2014年秋高中物理 2.6 伽利略对自由落体运动的研究学案（新人教版必修1）

2.6 伽利略对自由落体运动的研究
【三维目标导航】：
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．
3．通过了解史实能培养同学们科学的方法观，避免盲目和急功近利思想，提高自己的认识观．
4.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间题中的重要性．体会人类对客观世界发现之旅的乐趣．
【导学重点】：
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．
【导学难点】：
一般观察一提出猜想－运用逻辑推理一实验对推理验证一对猜想进行修证（补充）－推广应用。
是本节的重点思路，也是培养良好思维习惯的重要参考．
【过程引領】：感受伽利略的探究物体自由下落过程, 体会其科学方法
【自主探究】：
1、历史的错误：关于下落物体快慢
阅读教材第一段，提出问题：为什么会有错误的认识呢？
2、伽利略的逻辑推理
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？
3、猜想与假说
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？
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
伽利略在实验过程中遇到了怎样的困难，他又是怎样克服的？
为什么说，伽利略把他的结论外推到90°需要很大勇气？
实验验证是检验理论正确与否的唯一标准。任 ( http: / / www.21cnjy.com )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。
5、科学的方法
物理学的研究很注重方法，物理学习也要注意方法，所谓科学方法包括以下几点：
对现象一般观察一提出猜想－运用逻辑推理一实验对推理验证一对猜想进行修证（补充）－推广应用。
【自主梳理】：
探究中遇到的问题想问同学的？
探究中遇到的问题想问老师的
【名师导学】：
（ 一 ）提出问题：物体下落过程的运动情况与物体质量有无关系
1．重的物体一定下落得快吗
2.猜想：物体下落过程的运动情况与哪些因素有关，质量大的物体下落的速度比质量小的快吗
3．实验检验
取两枚相同的硬币和两张与硬币表面面 ( http: / / www.21cnjy.com )积相同的纸片，把其中一张纸片揉成纸团，在下述几种情况下，都让它们从同一高度自由下落，观察下落快慢情况。
①从同一高度同时释放一枚硬币和一个与硬币面积相同的纸片，可以看到硬币比纸片下落得快，说明质量大的下落得快．
②两张完全相同的纸片，将其中一张卷紧后从同一高度同时释放，观察到卷紧的纸团比纸片下落得快，说明质量相同时体积小的下落得快．
③将一枚硬币与已经粘贴了纸片的硬币从同一高度同时释放．观察到一样快，说明体积相同质量不同时下落一样快．
④一块面积较大的硬纸板、一个小软木 ( http: / / www.21cnjy.com )塞，分别放到已调平的托盘天平的两个盘中，可以看出纸板比软木塞重，从同一高度同时释放它们，软木塞比纸板下落得快．说明在特定的条件下，质量小的下落得会比质量大的还快．
结论：物体下落过程的运动情况与物体质量无关．
“牛顿管”实验： 将羽毛和 ( http: / / www.21cnjy.com )金属片放入有空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是金属片下落得快，羽毛下落得慢．将羽毛和金属片放人抽去空气的玻璃管中，让它们同时下落，观察到的现象是金属片和羽毛下落的快慢相同．
结论：影响落体运动快慢的因素是空气阻力的作用，没有空气阻力时，只在重力作用下轻重不同的物体下落快慢相同．
（ 二 ）感受伽利略的探究过程，体会其科学方法
导 师：物体做自由落体运动的速度 ( http: / / www.21cnjy.com )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建直线运动的
学 生：让小球在倾斜的轨道上滚下．倾角不要太大．
导 师：当时伽利略就是用这个 ( http: / / www.21cnjy.com )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．
学 生：利用当时的实验条件做了在 ( http: / / www.21cnjy.com )斜面上从静止开始下滑的直线运动(目的是为了“冲淡重力”)，证明了在阻力很小的情况下小球在斜面上的运动是匀变速直线运动，用逻辑推理外推到斜面倾角增大到90°的情况，小球将自由下落，成为自由落体，他认为这时小球仍然会保持匀变速直线运动的性质，这种推理多么巧妙啊!
