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第二章
勻變速直線運動的研究
第4節第1課時
伽利略對自由落體的研究
教學目標
教學重難點
①了解伽利略研究自由落體運動的實驗和推理方法；
②知道自由落體運動的條件和本質。
通過學習了解自由落體的研究歷程，掌握對物體運動的科學探究能力，體會實踐對科學探究的重要性。
新課講授
如果拿一個小鐵球和一個羽毛從同一高度同時下落，你認為那個物體落得快呢？
一、自由落體運動的認識歷程
思考：
小鐵球比羽毛落得快
古希臘學者亞里士多德通過觀察生活現象得出結論，認為物體下落的快慢跟它的輕重有關系，重的物體比輕的物體下落的快
1、亞里士多德的觀點
伽利略對亞里士多德的結論提出了質疑，并運用邏輯推理的方法進行了論證，之后又通過實驗進行了驗證，得出的結論是重的物體和輕的物體下落的一樣快
2、伽利略的觀點
亞里士多德
伽利略
歷經近200年
3、伽利略的推斷
演示
V12＞8
V1=8
V2=4
4假設輕重物體下落的一樣快
為什么伽利略的結論和我們生活中的現象不符合呢？是什么原因影響了物體的下落呢？
思考：
實驗1：
請同學們把一張紙片捏成紙團，將紙團和一張展開的紙片從同一高度由靜止下落
原因:
空氣阻力對運動快慢有影響
實驗2：
牛頓管
抽氣后，就排除了
的影響
注意：觀察實驗
得出結論
空氣阻力
現象：
。
結論：
。
如果沒有空氣阻力，物體下落的快慢一樣
在真空中同時落地
點擊
二、自由落體
物體只在重力作用下從靜止開始下落的運動
兩者缺一不可
1、定義
①只受重力作用
2、條件
②初速度為0
{
①實際生活中，當物體在空中下落時，由于要受空氣阻力的作用，物體并不是做自由落體運動
3、自由落體運動是一種理想化的物理模型
②但是當空氣阻力遠小于重力時，可以認為物體只受重力作用，此時物體由靜止下落可以看作自由落體運動
1．判斷正誤。
(1)亞里士多德研究自然規律的方法是實驗的方法。(
)
(2)伽利略研究自然規律的方法是猜想和假設、數學推理和科學實驗相結合的方法。(
)
(3)豎直下落的運動就是自由落體運動。(
)
(4)物體只在重力作用下的運動就是自由落體運動。(
)
(5)屋檐滴下的水滴下落可視為自由落體運動。(
)
課堂練習：
×
√
×
×
√
2．關于自由落體運動，下列說法正確的是(　　)
A．物體從靜止開始下落的運動就是自由落體運動
B．如果空氣阻力比重力小得多，空氣阻力可以忽略不計，這時由靜止開始下落的運動可以看成自由落體運動
C．一個棉花團由靜止開始下落的運動是自由落體運動
D．雨滴經過窗子的這段運動可以看作是自由落體運動
課堂練習：
B
注意：兩個條件缺一不可
三、伽利略對自由落體運動的研究
伽利略運用邏輯推理否定了亞里士多德關于重物比輕物下落快的觀點。
1、發現問題
伽利略猜想自由落體運動是一種做簡單的變速運動，它的速度應該是均勻變化的。
2、猜想與假說
如果物體初速度為0，而且速度隨時間是均勻變化的，即v∝t。但是當時那個時代，沒有精確測量速度的方法。之后伽利略又通過數學推理，得到物體通過的位移與所有時間的二次方成正比，即x∝t2。只需要測出物體的位移和所有的時間即可
3、數學推理
（1）由于物體實際下落速度太快，時間無法準確測量，伽利略想辦法“沖淡”重力，研究鋼球沿著阻力很小的斜面下滑的運動。
4、實驗驗證
（2）處理數據之后,得出鋼球通過的位移與所用時間的平方之比是不變的，即
x1
x2
x3
結論：鋼球沿著斜面做勻加速直線運動
（3）改變鋼球的質量，重復上述實驗
x1
x2
x3
結論：只要斜面傾角一定，鋼球做勻變速直線運動的加速度就不變
（4）改變下面的傾角，重復上述實驗
結論：斜面傾角越大，得知鋼球做勻變速直線運動的加速度就越大
5、合理外推
當斜面的傾角很大時，鋼球的運動就和落體運動差不多了。如果傾角增大到90°,這時的運動就是自由落體運動，鋼球仍然會做勻速直線運動。
x1
x2
x3
6、得出結論
自由落體運動是初速度為零的勻加速直線運動，而且所有的物體自由下落時的加速度都一樣
提出質疑
實驗事實
合理外推
得出結論
科學假設
總結提升
伽利略科學研究的方法
伽利略曾說過：“科學是在不斷改變思維角度的探索中前進的。”他在著名的斜面實驗中，讓小球分別沿傾角不同、阻力很小的斜面從靜止開始滾下，他通過實驗觀察和邏輯推理，得到的正確結論有(　　)
A．傾角一定時，小球在斜面上的速度與時間成正比
B．傾角一定時，小球在斜面上的位移與時間成正比
C．斜面長度一定時，小球從頂端滾到底端時的速度與傾角無關
D．斜面長度一定時，小球從頂端滾到底端所需的時間與傾角無關
課堂練習：
A
練習與作業
完成課后習題

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