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物理必修16 伽利略对自由落体运动的研究学案及答案
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这是一份物理必修16 伽利略对自由落体运动的研究学案及答案，共4页。学案主要包含了绵延两千年的错误，逻辑的力量，猜想与假说，实验验证，伽利略的科学方法等内容，欢迎下载使用。
★重点与难点: 1. 伽利略对落体问题的逻辑推理
2. 伽利略如何设计验证性实验
3. 伽利略实验结果的理想外推
（一）.预习检查：
1. 伽利略通过_________的方法揭示了“重量大的物体下落快”的理论错误。
2. 伽利略 落体运动是一种最简单的变速运动，它的速度应该是 （均匀/非均匀）变化的。后来，他巧妙的设计了 实验以检验v与t成正比的猜想是否正确。
3. 小球沿斜面向下的运动 （是/不是）落体运动。伽利略对他的实验结果做了合理的 , 认为小球下落时仍然会保持 运动的性质，而且所有物体下落时的加速度都 (一样/不一样)。
4. 伽利略的科学研究过程的基本要素： — —
— — 。
5．思考：落体运动司空见惯，但下落的快慢各不相同，到底是什么原因使重的物体下落快、轻的物体下落慢？大铁球和小铁球会同时落地吗？
（二）讨论与交流
一、绵延两千年的错误
[讨论1]：查找资料学习物理学史，并结合教材，你认为亚里士多德对落体运动的错误认识为什么能绵延近两千年之久？
二、逻辑的力量
[讨论2]：亚里士多德凭经验认为，重的物体比轻的物体下落快。阅读课本之后，你有什么看法？
三、猜想与假说
[讨论3]：
1.伽利略为了描述物体的运动，建立了 、 以及 等概念。
2.伽利略猜想落体运动是一种最简单的变速运动，而最简单的变速运动它的速度应该是均匀变化的，速度均匀变化意味着（ ）
A. 速度与时间成正比 B.速度与位移成正比
C.速度与时间的二次方成正比 D.位移与时间的二次方成正比
四、实验验证
[讨论4]：
1.落体下落很快，当时还没有准确的计时工具，无法准确测定物体通过不同位移的时间。为了克服该困难，他设计了 实验。伽利略做了上百次的斜面实验，结果发现小球沿斜面滚下的运动是 直线运动，换不同质量的小球，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 （相同/不相同）。
2.增大斜面的倾角，小球的加速度随斜面倾角的增大而 （变大/变小）。
3.伽利略指出在科学研究中懂得忽略什么，有时与懂得重视什么同等重要。物体在真空中下落情况与在空气中下落的情况不同，对此，你觉得伽利略成功的一个重要方面是由于他忽略了 对不同物体运动的影响。
五、伽利略的科学方法
1.伽利略科学思想方法的核心是：（ ）
A．实验高于一切 B.逻辑推理可辨别一切真伪
C.前人的一切论断都值得怀疑 D.实验和逻辑推理的有机结合
2.在学习物理知识的同时，还应当十分注意物理学研究问题的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要。伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍然具有重要意义。请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定哪一个是伽利略的研究过程（ ）
A.猜想 — 提出问题 — 数学推理 — 实验验证 — 合理外推 — 得出结论
B.提出问题 — 猜想 — 实验验证 — 数学推理 — 合理外推 — 得出结论
C.提出问题 — 猜想 — 数学推理 — 实验验证 — 合理外推 — 得出结论
D.猜想 — 提出问题 — 实验验证 — 数学推理 — 合理外推 — 得出结论
本节小结：伽利略对自由落体运动的研究过程：首先伽利略通过逻辑推理得出先哲亚里士多德的结论是错误的。然后，伽利略作了大胆的猜想,落体运动应该是一种简单的运动，落体的速度与时间或与位移是成正比。接着，伽利略通过铜球沿阻力很小的斜面滚下这一过程的严谨求实的实验测定，得出只要倾角一定，铜球的加速度不变，他进一步设想当倾角为90。时，也应如此，到此，人类终于认识到自由落体运动是匀变速直线运动。
班级 ______ __ 姓名 ___ _____ 学号 _____________
（三）课堂训练
1. 宇航员在月球上做了一个落体实验：在同一高度同时释放羽毛和铁锤，出现的现象是（月球上是真空）（ ）
A.羽毛先落地，铁锤后落地 B.铁锤先落地，羽毛后落地
C.羽毛和铁锤部同时落地 D.羽毛和铁锤同时落地
2.在一演示实验中，一个小球在斜面上滚动，小球滚动的距离x和小球运动过程中经历的时间t之间的关系如表所示。
