伽利略对自由落体运动的研究
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伽利略对自由落体运动的研究的总结一、研究背景在伽利略之前,人们对物体下落的认识存在误区,亚里士多德认为重的物体比轻的物体下落得快,这一观点统治了人们的思想长达近两千年。
二、伽利略的逻辑推理1. 归谬法- 假设亚里士多德的观点正确,即重的物体比轻的物体下落得快。
- 设想把一个重的物体和一个轻的物体拴在一起让它们下落。
按照亚里士多德的观点,重的物体下落快,轻的物体下落慢,那么轻的物体就会拖慢重的物体的下落速度,整体的下落速度应该比重的物体单独下落时慢。
- 但是从另一个角度看,拴在一起后的物体总重量比重的物体还重,那么整体下落速度应该比重的物体单独下落时快。
- 这就产生了矛盾,从而说明亚里士多德的观点是错误的。
三、伽利略的实验探究1. 斜面实验- 伽利略时代没有精确的计时工具,直接研究自由落体运动比较困难。
他采用了“冲淡重力”的方法,让小球从斜面上滚下。
- 他发现,小球沿斜面滚下的运动是匀加速直线运动。
通过改变斜面的倾角,发现小球的加速度随斜面倾角的增大而增大。
- 当斜面倾角很大接近90°时,小球的运动就接近自由落体运动。
所以他推断自由落体运动也是匀加速直线运动。
2. 数学推理与实验验证相结合- 伽利略通过数学推理得出初速度为零的匀加速直线运动的位移与时间的平方成正比(x=(1)/(2)at^2)。
- 他在斜面上进行实验,测量小球在不同时间内通过的位移,验证了位移与时间的平方成正比的关系,从而进一步证实了自由落体运动是匀加速直线运动。
四、伽利略研究的意义1. 伽利略开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学,推翻了亚里士多德的错误观点,为牛顿经典力学体系的建立奠定了基础。
2. 他的研究方法(逻辑推理、实验探究、数学推理与实验验证相结合)为后来的科学研究提供了典范,使人们认识到科学研究需要大胆质疑、严谨推理和实证检验。
伽利略对自由落体运动的研究方法加蒂利亚·伽利略是文艺复兴时期意大利物理学家,人们认为他是物理学和天文学观念改变的主要门运动者。
他提出了一系列独特的修正版的物理学模型,挑战了安东尼·阿基米德千年前的一些基本观念,并成就了现代天体物理学的基础。
伽利略的对牛顿的研究非常全面,他的最重要的贡献被认为是他解决了自由落体运动的研究。
伽利略在自由落体运动的研究方法中,开发并广泛应用了有关运动、加速度与力等realtionships 的公式,集中考虑了空气阻力,从测量结果中抽取出统计特征,以改善先前定义的物理定律。
首先,伽利略发现,多体物体经历自由落体运动时,重力加速度是相同的,这是他重新启用重力这一概念时提出的定律。
加速度与其大小息息相关,因此推广它的用途,以获得对落体更多的数据。
与此同时,通过测量落体的速度,伽利略发现速度随着高度的减少而增加,他断定空气阻力必须纳入计算,从而在物理学中获得严格的数据。
他还发现,升力与重量成反比,体现在落体运动中,将会被抵消。
空中抵抗,除重力外,另一个重要的力量是空气的阻力,伽利略认为增加的空气阻力会抵消重力,造成物体落体运动时的变缓,这是他用实验来验证的。
最后,他用一些算法演算的方式得出了一系列精确的数学表达式来量化落体运动中的变化。
他的方法也可以应用到各种情况下的运动学,他的贡献对于不论是应用物理学还是数学都是巨大的,他也为物理上就安多尼科普勒的圆周运动提供了支持。
总之,伽利略在自由落体运动研究中所做出的贡献是巨大的,他证明了落体不仅是重力作用的结果,而且还受到空气阻力的影响,并给出了与此有关的许多精确数学表达式。
因此,伽利略的对自由落体运动的研究得到广泛的认可,给后来的物理学研究带来了宝贵的贡献。
(原创实用版5篇)编制人员:_______________审核人员:_______________审批人员:_______________编制单位:_______________编制时间:____年___月___日序言下面是本店铺为大家精心编写的5篇《伽利略对自由落体运动的研究过程与方法》,供大家借鉴与参考。
