伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究

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1、5 伽 利 略 對(duì) 自 由 落 體 運(yùn) 動(dòng) 的 研 究1 了 解 伽 利 略 對(duì) 自 由 落 體 運(yùn) 動(dòng) 的 研 究 過 程 ， 體 會(huì) 其 科 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 與推 理 的 過 程 2 領(lǐng) 會(huì) 伽 利 略 在 研 究 中 所 使 用 的 科 學(xué) 方 法 3 進(jìn) 一 步 明 確 自 由 落 體 運(yùn) 動(dòng) 的 性 質(zhì) 和 條 件 同 樣 快變 速均 勻位 移 所 用 的 時(shí) 間 勻 加 速 直 線 相 同增 大 勻 變 速 直 線 提 出 假 設(shè) 得 出 推 論實(shí) 驗(yàn) 對(duì) 推 論 假 說 修 正 和 推 廣實(shí) 驗(yàn)邏 輯 推 理 (包 括 數(shù) 學(xué) 推 演 ) 一 、 綿 延 兩 千 年 的 錯(cuò) 誤1 亞

2、 里 士 多 德 認(rèn) 為 物 體 下 落 的 快 慢 是 由 它 們 的 重 量 決 定 的 這 一 論 斷 符 合 人 們 的常 識(shí) ， 以 至 于 其 后 兩 千 年 的 時(shí) 間 里 ， 人 們 一 直 信 奉 他 的 學(xué) 說 2 亞 里 士 多 德 是 世 界 歷 史 上 了 不 起 的 大 人 物 ， 在 科 學(xué) 界 有 著 很 大 貢 獻(xiàn) ， 他 對(duì) 自 由落 體 運(yùn) 動(dòng) 的 認(rèn) 識(shí) 代 表 了 人 類 對(duì) 自 由 落 體 運(yùn) 動(dòng) 的 初 步 探 索 我 們 應(yīng) 這 樣 看 待 亞 里 士 多 德 的觀 點(diǎn) ： 第 一 ， 是 人 類 邁 出 的 第 一 步 ， 有 很 大 的 進(jìn)

3、步 性 ； 第 二 ， 是 錯(cuò) 誤 的 ； 第 三 ， 統(tǒng) 治 了兩 千 年 二 、 邏 輯 的 力 量1638年 ， 伽 利 略 對(duì) 亞 里 士 多 德 的 觀 點(diǎn) 提 出 了 質(zhì) 疑 伽 利 略 認(rèn) 為 ， 如 果 重 物 比 輕 物 下落 得 快 ， 那 么 ， 把 重 物 和 輕 物 拴 在 一 起 ， 重 物 速 度 會(huì) 被 輕 物 拖 著 而 減 小 ， 輕 物 速 度 則 會(huì) 被 重 物 拖 著 而 增 大 ， 拴 在 一 起 時(shí) 對(duì) 應(yīng) 的 下 落 速 度 應(yīng) 小 于 單 個(gè) 重 物 的 下 落 速 度 ； 從 另 一 角度 看 ， 重 物 和 輕 物 拴 在 一 起 ， 總

4、重 力 增 加 了 ， 那 么 對(duì) 應(yīng) 的 下 落 速 度 應(yīng) 比 單 個(gè) 重 物 大 伽利 略 從 亞 里 士 多 德 的 理 論 出 發(fā) ， 推 出 了 兩 個(gè) 矛 盾 的 結(jié) 論 由 此 ， 伽 利 略 認(rèn) 為 只 有 一 種 可能 性 ： 重 物 和 輕 物 應(yīng) 該 下 落 得 同 樣 快 . 2 (1)伽 利 略 的 科 學(xué) 研 究 過 程 的 基 本 要 素 ：對(duì) 現(xiàn) 象 的 一 般 觀 察 提 出 假 設(shè) 運(yùn) 用 邏 輯 (包 括 數(shù) 學(xué) )得 出 推 論 通過 實(shí) 驗(yàn) 對(duì) 推 論 進(jìn) 行 檢 驗(yàn) 對(duì) 假 說 進(jìn) 行 修 正 和 推 廣 (2)伽 利 略 科 學(xué) 思 想 方 法

