伽利略对自由落体运动探究

伽利略对自由落体运动探究

晋江市永和中学缪于清

【教学目标】

1、知识和技能：

①通过学习进一步理解自由落体运动规律

②学习认识伽利略的科学研究方法-----理想实验方法。

2、过程和方法：

通过实验、观察、讨论的方法，培养学生的提出问题和积极寻找解决问题方法并自行自主探究的意识。

3、情感态度和价值观：

体会伽利略克服困难研究自由落体运动的思路和方法，并学习科学家不迷信权威勇于探索的精神。

【教学重点】①跨越时空的两位学者的对话；②引导学生沿伽利略当年克服实验备件困难转向研究落体运动中位移与时间平方是否成正比的方法上进行问题探究过程。

【教学难点】如何引导学生想到在实验条件缺乏条件下用斜面减小加速度延长测量时间的方法。

【设计思路】通过游戏引出研究话题，把研究性学习触入物理课堂，使学生尝受研究过程中的困难，以激发他们去积极思考解决的方法突破难点，通过师生实验互动探究突出重点。

【教具】多媒体教学系统，小钢球，铝合金导轨，米尺、小球、秒表各28组。

【教学过程】

伽利略科学研究方法

伽利略（1564—1642）是意大利物理学家、天文学家，近代实验科学的创始人。他的一生完全献给了科学事业，他所取得的巨大成就开创了近代物理的新纪元。正如爱因斯坦所说：“伽利略的发现以及他所应用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的开端。”他1632年发表了《关于两个世界体系的对话》一书，1638年又发表了《关于两门新科学的对话》一书。伽利略在长达几十年的科学研究工作期间开创了许多物理学研究方法，对今天的科学研究人员来说，在科技创新方面仍有重要的指导作用。本文试图从这些方面进行一些探究。1伽利略主要的力学研究工作自由落体问题的研究是伽利略力学研究的突破口。当时在力学问题上流行的是亚里士多德的理论。亚里士多德认为落体以匀速下落，其速度的大小与落体的重量成正比。伽利略首先指出了亚里士多德落体观念的逻辑矛盾。他假定一根不太长的绳子，两端分别系着一块石头，这两块石头的重量不同。那么，这两块石头将以什么速度下落呢？按照亚里士多德的观念，它们的重量是大小两块石头重量之和，所以它们下落的速度比任一块石头单独下落的速度都要快。另一方面，也从亚里士多德的观念出发，大石头下落得快，小石头下落得慢，则当两石头串联在一起时，会出现这样的情况：大石头快落在下，小石头慢落在上，在大石头带动下，小石头比单独下落时要快些，而大石头被小石头拖后，使之比单独下落时要慢些。即同是应用亚里士多德的观念，得出的是以上两种自相

矛盾的结果。所以亚里士多德关于落体的理论从逻辑推理上就不攻自破了。还是眼见为实，伽利略知道仅用逻辑推理是不够的，还必须用人们能够观察到的事实来驳斥亚里士多德的落体观念。相传1589年伽利略登上了意大利的比萨斜塔，让10磅重和1磅重的两个球同时下落。塔下的人都看到，这两个重量不同的球几乎是同时落地的。而根据亚里士多德的落体观念，当大球落到地面时，小球只下落到1／10的高度，这显然不符合眼见的事实。做这个实验之后，伽利略想到，有人会说物体下落速度虽然不是同重量成正比，但重物看起来总是比轻物似乎要落得快一些。由于比萨斜塔只有56米高，相对高度而言，球下落得太快了，肉眼不容易看出两者的差距。所以伽利略就想“冲淡引力”，让球落得慢一些。这样就可以比较容易地得到两个重量不同的球究竟是先后落地，还是同时落地的结论。伽利略是通过斜面实验来达到“冲淡引力”的设想的。他在长约8米的木板上，刻着一条光滑的槽，并放置成一斜面，斜面的夹角可以随意调控。他使重量不同的小球在同一高度沿斜面同时滚下。夹角越小，小球滚得就越慢。这就好比冲淡了引力。伽利略发现，重量不同的球在相同的斜面上滚动的速度是相同的，与斜面的夹角的大小无关。当斜面夹角为90度时，小球的滚动就成了自由下落。于是他得出结论：物体自由下落的速度同其重量无关。伽利略为了研究落体运动，不断人为地调整木板与水平面的夹角，观察小球在人为控制下运动，这本身就是一种典型的科学实验（这个实验曾在2002年被英国著名的《物理学世界》杂志的广大读者评为历史上“最美丽”的十大物理实验之一）。伽利略在

算法伽利略与自由落体运动

算法：伽利略与自由落体运动 伽利略奥．伽利略（Galileo Galilei,1564 - 1642） 是意大利文艺复兴后期伟大的天文学家、物理学家、 力学家和哲学家，也是近代实验物理学的开拓者。 1590年，伽俐略在意大利的比萨斜塔顶层做了 著名的自由落体运动实验，让两个重量相差10倍的 铁球，同时从塔顶落下，结果，两球同时着地，因 而，雄辩地一举推翻了束缚人们思想近二千年的希 腊著名学者亚里士多德关于重量不同的物体，其下 落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成正比” 的理论。伽利略开创了实验物理的新时代，被人们称为“近代科学之父”。 一、利用计算机处理物理实验数据 在我们高中学习生活中，已经越来越多地应用信息技术来开展学习，比如我们可以在数学、物理、化学的学习中使用电子计算器，可以使用TI数理计算器来进行数据处理，还可以利用DIS数字信息系统，来进行物理实验。这些信息技术的使用，极大地提高了我们学习的效率。这些工作都是在计算机的支持下才能正常开展，事实上，我们经过学习，自己也能够编制程序实现这些功能。 在现有的许多高中物理教材中，测定自由落体运动加速度的实验已经不作为必修的内容了，而在高中物理一年级教材中，还有一个实验是“用打点计时器测量匀加速直线运动加速度”，这个实验同学们都做过，实验过程非常简单，但在实验后处理数据时，却比较麻烦。 用计算机处理数据，首先也要处理纸带，然后记录数据，再选用合适的计算公式，最后编程处理。 1、纸带处理 从一个清晰的小点开始，标记一个起点“0”点，然后每隔五个点作一个标记，分别记作“1”、“2”……“n”。 2、数据测量 从“0”点开始，测量每一个标记点间的长度，分别记作S1、S2…..Sn。 3、计算方法

