测定匀变速直线运动的加速度学生试验.PPT

（三）关于科学思想与人文精神的渗透 1.挖掘物理学原本存在的教育因素， 关注三维目标的有机融合 【案例】自由落体运动 匀变速直线运动的特例…… 循着伽利略的探究之路前行。 一、对“重快轻慢”的讨论 在我们生活的环境中，经常会看到物体从高处下落，如熟透的果实从树上坠落，树叶或纸片飘然落下－，似乎重的物体下落得快，轻的物体下落得慢。 其实，早在公元前4世纪希腊哲学家亚里士多德（Aristotle，384 B.C. —322B.C.）就提出了物体越重下落得越快的观点，可以说有相当多的现象支持这一观点，例如石块就比羽毛下落得快。 你对他的观点产生过怀疑吗？ 小实验：比较橡皮和纸片的下落 取一张纸和一块橡皮，让它们同时从同一高度由静止释放，你观察到了什么？ 把纸对折，再对折，再揉成纸团，每次都让它与橡皮从同一高度释放，你又观察到了什么？ 通过实验你认为造成“重快轻慢”的真正原因可能是什么？ 伽利略对亚氏的挑战 16世纪，意大利物理学家伽利略（Galileo Galilei，1564~1642）设想了一个佯谬，对亚里士多德的观点提出了疑问，并对落体运动进行了系统的研究。 让我们跟随伽利略的思路一起来探究！ 发现问题：落体佯谬 设想把一个重物A和一个轻物B系在一起，同时下落。如果亚里士多德的观点是正确的，系在一起的物体比单独一个重物下落是快了还是慢了？请谈谈你的看法。 A A B A B (a) 把AB作为一个整体，与A相比，哪一个下落得快？ (b)如果没有把A、B系在一起，A比B快，现在用线将它们联系起来，考虑两物体之间的拉力作用，它们与单独下落的A球相比，哪个下落得更快？ “重快轻慢”的原因及支持证据 伽利略通过上述推理指出了亚里士多德观点的自相矛盾之处。 那么又如何解释生活中观察到的重的物体比轻的物体下落得快？通过活动，我们知道这是由于空气阻力的影响造成的， 如果设法减小空气阻力的影响，使之可以忽略，轻重不同的物体下落的快慢程度将会相同。在真空实验室里人们用闪光照相的方法对羽毛和苹果的下落进行研究，证实了这一观点。 实验——排除空气阻力的影响 月球上的落体实验 1969年7月16日，美国3名宇航员乘阿波罗11号飞船实现了人类的首次登月。此后，美国又相继进行了5 次登月飞行。其中以1971年阿波罗15的登月活动最为有趣：宇航员大卫斯科特在没有空气的月球上将一根羽毛和一把铁锤同时释放，发现它们同时竖直地落到月球表面。 二、定义自由落体运动 我们把只在重力的作用下，物体由静止开始下落的运动叫做自由落体运动(free fall)。 如果物体下落时所受空气阻力与重力相比，可以忽略不计，也可看成是做自由落体运动。 不同的物体从同一高度自由下落，它们的运动都是相同的。 三、伽利略对自由落体规律的假说 为了寻求落体运动的规律，伽利略通过反复思考，在“自然界总是习惯于运用最简单和最容易的手段”的信念引导下，最终提出了一个假说： 物体下落过程是一个速度逐渐增大的过程，其速度与时间成正比，即 提出假说 伽利略又从这一假设出发，巧妙地推导出了物体下落距离与时间的关系，即下落距离与时间的平方成正比，即 四、间接验证 在伽利略时代，由于计时的技术很难满足测定自由落体时间的要求，伽利略采用了间接实验的方法。 五、合理外推 　　在斜面实验的基础上，伽利略设想，将斜面的倾角逐渐加大，直到90°角，小球的运动应当满足距离与时间平方成正比的关系(如图)。他还通过多方论证，说明他提出的假设是正确的。 六、小结 用公式表示，其假设为 说明自由落体运动是初速度为零、加速度恒定的匀加速直线运动。 自由落体运动规律的验证 当年由于实验条件所限，伽利略无法直接对落体运动进行实验研究，今天即使在中学实验室里，我们也已经具备了足够的技术条件，直接验证落体运动的规律。 验证的方法：测定重力加速度。 活动：由闪光照片测定重力加速度。 讨论重力加速度。 案例评析 “自由落体运动”课题的特点 1.物理学史中的一次重大挑战； 2 .物理科学方法的奠基； 3 .学生关于运动前概念的一次冲击； 4 .巩固对匀变速直线运动规律的认识。 类似的课题，如：力与运动的关系，万有引力的发现，电磁感应现象的发现，光的波动性的认识等。 对本案例的评析 本案例按教材的基本思路进行设计，考虑如下问题：如何利用物理学史的宝贵资源使三维目标有机融合？ 借鉴历史，但不是简单陈述历史事实。 把学生带进历史的探究中去。 在过程中理解知识。 在过程中领悟方法和培养能力。 把历史和现代的发展联系起来。 谢谢各位！ 3.“活动”栏目与“实验探究”栏目的区别 动手实验 问题较单一 过程较简单 动手作 图为