2019_2020學(xué)年高中物理2.6伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究學(xué)案（含解析）新人教版.docx

6伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究學(xué)習(xí)目標(biāo)1.明確伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究方法.2.領(lǐng)會(huì)伽利略的科學(xué)思想.自主探究1.兩千多年前的認(rèn)為物體下落的快慢是由它們的重量決定的.2.伽利略給出科學(xué)探究過(guò)程的基本要素,包括對(duì)現(xiàn)象的一般觀察、對(duì)假說(shuō)進(jìn)行修正和推廣等,伽利略科學(xué)思想方法的核心是把和和諧地結(jié)合起來(lái)合作探究一、綿延兩千年的錯(cuò)誤關(guān)于下落物體運(yùn)動(dòng)快慢的問(wèn)題,亞里士多德的觀點(diǎn)是.二、邏輯的力量1.簡(jiǎn)述伽利略是怎樣論證亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的?.2.既然物體下落過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)情況與物體質(zhì)量無(wú)關(guān),那么在現(xiàn)實(shí)生活中,不同物體的落體運(yùn)動(dòng),下落快慢不同的原因是.三、伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的探索之路1.伽利略的猜想:2.伽利略提出的假設(shè):.3.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證(1)困難1:.解決辦法:.(2)困難2:.解決辦法:.(3)還原伽利略的滴水實(shí)驗(yàn):用注射用的瓶子和輸液器模擬滴水計(jì)時(shí),利用導(dǎo)軌制作一套斜面小球的實(shí)驗(yàn)器材,讓小球由靜止釋放,記滴下1、2、3,滴水時(shí)小球的位置.通過(guò)改變傾角,重復(fù)實(shí)驗(yàn)水滴12345678距離4.得出結(jié)論:結(jié)果表示為,x1t12=x2t22=x3t32=常數(shù),伽利略發(fā)現(xiàn),斜面的傾角不同,上述比例關(guān)系,只是這個(gè)常數(shù)隨著的增大而.5.合理外推:如果斜面的傾角增大到90,小球的運(yùn)動(dòng)就是,小球仍會(huì)保持運(yùn)動(dòng)的性質(zhì).6.伽利略用到的科學(xué)方法的基本環(huán)節(jié):.課堂檢測(cè)1.19世紀(jì)末,意大利比薩大學(xué)的年輕學(xué)者伽利略通過(guò)邏輯推理的方法,使亞里士多德統(tǒng)治人們近2000多年的理論陷入困境,伽利略的猜想是()A.重的物體下落得快B.輕的物體下落得快C.輕、重兩物體下落得一樣快D.以上都不是2.關(guān)于伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究,以下說(shuō)法不正確的是()A.運(yùn)用“歸謬法”否定了亞里士多德關(guān)于重的物體下落快、輕的物體下落慢的論斷B.提出“自由落體”是一種最簡(jiǎn)單的變速直線運(yùn)動(dòng)勻變速直線運(yùn)動(dòng)C.通過(guò)斜面上物體的勻加速運(yùn)動(dòng)外推出斜面傾角為90時(shí),物體做自由落體運(yùn)動(dòng),且加速度的大小跟物體的質(zhì)量有關(guān)D.總體的思想方法是對(duì)現(xiàn)象的觀察提出假設(shè)邏輯推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)假說(shuō)進(jìn)行修正和推廣3.伽利略在研究落體運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)計(jì)了如圖所示的斜面實(shí)驗(yàn),他在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中采用過(guò)的方法有()A.用水鐘或節(jié)拍器計(jì)時(shí)B.用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器打出紙帶進(jìn)行數(shù)據(jù)分析C.改變斜面傾角,比較各種傾角得到的xt2的值的大小D.將斜面實(shí)驗(yàn)的結(jié)果合理“外推”,說(shuō)明自由落體運(yùn)動(dòng)是特殊的勻變速直線運(yùn)動(dòng)4.伽利略對(duì)自由落體的研究,開(kāi)創(chuàng)了研究自然規(guī)律的科學(xué)方法,這就是()A.對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)歸納的方法B.用科學(xué)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究的方法C.對(duì)自然現(xiàn)象進(jìn)行總結(jié)歸納,并用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證的方法D.抽象思維、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法5.伽利略用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證vt的最大困難是()A.