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1、6伽利略對自由落體運動的研究,1.了解落體運動研究的史實,了解邏輯推理的過程。 2.理解任何猜想和假說要被認可都需要經(jīng)過實驗驗證。,一,二,三,一、綿延兩千年的錯誤 亞里士多德根據(jù)平常觀察到的落體現(xiàn)象得出結(jié)論:物體下落的快慢由它們的重量決定,即重的物體比輕的物體下落得快。這一結(jié)論在其后兩千年的時間里,被人們奉為經(jīng)典。,,,一,二,三,二、伽利略對自由落體運動的研究過程 大膽的猜想落體運動應該是一種最簡單的變速運動,即下落物體的速度是隨著時間均勻增加的,即vt 困難之一:瞬時速度不易測量解決方法:把注意力放在易測量的距離與時間的關(guān)系上,通過數(shù)學推理得出,從靜止開始做勻加速直線運動的物體,通過的位

2、移一定與時間的二次方成正比,即xt2 困難之二:沒有準確的計時工具解決方法:設計了著名的“沖淡重力”的斜面實驗。在同一個傾角的斜面上,小銅球滾下的位移總是與運動時間的二次方成正比,,,,,,,,,一,二,三,困難之三:如何讓由斜面實驗得出的結(jié)果說明落體運動也符合這個規(guī)律解決方法:伽利略認為,比例常數(shù)是隨著傾角的增大而增大,當傾角等于90,即物體豎直下落時,這個關(guān)系也應該成立,并且此時的比例常數(shù)最大,從而得到了落體運動的規(guī)律 伽利略的研究思路問題猜想數(shù)學推理實驗驗證合理外推得出結(jié)論,,,,,,,,一,二,三,三、伽利略的科學方法 伽利略科學思想方法的核心是把實驗和邏輯推理(包括數(shù)學推演)和諧地結(jié)

3、合起來,從而有力地推進了人類科學認識的發(fā)展。,,,一,二,三,一、伽利略對落體運動的研究思路的概括,一,二,三,二、如何領(lǐng)會伽利略對自由落體運動的研究思想和方法 伽利略提出自由落體運動是一種最簡單的變速運動勻變速運動。而在當時的實驗條件下測量較短的時間有困難,伽利略就采用了間接驗證的方法。 1.運用數(shù)學推導的方法得出初速度為零的勻變速運動應有vt。 2.(1)運用斜面實驗測出小球沿光滑斜面向下的運動符合xt2,一,二,三,三、伽利略對自由落體運動的研究給我們的啟示 1.要善于觀察、勤于思考、勇于發(fā)現(xiàn)問題和提出問題。 發(fā)現(xiàn)問題和提出問題對科學探究具有重要意義。如果沒有發(fā)現(xiàn)問題、不能提出問題,科

4、學探究便無從談起。因此,發(fā)現(xiàn)問題和提出問題是進行科學探究的前提。發(fā)現(xiàn)問題和提出問題的過程是極具創(chuàng)造性的過程,要想從平常的、已經(jīng)習慣的事件中發(fā)現(xiàn)不平常的因素,這是很不容易的事,它比在現(xiàn)成的問題下尋求解決問題的方法更需要創(chuàng)造性思維。 2.要合理地進行猜想和假設。 猜想不是胡猜亂想,猜想是應用現(xiàn)有的經(jīng)驗和知識,對問題中的事實尋求可能解釋的過程。盡管所提出的猜想不一定是最終的科學結(jié)論,但對問題成因的猜想仍需要有一定的依據(jù):一是已有的經(jīng)驗和知識,二是科學事實。,一,二,三,推測和假設的根據(jù)是探究者自己的經(jīng)驗、知識以及所探究問題的科學事實。推測和假設的結(jié)論必須是可檢驗的,檢驗的結(jié)果有兩種可能:一是支持假設

5、,即證實;二是否定假設,即證偽。一個無法檢驗的陳述是沒有探究價值的,因而也就不是一個科學假設。 猜想與假設在科學探究中的重要作用首先在于它是科學結(jié)論的先導,如果猜想與假設一旦能得到實驗結(jié)果的支持,它就可能發(fā)展成為科學結(jié)論。因此,猜想與假設能幫助探究者明確探究的內(nèi)容和方向,指導探究沿預定目標展開,避免探究的盲目性。,一,二,三,3.科學地制定實驗計劃。 要根據(jù)確定的探究課題,設計科學的探究計劃和方案。探究計劃應包括探究的課題、實驗器材和資料的準備、探究的程序和過程(包括觀察、實驗、信息和數(shù)據(jù)的收集和處理)、通過怎樣的分析整理得出探究的結(jié)論,以及怎樣對探究過程進行評估和反思等。在制定探究計劃時,應

6、搞清物理學已有的研究成果。,類型一,類型二,【例題1】 一些學者認為,物體越重,下落越快。伽利略等物理學家否定了這種看法。 (1)在一高塔頂端同時釋放一片羽毛和一個玻璃球,玻璃球先于羽毛到達地面,這主要是因為() A.它們的質(zhì)量不等B.它們的密度不等 C.它們的材料不同D.它們所受的空氣阻力不等 (2)在此塔頂端同時釋放大小相等的實心鐵球和空心鐵球,下列說法中正確的是() 它們受到的空氣阻力不等它們的加速度相等 它們落地的速度不等它們下落的時間相等 A.B. C.只有D.只有,類型一,類型二,點撥:羽毛下落時空氣阻力不能忽略,玻璃球和鐵球下落時空氣阻力可以忽略。 解析:(1)玻璃球先于羽毛到達

7、地面,這主要是因為羽毛受到的空氣阻力大。正確選項為D。 (2)大小相等的實心鐵球和空心鐵球受到的空氣阻力相等。在忽略空氣阻力的情況下,兩球均做自由落體運動,它們的加速度相等。因下落高度相等,故下落的時間相等,落地的速度相等。正確選項為B。 答案:(1)D(2)B 題后反思在空氣阻力很小且可以忽略的情況下,實心鐵球和空心鐵球均做自由落體運動,下落的快慢程度相同。要拋棄亞里士多德的錯誤觀點,不要認為重物比輕物下落得快。,,,,類型一,類型二,【例題2】 (多選)伽利略對自由落體運動的研究,是科學實驗和邏輯思維的完美結(jié)合,下圖可大致表示其實驗和思維的過程,對這一過程的分析,下列說法正確的是() A

8、.其中的甲、乙、丙圖是實驗現(xiàn)象,丁圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論 B.其中的丁圖是實驗現(xiàn)象,甲、乙、丙圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論 C.運用甲圖的實驗,可“沖淡”重力的作用,使時間更容易測量 D.運用丁圖的實驗,可“放大”重力的作用,使實驗現(xiàn)象更明顯,類型一,類型二,點撥:伽利略把斜面實驗的結(jié)果推廣到豎直的情況,是他思維方法上的一種“升華”,這種方法被后人稱為“合理外推”。 解析:甲、乙、丙圖是實驗現(xiàn)象,丁圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論;運用甲圖的實驗,可以“沖淡”重力的作用,時間容易測量。 答案:AC 題后反思伽利略研究方法的核心是把實驗和邏輯思維(包括數(shù)學推演)和諧地結(jié)合起來,從而有力地推動了人類科學認識的發(fā)展。,,,,