下载后,可根据实际需要进行调整和使用,希望能够帮助到大家,谢射!(5篇)《伽利略对自由落体运动的研究过程与方法》篇1伽利略对自由落体运动的研究过程与方法如下:1. 提出问题:在斜面上,小球沿斜面滚下过程中速度与时间有怎样的关系?2. 猜想与假设:小球开始的速度越大,到达底端所用的时间越短。
3. 实验收集数据:伽利略通过实验来收集数据,来验证他的猜想和假设是否正确。
4. 分析和论证:伽利略通过数学方法推导得出结论,即自由落体运动的速度与时间成正比。
5. 实验验证:在伽利略之后,人们进行了多次实验,验证了他的结论的正确性。
《伽利略对自由落体运动的研究过程与方法》篇2伽利略对自由落体运动的研究过程与方法如下:1. 提出问题:在教堂的钟摆的启示下,伽利略提出了自由落体运动的概念。
他观察到,当钟摆从高处开始下落时,它在相同的时间内走过不同的距离。
2. 猜想与假设:伽利略的猜想是,物体下落的快慢与物体的质量无关。
他假设物体做自由落体运动,其运动的速度与时间成正比。
3. 设计和实验:为了测量物体下落的速度和时间,伽利略设计了一个实验。
他测量了小球从相同高度下落的距离,并测量了小球下落的时间。
通过这些数据,他发现小球的运动速度与时间的平方成正比。
4. 结论和解释:伽利略得出结论,自由落体是一种匀加速运动,其速度每秒增加约32米。
这个结论与他的假设相符。
5. 推广和应用:伽利略将这个结论应用于其他类似的运动,如斜面运动和抛体运动。
这个过程体现了伽利略的科学方法论,包括提出假设、实验验证、逻辑推理、科学推理和科学应用。
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(精选2篇)伽利略对自由落体运动的研究篇1一、知识与技能了解落体运动研究的史实,了解逻辑推理的特色,理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性。
二、过程与方法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。
三、情感、态度与价值观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。
★教学重点了解探索过程,明确探索的步骤,同时了解实验及科学的思维方法在探究中的重要作用,从中提炼自己的学习方法。
★教学难点“观念-思考-推理-猜想-验证” 是本节的重点思路,也是培养良好思维习惯的重要参考。
★教学方法教师启发、引导,学生阅读教材,讨论、交流。
★教学过程一、引入新课我们已经学习了自由落体运动,知道了物体下落的快慢与物体的质量无关。
这一正确认识却经历了曲折而又漫长的历史过程。
这节课我们就来学习有关的史实知识,了解科学家是怎样研究落体运动的。
二、进行新课1、历史的错误:关于下落物体快慢课件展示:《亚氏观点》教师活动:引导学生阅读教材第一段,提出问题:为什么会有错误的认识呢?学生活动:思考问题,交流体会。
得出错误认识的根源:不注意探索事物的本质,思考不求甚解。
2、伽利略的逻辑推理教师活动:引导学生阅读教材第三、四段,提出问题:伽利略是怎样论证亚里士多德观点是错误的?学生活动:带着问题阅读教材,阐述自己的观点。
点评:培养学生语言表达能力,培养学生逻辑推理能力。
课件展示:《逻辑的力量》3、猜想与假说教师活动:引导学生阅读教材“猜想与假说”部分,提出问题:伽利略在研究落体运动过程中遇到了哪些困难?面对这些困难,伽利略是怎样做的?他作出了大胆的科学猜想,猜想的内容是什么?学生活动:带着问题阅读教材,阐述自己的观点。
点评:培养学生语言表达能力,培养学生分析概括能力。
伽利略自由落体运动的研究1. 引言伽利略,那个拿着望远镜的家伙,真的是科学界的一颗闪亮星星。
我们今天要聊聊他在自由落体运动上的研究,听起来有点高深,但其实跟我们日常生活息息相关。
想想看,当你从楼上扔下一个苹果,它是慢慢飘下去,还是呼啸而下?这可不是个简单的问题哦!伽利略可是花了大力气去揭示其中的奥秘。
