6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PPT精品课件
一、逻辑的力量
V2=4 V1=8
4<v12<8
V12>8
重的快！
一样快！
伽利略
思想观念开始发生变化！
二、伽利略的探究过程
观成正比
运用逻辑 得到推论
实验验证
伽利略的实验设计：“冲淡重力”
响声次数 实验次数
2
3
4
5
第一次 实验
重点难点突破
【思路解析】 第(1)题，读图可知，图示气压带位于30°附近，应 为副热带高气压带。第(2)题，由地球的自转方向可以判断，图示半 球为北半球，P为北半球西风带。
【答案】 (1)B (2)B
重点难点突破
绿色通道 (1)气压带的成因 ①由于地面冷热不均，引起大气的膨胀上升，或收缩下沉， 从而导致近地面形成低气压区或高气压区的原因，称之为热 力原因。如赤道低气压带和极地高气压带。
2．气压带和风带对气候类型的影响 (1)在单一气压带或风带控制下的气候变化小： ①赤道附近→全年受赤道低压控制→全年高温多雨→热带雨林气 候。
②纬度40°至60°之间的大陆西岸→全年盛行西风→受海洋气团 影响→终年湿润、冬温、夏凉→温带海洋性气候。
重点难点突破
③南北回归线至30°的大陆内部和西岸→全年受副热带 高压或信风带控制→全年干旱少雨→热带沙漠气候。 (2)受气压带和风带交替控制下的气候变化大： ①纬度30°至40°的大陆西岸→夏季受副热带高压控制 →炎热干旱少雨；冬季受西风带控制→温和暖湿多雨→地 中海气候。
重点难点突破
2．全球气压带和风带的特征
重点难点突破
续表
重点难点突破
典例1 下图是以极点为中心的半球示意图，箭头表示地球自转方向。 读图，回答(1)～(2)题。
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。
人教版高中物理必修1第二章 匀变速直线运动的研究6 伽利略对自由落体运动的研究 习题(3)
6 伽利略对自由落体运动的研究基础巩固116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.以上都不是答案:C2伽利略对自由落体的研究,开创了研究自然规律的科学方法,这就是()A.对自然现象进行总结归纳的方法B.用科学实验进行探究的方法C.对自然现象进行总结归纳,并用实验进行验证的方法D.抽象思维、数学推导和科学实验相结合的方法答案:D3伽利略用实验验证v∝t的最大困难是()A.不能很准确地测定下落的距离B.不能测出下落物体的瞬时速度C.当时没有测量时间的仪器D.当时没有记录落体运动的数码相机答案:B4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答案:C5(多选)伽利略在研究落体运动时,设计了如图所示的斜面实验,他在这个实验中采用过的方法有()A.用水钟或节拍器计时B.用打点计时器打出纸带进行数据分析C.改变斜面倾角,比较各种倾角得到D.将斜面实验的结果合理“外推”,说明自由落体运动是特殊的匀变速直线运动答案:ACD6伽利略在著名的斜面实验中,让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下,他通过实验观察和逻辑推理,得到的正确结论有()A.倾角一定时,小球在斜面上的位移与时间成正比B.倾角一定时,小球在斜面上的速度与时间成正比C.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关D.斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关解析:伽利略通过斜面实验,测得小球通过的位移跟所用时间的二次方之比是不变的,,由此证明了小球沿斜面向下的运动是匀变速运动。
伽利略对自由落体运动的研究
!