(1) 由表可以初步归纳出小球滚动的距离x和小球滚动的时间t的关系式为（k为常数）（ ）
A．x=kt B.x=kt2 C.x=kt3 D.无法判断
（2）小球的运动为 。
3.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.其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论
B.其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论
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，是实验现象更明显
（四）课后作业
1. 在物理学的发展历程中，下面的哪位科学家首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展（ ）
A.亚里士多德 B.伽利略 C.牛顿 D.爱因斯坦
2. 在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛到达地面，这主要是因为（ ）
A.他们的质量不等 B.他们的密度不等 C.他们的材料不同 D.他们所受的空气阻力不等
3.伽利略关于重物与轻物下落同样快的论断的根据是 （ ）
A.他在比萨斜塔上同高度同时放下一个铁球和一个木球，发现他们同时落地
B.通过逻辑推理：如果大石头比小石头下落得快将出现相互矛盾的结论
C.将重量不同的小铜球沿不同斜面同时滚下，发现从同高度滚到地面的时间相同。
D.通过铜球在斜面上运动的实验，进行合理外推，直至斜面的倾角增大到与地面垂直
附：伽利略名言名句
生命有如铁砧，愈被敲打，愈能发出火花。
一切推理都必须从观察与实验得来。
真理就具备这样的力量，你越是想要攻击它，你的攻击就愈加充实和证明了它。
当科学家们被权势吓倒，科学就会变成一个软骨病人。
科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开着的最伟大的书里面的。这本书就是宇宙，就是自然本身，人们必须去读它。
科学的惟一目的是减轻人类生存的苦难，科学家应为大多数人着想。
追求科学需要特殊的勇敢。
当我历数了人类在艺术上和文学上所发明的那许多神妙的创造，然后再回顾一下我的知识，我觉得自己简直是浅陋之极。t（s）
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0.5
1.0
2.0
…..
x（cm）
5.0
20
80
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★重点与难点: 1. 伽利略对落体问题的逻辑推理
2. 伽利略如何设计验证性实验
3. 伽利略实验结果的理想外推
（一）.预习检查：
1. 伽利略通过_________的方法揭示了“重量大的物体下落快”的理论错误。
2. 伽利略 落体运动是一种最简单的变速运动，它的速度应该是 （均匀/非均匀）变化的。后来，他巧妙的设计了 实验以检验v与t成正比的猜想是否正确。
3. 小球沿斜面向下的运动 （是/不是）落体运动。伽利略对他的实验结果做了合理的 , 认为小球下落时仍然会保持 运动的性质，而且所有物体下落时的加速度都 (一样/不一样)。
4. 伽利略的科学研究过程的基本要素： — —
— — 。
5．思考：落体运动司空见惯，但下落的快慢各不相同，到底是什么原因使重的物体下落快、轻的物体下落慢？大铁球和小铁球会同时落地吗？
（二）讨论与交流
一、绵延两千年的错误
[讨论1]：查找资料学习物理学史，并结合教材，你认为亚里士多德对落体运动的错误认识为什么能绵延近两千年之久？
二、逻辑的力量
[讨论2]：亚里士多德凭经验认为，重的物体比轻的物体下落快。阅读课本之后，你有什么看法？
三、猜想与假说
[讨论3]：
1.伽利略为了描述物体的运动，建立了 、 以及 等概念。
2.伽利略猜想落体运动是一种最简单的变速运动，而最简单的变速运动它的速度应该是均匀变化的，速度均匀变化意味着（ ）
A. 速度与时间成正比 B.速度与位移成正比
C.速度与时间的二次方成正比 D.位移与时间的二次方成正比
四、实验验证
[讨论4]：
1.落体下落很快，当时还没有准确的计时工具，无法准确测定物体通过不同位移的时间。为了克服该困难，他设计了 实验。伽利略做了上百次的斜面实验，结果发现小球沿斜面滚下的运动是 直线运动，换不同质量的小球，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 （相同/不相同）。
2.增大斜面的倾角，小球的加速度随斜面倾角的增大而 （变大/变小）。