1.1 自由落体的概念自由落体,这个名字听起来像是个高大上的物理术语,但其实就是物体在重力作用下自由下落的过程。
伽利略发现,不管是什么物体,只要不受其他力的影响,掉下来的速度都是越来越快的。
就像我们小时候扔雪球,总是希望能砸到对方,哈哈!想象一下,那雪球在空中飞舞,虽然没多重,但还是会越来越快,这就是重力的魔力。
1.2 伽利略的实验伽利略为了研究这个现象,做了不少实验。
他甚至从比萨斜塔上扔下球体,这种做法虽然听起来有点疯狂,但他是想亲自验证他的理论。
想象一下,旁边的人可能在惊呼:“天哪,他要干嘛?”不过他并不在乎这些,他只专注于物体下落的时间。
最终,他发现,落地的时间与物体的重量无关,真是“老天爷,果然是个奇迹!”2. 自由落体的规律伽利略发现,自由落体的速度是均匀增加的,换句话说,每秒钟速度都会增加一点点。
你有没有试过骑自行车?起初可能有点慢,但一旦开始加速,就像开了挂一样!自由落体也是这么回事,速度就像坐上了火箭,越来越快,真是惊人!2.1 重力与加速度在伽利略的理论中,他还提出了一个重要的概念:加速度。
简单来说,加速度就是速度变化的快慢。
在地球上,不管是什么物体,自由落体的加速度是大约9.8米每平方秒。
换句话说,重力就像一个隐形的推手,让物体下落得越来越快,简直就像在说:“快来吧,别害羞!”2.2 现实中的应用你可能会问,这些理论和我们的生活有什么关系呢?其实,应用可广泛了!比如,你扔个篮球,乒乓球,还是纸团,它们的落地时间都受重力影响。
伽利略的发现帮助我们理解了运动规律,甚至影响了后来的飞行器设计。
高中物理:伽利略对自由落体运动的研究【考点归纳】1.伽利略对自由落体运动的研究(1)历史的回顾:亚里士多德通过对大量的物体下落的观察,直接得出结论:物体越重,下落越快;所用的方法:观察+直觉.(2)逻辑的力量.(3)猜想与假设伽利略相信:a.自然界是简单的,自然界的规律也是简单的;b.落体运动一定是一种最简单的变速运动.它的速度应该是均匀变化的.假设:v∝t,v∝x.(4)实验验证伽利略用铜球从阻力很小的斜面的不同位置由静止下落,铜球在斜面上运动加速度要比它竖直落下时小得多,所以时间容易测出.实验结果表明,光滑斜面倾角不变时,从不同位置让小球滚下,小球的位置与时间的平方比不变,即由此证明了小球沿光滑斜面下滑的运动是匀变速直线运动;换用不同质量的小球重复实验,结论不变.(5)合理外推如果斜面倾角增大到90°,小球仍然保持匀加速直线运动的性质,且所有物体下落时的加速度都是一样的!伽利略成功验证了自己的猜想,不仅彻底否定了亚里士多德关于落体运动的错误论断,而且得到了自由落体运动的规律.(6)伽利略科学方法伽利略科学思想方法的核心:把实验和逻辑推理(包括数学推演)和谐地结合起来.【命题方向】例1:伽俐略理想实验将可靠的事实和理论思维结合起来,能更深刻地反映自然规律,伽俐略的斜面实验程序如下:(1)减小第二个斜面的倾角,小球在这斜面上仍然要达到原来的高度.(2)两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面.(3)如果没有摩擦,小球将上升到释放时的高度.(4)继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球沿水平方向做持续的匀速运动.请按程序先后次序排列,并指出它究竟属于可靠的事实,还是通过思维过程的推论,下列选项正确的是(数字表示上述程序的号码)()A.事实2→事实1→推论3→推论4B.事实2→推论1→推论3→推论4 C.事实2→推论3→推论1→推论4D.事实2→推论1→推论4→推论3分析:按实验先后次序排列如下:2→3→1→4.其中,2是事实.实际中,小球由于摩擦,在第二个斜面上上升的高度减小,若摩擦力减小,上升的高度增大,设想没有摩擦力,小球将上升到释放时的高度,如将第二斜面放平,小球没有减速的原因,不会停下来,3,1,4均是在没有摩擦的情况作出的推论.解答:实验先后次序排列如下:2→3→1→4.