亚里士多德
古希腊最伟大的 科学家
物理学之父
伽利略
穿越时空的对话 20个世纪
猜想与假设
1、概念上的困难
2、自然规律是简洁明了的 ：
伽利略
①速度的变化对时间均匀 ②速度的变化对位移来说是 均匀的
(GalileoGalilei，1564—1642)
数学推导
困难一
瞬时速度无法准确测量
为了解决测量瞬时速度的困难，伽利略寻求间接验 证的途径（思维的作用）
V t
xt
2
则：测出物体通过不同位移所用的时间，检验这个 物体的速度随时间变化的规律
实验验证
困难二 物体下落很快，很难测定不同位移的时间 （思维）为了减缓物体下落速度，伽利略设计 了著名的“冲淡重力”的斜面实验。
实验验证
结论：小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动，换不 同质量小球、从不同高度滚落，只要斜面倾角一定，小 球加速度都相同。
伽利略对自由落体运动的研究
物体下落的快 慢由物体的重力 决定，物体越重 下落的越快。
公元前4世纪的古希 腊哲学家 ——亚里士多德
你错了 ！
物体下落过 程中的运动情 况与物体的质 意大利物理学家、 量无关。 天文学家
——伽利略
逻辑的力量
亚里士多德认 为：重物应该 比轻物下落得 快。
v2=4 4<v12<8 v1=8 v12>8
实验验证（合理外推）
1. 不断增大斜面的倾角，小球的运动情况？
s 合理外推：随着倾角的增大， t 2 的比值在增大。当 θ=900时，即物体竖直下落时，这个关系也应该成立
，这时候小球的运动不就是落体运动了吗？
第二章 第5、6节 自由落体运动伽利略对自由落体运动的研究
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结束
解析：(1)根据纸带求加速度，一定要知道长度和时间。时间由打 点计时器直接测量，故不需要秒表；重力加速度的值和物体的质 量无关，因此不需要天平。故选项C正确。 (2)自由落体运动是只在重力作用下从静止开始下落的运动，如果 运动中受到阻力(如空气阻力、纸带与打点计时器之间的摩擦力 等)，物体下落的加速度就会变小。 答案：(1)C (2)见解析
(×)
(6)重力加速度的方向总是垂直向下。
(×)
(7)月球上的重力加速度也是 9.8 m/s2。
(×)
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2．合作探究——议一议
结束
(1)在空气中同一高度处由静止同时释放两个大小相同的铜球和棉
球，两小球的落地时间相同吗？为什么？ 提示：不同，同体积铜球质量比棉球大得多，受空气阻力影响较小，而
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结束
1．关于自由落体运动，下列说法中正确的是
()
A．不考虑空气阻力的运动是自由落体运动
B．物体做自由落体运动时不受任何外力作用
C．被运动员推出去的铅球的运动是自由落体运动
D．自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
解析：选 D 自由落体运动的特点是初速度为零，仅受重力。不考
虑空气阻力的运动不一定是自由落体运动，故 A、B 错误；被运动
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自由落体运动的规律
结束
1．自由落体运动的基本公式 匀变速直线运动规律―特―例→自由落体运动规律
v＝v0＋at x＝v0t＋12at2 v2－v02＝2ax
v＝gt ―va0＝ ―＝→g0 h＝12gt2
伽利略研究自由落体运动的推理方法
伽利略研究自由落体运动的推理方法
伽利略在研究自由落体运动时采用了实验和数学推理相结合的方法。
他首先进行了一系列实验，观察了不同物体从斜面上滚落的情况，并记录下了它们的运动轨迹和所经过的时间。
通过这些实验数据，他发现了一些规律，如物体下滑的加速度是恒定的。
根据实验观察，伽利略提出了一个假设：在没有空气阻力的情况下，自由落体运动的加速度是恒定的。
为了验证这个假设，他进行了精细的实验，如使用斜面来调整物体下滑的加速度，以此来验证自由落体运动是否符合他的假设。
伽利略还运用了数学推理来解释自由落体运动的规律。
他根据观察到的实验数据，通过数学建模和分析，提出了自由落体运动的数学公式和理论。
他发现，自由落体运动的加速度是一个常数，并且与物体的质量无关，这被后来的科学家们称为“地球上自由落体加速度的普适性”。