5、的 核 心 是 把 實(shí) 驗(yàn) 和 邏 輯 推 理 (包 括 數(shù) 學(xué) 推 演 )完 美 地 結(jié) 合 起 來 請(qǐng) 你 回 顧 伽 利 略 探 究 物 體 下 落 規(guī) 律 的 過 程 ， 判 定 下 列 哪個(gè) 過 程 是 伽 利 略 的 探 究 過 程 ( )A 猜 想 問 題 數(shù) 學(xué) 推 理 實(shí) 驗(yàn) 驗(yàn) 證 合 理 外 推 得 出 結(jié) 論B 問 題 猜 想 實(shí) 驗(yàn) 驗(yàn) 證 數(shù) 學(xué) 推 理 合 理 外 推 得 出 結(jié) 論C 問 題 猜 想 數(shù) 學(xué) 推 理 實(shí) 驗(yàn) 驗(yàn) 證 合 理 外 推 得 出 結(jié) 論 D 猜 想 問 題 實(shí) 驗(yàn) 驗(yàn) 證 數(shù) 學(xué) 推 理 合 理 外 推 得 出 結(jié) 論 【 解 析 】

6、伽 利 略 的 研 究 方 法 是 ： 對(duì) 現(xiàn) 象 的 一 般 觀 察 ， 提 出問 題 ； 提 出 假 設(shè) ； 運(yùn) 用 邏 輯 (包 括 數(shù) 學(xué) )得 出 結(jié) 論 ； 通 過 實(shí)驗(yàn) 對(duì) 推 論 進(jìn) 行 檢 驗(yàn) ； 對(duì) 假 說 進(jìn) 行 修 正 和 推 廣 【 答 案 】 C 伽 利 略 以 前 的 學(xué) 者 認(rèn) 為 ， 物 體 越 重 ， 下 落 越 快 伽 利 略 等 一 些 物 理學(xué) 家 否 定 了 這 種 看 法 (1)在 一 高 塔 頂 端 同 時(shí) 釋 放 一 片 羽 毛 和 一 個(gè) 玻 璃 球 ， 玻 璃 球 先 于 羽 毛 到 達(dá) 地面 ， 這 主 要 是 因 為 ( )A 它 們

7、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(shí) 釋 放 大 小 相 等 的 實(shí) 心 鐵 球 和 空 心 鐵 球 ， 空 氣 阻 力 可 忽 略不 計(jì) ， 下 列 說 法 中 正 確 的 是 ( ) 若 考 慮 空 氣 阻 力 ， 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(shí) 間 相 等A B C 只 有 D 只 有 【 答 案 】 (1)D (2)B【 解 析 】 羽 毛 下 落 時(shí) 空 氣 阻

8、力 不 能 忽 略 ， 玻 璃 球 和 鐵 球 下 落 時(shí)空 氣 阻 力 可 以 忽 略 (1)玻 璃 球 先 于 羽 毛 到 達(dá) 地 面 ， 這 主 要 是 因 為 羽 毛 受 到 的 空 氣 阻 力大 的 緣 故 正 確 選 項(xiàng) 為 D.(2)大 小 相 等 的 實(shí) 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(yùn) 動(dòng) ， 它 們 的 加 速 度 相 等 因下 落 高 度 相 等 ， 故 下 落 的 時(shí) 間 相 等 ， 落 地 的 速 度 相 等 正 確 選 項(xiàng) 為 B. 伽 利 略 用 實(shí)

9、 驗(yàn) 驗(yàn) 證 v t的 最 大 困 難 是 ( )A 不 能 很 準(zhǔn) 確 地 測(cè) 定 下 落 的 距 離B 不 能 測(cè) 出 下 落 物 體 的 瞬 時(shí) 速 度C 當(dāng) 時(shí) 沒 有 測(cè) 量 時(shí) 間 的 儀 器D 當(dāng) 時(shí) 沒 有 記 錄 物 體 運(yùn) 動(dòng) 的 數(shù) 碼 相 機(jī)【 解 析 】 在 當(dāng) 時(shí) 的 實(shí) 驗(yàn) 條 件 下 ， 不 能 測(cè) 出 下 落 物 體 的 瞬 時(shí) 速 度 ，使 實(shí) 驗(yàn) 無 法 進(jìn) 行 ， 故 B正 確 【 答 案 】 B 科 學(xué) 探 究 活 動(dòng) 通 常 包 括 以 下 環(huán) 節(jié) ： 提 出 問 題 、 作 出 假 設(shè) 、 制 定 計(jì) 劃、 收 集 證 據(jù) 、 評(píng) 估 交 流 等