走进实验室：学习科学探究

1.1走进实验室：学习科学探究 1.下列有关测量仪器的用途的说法中不正确的是（） A．天平是测量质量的仪器B．温度计是测量温度的仪器 C．秒表是测量时间的仪器D．测力计是测量体积的仪器 2.关于家庭实验室下列说法正确的是（） A．建立家庭实验室后我们在家里就可以像科学家那样进行实验探究了 B．生活中的易拉罐、气球等都可以成为家庭实验中的材料 C．家庭实验室中可以配备简单的测量器材和装置 D．家庭实验室中必须都配备专业的实验仪器，不然无法完成实验探究 3．爱迪生是著名的发明家，有一次，他在繁忙的工作过程中，要求他的助手帮助他测量一只灯泡的体积。可是，半天过去了，他的助手还是没能完成任务。于是，他亲自跑到助手的实验室，发现他的助手正忙着研究灯泡的形状，进行着各种复杂的计算，桌上一张图纸：将灯泡分割成各种形状，记录着各种已经测量过的数据。“我就快完成任务了”，助手自豪地对爱迪生说，“只要测量完这最后的一组数据！”爱迪生微笑着看看助手：“你很努力呀！可是，你能有比较简单方便的方法吗？我想很快就知道它的体积！” 同学们，你有比较方便简单的方法吗？请写出你的设计方案和你所需要的仪器。（灯泡壁的体积可以忽略）

4．你知道吗？使用我们身边随时可得的物品可进行各种探究活动．下面 让我们用大家熟悉的鸡蛋来做几个有趣的物理实验． （1）把一个生鸡蛋放进盛有清水的杯中，然后逐渐向水里加盐，注意观 察会发生什么现象？并对现象提出问题． （2）把一个生鸡蛋和一个熟鸡蛋放在一起，不许磕破，你知道如何区分 它们吗？试看用手分别使它们旋转起来，现象一样吗？ 图1-1-1（3）如图1-1-1所示，把一个燃烧的酒精棉球放在广口瓶中，用剥了皮 的熟鸡蛋堵住瓶口．猜猜看，会发生什么想象？ （4）把鸡蛋放入盛水的杯中，从外面仔细观察，你看到的鸡蛋发生了什么变化？ （5）用一只手握住一个生鸡蛋，试着把它弄破，也许比你想象中的要难许多．你知道 为什么吗？你一定想不到，正是鸡蛋的这种薄壳结构，被人们所认识和利用，设计了拱形桥、 壳形屋顶等建筑物． 怎么样，这些实验一定很有趣吧？希望大家在学习物理时，多动手，多动脑，你一定会 有更多的收获和体会！ 5．阅读了下列短文，讨论文后的几个问题： 伽利略对摆动的探究 意大利科学家伽利略（1564—1642）是物理学的伟大先驱．他在比萨大学读书时对摆动 规律的研究，是他第一个重要的科学发现．某个星期天，伽利略在比萨大教堂参加活动．教 堂穹顶上挂着个吊灯因为风吹而不停地摆动．伽利略被摆动的节奏性吸引住了．因为，尽管 吊灯地摆动幅度越来越小，但每一次摆动的时间似乎相等．

应用光学实验报告

（操作性实验） 课程名称：应用光学 实验题目：薄透镜焦距测量和光学系统基点测量 指导教师： 班级：学号：学生姓名： 一、实验目的 1.学会调节光学系统共轴。 2.掌握薄透镜焦距的常用测定方法。 3.研究透镜成像的规律。 4.学习测定光具组基点和焦距的方法 二、仪器用具 1、光源（包括LED，毛玻璃等） 2、干板架 3、目标板 4、待测透镜（Φ50.0，f75.0mm） 5、反射镜 6、二维调节透镜/反射镜支架 7、白屏 8、节点器（含两Φ40透镜，f 200和f 350） 三、基本原理

1.自准直法测焦距 如下图所示，若物体AB 正好处在透镜L 的前焦面处，那么物体上各点发出的光经过透镜后，变成不同方向的平行光，经透镜后方的反射镜M 把平行光反射回来，反射光经过透镜后，成一倒立的与原物大小相同的实象B A ''，像B A ''位于原物平面处。即成像于该透镜的前焦面上。此时物与透镜之间的距离就是透镜的焦距f ，它的大小可用刻度尺直接测量出来。 图1.2 自准直法测会聚透镜焦距原理图 2. 二次成像法测焦距 由透镜两次成像求焦距方法如下： 图1.3 透镜两次成像原理图 当物体与白屏的距离f l 4>时，保持其相对位置不变，则会聚透镜置于物体与白屏之间，可以找到两个位置，在白屏上都能看到清晰的像．如上图所示，透镜两位置之间的距离的绝对值为d ，运用物像的共扼对称性质，容易证明： l d l f 42 2-=' 上式表明：只要测出d 和l ，就可以算出f '．由于是通过透镜两次成像而求得的f '，这种方法称为二次成像法或贝塞尔法．这种方法中不须考虑透镜本身的厚度，因此用这种方法测出的焦距一般较为准确． 3.主面和主点 若将物体垂直于系统的光轴，放置在第一主点H 处，则必成一个与物体同样 L M