不能很準(zhǔn)確地測(cè)定下落的距離B.不能測(cè)出下落物體的瞬時(shí)速度C.當(dāng)時(shí)沒(méi)有測(cè)量時(shí)間的儀器D.當(dāng)時(shí)沒(méi)有記錄落體運(yùn)動(dòng)的數(shù)碼相機(jī)6.伽利略在著名的斜面實(shí)驗(yàn)中,讓小球分別沿傾角不同、阻力很小的斜面從靜止開(kāi)始滾下,他通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察和邏輯推理,得到的正確結(jié)論有()A.傾角一定時(shí),小球在斜面上的位移與時(shí)間成正比B.傾角一定時(shí),小球在斜面上的速度與時(shí)間成正比C.斜面長(zhǎng)度一定時(shí),小球從頂端滾到底端時(shí)的速度與傾角無(wú)關(guān)D.斜面長(zhǎng)度一定時(shí),小球從頂端滾到底端所需的時(shí)間與傾角無(wú)關(guān)7.在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí),還應(yīng)當(dāng)十分注意學(xué)習(xí)物理學(xué)研究問(wèn)題的思想和方法,從一定意義上說(shuō),后一點(diǎn)甚至更重要.偉大的物理學(xué)家伽利略的研究方法對(duì)于后來(lái)的科學(xué)研究具有重大的啟蒙作用,至今仍然具有重要意義.請(qǐng)你回顧伽利略探究物體下落規(guī)律的過(guò)程,判定下列哪個(gè)過(guò)程是伽利略的探究過(guò)程()A.猜想問(wèn)題數(shù)學(xué)推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證合理外推得出結(jié)論B.問(wèn)題猜想實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)學(xué)推理合理外推得出結(jié)論C.問(wèn)題猜想數(shù)學(xué)推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證合理外推得出結(jié)論D.猜想問(wèn)題實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)學(xué)推理合理外推得出結(jié)論8.科學(xué)探究活動(dòng)通常包括以下環(huán)節(jié):提出問(wèn)題,作出假設(shè),制定計(jì)劃,搜集證據(jù),評(píng)估交流等.一組同學(xué)研究“運(yùn)動(dòng)物體所受空氣阻力與運(yùn)動(dòng)速度關(guān)系”的探究過(guò)程如下:A.有同學(xué)認(rèn)為:運(yùn)動(dòng)物體所受空氣阻力可能與其運(yùn)動(dòng)速度有關(guān).B.他們計(jì)劃利用一些“小紙杯”作為研究對(duì)象,用超聲測(cè)距儀等儀器測(cè)量“小紙杯”在空中直線下落時(shí)的下落距離、速度隨時(shí)間變化的規(guī)律,以驗(yàn)證假設(shè).C.在相同的實(shí)驗(yàn)條件下,同學(xué)們首先測(cè)量了單只“小紙杯”在空中下落過(guò)程中不同時(shí)刻的下落距離,將數(shù)據(jù)填入下表中,圖甲是對(duì)應(yīng)的位移時(shí)間圖線.然后將不同數(shù)量的“小紙杯”疊放在一起從空中下落,分別測(cè)出它們的速度時(shí)間圖線,如圖乙中圖線1、2、3、4、5所示.時(shí)間/s下落距離/m0.00.0000.40.0360.80.4691.20.9572.0xD.同學(xué)們對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、歸納后,證實(shí)了他們的假設(shè).回答下列提問(wèn):(1)與上述過(guò)程中步驟A、C相對(duì)應(yīng)的科學(xué)探究環(huán)節(jié)分別是.(2)圖甲中的AB段反映了運(yùn)動(dòng)物體在做運(yùn)動(dòng),表中x處的值為.(3)圖乙中各條圖線具有共同特點(diǎn),“小紙杯”在下落的開(kāi)始階段做運(yùn)動(dòng),最后“小紙杯”做運(yùn)動(dòng).(4)比較圖乙中的圖線1和5,指出在1.01.5s時(shí)間段內(nèi),速度隨時(shí)間變化關(guān)系的差異:.9.頻閃攝影是研究變速運(yùn)動(dòng)常用的實(shí)驗(yàn)手段.在暗室中,照相機(jī)的快門(mén)處于常開(kāi)狀態(tài),頻閃儀每隔一定時(shí)間發(fā)出一次短暫的強(qiáng)烈閃光,照亮運(yùn)動(dòng)的物體,于是膠片上記錄了物體在幾個(gè)閃光時(shí)刻的位置.圖中是小球自由下落時(shí)的頻閃照片,頻閃儀每隔0.04s閃光一次.(1)根據(jù)這張頻閃照片,你能獲取關(guān)于自由落體運(yùn)動(dòng)的哪些規(guī)律性的東西?(2)如果要通過(guò)這幅照片測(cè)量自由落體加速度,可以采用哪幾種方法?(照片中的數(shù)字是小球距下落點(diǎn)的距離,單位:cm)參考答案自主探究1.亞里士多德2.提出假設(shè)運(yùn)用邏輯得出結(jié)論通過(guò)實(shí)驗(yàn)推論進(jìn)行檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)邏輯推理合作探究一、綿延兩千年的錯(cuò)誤物體下落得快慢是由它們的重量決定的二、邏輯的力量1.