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第二章
匀变速直线运动的研究
第4节第1课时
伽利略对自由落体的研究
教学目标
教学重难点
①了解伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法；
②知道自由落体运动的条件和本质。
通过学习了解自由落体的研究历程，掌握对物体运动的科学探究能力，体会实践对科学探究的重要性。
新课讲授
如果拿一个小铁球和一个羽毛从同一高度同时下落，你认为那个物体落得快呢？
一、自由落体运动的认识历程
思考：
小铁球比羽毛落得快
古希腊学者亚里士多德通过观察生活现象得出结论，认为物体下落的快慢跟它的轻重有关系，重的物体比轻的物体下落的快
1、亚里士多德的观点
伽利略对亚里士多德的结论提出了质疑，并运用逻辑推理的方法进行了论证，之后又通过实验进行了验证，得出的结论是重的物体和轻的物体下落的一样快
2、伽利略的观点
亚里士多德
伽利略
历经近200年
3、伽利略的推断
演示
V12＞8
V1=8
V2=4
4假设轻重物体下落的一样快
为什么伽利略的结论和我们生活中的现象不符合呢？是什么原因影响了物体的下落呢？
思考：
实验1：
请同学们把一张纸片捏成纸团，将纸团和一张展开的纸片从同一高度由静止下落
原因:
空气阻力对运动快慢有影响
实验2：
牛顿管
抽气后，就排除了
的影响
注意：观察实验
得出结论
空气阻力
现象：
。
结论：
。
如果没有空气阻力，物体下落的快慢一样
在真空中同时落地
点击
二、自由落体
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动
两者缺一不可
1、定义
①只受重力作用
2、条件
②初速度为0
{
①实际生活中，当物体在空中下落时，由于要受空气阻力的作用，物体并不是做自由落体运动
3、自由落体运动是一种理想化的物理模型
②但是当空气阻力远小于重力时，可以认为物体只受重力作用，此时物体由静止下落可以看作自由落体运动
1．判断正误。
(1)亚里士多德研究自然规律的方法是实验的方法。(
)
(2)伽利略研究自然规律的方法是猜想和假设、数学推理和科学实验相结合的方法。(
)
(3)竖直下落的运动就是自由落体运动。(
)
(4)物体只在重力作用下的运动就是自由落体运动。(
)
(5)屋檐滴下的水滴下落可视为自由落体运动。(
)
课堂练习：
×
√
×
×
√
2．关于自由落体运动，下列说法正确的是(　　)
A．物体从静止开始下落的运动就是自由落体运动
B．如果空气阻力比重力小得多，空气阻力可以忽略不计，这时由静止开始下落的运动可以看成自由落体运动
C．一个棉花团由静止开始下落的运动是自由落体运动
D．雨滴经过窗子的这段运动可以看作是自由落体运动
课堂练习：
B
注意：两个条件缺一不可
三、伽利略对自由落体运动的研究
伽利略运用逻辑推理否定了亚里士多德关于重物比轻物下落快的观点。
1、发现问题
伽利略猜想自由落体运动是一种做简单的变速运动，它的速度应该是均匀变化的。
2、猜想与假说
如果物体初速度为0，而且速度随时间是均匀变化的，即v∝t。但是当时那个时代，没有精确测量速度的方法。之后伽利略又通过数学推理，得到物体通过的位移与所有时间的二次方成正比，即x∝t2。只需要测出物体的位移和所有的时间即可
3、数学推理
（1）由于物体实际下落速度太快，时间无法准确测量，伽利略想办法“冲淡”重力，研究钢球沿着阻力很小的斜面下滑的运动。
4、实验验证
（2）处理数据之后,得出钢球通过的位移与所用时间的平方之比是不变的，即
x1
x2
x3
结论：钢球沿着斜面做匀加速直线运动
（3）改变钢球的质量，重复上述实验
x1
x2
x3
结论：只要斜面倾角一定，钢球做匀变速直线运动的加速度就不变
（4）改变下面的倾角，重复上述实验
结论：斜面倾角越大，得知钢球做匀变速直线运动的加速度就越大
5、合理外推
当斜面的倾角很大时，钢球的运动就和落体运动差不多了。如果倾角增大到90°,这时的运动就是自由落体运动，钢球仍然会做匀速直线运动。
x1
x2
x3
6、得出结论
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动，而且所有的物体自由下落时的加速度都一样
提出质疑
实验事实
合理外推
得出结论
科学假设
总结提升
伽利略科学研究的方法
伽利略曾说过：“科学是在不断改变思维角度的探索中前进的。”他在著名的斜面实验中，让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下，他通过实验观察和逻辑推理，得到的正确结论有(　　)
A．倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间成正比
B．倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间成正比
C．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关
D．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关
课堂练习：
A
练习与作业
完成课后习题

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