实验中,如果摩擦力越小,小球在第二个斜面上上升的高度越高,设想没有摩擦,小球将上升到释放时的高度.所以3、1是推论.步骤4中,将第二个斜面放平,实际中小球因摩擦而减速,最后停下来,摩擦力越小,运动的距离越长,设想没有摩擦力,小球没有减速的原因,永远以原来的速度运动下去,所以4也是推论.故选:C.点评:本题是伽利略理想斜面实验,考查对本实验的理解能力,由此实验,伽利略得出了结论:物体的运动不需要力维持.例2: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分析:伽利略通过实验观察和逻辑推理发现,小球沿斜面滚下的运动的确是匀加速直线运动,换用不同的质量的小球,从不同高度开始滚动,只要斜面的倾角一定,小球的加速度都是相同的;不断增大斜面的倾角,重复上述实验,得知小球的加速度随斜面倾角的增大而增大.解答:A、B、伽利略通过实验测定出小球沿斜面下滑的运动是匀加速直线运动,位移与时间的二次方成正比,并证明了速度随时间均匀变化,故A错误,B正确;C、不论斜面光滑与不光滑,当斜面的长度一定时,小球滑到斜面地的速度都与斜面的倾角有关,且倾角越大,小球滑到斜面底端的速度就越大;故C错误;D、斜面长度一定时,小球从顶端滚到底端所需的时间随倾角的增大而减小,故D错误.故选:B.点评:本题关键要明确伽利略对自由落体运动的研究的实验过程,可以通过阅读课本了解,同时实验事实与理论应该是一致的,故可结合匀变速运动的知识求解.。
伽利略对自由落体运动的研究本讲要点:1、了解落体运动研究的史实,了解逻辑推理的特色,理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性;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;3、了解探索过程,明确探索的步骤,同时了解实验及科学的思维方法在探究中的重要作用,从中提炼自己的学习方法同步课堂:一、伽利略对自由落体运动的研究1. 伽利略思维捆在一起的物体总重量要比任一部分的重量大,按照亚里士多德观点,下落速度应该比质量最大的一块更大,但从另一个角度看,重量大的物体和重量小的物体捆在一起下落,下落慢的轻物体必然要拖着下落快的重物体,使重物体下落得比原来慢,这一矛盾的根本原因就是“重物比轻物下落快〞这一前提,所以从逻辑上伽利略认为只有一种可能:重物与轻物应该下得同样快。
2. 猜想及实验验证(1)数学推理:伽利略用数学推理证明,只要物体通过的位移与所用时间的平方成正比,物体就做初速度为零的匀变速直线运动。
(2)实验验证:因为物体实际下落太快,伽利略想办法把物体运动速度放慢,即先研究小球在斜面上的运动。
让小球从斜面上不同位置滚下,观测小球多次从不同点滚动的位移和所用时间的比值,是否保持不变,即是否能观测到:x 1/t 12=x 2/t 22=x 3/t 32=……如果不断加大斜面的倾角,小球对于每一个特定的倾角从不同角度滚下,其比值仍然保持不变,那么可以合理外推至倾角90°,即物体自由下落时,其比值也保持不变,由此,伽利略间接地验证了自由落体是匀变速运动。
二、伽利略的科学方法(1)运用“归谬法〞否定了亚里士多德观点。
(2)提出自由落体是一种简单的变速运动假说。
(3)数学推导,斜面实验证明。
三、竖直上抛运动的规律与特征。
〔1〕竖直上抛运动的条件:有一个竖直向上的初速度υ0;运动过程中只受重力作用,加速度为竖直向下的重力加速度g 。
伽利略对落体运动的研究
再播放自制的比萨斜塔落体实验视频。
待
“它们的下落情况为什么会这样,学了本节课之后,大家就会清楚了。
好!今天我们就一起去体验伟大物理学家那艰难的科学探究之路,感悟这位物理学之父的科学事迹。
”)
一、通过实验,导出悖论
首先,以一个直观、通俗的实验引出亚
实验一:取一枚硬币和一张纸片,将它们从同一高度处同时释放。
讲授新课落得快。
由于此观点与简单的实验现象符合得
很好,所以被奉为金科玉律而保持了千百年。
)
2、探究影响的因素
问题二:亚里士多德的这一观点到底对不
对呢?
