2.4自由落体运动导学案1 2022-2023学年上学期高一物理人教版（2019）必修第一册 (含答案)

自由落体运动 学习目标 1．通过查阅资料了解伽利略研究自由落体运动的探究过程，了解伽利略研究自由落体运动的科学方法；结合物理学史认识伽利略对落体运动的实验研究对物理学发展和人类进步的重大意义 2．知道竖直上抛运动是加速度为g的匀变速直线运动，匀变速直线运动的公式都适用 预习案 知识清单 1．亚里士多德的观点 物体下落的快慢是由它们的重量决定的，重的物体比轻的物体下落得快． 2．伽利略的观点 重物与轻物下落得_____． 3．伽利略的科学猜想与假说 落体运动应该是一种最简单的_____运动，速度应该是_____变化的． 4．伽利略的理想斜面实验 让小球从斜面上的不同位置由静止滚下，测出小球从不同起点滚动的_____和所用的_____． （1）斜面倾角一定时，小球做_____运动． （2）改变小球的质量，只要倾角一定，小球的加速度都是相同的． （3）增大斜面倾角，小球的加速度_____． （4）将斜面倾角外推到θ=90°时的情况———小球自由下落，认为小球仍会做_____运动，从而得到了自由落体运动的规律． 探究案 思考辨析 亚里士多德认为物体下落的快慢是由它们的重量决定的，重的物体比轻的物体下落得快．这导致了人们近两千年的错误认识．我们能否完全否定他呢？ 课堂探究 探究1 伽利略对自由落体运动的研究 核心归纳 1．伽利略的逻辑思维 捆在一起的物体总的重量要比任一部分的重量大，按照亚里士多德的观点，下落速度应该比重量最大的物体还快．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，下落慢的轻物体必然要拖累下落快的重物体，使重物体下落得比原来慢，产生矛盾的根本原因就是“重物比轻物下落得快”．从逻辑上，伽利略认为只有一种可能：重物与轻物应该下落得同样快． 2．猜想与假说 伽利略猜想落体运动一定是一种简单的变速运动，即速度应该是均匀变化的． 两种可能性 3．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二次方成正比，物体就做初速度为0的匀加速直线运动． 4．实验验证 （1）让小球沿阻力很小的斜面滚下．如图所示． （2）观察小球多次从同一斜面不同起点滚下的位移与所用时间二次方的比值，得出，说明小球的速度均匀变化． （3）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高度滚下，其比值仍然保持不变，则可以合理外推至倾角为90°，即物体自由下落时，其比值也保持不变，如图2-4-9所示．由此，伽利略间接地验证了自由落体运动是匀变速直线运动． 典型例题 例1 回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定下列符合伽利略的探究过程的是（ ） A．猜想—问题—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论 B．问题—猜想—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论 C．问题—猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论 D．猜想—问题—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论 思路分析：认真阅读教材，领悟伽利略的科学研究方法，注意各研究环节的先后顺序及联系． 尝试解答 方法点拨 （1）伽利略的科学研究过程的基本步骤为：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑推理．（包括数学演算）得出结论→通过实验对推论进行检验→对假设进行修正和推广等． （2）伽利略科学方法的核心是：把实验和逻辑推理（包括数学演算）结合起来． 拓展练习 1．（多选）伽利略对自由落体运动的研究是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是（ ） A．其中甲图是实验现象，丁图是经过合理外推得到的结论 B．其中丁图是实验现象，甲图是经过合理外推得到的结论 C．运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显 D．运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显 探究2 竖直上 ... ...