【基础训练题】19世纪末，意大利比萨大学的年 ( http: / / www.21cnjy.com )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2000多年的理论陷入困难，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
【解析】本题答案选C
【基础训练题】在物理学的发 ( http: / / www.21cnjy.com )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．亚里士多穗 B.伽利略 C.牛顿 D．爱因斯坦
【解析】本题答案选B
【基础训练题】小明同学摇动苹果树，从同一高度一个苹果和一片树叶同时从静止直接落向地面，苹果先着地，下面说法中正确的是 ( )
A.苹果和树叶做的都是自由落体运动
B.苹果和树叶的运动都不能看成自由落体运动
C.苹果的运动可看成自由落体运动，树叶的运动不能看成自由落体运动
D.假如地球上没有空气，则苹果和树叶会同时落地
【解析】本题答案选CD
【基础训练题】甲同学看到 ( http: / / www.21cnjy.com )乙同学从10层楼的楼顶同时由静止释放两个看上去完全相同的铁球，结果甲同学看到两球不是同时落地的．他分析了两球未能同时落地的原因．你认为他的下列分析哪些是正确的 ( )
A.两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力小
B.两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力大
C.两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是实心球，重力远大于阻力
D.两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是空心球，阻力与重力比．差别较小
【解析】本题答案选C
【高手支招】：
从伽利略对自由落体的探究中，学到了他的 ( http: / / www.21cnjy.com )科学方法，为我们以后的探究打下了良好的基础，只要不盲目、敢于思考、善于分析、不惧怕困难，用科学的方法指导我们的活动,一定有更多的收获．
【同步演练】：
1．关于自由落体运动，下列说法正确的是 ( )
A．某段时间的平均速度等于这段时间初速度与末速度和的一半
B．某段位移的平均速度等于这段时间初速度与末速度和的一半
C．在任何相等时间内速度变化大小相等、方向相同
D．在任何相等时间内位移变化大小相等、方向相同
2．自由落体运动( g取10m/s2 )在任何两个相邻的1s内，位移的增量为 ( )
A．1m　　　 　 B．5m C．10m 　　　　　　D．不能确定
3．甲物体的质量比乙物体大5倍，甲从H ( http: / / www.21cnjy.com )高处自由落下，乙从2H高处与甲物体同时自由落下，在它们落地之前，下列说法中不正确的是 ( )
A．两物体下落过程中，在同一时刻甲的速度比乙的速度大
B．下落1s末，它们的速度相同
C．各自下落1m时，它们的速度相同
D．下落过程中甲的加速度比乙的加速度大
4．一物体从H高处自由下落，经ts落地，则当它下落t/2时，离地高度是 ( )
A．　　　　 B． C．　　　　D．
5．长为5m的竖直杆下端距离一竖直 ( http: / / www.21cnjy.com )隧道口为5m，若这个隧道长也为5m，让这根杆自由下落，它通过隧道的时间为 ( )
A． B． C． D．
6．将小球竖直向上抛出后，能正确表示其速率v随时间t的变化关系图线是 ( )
( http: / / www.21cnjy.com )
7．甲、乙两物体所受重力之比为1：2，甲 ( http: / / www.21cnjy.com )、乙两物体所在的位置离地高度之比为2：1，它们都做自由落体运动，则下列说法中正确的是 ( )
A．落地的速度之比是：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1：1
8．如图小球自由下落过程的相片，每两 ( http: / / www.21cnjy.com )次闪光时间间隔为1s/30,a、b、c、d是四个相邻位置。由此实验结果可得知，重力加速度的数值是 ( )
A．9.86 m/s2 B．9.78 m/s2
C．9.70 m/s2 D．9.92 m/s2
9．如图所示，可以表示两个做自由落体运动的物体同时落地的速度－时间图象的是（t0表示落地时间） ( )
10.一个小石子从离地某一高度处由静止 ( http: / / www.21cnjy.com )自由落下，某摄影爱好者恰好拍到了它下落的一段轨迹AB。该爱好者用直尺量出轨迹的长度，如图所示，已知曝光时间为1s/1000，则小石子出发点离A点距离约为 ( )
A．6．5m B．10m C．20m D．45m
参考答案
1.AC 2.C 3.AD 4.B 5.B 6.D 7.D 8.A 9. D 10．C