2成正比,小球的运动是匀变速直线运动,且倾角一定不同小球的加速度一定,倾角越大加速度越大。 5、合理外推伽利略将他在斜面实验中得出的结论做了合理的外推：设想斜面的倾角越接近900,小球沿斜面滚下的运动就越接近于自由落体运动;当斜面的倾角达到900时,小球就做自由落体运动。从而,自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动,且所有物体自由下落时的加速度都相同。