2016-2017学年度第一学期高一物理人教版必修一课件： 2.6 伽利略对自由落体运动的研究 (共33张PPT)
伽利略对自由落体运动的研究(高一物理)
伽利略对自由落体运动的研究
一、 教案背景
1，面向学生：□√中学 □小学 2，学科：物理
2，课时：1
3，学生课前准备：
一、预习新课，收集人类对自由落体运动认识的历史资料，亚里士多德和伽利略事迹资料。
二、了解伽利略对自由落体运动的研究过程，体会伽利略所采用的科学的研究方法。
二、 教学课题
在探究伽利略对自由落体这一物理运动过程科学研究中，使学生通过自主学习，独立的思考、归纳和总结，提出自己的看法与体会，让学生初步掌握科学探究的方法。
三、 教材分析
本节内容是介绍伽利略研究自由落体运动的科学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，教学中可采用灵活的方式，适合学生自主学习。
学生分析
学生前面已学习了加速度、匀变速直线运动、自由落体运动等知识，并且通过以上运动的研究，已初步体会物理学研究问题的一些基本方法。
教学重点：
1、 了解伽利略对物体下落运动快慢问题的实验研究过程
2、 明确实验及科学的思维方法在探究中的重要作用，学会伽利略有关实验的科学思想和方法
教学难点：
使学生体会“观察现象→实验探索→提出问题→讨论问题→解决问题”的科学探究方式
四、教学方法
探究、讲授、讨论、实验相结合
为了创设良好的物理情境，本节课主要采用“探究、讲授、讨论、实验相结合”的教学
方法。使学生学习的主动性、独立性和科学探究精神得到培养。
五、 教学过程
导入新课
【教师活动】教师演示实验1：两手分别拿一个小球和一张展开的纸片，放开后，使小球和纸片从同一高度由静止同时开始下落。
【学生活动】学生回答看到的实验现象：小球先落地，纸片后落地。
讲授新课
一、绵延两千年的错误
【教师活动】 教师：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：物体下落的快慢是由它们的重量决定。他的这一论断流传了近2 000年。
高中物理-2.6-伽利略对自由落体运动的研究教案-新人教版必修1(2)
1 / 6 专题一竖直上抛运动
一、定义：将一个物体以某一初速度竖直向上抛出，抛出的物体只受重力的作用，这个物体的运动就是竖直上抛运动。
二、性质：初速度v0≠0，加速度a= -g的匀变速直线运动。（通常规定初速度v0的方向为正方向）
三、基本规律
速度公式：vt=v0-gt
位移公式：x= v0-(1/2)gt2
速度位移公式：vt2-v02=-2gx
四、基本特点：
(1)上升到最高点的时间t=v0/g
(推导：最高点v=0 由v=v0 -gt 可知：0=v0-gt，所以，到达最高点时间t =v0/g)
(2)上升到最高点所用时间与落回到抛出点所用时间相等。
（3）上升的最大高度H=v02/2g
(推导：因为最高点 v =0,由vt2-v02=-2gH得H=v02/2g)
举例与练习：《中华一题》P25 （9） P27（8）
作业：某人在高楼的平台边缘，以20m/s的初速度竖直向上抛出一石子，不考虑空气阻力，取g=10m/s2求：物体上升的最大高度是多少？回到抛出点的时间是多少？
(答案：20m,4s)
专题二初速度为零．．．．．的匀变速直线运动的常用比例式 2 / 6
设t=0开始计时，以T为时间单位，则：
（1）1T末、2T末、3T末… 瞬时速度之比为v1:v2:v3: … =1:2:3: …
推证：
（2）第一个T内，第二个T内，第三个T内…位移之比
xI:xII:xIII: …:xn=1:3:5: …: (2n-1)
推证：
（3）1T内、2T内、3T内…位移之比x1:x2:x3: …=12：22：32…
推证：
（4）通过连续相同的位移所用时间之比
t1:t2:t3: …tn=1:
推证：
3 / 6
例1 一小球以某一初速度沿光滑斜面匀减速上滑，到达顶端时速度为零，历时3s，位移为9m，求其第1s内的位移。
例2 一滑块自静止开始，从斜面顶端匀加速下滑，第5秒末的速度是6m/s，试求：（1）第4s末的速度；（2）运动后7s内的位移；（3）第5s内的位移。
高中物理必修一2.6伽利略对自由落体运动的研究
姓名
班级
时间
§2.6 伽利略对自由落体运动的研究
【导学目标】
1、 了解伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思。
2、 了解伽利略研究自由落体运动的探究历史。
【导学过程】
【问题一】绵延两千年的错误
“一块石头比一块树叶下落的快，从而亚里斯多德推导出物体下落的快慢由物体的质量决定”这种我们现在很容易反驳的观点为什么在那个时候可以持续2000多年？
【问题二】逻辑的力量
接近二千年后的伽利略通过亚里斯多德的观点，“重的物体比轻的物体下落的快”如何得出了一个自相矛盾的结论？伽利略认为怎么样才能解决这种矛盾？
【问题三】猜想与假说
物理学家们总是认为这个世界原本应该是很简单的，复杂只是表象，伽利略在反驳了亚里斯多德的观点后，自己大胆的假设，这种运动应该是最简单的形式即速度“均匀变化”的，他认为的速度均匀变化是什么情况呢？
【问题四】实验验证
1， 在实验时伽利略面临哪些困难?
