本试题 “不定项选择在物理学发展的过程中,许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程。在对以下几位物理学家所作科学贡献的叙述中,正确的说法是( )A.英国物理...” 主要考查您对伽利略对自由落体运动的研究
万有引力常量
弹力的大小、胡克定律
对力和运动关系的探究
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亚里士多德和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。比如说,十磅重的物体落下时要比一磅重的物体落下快十倍。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,伽利略才发现了这一理论在逻辑上的矛盾。伽利略通过“比萨斜塔试验”,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。
伽利略的科学研究方法:
提出问题→合理猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论。
伽利略的探索之路:
知识=观察+实验+思考
1、大胆的猜测:下落物体的速度是随时间均匀增加的,即,则测瞬时速度V与时间t成正比
困难一:瞬时速度无法准确测量。为了解决测量瞬时速度的困难,伽利略寻求间接验证的途径(思维的作用)
则测下落的高度与时间t2成正比
2、实验验证:伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落,伽利略手稿中记录的一组实验数据
结果表示为:
伽利略发现,斜面的倾角不同,上述比例关系同样成立,只是这个常数的随着θ的增大而增大。
困难二:伽利略用斜面实验验证了后,怎样说明落体运动也符合这个规律?
3、合理外推:随着θ的增大,的数值在增大。当θ=90°时,即物体竖直下落时,这个关系也应该成立,这时的数值最大。
至此,他终于成功地验证了原先的猜想,不但否定了亚里士多德的错误论断,而且得到了物体下落的规律。
分析:
伽利略的成功,不仅在与找到了落体运动的规律,更重要的是开辟了一条研究物理学的研究之路。
思考:
科学思想方法程序是:对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑(包括数学)得出结论→通过实验对结论进行检验→对假说进行修正和推广→……
其核心是:把实验和逻辑和谐地结合起来。
弹力的大小:
弹力的大小与物体的形变程度有关,形变量越大,产生的弹力越大;形变量越小,产生的弹力越小。
(1)一般情况下,弹力的大小可以利用平衡条件或牛顿运动定律计算出来;对于弹簧的弹力,在弹性限度内遵循胡克定律:
(2)胡克定律在弹性限度内,弹簧的弹力和其形变量(伸长或缩短的长度)成正比,即F=kx,式中k为劲度系数,x为弹簧的形变量,F为弹力。
胡克定律的图像如图所示。
①式中形变量是指在弹性限度内发生的。形变量x是弹簧在原长基础上的改变量,即弹簧伸缩后的长度L与原长L0的差:x=|L—L0|,不能将x当做弹簧的长度。
②胡克定律中劲度系数k的单位是N/m,由弹簧自身的条件(材料、长度、横截面积)决定,弹簧做好后,劲度系数是确定的。不同弹簧的劲度系数一般不同。
③劲度系数k的两种求法
a.由胡克定律F=kx知:k=F/x
b.由F一x图像知:
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