3.伽利略指出在科学研究中懂得忽略什么，有时与懂得重视什么同等重要。物体在真空中下落情况与在空气中下落的情况不同，对此，你觉得伽利略成功的一个重要方面是由于他忽略了 对不同物体运动的影响。
五、伽利略的科学方法
1.伽利略科学思想方法的核心是：（ ）
A．实验高于一切 B.逻辑推理可辨别一切真伪
C.前人的一切论断都值得怀疑 D.实验和逻辑推理的有机结合
2.在学习物理知识的同时，还应当十分注意物理学研究问题的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要。伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍然具有重要意义。请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定哪一个是伽利略的研究过程（ ）
A.猜想 — 提出问题 — 数学推理 — 实验验证 — 合理外推 — 得出结论
B.提出问题 — 猜想 — 实验验证 — 数学推理 — 合理外推 — 得出结论
C.提出问题 — 猜想 — 数学推理 — 实验验证 — 合理外推 — 得出结论
D.猜想 — 提出问题 — 实验验证 — 数学推理 — 合理外推 — 得出结论
本节小结：伽利略对自由落体运动的研究过程：首先伽利略通过逻辑推理得出先哲亚里士多德的结论是错误的。然后，伽利略作了大胆的猜想,落体运动应该是一种简单的运动，落体的速度与时间或与位移是成正比。接着，伽利略通过铜球沿阻力很小的斜面滚下这一过程的严谨求实的实验测定，得出只要倾角一定，铜球的加速度不变，他进一步设想当倾角为90。时，也应如此，到此，人类终于认识到自由落体运动是匀变速直线运动。
班级 ______ __ 姓名 ___ _____ 学号 _____________
（三）课堂训练
1. 宇航员在月球上做了一个落体实验：在同一高度同时释放羽毛和铁锤，出现的现象是（月球上是真空）（ ）
A.羽毛先落地，铁锤后落地 B.铁锤先落地，羽毛后落地
C.羽毛和铁锤部同时落地 D.羽毛和铁锤同时落地
2.在一演示实验中，一个小球在斜面上滚动，小球滚动的距离x和小球运动过程中经历的时间t之间的关系如表所示。
(1) 由表可以初步归纳出小球滚动的距离x和小球滚动的时间t的关系式为（k为常数）（ ）
A．x=kt B.x=kt2 C.x=kt3 D.无法判断
（2）小球的运动为 。
3.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.其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论
B.其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论
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，是实验现象更明显
（四）课后作业
1. 在物理学的发展历程中，下面的哪位科学家首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展（ ）
A.亚里士多德 B.伽利略 C.牛顿 D.爱因斯坦
2. 在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛到达地面，这主要是因为（ ）
A.他们的质量不等 B.他们的密度不等 C.他们的材料不同 D.他们所受的空气阻力不等
3.伽利略关于重物与轻物下落同样快的论断的根据是 （ ）
A.他在比萨斜塔上同高度同时放下一个铁球和一个木球，发现他们同时落地
B.通过逻辑推理：如果大石头比小石头下落得快将出现相互矛盾的结论
C.将重量不同的小铜球沿不同斜面同时滚下，发现从同高度滚到地面的时间相同。
D.通过铜球在斜面上运动的实验，进行合理外推，直至斜面的倾角增大到与地面垂直
附：伽利略名言名句
生命有如铁砧，愈被敲打，愈能发出火花。
一切推理都必须从观察与实验得来。
真理就具备这样的力量，你越是想要攻击它，你的攻击就愈加充实和证明了它。
当科学家们被权势吓倒，科学就会变成一个软骨病人。
科学的真理不应在古代圣人的蒙着灰尘的书上去找，而应该在实验中和以实验为基础的理论中去找。真正的哲学是写在那本经常在我们眼前打开着的最伟大的书里面的。这本书就是宇宙，就是自然本身，人们必须去读它。
科学的惟一目的是减轻人类生存的苦难，科学家应为大多数人着想。
追求科学需要特殊的勇敢。
当我历数了人类在艺术上和文学上所发明的那许多神妙的创造，然后再回顾一下我的知识，我觉得自己简直是浅陋之极。t（s）
0.25
0.5
1.0
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