浅析伽利略科学方法论

浅析伽利略科学方法论 摘要：本文旨在通过对伽利略以往研究工作的挖掘和分析，从两个角度分析了其科学方法论——首先，伽利略实现了实验方法与教学方法相结合，成就了精密科学的理想方法；其次，伽利略创造了理想实验，实现了物理学的真正开端。最后阐述了其科学方法论产生的影响。 关键词：伽利略科学方法论影响 引言：伽利略是近代科学的开创者，他的科学思想和科学方法，不仅具有科学进步的意义，更对方法论理论领域作出了不可磨灭的贡献。伽利略用观察和实验的方法寻找科学定律，纠正了亚里士多德以来一直普遍采用的理性追求原因的方法，使近代科学研究方法应用于力学研究，他的科学方法论表现出科学是对人和自然的认识和思想。伽利略的科学思想在人类思想史上完成了一次重大飞跃，他的科学精神促成了“哥白尼革命”的完成，他的科学方法推动了科学认识的飞速发展，对现世有着重要的启发和指导意义。伽利略一方面坚持亚里士多德的归纳——演绎方法，一方面又不迷信亚里士多德的结论, 他在对物理, 特别是对力学的研究中, 将数学方法与实验方法结合, 创造了近代实证科学的研究方法, 被称为“实证科学之父”、“实验的自然科学的先驱”。 一．实验与数学结合：精密科学的理想方法 1.数学：自然观到方法论的转变 在数学从自然观转变到强调方法论过程中，伽利略起到了重要作用。他既重视数学 方法的应用，又抛弃了数学先验论的神秘观点。伽利略认为数学是科学认识、定量研究 的工具，即数学不仅是计算工具，还是逻辑分析的工具。 伽利略的一项运用数学方法的成就在于对塔塔格里亚由经验而得出的抛射体运动轨迹理论作了科学的解释和证明。伽利略对抛射体的运动进行了充分研究，他把抛体运动分解为两种运动：一种是竖直方向的上抛和自由落体运动，另一种是水平方向的匀速直线运动（均不考虑空气阻力）。若是斜抛，其运动轨迹则是一条过最高点垂线两边对称的抛物线。而测量射程时，只需要计算运动时间里物体的水平运动的距离。伽利略利用公式算出各抛射角θ时的轨迹曲线，并证明了这些抛物线与实验相符合。他还证明抛射角θ=45°时射程最大，而θ=45°±α时，即抛射角互为余角时的射程相同。 伽利略是近代第一个系统地采用数学方法的人。他认为，在用实验方法揭示自然现象的本质和规律的过程中，同时必须结合数学的方法，因此他非常强调实验中的定量计算。在伽

伽利略对自由落体运动的研究

2.6 伽利略对自由落体运动的研究 教材分析 本节内容是让学生了解并学习伽利略研究自由落体运动的科学思维方法和巧妙的实验构思.教材编写的脉络清楚，逻辑推理严谨，文字表述生动、通俗易懂，因此，适合于学生自主学习. 本节是新教材注重过程与方法、情感态度和价值观的一个标志性内容.过去的教学过分注重对知识与技能的掌握，而忽略了对科学精神、科学研究方法的培养.因此，能否通过这节课的学习让学生体会到人类对自然世界的探究思想和方法，感受到一位伟大的科学家的高尚情操，就成为这节课最终的目标.为了更好地落实新课标的精神，该教学策略采用了先让学生收集相关资料，在课堂上经过讨论和发表见解，充实和完善伽利略的研究过程与方法.引导学生一步步体会伽利略严谨的科学态度、不畏强权的探索精神和正确地解决问题的思路，树立正确的科学观念. 教学目标 （一）教学目标： 1、了解伽利略对自由落体运动的研究思路和方法； 2、能够合理设计实验，并将实验数据用图线法处理。 （二）过程和方法： 1、经历伽利略对自由落体运动的研究方法，感悟科学探究的方法； 2、分组进行科学探究活动，完成实验操作； 3、培养学生进行数学推理和图象处理数据的能力。 （三）情感目标： 1、激发了学生学习伽利略敢于向权威挑战，善于观察思考，知难而进的优秀品质； 2、培养学生耐心细致的意志品质，创新思想和互相协作的精神。 教学重点 通过重现重大发现的历史过程，让学生亲临其境探究伽利略对自由落体运动研究的实验，学习其科学思维方法和巧妙的实验构思。 教学难点 1、当无法验证自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动时，如何引导学生巧妙设计斜面实验间接 验证； 2、引导学生在实验过程中怎样进行合理猜想、数学推理、合理外推等重要方法。 教学过程 （一）预习检查、总结疑惑

伽利略对自由落体运动的研究

比萨斜塔试验 ——伽利略对自由落体运动的研究 古希腊权威思想家亚里士多德（公元前384—322年）曾经断言：物体从高空落下的快慢同物体的重量成正比，重者下落快，轻者下落慢。1800 多年来，人们都把这个错误论断当作真理而信守不移。直到16世纪，伽利略（公元1564—1642年）才发现了这一理论在逻辑上的矛盾。伽利略说，假如一块大石头以某种速度下降，那么，按照亚里士多德的论断，一块小些的石头就会以相应慢些的速度下降。要是我们把这两块石头捆在一起，那这块重量等于两块石头重量之和的新石头，将以何种速度下降呢？如果仍按亚里士多德的论断，势必得出截然相反的两个结论。一方面，新石头的下降速度应小于第一块大石头的下降速度，因为加上了一块以较慢速度下降的石头，会使第一块大石头下降的速度减缓；另一方面，新石头的下降速度又应大于第一块大石头的下降速度，因为把两块石头捆在一起，它的重量大于第一块大石头。这两个互相矛盾的结论不能同时成立，可见亚里士多德的论断是不合逻辑的。伽利略进而假定，物体下降速度与它的重量无关。如果两个物体受到的空气阻力相同，或将空气阻力略去不计，那么，两个重量不同的物体将以同样的速度下落，同时到达地面。 为了证明这一观点，1589年的一天，比萨大学青年数学讲师，年方25岁的伽利略，同他的辩论对手及许多人一道来到比萨斜塔。伽利略登上塔顶，将一个重100磅和一个重一磅的铁球同时抛下。在众目睽睽之下，两个铁球出人意料地差不多是平行地一齐落到地上。面对这个无情的实验，在场观看的人个个目瞪口呆，不知所措。

这个被科学界誉为“比萨斜塔试验”的美谈佳话，用事实证明，轻重不同的物体，从同一高度坠落，加速度一样，它们将同时着地，从而推翻了亚里士多德的错误论断。这就是被伽利略所证明的，现在已为人们所认识的自由落体定律。“比萨斜塔试验”作为自然科学实例，为实践是检验真理的惟一标准提供了一个生动的例证。 伽利略对自由落体运动的研究方法大体可归结为以下几点： 1、发现问题——伽利略发现亚里士多德的观点有自相矛盾的地方。 2、提出假设——伽利略认为，重物与轻物应该下落得同样快。 3、数学推理——伽利略通过数学运算得出：如果v与x成正比，将会得到荒谬的结论；如果v与t成正比，它通过的位移x就与t2成正比。 4、实验验证——为了便于测量时间，伽利略设法用斜面做实验。他在木制斜槽上蒙上羊皮纸，让铜球从光滑的羊皮斜槽上滚下，通过上百次对不同质量的小球沿不同倾角的光滑斜面越大的定量研究，发现小球沿光滑斜面运动时通过的位移x确实与t2成正比，小球的运动是匀变速直线运动，且倾角一定不同小球的加速度一定，倾角越大加速度越大 5、合理外推——伽利略将他在斜面实验中得出的结论做了合理的外推：设想斜面的倾角越接近900，小球沿斜面滚下的运动就越接近于自由落体运动；当斜面的倾角达到900时，小球就做自由落体运动。从而，自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动，且所有物体自由下落时的加速度都相同。