2， 伽利略是如何得出自由落体运动是匀加速直线运动的？
3， 伽利略把斜面实验外推到900需要很大的勇气，为什么这么说？
注：1969年美国实现登月，这是人类首次登月成功，在一次登月活动中，宇航员David R．Scott在月球上证实了榔头与羽毛下落一样快，月球的引力加速度为1.67 m/s2.
【导学典例】 【典例一】某人在高层楼房的阳台外侧以2 0 m/s的速度竖直向上抛出一个石块，石块运动到离抛出点15m处时，所经历的时间为多少？（不计空气阻力，取g =10m/s2）
分析：石块运动到离抛出点15m处时，石块的位置是在抛出点上方还是在抛出点下方？如果是在抛出点上方的话，是处于上升阶段还是处于下降阶段？
从题意来看，石块抛出后能够上升的最大高度为20220gvHm>15m。
专题2.6 伽利略对自由落体运动的研究(测)-2016-2017学年高一物理同步精品课堂(提升版
2016-2017学年新物理人教版必修1同步精品课堂
第二章匀变速直线运动的研究
2.6 伽利略对自由落体运动的研究
一、选择题（本大题共8小题，每小题5分，共40分。在每小题给出的四个选项中. 1~6题只有一项符合题目要求；7~8题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。）
1．伽利略对自由落体的研究,创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法,这就是：（）
A．对自然现象进行总结归纳的方法
B．对自然现象进行总结归纳，并用实验进行验证的方法
C．用科学实验进行探究的方法
D．把实验和逻辑推理（包括数学演算）和谐结合起来的方法
2．关于伽利略对自由落体运动的研究，以下说法正确的是：（）
A．伽利略认为在同一地点，重的物体和轻的物体下落快慢不同
B．伽利略猜想运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证
C．伽利略通过数学推演并用小球在斜面上运动验证了位移与时间的平方成正比
D．伽利略用小球在斜面上运动验证了运动速度与位移成正比
3．伽利略在研究自由落体运动时，设计了如图所示的斜面实验。下列哪些方法是他在这个实验中采用过的：（）
A．用秒表计时
B．用打点计时器打出纸带进行数据分析
C．改变斜面倾角，比较各种倾角得到的x与t的平方成正比，然后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
D．改变斜面倾角，比较各种倾角得到的v与t成正比，然后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 4．在学习物理知识的同时，还应当注意学习物理学研究问题的思想和方法。物理学家伽利略研究问题的方法对于后来的科学研究具有巨大的启蒙作用。请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判断下列哪个是伽利略的探究过：（）
A.进行猜想---提出问题---数学推理---实验验证---合理外推---得出结论
B.提出问题---进行猜想---实验验证---合理外推---数学推理---得出结论
人教版高一物理必修一：2.6伽利略对自由落体运动的研究(无答案)
人教版高一物理必修一：2.6伽利略对自由落体运动的研究(无答案)
1 / 4 2.6 《 伽利略对自由落体运动的研究》
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日 学生姓名：
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学号：
【学习目标】
1、让学生了解抽象思维、数学推导和科学实验相结合的科学方法
2、使学生体会“观察现象→实验探索→提出问题→讨论问题→解决问题”的科学探究方式
【自主学习】
一、亚里士多德的论断？
二、伽利略的论断
1.伽利略用巧妙的推理反驳了“重的物体比轻的物体下落得更快”的说法.
2.实验
（1）下落的铁球和纸片，铁球下落得快.