通过实验和数学推理的相互验证，伽利略得出了令人信服的结论：自由落体运动的加速度是一个恒定值，并且与物体的质量无关。
这个推理方法的成功为伽利略奠定了实验科学的基础，并对现代物理学的发展产生了重要影响。
高中物理 第二章 第6节 伽利略对自由落体运动的研究教学设计 新人教版必修1-新人教版高一必修1物理
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。
教材编写得脉络清楚，逻辑推理严谨、文字表述生动和通俗易懂，因此，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，通过自己独立的思考，归纳、总结并提出自己的看法、体会等。
学情分析学生通过本章内容的学习，已经掌握了匀变速直线运动的知识，也掌握了自由落体运动的规律及其特点。
本节学习的重点不在知识，而是了解伽利略研究自由落体运动的方法，为探究和学习其它知识做准备。
设计思路本节课的主要任务是让学生了解伽利略研究自由落体运动的方法，采用交流、讨论的方法教学。
设学生设想自己处在伽利略的地位会怎样思考，在讨论伽利略的思想时是把它们放到当时的社会大背景中去考虑。
伽利略是如何发现问题、克服一个又一个困难的？可做些点拨，如伽利略研究自由落体运动的几个重要的步骤是：通过理想实验的方法揭露了重物下落快的错误→从“自由落体运动应该是简单的〞认识出发，猜想v ∝x和v∝t两种可能性，但经过推理判定v∝x不正确→从逻辑推理得出检验v∝t即是检验x∝t2→巧妙设计斜面实验检验x∝t2。
教材“STS〞栏目的短文：从伽利略看科学与社会，可让学生自己阅读。
如果条件允许，也可在学生阅读一些资料的基础上组织课外的交流、讨论，小组或大班讨论的形式均可。
三维目标知识与技能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。
过程与方法1．让学生初步体会抽象思维、提出假说、科学实验是进行科学研究的重要思路和方法；2．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。
情感态度与价值观1．渗透研究自然规律的科学方法；2．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；3．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问题中的重要性。
伽利略对自由落体运动的研究
【例1】在学习物理知识的同时，还应当十分注意学习物理学研究问题 的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要。伟大的物 理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作 用，至今仍然具有重要意义。请你回顾伽利略探究物体下落规律 的过程，判定下列哪个过程是伽利略的探究过程（ C ） A.猜想—问题—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论 B.问题—猜想—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论 C.问题—猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论 D.猜想—问题—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论 【解析】伽利略对自由落体运动的研究 逻辑思维：轻重物体下落应该一样快。 提出假说：自由落体运动是简单的匀变速直线运动。 数学推理：匀变速运动符合x∝t2。 实验验证：由斜面运动外推到自由落体运动。
时间(s) 0.0 0.4
下落距离(m) 0.000 0.036
Байду номын сангаас
0.8
1.2 1.6
0.469
0.957 1.447
2.0
x
图2-6-2
回答下列问题: (1)与上述过程中,A、C步骤相应的科学探究环节分别是 作出假设 搜集证据 。 ________、________ 匀速 (2)图2-6-2(a)中的AB段反映了运动物体在做______运动,表中X处的值为1.937 _____。 (3)图2-6-2(b)中各条图线具有共同特点,“小纸杯”在下落的开始阶段做 _______________________运动,最后“小纸杯”做 ____运动。 加速度逐渐减小的加速 匀速 (4)比较图2-6-2(b)中的图线1和5,指出在1.0～1.5 s时间段内,速度随时间变化关 系的差异:_________________________________________________________ 图线1反映速度不随时间变化,图线5反映速度随时间继续增大(或图 __________________________________________________________________。 线1反映纸杯做匀速运动,图线5反映纸杯依然在做加速度减小的加速运动)