伽利略单摆等时性的发现故事

有效课堂小记（研修点此）>研修总结> 测量消失的光阴——单摆等时性的发现 上传: 涂继龙更新时间：2012-5-18 9:13:41 人类生活在时间的长河中，一直探索测量时间的方法．古人发明了用沙漏、水钟等测量时间的装置，到了17世纪还在沿用这种计时手段．1656年，惠更斯制造出人类历史上第一个摆钟，使人类对时间的测量进入崭新的时代．摆钟是利用单摆的等时性原理测量时间的．那么，单摆的等时性是如何发现的呢？下面就讲一讲这个故事． 最初的发现 1564年2月15日，伟大的物理学家伽利略出生于意大利比萨城的一个没落贵族家庭．他出生不久，全家就移居到佛罗伦萨近郊的一个地方．在那里，伽利略的父亲万桑佐开了一个店铺，经营羊毛生意． 孩提时的伽利略聪明可爱，活泼矫健，好奇心极强．他从不满足别人告诉的道理，喜欢亲自探索、研究和证明问题．对于儿子的这些表现，万桑佐高兴极了，希望伽利略长大后从事既高雅、报酬又丰厚的医生职业，1581年，万桑佐就把伽利略送到比萨大学学医．可是，伽利略对医学没有兴趣，他却把相当多的时间用于钻研古希腊的哲学著作，学习数学和自然科学． 伽利略（1564——1642）是一位虔诚的天主教徒，每周都坚持到教堂做礼拜．1582年的一天，伽利略到教堂作礼拜．礼拜开始不久，一位修理工人不经意触动了教堂中的大吊灯，使它来回摆动．摆动着的大吊灯映入了伽利略的眼帘，引起他的注意．伽利略聚精会神地观察着，脑海里突然闪出测量吊灯摆动时间的念头，凭着学医的经验，伽利略把右手指按到左腕的脉搏上计时，同时数着吊灯的摆动次数．起初，吊灯在一个大圆弧上摆动，摆动速度较大，伽利略测算来回摆动一次的时间．过了一阵子，吊灯摆动的幅度变小了，摆动速度也变慢了，此时，他又测量了来回摆动一次的时间．让他大为吃惊的是，两次测量的时间是相同的．于是伽利略继续测量来回摆动一次的时间，直到吊灯几乎停止摆动时才结束．可是每次测量的结果都表明来回摆动一次需要相同的时间．通过这些测量使伽利略发现：吊灯来回摆动一次需要的时间与摆动幅度的大小无关，无论摆幅大小如何，来回摆动一次所需时间是相同的．即吊灯的摆动具有等时性，这就是伽利略最初的发现． 伽利略的脉搏仪 伽利略带着初次发现的喜悦回到自己的房间，但是他并没有就此罢休．伽利略是一位十分认真又喜欢研究问题的人，根本不会满足只从一次实验中得到的结果．对于自然现象，他总是反复进行实验研究，通过严密推理探索客观规律，对单摆规律的研究也是如此． 伽利略回到房间后，到处寻找实验所需要的东西．他找来丝线、细绳、大小不同的木球、铁球、石块、铜球等实验用品，在他的桌子上堆满了这些“乱七八糟”的东西． 伽利略用细绳的一端系上小球，将另一端系在天花板上，这样就做成了一个单摆．用这套装置，伽利略继续测量摆的摆动周期．他先用铜球实验，又分别换用铁球和木球实验．实验使伽利略看到，无论用铜球、铁球，还是木球实验，只要摆长不变，来回摆动一次所用时间就相同．这表明单摆的摆动周期与摆球的质量无关．可是，摆动周期是由什么决定的呢？伽利略继续从实验中寻找答案． 伽利略首先做了两个摆长完全相等的单摆测量它们的周期，测量结果使他看到这两个单摆的周期完全相等．他又做了十几个摆长不同的摆，逐个测量它们的周期．实验表明：摆长越长，周期也越长．在实验基础上通过严密的逻辑推理，伽利略证明了单摆的周期与摆长的平方根成正比，与重力加速度的平方根成反比．这样，伽利略不但发现了单摆的等时性，而且发现了决定单摆周期的因素． 伽利略是一位善于解决问题的科学家．发现了单摆的等时性，他就提出了应用单摆的等时性测量时间的设想．此时伽利略想到医生治病时经常需要测量病人脉搏跳动的快慢，只凭经验测量往往出现较大误差．能不能用单摆计时测量脉搏呢？于是伽利略亲自制作了一个标准长度的单摆测量脉搏的跳动时间，使用这种装置测量比原来准确得多．于是伽利略建议医生诊脉时使用这种装置，不久这种装置在当时医学界就十分流行了．这就是世界上最早的“脉搏仪”，它是伽利略为医学做出的一个重要贡献．

几何光学实验报告

几何光学实验研究 一、实验内容 （一）仪器的组安装和调整 1、安装 矩形光盘安装： （1）在矩形光盘背面安好工形托架 （2）将大支杆插入大三角支架 （3）将安在矩形光盘上的工字型托架插入大支杆孔 （4）调整矩形光盘于水平位置，旋紧各螺丝 （5）将光源支杆插入小三角支架，旋紧螺丝 2、调整 光源筒在U型支架上可以灵活转动，改变射出光线的角度；调节支杆高度可以改变光源的高度；灯泡位置可在灯座筒里转动，使灯丝正好位于透镜的焦点上。仪器使用前调整步骤如下： （1）将低压电源的输出电压调至2V，接通电路，逐次增大电源的输出电压 （2）将光源靠近矩形光盘的缝屏板，并将缝屏板上的光拦插片第一、七条关闭，拉开其他的，使光屏上出现五条光带 （3）将光源筒向光盘上倾斜，使光带落在矩形光盘上，仔细调整角度，使光带既能照满光盘，又使亮度最好 （4）调整灯丝位置，前后移动和转动，使光盘上得到窄而亮并且近乎平行的五条光带 （5）使矩形光盘与桌面平行，调整光源的投射角，使五条光带的中间一条正好透射在光盘中央的黑色标记上 （二）分光小棱镜的使用 实验方法：分光小棱镜的角度主要用来改变光 的入镜角度，把小棱镜吸于光具盘上，分光交 于主光轴一点。 实验现象:如右图所示 （30°和11°小棱镜分光角度目测差别不大， 故以右图示意即可） （三）透镜的光学作用

