研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律講解

1、第二章：研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律 2.1伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究 一、課標(biāo)要求1 . 了解伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)的科學(xué)方法和巧妙的實(shí)驗(yàn)構(gòu)思.2 , 了解伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)的探究歷史. 二、課前復(fù)習(xí)1、觀察生活比較重、輕的物體誰下落的快？重、輕的物體一樣快2、查閱資料了解伽利略？也 三、自主探究1、亞里士多德的觀點(diǎn)：思考與討論：生活中，小球和紙片從靜止開始下落，誰先落地？原因是什么？ 答案：小球亞里士正觀點(diǎn)：重物下落得快輕物下落得慢.2、小石頭詰難大哲學(xué)家：思考與討論：思考伽利略的仔謬，判斷亞里士多德的觀點(diǎn)是否正確？答案：亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的.3、撥開阻力的迷霧：思考與討論：為什么生活中觀

2、察到的是重的物體比輕的物體落得快呢？影響 落體運(yùn)動(dòng)快慢的因素有哪些？答案：空氣阻力的影響思考與討論：如果排除空氣阻力的影響，重的物體和輕的物體下落的哪一個(gè) 快？答案：一樣快伽利略觀點(diǎn)：重物與輕物下落得一樣快.4、伽利略的探究之路:(1) .猜想與假說伽利略猜想落體運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是一種最簡(jiǎn)單的加速運(yùn)動(dòng)， 并指出這種運(yùn)動(dòng)的速度 應(yīng)該是均勻變化的假說.(2) .理想斜面實(shí)驗(yàn)如果速度隨時(shí)間的變化是均勻的， 初速度為零的勻變速直線運(yùn)動(dòng)的位移 x 與運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間t的平方成正比,即xxt2.讓小球從斜面上的不同位置由靜止?jié)L下， 測(cè)出小球從不同起點(diǎn)滾動(dòng)的位移 x和所用的時(shí)間t.a、斜面傾角一定時(shí)，判斷2是否成立.

3、b、改變小球的質(zhì)量，判斷xoct2是否成立.G將斜面傾角外推到 9 =90°時(shí)的情況一一小球自由下落，認(rèn)為小球仍 會(huì)做勻加速運(yùn)動(dòng),從而得到了落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律.(3) .伽利略研究自然規(guī)律的科學(xué)方法：把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理(包括數(shù)學(xué)推演) 和諧地結(jié)合起來.他給出了科學(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. 四、典型例題：知識(shí)點(diǎn)一：對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí)：例1、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?yàn)锳

4、 .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(shí)釋放大小相等的實(shí)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(shí)間相等A . B .C .只有 D .只有【解析】(1)玻璃球先于羽毛到達(dá)地面，這主要是因?yàn)橛鹈艿降目諝庾?力與其自身重力相比較大的緣故.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 8.【答案】(1)D (2)B【點(diǎn)

5、撥提升】 在空氣阻力很小而可以忽略的情況下， 實(shí)心鐵球和空氣鐵球 均做自由澆體運(yùn)動(dòng)，下落的快慢程度相同.要拋棄亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn)，不要 以為重物比輕物下落得快.知識(shí)點(diǎn)二：伽利略的科學(xué)方法：例2、在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)十分注意學(xué)習(xí)物理學(xué)研究問題的思想和方法，從一定意義上說，后一點(diǎn)甚至更重要.偉大的物理學(xué)家伽利略的研究方 法對(duì)于后來的科學(xué)研究具有重大的啟蒙作用， 至今仍然具有重要意義.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 .猜想一問題數(shù)學(xué)推理一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一合理外推一得出結(jié)論B .問題一猜想一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一數(shù)學(xué)推理一合理外推一得出結(jié)論c .問題一猜想一數(shù)學(xué)推