根據(jù)亞里士多德的論斷,大塊的石頭比小塊的下落速度大,如果把兩塊捆在一起,大石頭會(huì)被小石頭拖著而減慢,但是兩石頭捆在一塊,總質(zhì)量比大石頭的還要重,速度會(huì)比大石頭的大.這樣,就從“重物比輕物落得快”的前提推出了互相矛盾的結(jié)論,從而論證了亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的2.空氣阻力的影響三、伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的探索之路1.落體運(yùn)動(dòng)一定是一種最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng),而簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng),它的速度應(yīng)該是均勻變化的2.一種是速度的變化對(duì)時(shí)間來(lái)說(shuō)是均勻的;另一種是速度的變化對(duì)位移來(lái)說(shuō)是均勻的3.(1)由于當(dāng)時(shí)技術(shù)不發(fā)達(dá),無(wú)法直接測(cè)定瞬時(shí)速度如果物體的初速度為0,而且速度隨時(shí)間變化是均勻的,只要測(cè)出物體通過(guò)不同位移所用的時(shí)間,就能檢驗(yàn)速度是否隨時(shí)間均勻變化(2)落體下落得很快,當(dāng)時(shí)的計(jì)時(shí)工具不能測(cè)量自由落體運(yùn)動(dòng)所需的時(shí)間沖淡“重力”,讓銅球沿阻力很小的斜面滾下,加速度小,時(shí)間長(zhǎng),容易測(cè)量4.不同增大5.自由落體運(yùn)動(dòng)勻加速6.觀察提出猜想運(yùn)用邏輯推理實(shí)驗(yàn)對(duì)推理驗(yàn)證對(duì)猜想進(jìn)行修正推廣應(yīng)用課堂檢測(cè)1.C2.C3.ACD4.D5.B6.B解析:伽利略通過(guò)斜面實(shí)驗(yàn),測(cè)得小球通過(guò)的位移跟所用時(shí)間的二次方之比是不變的,即x1t12=x2t22=x3t32=由此證明了小球沿斜面向下的運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng).且小球的加速度隨斜面傾角的增大而變大.結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式我們可知,傾角一定時(shí),小球在斜面上的位移與時(shí)間的二次方成正比,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;小球在斜面上的速度與時(shí)間成正比,選項(xiàng)B正確;斜面長(zhǎng)度一定時(shí),傾角越大,加速度越大,小球到達(dá)底端時(shí)的速度越大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;傾角越大,加速度越大,小球到達(dá)底端所需的時(shí)間越短,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.7.C解析:伽利略探究物體下落規(guī)律的過(guò)程是:先對(duì)亞里士多德對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的觀察得出的結(jié)論提出質(zhì)疑大小石塊捆在一起下落得出與其矛盾的結(jié)論;猜想下落的運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng),速度與時(shí)間成正比;數(shù)學(xué)推理如果vt,則有xt2;實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證設(shè)計(jì)出斜面實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行研究,得出光滑斜面上滑下的物體的規(guī)律xt2;合理外推將光滑斜面上滑下的物體的規(guī)律xt2推廣到落體運(yùn)動(dòng).從探究的過(guò)程看,選項(xiàng)C正確.8.解析:(1)步驟A是作出假設(shè);步驟C是搜集證據(jù).(2)由位移時(shí)間圖象可以看出,圖線的AB段位移隨時(shí)間近似均勻變化,說(shuō)明物體做的是勻速運(yùn)動(dòng).由圖線可求得勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度v1.22m/s,則物體從1.22.0s的時(shí)間內(nèi)下落的距離h=vt=0.976m,所以表中x=0.957m+0.976m=1.933m.(3)由速度時(shí)間圖象可知,速度先增大,后保持穩(wěn)定,其變化率一直減小,即加速度一直減小.最后“小紙杯”做勻速直線運(yùn)動(dòng).(4)由題圖乙可知,在1.01.5s時(shí)間段內(nèi),圖線1反映速度不隨時(shí)間變化,圖線5反映速度隨時(shí)間繼續(xù)增大(或圖線1反映紙杯做勻速運(yùn)動(dòng),圖線5反映紙杯依然在做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)).答案:(1)作出假設(shè)與搜集證據(jù)(2)勻速1.933(3)加速度逐漸減小的加速勻速(4)圖線1反映速度不隨時(shí)間變化,圖線5反映速度隨時(shí)間繼續(xù)增大(或圖線1反映紙杯做勻速運(yùn)動(dòng),圖線5反映紙杯依然在做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng))9.解析:(1)從題圖中可知,球的自由落體