10、一 組 同 學(xué) 研 究 “ 運(yùn) 動(dòng) 物 體 所 受 空 氣 阻 力 與 運(yùn) 動(dòng) 速度 關(guān) 系 ” 的 探 究 過 程 如 下 ：A 有 同 學(xué) 認(rèn) 為 ： 運(yùn) 動(dòng) 物 體 所 受 空 氣 阻 力 可 能 與 運(yùn) 動(dòng) 速 度 有 關(guān) B 他 們 計(jì) 劃 利 用 一 些 “ 小 紙 杯 ” 作 為 研 究 對(duì) 象 ， 用 超 聲 測(cè) 距 儀 等 儀 器 測(cè)量 “ 小 紙 杯 ” 在 空 中 直 線 下 落 時(shí) 的 下 落 距 離 、 速 度 隨 時(shí) 間 變 化 的 規(guī) 律 ， 以 驗(yàn)證 假 設(shè) C 在 相 同 的 實(shí) 驗(yàn) 條 件 下 ， 同 學(xué) 們 首 先 測(cè) 量 了 單 個(gè) “ 小 紙 杯 ”

11、在 空 中 下 落過 程 中 不 同 時(shí) 刻 的 下 落 距 離 ， 將 數(shù) 據(jù) 填 入 下 表 中 ， 下 圖 甲 是 對(duì) 應(yīng) 的 x t圖 線； 然 后 將 不 同 數(shù) 量 的 “ 小 紙 杯 ” 疊 放 在 一 起 從 空 中 下 落 ， 分 別 測(cè) 出 它 們 的 vt圖 線 ， 如 圖 乙 中 圖 線 1、 2、 3、 4、 5所 示 D 同 學(xué) 們 對(duì) 實(shí) 驗(yàn) 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 分 析 、 歸 納 后 ， 證 實(shí) 了 他 們 的 假 設(shè) 時(shí) 間 /s 0.0 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0下 落 距 離 /m 0.000 0.036 0.469 0.957 1.447 x回

12、答 下 列 問 題 ：(1)與 上 述 過 程 中 A、 B步 驟 相 應(yīng) 的 科 學(xué) 探 究 環(huán) 節(jié) 分 別 是_、 _.(2)圖 甲 中 的 AB段 反 映 了 運(yùn) 動(dòng) 物 體 在 做 _運(yùn) 動(dòng) ， 表 中 x處 的 值 為_(3)圖 乙 中 各 條 圖 線 具 有 共 同 特 點(diǎn) ， “ 小 紙 杯 ” 在 下 落 的 開 始 階 段 做_運(yùn) 動(dòng) ， 最 后 “ 小 紙 杯 ” 做 _運(yùn) 動(dòng) (4)比 較 圖 乙 中 的 圖 線 1和 5， 指 出 在 1.0 1.5 s時(shí) 間 段 內(nèi) ， 速 度 隨 時(shí) 間 變 化關(guān) 系 的 差 異 ：_ 【 解 析 】 (1)A、 B步 驟 相 應(yīng)

13、的 科 學(xué) 探 究 環(huán) 節(jié) 分 別 是 ： 作 出 假 設(shè) ， 搜集 證 據(jù) (2)從 x t圖 象 可 以 看 出 AB段 是 向 上 傾 斜 的 直 線 ， 所 以 是 勻 速 直 線 運(yùn)動(dòng) ， 此 勻 速 直 線 運(yùn) 動(dòng) 將 一 直 保 持 到 紙 杯 落 地 由 于 從 1.2 s 1.6 s和 1.6 s 2.0 s兩 個(gè) 時(shí) 間 段 相 等 (都 是 0.4 s)， 故 兩 段 下 落 的 高 度 相 等 ， x1.447 m (1.447 0.957)m 1.937 m .(3)在 開 始 階 段 ， 加 速 度 逐 漸 減 小 ， 最 后 減 為 零 故 開 始 先 做 加 速

14、 度 減小 的 加 速 運(yùn) 動(dòng) ， 最 后 做 勻 速 運(yùn) 動(dòng) (4)由 圖 可 以 看 出 ， 在 1.0 1.5 s內(nèi) 圖 線 1表 示 速 度 不 再 變 化 ， 圖 線 5表示 速 度 在 增 加 【 答 案 】 (1)作 出 假 設(shè) 搜 集 證 據(jù) (2)勻 速 1.937 (3)加 速 度逐 漸 減 小 的 加 速 勻 速 (4)圖 線 1反 映 速 度 不 隨 時(shí) 間 變 化 (或 圖 線 1反映 紙 杯 做 勻 速 運(yùn) 動(dòng) )， 圖 線 5反 映 速 度 隨 時(shí) 間 繼 續(xù) 增 大 (或 圖 線 5反 映紙 杯 依 然 在 做 加 速 度 逐 漸 減 小 的 加 速 運(yùn) 動(dòng) )