《伽利略对自由落体运动的研究》教案设计
《伽利略对自由落体运动的研究》教案设计一、教学目标1. 让学生了解伽利略对自由落体运动的研究过程，理解其科学方法和思维方式。
2. 掌握自由落体运动的基本概念，了解伽利略的“等加速度”理论。
3. 通过对伽利略研究的分析，培养学生的科学探究能力和创新思维。
二、教学内容1. 伽利略的生平简介及其对自由落体运动的研究背景。
2. 伽利略的实验过程和观察结果。
3. 伽利略对实验结果的数学分析。
4. 伽利略的“等加速度”理论及其对后世物理学的影响。
5. 现代物理学对自由落体运动的研究进展。
三、教学方法1. 讲授法：讲解伽利略的生平、实验过程、理论分析及其对后世的影响。
2. 讨论法：引导学生探讨伽利略的研究方法与现代物理学的关系。
3. 实践法：让学生进行简单的自由落体实验，体会伽利略的实验精神。
四、教学步骤1. 导入：简要介绍伽利略的生平及其对自由落体运动的研究背景。
2. 讲解：详细讲解伽利略的实验过程、观察结果和数学分析。
3. 探讨：引导学生思考伽利略的研究方法对现代物理学的影响。
4. 实践：分组进行自由落体实验，让学生亲身体会伽利略的实验精神。
5. 小结：总结本节课的主要内容和收获。
五、教学评价1. 学生能准确描述伽利略的实验过程和观察结果。
2. 学生能理解伽利略的“等加速度”理论及其对后世物理学的影响。
3. 学生能分析伽利略的研究方法与现代物理学的关系。
4. 学生能在实验中正确操作，观察并分析自由落体运动的特点。
六、教学重点与难点教学重点：1. 伽利略对自由落体运动的研究过程。
2. 伽利略的“等加速度”理论。
3. 伽利略研究方法的特点及其对后世物理学的影响。
教学难点：1. 伽利略实验的数学分析。
2. 理解伽利略的“等加速度”理论与现代物理学的关系。
七、教学准备1. 教材或教参：《伽利略对自由落体运动的研究》相关内容。
2. 实验器材：自由落体实验装置（如尺子、小球等）。
3. 多媒体教学设备：用于展示伽利略的实验过程和理论分析。
伽利略对自由落体运动的研究过程与方法
伽利略对自由落体运动的研究过程与方法伽利略（Galileo Galilei）是17世纪意大利的天文学家、物理学家和数学家，他的研究对现代科学的发展产生了深远的影响。
其中，他对自由落体运动的研究对观察和实验的重要性进行了强调，并提出了许多重要的结论。
以下是伽利略对自由落体运动的研究过程与方法的探讨。
伽利略对自由落体运动的研究可以追溯到16世纪末，当时他在比萨大教堂的日记中记录了自己对斜面上滚动球体运动的观察。
他发现，无论球体在滚下斜坡的哪个位置开始，最后都会以相同的速度滚下，并到达相同的水平位置。
这引起了他对机械运动的兴趣，并促使他开始研究自由落体运动。
首先，伽利略采取了实验的方法来研究自由落体运动。
他在一个倾斜角度很小的斜面上放置了一个球体，并用计时器来记录球体下滑所需的时间。
通过不断改变斜面的倾斜角度，他观察到球体下滑的时间与斜面角度的正弦值成正比。
这一发现引起了他的兴趣，并使他开始思考为什么物体的下落时间与斜面角度成正比。
为了更进一步地研究自由落体运动，伽利略设计了下落物体的实验。
他在比萨斜塔上放置了一个倾斜角度很小的斜面，并使一个铁球滚下斜面。
同时，他还在塔上竖直方向上挂了一个铁索，并使一个同样重的铁球由索上滑下。
伽利略观察到，无论是滚下斜面还是滑下斜线，两个铁球的下落时间几乎相同。
这使他得出结论，物体在自由落体运动中与斜面的接触方式不影响其下落速度。
在继续研究中，伽利略改进了测量下落时间的方法。
他将一块斜面固定在墙上，并在其下方放置了一个木桶以接住正在下降的球体。
他看到球体从斜面上滚下后，瞬间沿直线下降，并及时地落入木桶中。
通过测量从球体离开斜面到落入木桶所需的时间，伽利略得出了一个重要的结论：自由落体运动的下落时间与下降的距离平方根成正比关系。
为了验证这一结论，伽利略做出了更多的实验。
他使用不同大小和形状的球体，进行了多次重复实验，并记录了每次实验的结果。
他还通过改变木桶的高度来改变下降距离。