将大双凸透镜吸 使三条光线都通过光通过光心的光线，按原方向传播，发生偏转 将大双凸透镜吸 使主 光轴通过透镜光再使二次反射光线于透镜前焦 则折射通过主焦点的光线， 跟主光轴平行 将大双凸透镜吸 使光平行主光轴的光线， 后会聚在焦点 上 将小双凸透镜吸 在小双凸透镜的焦点后放置一大双凸 使光线通过从主光轴焦点外某一点发出的近轴光线， 射后会聚在主光轴上一点 将凹透镜吸附在 使三条光平行主光轴的光线， 后成发散光线 （四）球面镜的光学性质

科学实验方法及实验设计

伽利略给我们的启示 摘要 第三学期由刘小兵老师和韩长明老师给我们上的《科学实验方法和实验设计》课涉及到在教学中的真正应用、动手、工艺以及思想方等各个方面，作为跨专业的我眼界大开，收获很大。本文拟从实验方法背后的思所体现的思想之角度谈谈我的认识。 正文 所谓实验，就是重现生活中发生的、需要用已有的或者发展后的科学知识加以解释的现象，由于任何自然界的现象都是错综复杂的，不可避免地会有干扰因素，不可能以纯粹的形态自然地展现在人们面前，力学现象也不例外。因此，人们要从生产和生活中遇到的各种力学现象抽象出客观规律，必定要有相当复杂的提炼、简化、复现、抽象等实验和理论研究的过程[1]。并通过人为控制变量的办法忽略其次要因素，将现象加以放大。而这又是一种理解抽象科学原理，发展科学原理的再好不过的方式。然而我觉得不管实验得如何成功，如何精彩，都离不开思想的指导，那些思想则通过合理巧妙，严谨而又科学的设计体现出来。作为科学实验之始祖的伽利略先生给我们很大的启发。 上课时，刘老师曾不止一次提到伽利略和他对落体运动及斜面问题的研究，而对我影响最大的是他的思想实验。 伽利略（1564——1642），意大利人，是一位伟大的物理学家。为了弄清楚运动的本质，他设计了如下的实验：让一个球沿斜面滚下。这样：球的速度将增大。若是给一个球一个起始的推动力让他沿斜面向上滚，他会慢下来（然后停下来并回头往下滚）。假设斜面近于水平，如果你曾让一个球沿一个小坡度的斜面滚下来过，你就会知道，

它很容易慢下来并停止，即使他是向下滚得。伽利略认识到这种减速是由于斜面和球的表面不光滑造成的，今天我们称其为摩擦。而伽利略关键的一步是通过略去（至少是在他头脑中略去）摩擦的效应而使实验理想化[1],这种事伽利略的伟大之处。更为精彩的是他采取了有特色的令人赞赏的一步：他考虑小坡度平面的极限情形，即理想的水平面，此时小球不会加速也不会减速，这种合理外推的思想是很值得我们借鉴的[2]。伽利略留给我们很多东西，最主要的是科学研究的方法，归纳起来，这些方法包括： 设计实验，以检验特定的假设。虽然细心观察的做法可以追溯到亚里士多德，伽利略最先通过用受控实验来检验特定的假设，从而改变了这一做法。 对现实世界进行理想化，以消除（至少在人的头脑中）任何可能掩盖主要效应的次要效应。 限制探究 范围每次只考察一个问题。伽利略和亚里士多德不同，他更细致的观察水平运动是怎样进行的，她发现没有摩擦力的条件下，物体不会慢下来。 一个好的实验固然精彩，而更可贵的是如何想出来的，能够结合知识进行创作，而这正是韩长明教授的长处，当然有了想法，在付诸行动的过程中需要过硬的基本功，这门课的最后几节是韩老师给我们上的，他从科学实验的创作及其所需的基本功等角度做了讲解并指导学生进行实践，很大程度上给同学们补了一下基本功，这样就可以确保同学们有想法便可以去实施，为接下来的实验设计做了很好的铺垫。 定量方法 伽利略尽最大努力进行测量。他懂得，能做出定量预测的理论更

第二课堂(沿着伽利略的足迹)

［活动与探究］ ［课题］沿着伽利略的足迹 ［内容］阅读课文P 7《伽利略对摆动的探究》后，仿照伽利略的方法实验，讨论课文P 8中的几个问题. ［过程］首先仔细阅读课文内容，弄清伽利略对摆动研究的起因、研究的过程、方法，最后得到的结论.然后自己设计实验，仿照伽利略实验的方法完成实验，最后根据自己的实验经验，再回答问题. （一）约几个同学去玩荡秋千 （1）握住秋千的座位，向后走几步. 请你的帮手从你开始荡时计时，10 s 后告诉你，计算10 s 秋千来回摆动的次数. (2)请你的同伴坐上去，从你原来的位置开始荡，计算10 s 秋千摆动的次数. (3)请你的同伴坐上去，从比原来远的位置开始荡，计算10 s 秋千摆动的次数. 注意：每次摆动时都不要推秋千. ［结果］每次摆动的次数一样. (二）设计一个实验，验证荡秋千中的结果. 材料：线、皮圈（或不同质量的球）、较重的书、桌子、秒表或有秒针的表、剪刀、尺. 步骤：剪一段和桌子高度一样的线；将线的一端固定在皮圈 （或小球）上；另一端固定在尺的末端，把尺放在桌面上超出桌 子边缘10 cm ；用书压住尺子，如图： （1）将皮圈（或小球）拉到一侧某位置A 放开.测量在10 s 内摆动的次数.（注意：偏角要始终小些，偏角不能大于10°) （2）将皮圈（或小球）拉到一侧比原来位置高的地方B 放开， 测量在10 s 内摆动的次数. （3）换一个质量稍大或稍小的小球拉到A 位置释放，测量在 10 s 内摆动的次数. 通过比较发现，摆动的幅度及摆球的质量不影响摆动的次数. (4)将线剪短到原来的4 1，将皮圈（或小球）拉到一侧释放，并测量在10 s 内摆动的 次数. 结果：将线缩短时，摆在10 s 内摆动的次数就会增加. ［结果］通过亲自动手实践，了解了科学家思考、研究问题的方法.初步了解了科学探究活动的一般程序. ［问题讨论］ 1.伽利略是生活的有心人，正是他时时处处对生活细心的观察，才使他从看似“偶然”的事件中，发现了值得注意的问题. 2.伽利略不仅善于细心观察，而且善于动脑筋，用疑问的眼光看待发生的现象.正因为这样，他才在观察到此现象后，接着问为什么会有这样的现象.和这种现象联系的诸多因素如摆长、摆球质量、摆动幅度会如何影响现象的发生，幅度增大，每次摆动的时间还一样吗？ 3.物理知识是从实践中来的.任何的猜想、假设都需经过实践的检验才能证明它的正确性，伽利略正是用严谨的实验，证明了他猜想的正确性，对摆动规律的圆满解释提供了事实依据. 4.通过阅读课文，结合自己探究活动中的体会，同学们可以根据自己的理解谈谈科学家对摆动规律的探究，经历了怎样的历程，说明了什么问题. ［拓展思维］