6、理一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一合理外推一得出結(jié)論D .猜想一問題一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一數(shù)學(xué)推理一合理外推一得出結(jié)論【解析】伽利略探究物體下落規(guī)律的過程是：先對(duì)亞里士多德對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的 觀察得出的結(jié)論提出質(zhì)疑一一大小石塊捆在一起下落得出矛盾的結(jié)論；猜想一一下落的運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)，速度與時(shí)間成正比；數(shù)學(xué)推理一一如果xxt,則有xxt2;實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一一設(shè)計(jì)出斜面實(shí)驗(yàn)并進(jìn)行研究，得出光滑斜面上滑下的物 體的未見律X8t2:合理外推一一將光滑斜而上滑下的物體的規(guī)律X8t2推廣到落體運(yùn)動(dòng).從探究的過程看、答案應(yīng)是 C【答案】C【點(diǎn)撥提升】伽利略科學(xué)方法的核心是把實(shí)驗(yàn)和邏輯思維(包括數(shù)學(xué)推演)和諧地結(jié)合起來，從而有力地推動(dòng)了人類科學(xué)認(rèn)

7、識(shí)的發(fā)展.知識(shí)點(diǎn)三：科學(xué)探究問題的方法：例2、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， 搜集證據(jù)，評(píng)估交流等.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其運(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)量了單只“小紙杯”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，圖2 5 4(a)是對(duì)應(yīng)的位移一時(shí)間圖線.然后將不同數(shù)量的“小紙杯”疊放在一起從空中下落，分別

8、測(cè)出它們 的速度一時(shí)間圖線，如圖2 5 4(b)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).回答下列提問：(1)與上述過程中A、C步驟相應(yīng)的科學(xué)探究環(huán)節(jié)分別是:(2)圖(a)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(b)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(b)中的圖線1和5,指出在1.01.5 s時(shí)間段內(nèi)，速度隨時(shí)間 變 化 關(guān) 系 的 差 異：圖 2-5-4的加諫 勻諫 (4)圖線1反映諫度不隨時(shí)間變化：圖線 5反映諫度隨時(shí)間繼續(xù) 增大(或圖線1反映紙杯做勻諫運(yùn)動(dòng)

9、：圖線 5反映紙杯依然在做加諫度減小的加3速運(yùn)動(dòng)）.而開：（1）認(rèn)真閱讀題干，獲取信息，從中找出答案.（2）由位移一時(shí)間 圖象可知，紙杯做勻速運(yùn)動(dòng)，并可求得速度.（3）由速度一時(shí)間圖象可知，速度先增大，后保持穩(wěn)定，其變化率一直減少，即加速度一直減少.（4）直接由圖象找出答案.新信息類問題往往情景新穎，但難度不大，只要認(rèn)真閱讀題目，獲取 有用信息，不難從中找到正確答案.點(diǎn)撥提升：熟悉伽利略的工作方法，掌握其中的科學(xué)思維和方法。五、檢測(cè)歸納：1.在物理學(xué)的發(fā)展歷程中，下面的哪位科學(xué)家首先建立了平均速度、瞬時(shí)速 度和加速度等概念用來描述物體的運(yùn)動(dòng).并首先采用了實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)猜想和假設(shè)的科 學(xué)方法，把實(shí)驗(yàn)和

10、邏輯推理和諧地結(jié)合起來，從而有力地推進(jìn)了人類科學(xué)的發(fā) 展（）A.亞里士多穗B.伽利略C.牛頓D.愛因斯坦【解析】B如圖所示.可2、伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯思維的完美結(jié)合，大致表示其實(shí)驗(yàn)和思維的過程，對(duì)這一過程的分析，正確的是A .其中的甲圖是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，丁圖是經(jīng)過合理的外失利到的結(jié)論B .其中的丁圖是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，甲圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論C .運(yùn)用甲圖的實(shí)驗(yàn)，可“沖淡”重力的作用，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯D .運(yùn)用丁圖的實(shí)驗(yàn)，可“放大”重力的作用，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯【解析】甲圖是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，丁圖是經(jīng)過合理的外推得到的結(jié)論；丁圖中的現(xiàn)象起到了 “放大”重力的作用.【答案】AC3 .伽利略以前

11、的學(xué)者認(rèn)為，物體越重，下落得越快，伽利略等一些物理學(xué)家否 定了這種看法.在高塔頂端同時(shí)釋放一片羽毛和一個(gè)玻璃球， 玻璃球先于羽毛落 到地面，這主要是因?yàn)锳 .它們的重量不同B .它們的密度不同C .它們的材料不同D .它們受到的空氣阻力不同【解析】 雖然空氣阻力與物體的重量、密度、材料有關(guān)，但直接影響 物體下落快慢的原因應(yīng)該是空氣阻力.【答案】D4 .根據(jù)伽利略的猜想xt2可知，自由下落的物體，它下落一半路程所用的時(shí) 間和全程所用的時(shí)間之比A. yB. 21 .5.亞里士多德的命題“重的物體下落快，輕的物體下落慢”失誤的根源在于他A .不注意觀察自然現(xiàn)象B .對(duì)此沒有做深刻的邏輯思辨C .對(duì)此

