研究匀变速直线运动的规律讲解

1、第二章：研究匀变速直线运动的规律 2.1伽利略对落体运动的研究 一、课标要求1 . 了解伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思.2 , 了解伽利略研究自由落体运动的探究历史. 二、课前复习1、观察生活比较重、轻的物体谁下落的快？重、轻的物体一样快2、查阅资料了解伽利略？也 三、自主探究1、亚里士多德的观点：思考与讨论：生活中，小球和纸片从静止开始下落，谁先落地？原因是什么？ 答案：小球亚里士正观点：重物下落得快轻物下落得慢.2、小石头诘难大哲学家：思考与讨论：思考伽利略的仔谬，判断亚里士多德的观点是否正确？答案：亚里士多德的观点是错误的.3、拨开阻力的迷雾：思考与讨论：为什么生活中观

2、察到的是重的物体比轻的物体落得快呢？影响 落体运动快慢的因素有哪些？答案：空气阻力的影响思考与讨论：如果排除空气阻力的影响，重的物体和轻的物体下落的哪一个 快？答案：一样快伽利略观点：重物与轻物下落得一样快.4、伽利略的探究之路:(1) .猜想与假说伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的加速运动， 并指出这种运动的速度 应该是均匀变化的假说.(2) .理想斜面实验如果速度随时间的变化是均匀的， 初速度为零的匀变速直线运动的位移 x 与运动所用的时间t的平方成正比,即xxt2.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位移 x和所用的时间t.a、斜面倾角一定时，判断2是否成立.

3、b、改变小球的质量，判断xoct2是否成立.G将斜面倾角外推到 9 =90°时的情况一一小球自由下落，认为小球仍 会做匀加速运动,从而得到了落体运动的规律.(3) .伽利略研究自然规律的科学方法：把实验和逻辑推理(包括数学推演) 和谐地结合起来.他给出了科学研究过程的基本要素： 对现象的一般观察-提出 假设-运用逻辑得出推论通过实验对推论进行检验-对假说进行修正和推广. 四、典型例题：知识点一：对落体运动的认识：例1、伽利略以前的学者认为，物体越重，下落越快.伽利略等一些物理学 家否定了这种看法.(1) 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

4、 .它们的质量不等B .它们的密度不等C .它们的材料不同D .它们所受的空气阻力不等(2) 在此塔顶端同时释放大小相等的实心铁球和空心铁球，下列说法中正确 的是它们受到的空气阻力不等它们的加速度相等它们落地的速度不等 它们下落的时间相等A . B .C .只有 D .只有【解析】(1)玻璃球先于羽毛到达地面，这主要是因为羽毛受到的空气阻 力与其自身重力相比较大的缘故.正确选项为D(2) 大小相等的实心铁球和空心铁球受到的空气阻力相等.在忽略空气的情 况下，两球均做自由落体运动，它们的加速度相等.因下落高度相等，故下落的 时间相等，落地的速度相等.正确选项为 8.【答案】(1)D (2)B【点

5、拨提升】 在空气阻力很小而可以忽略的情况下， 实心铁球和空气铁球 均做自由浇体运动，下落的快慢程度相同.要抛弃亚里士多德的错误观点，不要 以为重物比轻物下落得快.知识点二：伽利略的科学方法：例2、在学习物理知识的同时，还应当十分注意学习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，判定下列哪个过程是伽利略的探究过程A .猜想一问题数学推理一实验验证一合理外推一得出结论B .问题一猜想一实验验证一数学推理一合理外推一得出结论c .问题一猜想一数学推

6、理一实验验证一合理外推一得出结论D .猜想一问题一实验验证一数学推理一合理外推一得出结论【解析】伽利略探究物体下落规律的过程是：先对亚里士多德对落体运动的 观察得出的结论提出质疑一一大小石块捆在一起下落得出矛盾的结论；猜想一一下落的运动是最简单的运动，速度与时间成正比；数学推理一一如果xxt,则有xxt2;实验验证一一设计出斜面实验并进行研究，得出光滑斜面上滑下的物 体的未见律X8t2:合理外推一一将光滑斜而上滑下的物体的规律X8t2推广到落体运动.从探究的过程看、答案应是 C【答案】C【点拨提升】伽利略科学方法的核心是把实验和逻辑思维(包括数学推演)和谐地结合起来，从而有力地推动了人类科学认

