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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)

2025-12-26 23:47 本頁面

　

【文章內容簡介】經過多次實驗發(fā)現(xiàn)，雖然不斷改變斜面的傾斜度，但得到的結果有共同點：小球經過的距離的比值等于經過這些距離對應所用時間間隔的平方之比．伽利略在這個基礎上進行合理外推，當傾角增大到 90度時，實驗結論仍應成立，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．雖然當時伽利略已經意識到空氣的阻力將影響物體的下落，但是由于科學發(fā)展和儀器設備的限制，當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．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家們思考的現(xiàn)象，在伽利略之前， 14 世紀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世紀的學者， N．奧雷姆根據(jù)對各種運動的數(shù)學研究，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， L．達芬奇提出在連續(xù)相等的時間間隔內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論并建立自己的理論． 1．運用推理方法，使亞里士多德的結論陷入矛盾中． 2．運用理想模型，猜想落體運動的規(guī)律． 3．運用數(shù)學方法，推導自由落體運動的數(shù)學表達式以及可以直接測定的物理量之間的函數(shù)關系． 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的發(fā)展極為有益的方法．請同學們總結本節(jié)內容，歸納這種科學方法．同學討論歸納：對現(xiàn)象的一般觀察 → 提出假設 → 運用邏輯得出推論 → 實驗進行檢驗 → 對假設進行修正和推廣 →?? 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方法． 2．合理的外推對得出正確結論有很大的幫助．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，運用邏輯和數(shù)學推理得出推論，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．他倡導實驗和理論計算相結合，用實驗檢驗理論的推導．這種研究方法對以后的科學研究工作具有重大的指導意義．而且伽利略不迷信權威，對待問題勤于思考，敢于提出問題、挑戰(zhàn)權威，不畏強權的精神也是我們應為之喝彩并學習的． 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)新的科學精神和實事求是的科學態(tài)度，幫助學生樹立起辯證唯物主義的認識論．課堂訓練 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，速度應該是均勻變化的 ” 觀點．這種方法在科學研究中叫（）． A．數(shù)學推演 B．實驗驗證 C．猜想與假設 D．邏輯推理 3．為了測量一高樓的高度，某人設計了如下實驗：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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