12、沒有進(jìn)行科學(xué)實(shí)驗(yàn)D .對(duì)此沒有進(jìn)行歸納和總結(jié)【解析】沒有考慮空氣阻力的影響【答案】BC6.伽利略在對(duì)自由落體研究時(shí)認(rèn)為自然界是簡(jiǎn)的，自然界的規(guī)律也是簡(jiǎn)潔明了的.從這個(gè)理論出發(fā)，猜想落體運(yùn)動(dòng)也一定是一種最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)，而最簡(jiǎn)單變速運(yùn)動(dòng)，它的速度應(yīng)該是均勻變化的，從而為自由落體的研究打下了重要 基礎(chǔ)，從科學(xué)研究的方法來說，這屬于A .等效替代 B .控制變量C .科學(xué)假說 D .數(shù)學(xué)歸納【答案】C六、學(xué)生自我總結(jié)：七、鞏固反饋1 .伽利略以前的學(xué)者認(rèn)為：物體越重，下落得越快，伽利略等一些物理學(xué) 家否定了這種看法.在一高塔頂端同時(shí)釋放一個(gè)木球和一個(gè)鐵球， 鐵球先于木球 落到地面，這主要是因?yàn)锳.它

13、們的重量不同B.它們的密度不同C它們的材料不同D.它們受到的空氣阻力的影響不同【解析】 雖然空氣阻力與物體的重量、密度、材料有關(guān)，但直接影響物體 下落快慢的原因是空氣阻力.【答案】 D2 .在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)十分注意學(xué)習(xí)物理學(xué)研究問題的思想和 方法，從一定意義上說，后一點(diǎn)甚至更重要.偉大的物理學(xué)家伽利略的研究方法 對(duì)于后來的科學(xué)研究具有重大的啟蒙作用， 至今仍然具有重要意義.請(qǐng)你判斷伽 利略探究物體下落規(guī)律的過程是A.猜想一問題一數(shù)學(xué)推理一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一合理外推一得出結(jié)論B.問題一猜想一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一數(shù)學(xué)推理一合理外推一得出結(jié)論C.問題一猜想一數(shù)學(xué)推理一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一合理外推一得出結(jié)論D.猜想一

14、問題一實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證一數(shù)學(xué)推理一合理外攤一得出結(jié)論【解析】根據(jù)伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究思路【答案】 C3 .小鵬搖動(dòng)蘋果樹，從同一高度一個(gè)蘋果和一片樹葉同時(shí)從靜止直接落到 地上，蘋果先著地.下面的說法中 正確的是A .蘋果和樹葉做的都是自由落體運(yùn)動(dòng)B .蘋果和樹葉的運(yùn)動(dòng)都不能看成自由落體運(yùn)動(dòng)C .蘋果的運(yùn)動(dòng)可看做自由落體運(yùn)動(dòng)，樹葉的運(yùn)動(dòng)不能 看成自由落體運(yùn)動(dòng)D .假如地球上沒有空氣，則蘋果和樹葉會(huì)同時(shí)落地【解析】 由于蘋果所受到的空氣阻力比蘋果自身所 受的重力小得多， 可以忽略不計(jì)，因此蘋果的運(yùn)動(dòng)可以視為自由落體運(yùn)動(dòng)； 在沒有空氣阻力的情況 下，蘋果、樹葉只受重力作用，因此都是自由落體運(yùn)動(dòng).【答案】C