7、识的发展.知识点三：科学探究问题的方法：例2、科学探究活动通常包括以下环节：提出问题，作出假设，制定计划， 搜集证据，评估交流等.一组同学研究“运动物体所受空气阻力与运动速度关 系”的探究过程如下：A.有同学认为：运动物体所受空气阻力可能与其运动速度有关.B.他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象，用超声测距仪等仪器测量 “小纸杯”在空中直线下落时的下落距离、速度随时间变化的规律，以验证假设.C.在相同的实验条件下，同学们首先测量了单只“小纸杯”在空中下落过 程中不同时刻的下落距离，将数据填入下表中，图2 5 4(a)是对应的位移一时间图线.然后将不同数量的“小纸杯”叠放在一起从空中下落，分别

8、测出它们 的速度一时间图线，如图2 5 4(b)中图线1、2、3、4、5所示.D.同学们对实验数据进行分析、归纳后，证实了他们的假设.回答下列提问：(1)与上述过程中A、C步骤相应的科学探究环节分别是:(2)图(a)中的AB段反映了运动物体在做 运动，表中x处的值为(3)图(b)中各条图线具有共同特点，“小纸杯”在下落的开始阶段做运动,最后«小纸杯”做 运动.(4)比较图(b)中的图线1和5,指出在1.01.5 s时间段内，速度随时间 变 化 关 系 的 差 异：图 2-5-4的加谏 匀谏 (4)图线1反映谏度不随时间变化：图线 5反映谏度随时间继续 增大(或图线1反映纸杯做匀谏运动

9、：图线 5反映纸杯依然在做加谏度减小的加3速运动）.而开：（1）认真阅读题干，获取信息，从中找出答案.（2）由位移一时间 图象可知，纸杯做匀速运动，并可求得速度.（3）由速度一时间图象可知，速度先增大，后保持稳定，其变化率一直减少，即加速度一直减少.（4）直接由图象找出答案.新信息类问题往往情景新颖，但难度不大，只要认真阅读题目，获取 有用信息，不难从中找到正确答案.点拨提升：熟悉伽利略的工作方法，掌握其中的科学思维和方法。五、检测归纳：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

10、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.亚里士多穗B.伽利略C.牛顿D.爱因斯坦【解析】B如图所示.可2、伽利略对落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，正确的是A .其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外失利到的结论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，使实验现象更明显【解析】甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论；丁图中的现象起到了 “放大”重力的作用.【答案】AC3 .伽利略以前

11、的学者认为，物体越重，下落得越快，伽利略等一些物理学家否 定了这种看法.在高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球， 玻璃球先于羽毛落 到地面，这主要是因为A .它们的重量不同B .它们的密度不同C .它们的材料不同D .它们受到的空气阻力不同【解析】 虽然空气阻力与物体的重量、密度、材料有关，但直接影响 物体下落快慢的原因应该是空气阻力.【答案】D4 .根据伽利略的猜想xt2可知，自由下落的物体，它下落一半路程所用的时 间和全程所用的时间之比A. yB. 21 .5.亚里士多德的命题“重的物体下落快，轻的物体下落慢”失误的根源在于他A .不注意观察自然现象B .对此没有做深刻的逻辑思辨C .对此

12、没有进行科学实验D .对此没有进行归纳和总结【解析】没有考虑空气阻力的影响【答案】BC6.伽利略在对自由落体研究时认为自然界是简的，自然界的规律也是简洁明了的.从这个理论出发，猜想落体运动也一定是一种最简单的变速运动，而最简单变速运动，它的速度应该是均匀变化的，从而为自由落体的研究打下了重要 基础，从科学研究的方法来说，这属于A .等效替代 B .控制变量C .科学假说 D .数学归纳【答案】C六、学生自我总结：七、巩固反馈1 .伽利略以前的学者认为：物体越重，下落得越快，伽利略等一些物理学 家否定了这种看法.在一高塔顶端同时释放一个木球和一个铁球， 铁球先于木球 落到地面，这主要是因为A.它

13、们的重量不同B.它们的密度不同C它们的材料不同D.它们受到的空气阻力的影响不同【解析】 虽然空气阻力与物体的重量、密度、材料有关，但直接影响物体 下落快慢的原因是空气阻力.【答案】 D2 .在学习物理知识的同时，还应当十分注意学习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.请你判断伽 利略探究物体下落规律的过程是A.猜想一问题一数学推理一实验验证一合理外推一得出结论B.问题一猜想一实验验证一数学推理一合理外推一得出结论C.问题一猜想一数学推理一实验验证一合理外推一得出结论D.猜想一