经历伽利略的理想实验探究过程,理解牛顿第一定律

经历伽利略的理想实验探究过程，理解牛顿第一定律 一、填空题 10.用头项出去的足球仍能继续运动，是由于足球具有惯性；足球最终落回到地面，说明力可以改变物体的运动状态；在足球下落过程中，足球的重力势能减小，动能增加。 16. 2015年4月乌鲁木齐通往哈密的动车正式开通。 （1）动车途径达坂城时，林立的风力发电机映人眼帘。风力发电机利用的风能属于次能源。乘客看到窗外风力发电机向后移动，他是以为参照物。动车进站前停止供电，由于动车具有，会继续向前行驶，最终停靠在站台。 （2）候车乘客必须站在站台安全线以外，否则，当动车驶过站台，气体在流速大的地方压强较（选填“大”或“小”），乘客会被身后大气“压”向动车，造成危险。 （3）乘务员手中的无线对讲机是通过传递信息。 （4）水平地面上，乘客以100N的水平推力推着重为300N的行李箱沿水平方向前进5m，推力做功为J，行李箱的重力做功为J。 16．（1）一；车厢；惯性（2）小；（3）电磁波；（4）500 ；0 3．一颗正在竖直向上飞行的子弹，如果它受到的一切外力同时消失，那么它将（B）A．先减速上升，后加速下降B．沿竖直方向做匀速运动 C．立刻停在空中D．立刻向下加速运动 【答案】B 【命题立意】本题旨在考查力和运动的知识，考查学生对牛顿第一定律的理解。难度：较易【解析】子弹在竖直向上飞行，若它受到的一切外力同时消失，将沿竖直方向做匀速运动， B 正确，ACD 错误。 故选B。 【方法技巧】（1）物体在不受力时，总保持静止状态或匀速直线运动状态，即原来运动的物体在不受力时，总保持匀速直线运动状态；原来静止的物体不受力时，总保持静止状态。 （2）物体在平衡力作用下总保持匀速直线运动状态或静止状态，力不是维持物体运动的原因。 （3）物体如果受到力的作用，且受到的力不平衡，物体的运动状态就会发生改变。 （4）如果物体处于静止状态或匀速直线运动状态，那么，它可能不受外力作用，也可能受 1 6．图甲是商场里常用的垂直电梯和自动扶梯，图乙记录了小强乘坐电梯的s--t图象。 则他搭乘垂直电梯受到的支持力______搭乘自动扶梯受到的支持力（选填“大于”、“等于”或“小于”）；当随自动扶梯到达扶梯口时，若不小心，则会由于______向前倾倒。 二、选择题 9．（2分）（2015?河南）图为小强打篮球时的情景，下列说法中正确的是（）

伽利略的科学方法与贡献

万方数据

万方数据

伽利略的科学方法与贡献 作者：朱少锋 作者单位：安徽教育学院九九级物理本科学员,安徽,合肥,230061 刊名： 安徽教育学院学报 英文刊名：JOURNAL OF ANHUI INSTITUTE OF EDUCATION 年，卷(期)：2001,19(6) 参考文献(3条) 1.张三慧从伽利略到牛顿 2.斯蒂芬.F.梅森自然科学史 3.陈毓芳;邹延肃物理学史简明教程 本文读者也读过(9条) 1.钟凯牛顿那些事儿[期刊论文]-物理教学探讨2009(3) 2.李春勇.Li Chunyong徐光启的科学思想及其影响[期刊论文]-上海行政学院学报2005,6(5) 3.程倩春.CHENG Qian-chun论人文观念的近代科学基础[期刊论文]-学术交流2006(11) 4.祖国颂从《伽利略传》看"陌生化"的现代主义特征[期刊论文]-漳州师范学院学报（哲学社会科学版）2001,15(4) 5.康日新核工业人爱国奉献的楷模——纪念王淦昌同志诞辰100周年[期刊论文]-物理2007,36(5) 6.邱德胜.钟书华.QIU Desheng.ZHONG Shuhua经典力学的奠基人--伽利略[期刊论文]-力学与实践2005,27(3) 7.程黎阳近代科学技术中心的五次转移[期刊论文]-科技与管理2000(1) 8.木沙江·阿布都维力开普勒的科学贡献及其评价[期刊论文]-喀什师范学院学报2005,26(z1) 9.赵志祥献身祖国核科技事业的一代先驱——纪念王淦昌诞辰100周年[期刊论文]-物理2007,36(5) 本文链接：https://www.wendangku.net/doc/3f9455950.html,/Periodical_ahjyxyxb200106009.aspx