15、D4.甲同學(xué)看到乙同學(xué)從10層樓的樓頂同時(shí)由靜止釋放兩個(gè)看上去完全相同的鐵 球，結(jié)果甲同學(xué)看到兩球不是同時(shí)落地的.他分析了兩球未能同時(shí)落地的原因.你 認(rèn)為他的下列分析哪些是正確的（）A.兩球在下落過程中受到的空氣阻力不同，先落地的受空氣阻力小B.兩球在下落過程中受到的空氣阻力不同，先落地的受空氣阻力大C.兩球下落過程中受到的空氣阻力相同， 先落地的是實(shí)心球，重力遠(yuǎn)大于阻D.兩球下落過程中受到的空氣阻力相同，先落地的是空心球，阻力與重力 比.差別較小C解析：兩球形狀完全相同，在下落過程中所受空氣阻力相同 （差別很?。?，下 落快慢不同的原因是重力不同.【答案】C5、 一顆鐵釘與一個(gè)小棉花團(tuán)同時(shí)從等

16、高度處下落， 總是鐵釘先落地，這是因 為A .鐵釘比棉花團(tuán)重B .鐵釘比棉花團(tuán)密度大C .棉花團(tuán)受到的空氣阻力大D .小棉花團(tuán)的體積大【解析】在實(shí)際生活中、一個(gè)物體下落時(shí)、總要受到空氣阻氣阻力的作 用，與重力相比，阻力的影響越大，物體下落得越慢，鐵釘因?yàn)槭芸諝庾枇Φ挠?響小，棉花團(tuán)受空氣阻力的影響大，因此，棉花團(tuán)下落得慢.【答案】C6.關(guān)于重力加速度，下面四種說法正確的是A .重力加速度表示自由下落的物體運(yùn)動(dòng)的快慢B.重力加速度表示自由下落物體運(yùn)動(dòng)速度變化的大小C.重力加速度表示自由下落物體運(yùn)動(dòng)速度變化的快慢D.輕、重物體的重力加速度不同【解析】 物體運(yùn)動(dòng)的快慢是由速度的大小來決定的， 與加速

17、度的大小無關(guān)，加速度是用來描述速度變化快慢的物理量. 物體的輕重?zé)o論是否相同，它們自由 下落時(shí)的加速度卻是相同的，為重力加速度 g,所以只有C項(xiàng)是正確的.【答案】C7.1971年7月26日發(fā)射的阿波羅一 15號(hào)飛船首次把一輛月球車送上月球， 美國(guó)宇航員斯科特駕駛月球車行駛 28公里，并做了一個(gè)落體實(shí)驗(yàn)：在月球上的 同一高度同時(shí)釋放羽毛和鐵錘，出現(xiàn)的現(xiàn)象是 （月球上是真空）6A .羽毛先落地，鐵錘后落地B .鐵錘先落地，羽毛后落地C.鐵錘和羽毛都做自由落體運(yùn)動(dòng)，重力加速度為9. 8n)Zs2D.鐵錘和羽毛都做自由落體運(yùn)動(dòng)，同時(shí)落地【解析】月球表面沒有空氣，羽毛和鐵錘均做自由落體運(yùn)動(dòng)，故 D正確，

18、月 球表面的重力加速度小于 9. 8n s2,故C錯(cuò).【答案】D8 .在記錄落體運(yùn)動(dòng)軌跡的實(shí)驗(yàn)中，得到一條紙帶如圖所示f(1)通過對(duì)紙帶上軌跡的研究可知物體的速度是怎樣的變化的？判斷的依據(jù)是什么？.5(2)若點(diǎn)0為物體下落時(shí)打的第一個(gè)點(diǎn)，以后依次打下了點(diǎn)1、2、3、4、5、6,則從點(diǎn)l到點(diǎn)5,物體運(yùn)動(dòng)了多長(zhǎng)時(shí)間？(交流電的頻率為50 Hz)4【解析】(1)判斷的依據(jù)是：由點(diǎn)跡間距可知，相等的時(shí)間內(nèi)，點(diǎn)問問距3愈來愈大，即速度愈來愈大.,2(2)交流電的頻率為50 Hz,周期為T0. 02 S打點(diǎn)計(jì)時(shí)器每隔0. 02 S :;打一個(gè)點(diǎn).從第1個(gè)點(diǎn)到第5個(gè)點(diǎn)，共用時(shí)。8 S.【答案】速度愈來愈大 0. 8 S9 .下面是在模擬伽利略“沖淡重力”實(shí)驗(yàn)時(shí)獲取的一組數(shù)據(jù).試