14、问题一实验验证一数学推理一合理外摊一得出结论【解析】根据伽利略对落体运动的研究思路【答案】 C3 .小鹏摇动苹果树，从同一高度一个苹果和一片树叶同时从静止直接落到 地上，苹果先着地.下面的说法中 正确的是A .苹果和树叶做的都是自由落体运动B .苹果和树叶的运动都不能看成自由落体运动C .苹果的运动可看做自由落体运动，树叶的运动不能 看成自由落体运动D .假如地球上没有空气，则苹果和树叶会同时落地【解析】 由于苹果所受到的空气阻力比苹果自身所 受的重力小得多， 可以忽略不计，因此苹果的运动可以视为自由落体运动； 在没有空气阻力的情况 下，苹果、树叶只受重力作用，因此都是自由落体运动.【答案】C

15、D4.甲同学看到乙同学从10层楼的楼顶同时由静止释放两个看上去完全相同的铁 球，结果甲同学看到两球不是同时落地的.他分析了两球未能同时落地的原因.你 认为他的下列分析哪些是正确的（）A.两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力小B.两球在下落过程中受到的空气阻力不同，先落地的受空气阻力大C.两球下落过程中受到的空气阻力相同， 先落地的是实心球，重力远大于阻D.两球下落过程中受到的空气阻力相同，先落地的是空心球，阻力与重力 比.差别较小C解析：两球形状完全相同，在下落过程中所受空气阻力相同 （差别很小），下 落快慢不同的原因是重力不同.【答案】C5、 一颗铁钉与一个小棉花团同时从等

16、高度处下落， 总是铁钉先落地，这是因 为A .铁钉比棉花团重B .铁钉比棉花团密度大C .棉花团受到的空气阻力大D .小棉花团的体积大【解析】在实际生活中、一个物体下落时、总要受到空气阻气阻力的作 用，与重力相比，阻力的影响越大，物体下落得越慢，铁钉因为受空气阻力的影 响小，棉花团受空气阻力的影响大，因此，棉花团下落得慢.【答案】C6.关于重力加速度，下面四种说法正确的是A .重力加速度表示自由下落的物体运动的快慢B.重力加速度表示自由下落物体运动速度变化的大小C.重力加速度表示自由下落物体运动速度变化的快慢D.轻、重物体的重力加速度不同【解析】 物体运动的快慢是由速度的大小来决定的， 与加速

17、度的大小无关，加速度是用来描述速度变化快慢的物理量. 物体的轻重无论是否相同，它们自由 下落时的加速度却是相同的，为重力加速度 g,所以只有C项是正确的.【答案】C7.1971年7月26日发射的阿波罗一 15号飞船首次把一辆月球车送上月球， 美国宇航员斯科特驾驶月球车行驶 28公里，并做了一个落体实验：在月球上的 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）6A .羽毛先落地，铁锤后落地B .铁锤先落地，羽毛后落地C.铁锤和羽毛都做自由落体运动，重力加速度为9. 8n)Zs2D.铁锤和羽毛都做自由落体运动，同时落地【解析】月球表面没有空气，羽毛和铁锤均做自由落体运动，故 D正确，

18、月 球表面的重力加速度小于 9. 8n s2,故C错.【答案】D8 .在记录落体运动轨迹的实验中，得到一条纸带如图所示f(1)通过对纸带上轨迹的研究可知物体的速度是怎样的变化的？判断的依据是什么？.5(2)若点0为物体下落时打的第一个点，以后依次打下了点1、2、3、4、5、6,则从点l到点5,物体运动了多长时间？(交流电的频率为50 Hz)4【解析】(1)判断的依据是：由点迹间距可知，相等的时间内，点问问距3愈来愈大，即速度愈来愈大.,2(2)交流电的频率为50 Hz,周期为T0. 02 S打点计时器每隔0. 02 S :;打一个点.从第1个点到第5个点，共用时。8 S.【答案】速度愈来愈大 0. 8 S9 .下面是在模拟伽利略“冲淡重力”实验时获取的一组数据.试