25伽利略对自由落体运动的研究

2.5 伽利略对自由落体运动的研究 ★新课标要求 （一）知识与技能 了解落体运动研究的史实，了解逻辑推理的特色，理解任何猜想和假说都须要有实验验证的重要性。 （二）过程与方法通过史实了解伽利略研究自由落体规律的过程，体会其推理方法的奥妙，同时了解猜想的必要性，感受探究规律的几个必要过程和科学方法的重要性，了解体会一些科学的方法。 （三）情感、态度与价值观通过了解史实能培养同学们的意志和科学的方法观，避免盲目和急功近利思想，提高自己的认识观。 ★教学重点 了解探索过程，明确探索的步骤，同时了解实验及科学的思维方法在探究中的重要作用，从中提炼自己的学习方法。 ★教学难点 “观念－思考－推理－猜想－验证” 是本节的重点思路，也是培养良好思维习惯的重要参考。 ★教学方法 教师启发、引导，学生阅读教材，讨论、交流。 ★教学过程 （一）引入新课 我们已经学习了自由落体运动，知道了物体下落的快慢与物体的质量无关。这一正确认识却经历了曲折而又漫长的历史过程。这节课我们就来学习有关的史实知识，了解科学家是怎样研究落体运动的。 （二）进行新课 1、历史的错误：关于下落物体快慢 课件展示：《亚氏观点》教师活动：引导学生阅读教材第一段，提出问题：为什么会有错误的认识呢？ 学生活动：思考问题，交流体会。得出错误认识的根源：不注意探索事物的本质，思考不求甚解。 2、伽利略的逻辑推理 教师活动：引导学生阅读教材第三、四段，提出问题：伽利略是怎样论证亚里士多德观点是错误的？ 学生活动：带着问题阅读教材，阐述自己的观点。 点评：培养学生语言表达能力，培养学生逻辑推理能力。 课件展示：《逻辑的力量》 3、猜想与假说教师活动：引导学生阅读教材“猜想与假说”部分，提出问题：伽利略在研究落体运动 过程中遇到了哪些困难？面对这些困难，伽利略是怎样做的？他作出了大胆的科学猜想，猜想的内容是什么？ 学生活动：带着问题阅读教材，阐述自己的观点。 点评：培养学生语言表达能力，培养学生分析概括能力。 科学的猜想，或者叫假说，这是对事物认识的模型，是对事物认识的基础，是建立概念 描述规律的前提。 4、实验验证 教师活动：（陈述）实验验证是检验理论正确与否的唯一标准。任何结论和猜想都必须 经过实验验证，否则不成理论。猜想或假说只有通过验证才会成为理论。所谓实验验证 就是任何人，在理论条件下去操作都能到得实验结果，它具有任意性，但不是无条件 的，实验是在一定条件下的验证，而与实际有区别。 引导学生阅读教材“实验验证”部分，提出问题：伽利略在实验过程中遇到

高中物理---自由落体运动、伽利略对自由落体运动的研究练习

高中物理---自由落体运动、伽利略对自由落体运动的研究练习 A组(20分钟) 1.17世纪意大利科学家伽利略在研究落体运动的规律时,提出了著名的斜面实验,其中应用到的物理思想方法属于() A.等效替代 B.实验归纳 C.理想实验 D.控制变量 解析:伽利略的斜面实验是在实验基础上进行“合理外推”得到落体运动规律的,属于理想实验,选项C正确. 答案:C 2.关于自由落体运动,以下说法正确的是() A.从静止开始下落的物体必做自由落体运动 B.物体开始下落时,速度为零,加速度也为零 C.物体下落过程中,速度和加速度同时增大 D.物体下落过程中,速度的变化率是个恒量 答案:D 3.做自由落体运动的物体运动的时间取决于() A.物体的重力 B.物体下落的高度 C.物体的速度 D.物体的加速度 解析:由位移时间关系式h=gt2,得t=,所以做自由落体运动的物体运动的时间由下落的高度决定. 答案:B 4.甲、乙两物体的质量之比为1∶2,甲、乙两物体所在的位置高度之比为2∶1,它们各自做自由落体运动,则() A.落地时的速度之比是∶1 B.落地时的速度之比是1∶1 C.下落过程中的加速度之比是1∶2 D.下落过程中加速度之比是2∶1 解析:由v2=2gh得v=,落地时的速度之比为∶1,物体做自由落体运动时,加速度都相同,等于重力加速度. 答案:A

5.A、B两小球从不同高度自由下落,同时落地,A球下落的时间为t,B球下落的时间为,当B球开始下落的瞬间,A、B两球的高度差为() A.gt2 B.gt2 C.gt2 D.gt2 解析:A球下落高度为h A=gt2,B球下落高度为h B=g()2=gt2,当B球开始下落的瞬间,A、B两球的高度差为Δh=h A-g()2-h B=gt2,所以选项D正确. 答案:D 6.一颗自由下落的小石头,经过某点时的速度是9.8 m/s,经过另一点时的速度是39.2 m/s,求这两点间的距离和经过这段距离所用的时间.(g取9.8 m/s2) 解析:由v2-=2gh得两点间的距离 h==73.5 m 经过这段距离所用的时间 t==3 s. 答案:73.5 m 3 s 7.导学号19970059 屋檐定时滴出水滴,当第5滴正欲滴下时,第1滴已刚好到达地面,而第3滴与第2滴正分别位于高1 m的窗户的上、下沿,如图所示.g取10 m/s2,问: (1)滴水的时间间隔是多少? (2)此屋檐离地面多高? 解析:(1)设滴水时间间隔为t,第2滴运动时间为3t,第3滴运动时间为2t,加速度g=10 m/s2根据h=gt2,第2滴与第3滴的位移差为g(3t)2-g(2t)2=1 m 解得t=0.2 s. (2)屋檐离地高度为第1滴水的位移,即 H=g(4t)2=×10×(4×0.2)2 m=3.2 m. 答案:(1)0.2 s (2)3.2 m B组(20分钟)

伽利略对落体运动的研究教学设计

沪科版《普通高中课程标准实验教科书：物理必修1》第二章研究匀变速直线运动的规律 第1节伽利略对落体运动的研究 陕西省渭南市瑞泉中学张艳利 一、教材分析 从过去的阅读材料，到现在作为独立的一节，看出新教材对过程与方法，情感态度与价值观等教育目标的重视，切不可以过去轻过程重结论的思想来对待本节课的教学。本节课的突出特点是重视科学研究的过程和方法，例如用反证法使来里士多德的观点自相矛盾，用猜想与假说，数学推理，实验验证，合理外推的科学方法研究自由落体运动的规律。 二、教学设计思路 本文主要目的是带领学生体验伽得略对自由落体运动的研究方法，感悟科学探究方法，培养学生勇于敢于向权威挑战，善于观察思考，知难而进的优秀品质。所以我们按照“观察－思考－推理－猜想－验证”这样的科学探究思路引导学生进行学习 三、教学目标 1．知识与技能：通过历史回顾,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。