（2）下落的铁球和纸团，下落快慢差不多.
（3）钱毛管实验，有空气时，小钱币下落得快；没有空气时，钱币和羽毛下落得一样快.
通过这些实验可证明，自由落体运动的快慢是由于空气阻力造成的.
3.伽利略的探究之路
（1）大胆的猜想
下落物体的速度是随时间均匀增大的，即v∝t.即下落物体其运动性质是匀加速直线运动.
（2）数学推理
用实验观察和验证v∝t，需要测量不同时刻的瞬时速度，但瞬时速度v很难直接测量.由于位移是比较容易测量的物理量，因此，如果将匀变速直线运动的位移和时间的关系找到，就比较容易进行实验验证了.
从静止开始的匀加速直线运动，其位移与时间的平方成正比，即s∝t2.
（3）巧妙的“冲淡重力”斜面实验
实验再现：
①将一条刻有光滑凹槽的长木板的一端垫起.
②在盛水的大桶下面装一根细管，让水均匀流出，用流出的水量表示时间.
③将铜球从凹槽的某一特定位置由静止释放.
④记录下流出一定水量时，铜球的位置. 人教版高一物理必修一：2.6伽利略对自由落体运动的研究(无答案)
2 / 4 ⑤测量水的重量换算成时间t1，测量出铜球的位移s1.
⑥重复上述实验步骤，测出t2和s2，t3和s3.
……
数据处理：
求出位移s和时间t的比值.
人教版高中物理必修第一2.6 伽利略对自由落体运动的研究-(含解析)
1 / 8 2.6 伽利略对自由落体运动的研究-（含解析）
一、单选题
1.关于伽利略对自由落体运动的研究，下列说法错误的是（ ）
A. 通过逻辑推理的方法揭示了“重的物体下落快”说法的错误
B. 猜想t∝x和v∝t两种可能，并通过实验测出v∝x不正确
C. 通过逻辑推理得出检验v∝t就是检验x∝t2
D. 利用斜面实验检验了x∝t2并通过推理论证t∝x不正确
2.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
3.伽利略对自由落体运动研究中，经历了提出问题、科学猜想、数学推理、实验验证、合理外推、得出结论一系列过程．其中在实验验证过程中，他让一个铜球沿阻力很小的斜面滚下，来“冲淡”重力，为什么要“冲淡”重力，“冲淡”重力的含义是什么（ ）
A. 减小重力 B. 增加运动时间 C. 减小运动速度 D. 便于测量运动位移
4.下列关于自由落体运动叙述符合历史事实的是（ ）
A. 古希腊哲学家亚里士多德认为物体下落快慢与质量无关
B. 牛顿首先发现了亚里士多德的观点有自相矛盾的地方
C. 伽利略用实验直接证实了自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动
D. 伽利略认为，如果没有空气阻力，重物与轻物应该下落得同样快
二、多选题
5.关于伽利略的两个斜面实验，下面说法中正确的是（ ）
A. 伽利略仅在图(a)中使用了光滑斜面进行实验
B. 伽利略仅在图(b)中使用了光滑斜面进行实验
C. 伽利略从图(a)中得出：自由落体运动是匀加速直线运动
D. 伽利略从图(b)中得出：力不是维持物体运动的原因
高中物理必修一-2.6
2.6伽利略对自由落体运动的研究
一、亚里士多德对落体运动的观点
亚里士多德的观点，物体下落的快慢由它们的重量决定的。他认为中的物体比轻的物体下落的快。
问题1：根据亚里士多德的观点结合实际情况，确实重的物体比轻的物体运动的快，为什么？
解：现实生活中物体下落有阻力作用，例如：一个小球和一片羽毛，羽毛受力面积大，阻力大，所以慢。
二、伽利略对自由落体运动的研究
1.猜想：重的物体和轻的物体下落速度与物体的重量无关。物体下落的速度应该是相同的。
2.实验验证：伽利略让小球从斜面上的不同位置滚下，得出小球滚下的位移与所用的时间的平方成正比，即：小球做匀变速直线运动。当倾斜角等于90°时，小球的运动即为自由落体运动。
三、伽利略的科学方法
1.逻辑思维：用“归谬法”否定亚里士多德的观点。
2.提出假说：自由落体运动时最简单的变速运动。即匀变速直线运动。
3.数学推论：初速度为零的匀加速直线运动符合2xt。
4.实验验证：由小球在斜面运动外推到斜面倾角增大到90°的情况。