针对此问题,我首先播放自制的“跨越时
空的对话”视频(让同学们看看伽利略是如何
推翻此观点的)。
话锋一转,说到:“伽利略用佯谬推翻了
亚里士多德的观点。
但是同学们,我通过对大
量日常生活现象的观察,确实认为重的物体一
定比轻的物体下落得快!你赞成或者反对我的
观点都可以,但要找证据、讲道理才能让我信
服。
”
努力挖掘出学生头脑中最原始、最真实的
想法,充分地利用它们来指导学生学习。
以辩
论的形式激发学生自己通过实验自然引出结
论。
在学生得出结论之后,演示实验四:“钱
毛管”实验(播放视频)。
生活实例:1971年,美
国宇航员斯科特在月球表
面上,将一把铁锤和一片羽
毛从同一高处同时放下。
结
果他观察到两个物体同时
学生认真观看视频,
体会逻辑推理的巨
大力量及佯谬在物
理学中的重要性。
学生思考或互相讨
论,用实验反驳我的
观点。
学生积极思考和自
由表述,得出:空气
阻力是影响物体下
落快慢的因素。
认真观察实验,进一
步肯定结论:空气阻
力是影响轻重不同
两个物体下落快慢
的因素。
以跨时代的
对话,激发学
生的兴趣,同
时向大家展
示逻辑推理
的巨大力量,
做到趣味性
同科学性的
和谐。
通过这种固
执己见的态
度,激起学生
的强烈反映。
以辩论的形
式激励学生
自己通过实
验自然引出
结论。
以逼真的动
画演示让学
生感受实验
结果,以明确
影响轻重不
同两个物体
下落快慢的
因素。
通过生活实
例为学生提
供感性的素
材。
落“月”。
总结:以上是我们对落体运动的定性研究,下面我们做定量研究。
二、伽利略的探究之路
用承上启下的话语引出下面的内容。
(伽利略在否定了亚里士多德的观点后,并没有就此止步,他进一步研究了落体运动的性质。
现在,我们就一起来经历伽利略对自由落体运动的研究过程,领悟这位大师的科学精神、物理思想、研究方法。
)
1、猜想假设
提出:自然界的规律是简洁明了的,落体运动是一种最简单的变速运动。
问题三:伽利略做了怎样的猜想?
2、交流评价
问题四:若你处于伽利略时代,由于无法测量瞬时速度,你用什么方案去验证他的猜想?
引导学生画出速度——位移图像,验证V ∝x。
在此,强调数学逻辑推理的力量
3、选择方案
【困难一】:当时无法测量瞬时速度。
问题五:你用什么方法可以间接地测量出速度呢?
我将启发学生通过数学的逻辑推论,结合三角几何的关系以及面积的意义。
学生回顾课前所阅
读的材料并回答。
(伽利略作了大胆
的猜想:落体运动速
度正比于时间,即V
∝t;落体运动速度
正比于位移,即V∝
s)
解决方案:借助数学
推理。
认真听讲,得出结
论:V∝x的关系不成
立,即落体运动速度
正比于时间,即V∝
t。
解决方案:作速度与
通过思考让
学生很快走
进当时的物
理世界了解
伽利略探究
之路的艰辛。
让同学们掌
握数学推理
的研究方法。
让学生体会
到数学推理
对于研究物
理问题的重
要性。
【困难二】:物体做自由落体运动的速度很快,在当时的实验条件下,是很难测量其位移和相应的时间的。
问题六:有什么方法可以使物体的速度慢一点又能研究匀变速直线运动呢?
实验五:(动画演示)伽利略做了上百次的“冲淡重力”的斜面实验。
问题七:同学们在体会了科学方法之后,能不能利用现代仪器记录时间和位移,来进行落体运动的研究呢?
4、实验验证
实验六:两个学生为一小组,给出器材:打点计时器、小车、木板、米尺等。
让学生讨论设计方案,确定设计方案,并设计表格记录实验数据。
问题八:从得到的实验数据,我们得到什么结论?
总结:x∝t2,且倾角越大,常数越大,这一常数伽利略定义为加速度。
我们得到的结论,与四百年伽利略使用简单仪器得到的结论完位移图,结合数学推
理的方法得出最为
合理的假设,即x∝
t2。
解决方案:让小球在
倾斜的轨道上滚下,
倾角不要太大——
设计伽利略的著名
的“冲淡重力”的斜
面实验.
认真观看视频。
学生回答可能用到
的仪器:测时间用到
的是秒表、打点计时
器、频闪照片;测位
移用到的是:米尺。
学生设计实验方案
和表格,动手进行实
验操作。
学生总结:同一倾角
时在误差允许的范
围内x1/t12 =x2/t22
= x3/t32 = x4/t42 =
常数,即
x∝t2。
感受伽利略
的探究过程,
体会其科学
方法并学习
他的锲而不
舍的精神。
培养学生实
验操作的能
力,让学生深
刻体会实践
是检验真理
的唯一标准。
培养学生合
理外推的能
附录:板书设计。