2．过程与方法：了解伽利略的实验研究过程，认识伽利略有关实验的科学思想和方法,培养学生探求知识的能力 3．情感态度与价值观： 从科学研究过程中体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养敢于坚持真理，勇于创新的科学精神和实事求是的科学态度，逐步帮助学生树立起辩证唯物主义的认识论。 四、教学重点、难点 重点：让学生了解抽象思维、数学推导和科学实验相结合的科学方法。 难点：对于“冲淡重力”斜面实验的理解，对于伽利略手稿中数据的理解。 五、教学资源 1．实验器材：小石块一个，形状相同的纸片若干，牛顿管。2．多媒体教学设备一套：课件播放。 六、教学流程图

七、教学过程 学生分组讨论导学案上的问题，由课代表分配各小组展示的内容。 教师参与小组讨论，并检查学生导学案的完成情况。教师讲课之前各小组已将要展示的内容工整的板书到了黑板上。 师：通过刚才的讨论及对同学们导学案完成情况的检查，发现同学们都能够认真完成，并对导学案上的问题进行了深入的思考。师：我们今天要学习的内容是“伽利略对落体运动的研究”。在讲课之前先由老师为大家展示几个小实验。 师：两手分别拿出一个小石块、一张展开的纸片，从同一高度自由释放。 提问：它们谁先着地？ 学生通过观察后回答 生：小石块先着地 师：早在2000多年前，亚里士多德就根据这样的生活现象得出，“重的物体比轻的物体下落的快”的结论。 师：是这样吗？同学们再看，老师手中有两片同样轻重的纸片，把其中一个揉成纸团，让纸片和纸团从同样高度由静止释放，观察哪个先落地。 学生通过观察后回答。 生：小纸团先落地。 师：同样轻重的两个物体，你知道为什么纸片比纸团下落的慢吗？

立式光学仪实验报告doc

立式光学仪实验报告 篇一：光学实验报告 建筑物理 ——光学实验报告实验一：材料的光反射比、透射比测量实验二：采光系数测量 实验三：室内照明实测实验小组成员：指导老师：日期：XX年12月3日星期二实验一、材料的光反射比和光透射比测量 一、实验目的与要求室内表面的反射性能和采光口中窗玻璃的透光性能都会直接或间接的影响室内光环境的好坏，因此，在试验现场采光实测时，有必要对室内各表面材料的光反射比，采光口中透光 材料的过透射比进行实测。通过实验，了解材料的光学性质，对光反射比、透射比有一巨象的数值概念，掌握测量方法和注意事项。 二、实验原理和试验方法 （一）、光反射比的实验原理、测量内容和测量方法光反射比测量方法分为直接测量方法和间接测量法，直接测量法是指用样板比较和光反 射比仪直接得出光反射比；间接法是通过被测表面的照度和亮度得出漫反射面的光反射比。 下面是间接测量法。

1. 实验原理 （1）用照度计测量：根据光反射比的定义：光反射比p是投射到某一材料表面反射出来的光通量与被该光源的光通量的比值，即： p=φp/φ 因为测量时将使用同一照度计，其受光面积相等，且，所以对于定向反射的表面，我们 可以用上述代入式，整理后得：p=ep/e 对于均匀扩散材料也可以近似的用上述式。可知只要测出材料表面入射光照度e和材料反射光照度ep，即可计算出其反射比。（2） 用照度计和亮度计测量 用照度计和亮度计分别测量被测表面的照度e和亮度l 后按下式计算 p=πl/e 式中：l---被测表面的亮度，cd/m2； e—被测表面的照度，lx 。 2.测量内容要求测量室内桌面、墙面、墙裙、黑板、地面的光反射比。每种材料面随机取3个点测量3次，然后取其平均值。 3.测量方法 ①将照度计电源（power）开关拨至“on”，检查电池，如果仪器显示窗出现“batt”字 样，则需要换电池；

浅析伽利略科学思想的研究.doc

浅析伽利略科学思想的研究 伽利略，1564年2月15日出生于意大利比萨一个没落的贵族家庭。12岁时，进入佛罗伦萨附近的修道院学校圣马利亚学院，接受古典教育。伽利略后来有三个孩子，一个儿子和两个女儿。 伽利略的父亲希望伽利略将来能成为一名医生，因为当时一名医生的工资是一名数学家工资的30倍。1581年，快满18岁的伽利略考入比萨大学学习医学。但在1585年他还是放弃了医学的学习而致力于数学和力学的研究，1589 1592年，伽利略担任比萨大学的数学教授。 1592 1610年，伽利略担任帕多瓦大学的教授。照他晚年写给一位友人的信中的说法，这是他一生中最美好的时期。正是在那里他制造了望远镜、显微镜和空气温度计，他还发明了一种叫作比例规的仪器。他用望远镜做了重要的天文观测，完成了自由落体、抛射体和斜面的实验研究。可以说伽利略在力学上的大多数发现都是在帕多瓦成熟的。但是，这期间伽利略发表的文章很少。 伽利略十分重视对运动学的研究。他反对把运动分为自然运动和强迫运动的分类研究方法，明确提出了加速度的概念、提出了匀速运动和变速运动的新的分类方法，从而使运动理论的研究取得了重大进展。对自由落体的研究是伽利略最富有创造性的成就，他有十分精彩的斜面实验、船舱实验等。 伽利略是第一位利用望远镜观测天体并取得大量成果的科学家。他根据天文观测勇敢地宣讲哥白尼学说，因此，在1616年他被传唤到罗马的宗教裁判所，地动学说受到宗教裁判所的谴责，教皇下达了1616年禁令，禁止他以口头的或文字的形式传授或捍卫日心说。但最终他还是违反了1616年的禁令，在1632年出版了轰动整个学术和思想界的《关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话》(以下简称《对话》)。这招致了他第二次受审。这位70岁的老人被迫当众跪着表示公开放弃、诅咒和痛恨地动说的错误和异端，同时，因此他被判终身监禁。