本试题 “学习物理除了知识的学习外,还要领悟并掌握处理物理问题的思想与方法。下列关于物理学中的思想方法叙述正确的是[ ]A.在探究求合力方法的实验中使用了等效替...” 主要考查您对伽利略对自由落体运动的研究
实验:验证力的平行四边形定则
实验:探究加速度与力、质量的关系
探究产生感应电流的条件
等考点的理解。关于这些考点您可以点击下面的选项卡查看详细档案。
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。
知识扩展:
关于“切割”的讨论:
闭合电路的一部分导体做切割磁感线运动时.闭合电路中产生感应电流。如图所示,当导体 AD向右运动时,穿过ABCD的磁通量发生变化(面积变大),所以ABCD回路中产生感应电流。由此可见部分导体“切割磁感线产生感应电流”和“磁通量变化”在本质上是一致的。
在利用“切割”来讨论和判断有无感应电流时,应该注意:
(1)导体是否将磁感线“割断”,如果没有“割断”,就不能说切割。如图所示,甲、乙两图中,导线是真“切割”:而图丙中,线圈与磁感线平行,线圈没有切割磁感线。
(2)即使导体真“切割”了磁感线,也不能保证就能产生感应电流。如图所示,对于图甲,尽管导线框 “切割”了磁感线(匀强磁场),但此时穿过闭合线框的磁通量并没有发生变化,没有感应电流;对于图乙,导线框的一部分“切割”了磁感线,穿过线框的磁感线条数越来越少,线框中有感应电流;对于图丙,闭合导线框在非匀强磁场中运动,切割了磁感线,同时穿过线框的磁感线条数减少,线框中有感应电流:
(3)即使是闭合回路的部分导体做切割磁感线的运动,也不能绝对保证一定存在感应电流,如图所示,ABCD 导线框的一部分在匀强磁场中上下平动,尽管是部分切割,但同样在线框中没有感应电流,由以上讨论可见,导体切割磁感线,不是在导体中产生感应电流的充要条件.归根结底还要看穿过闭合回路的磁通量是否发生变化。
超导体的电磁感应现象:
无论是磁场变化还是导体与磁场间相对运动引起的电磁感应现象,对普通导体来说,非静电力都是自由电荷定向移动的动力,能量转化是单向的,楞次定律和右手定则都是在非静电力是动力的基础上提出的。对于超导体来说,如果超导体内原来无电流,可用楞次定律或右手定则来判定超导体内产生的感应电流的方向,只是当磁通量持续增加或是持续减小时,超导体内的感应电流总是增大的,磁通量停止变化时,超导体内的感应电流保持恒定,当磁通量的变化方向改变时,非静电力成为超导体内自由电荷定向运动的阻力.此时用楞次定律或右手定则得到的方向与实际电流的方向相反。
事实上,楞次定律或右手定则确定的是电磁感应中正电荷所受非静电力的方向,在用来判定超导体中感应电流时,要先判定非静电力是自由电荷定向运动的动力还是阻力,进而再判定感应电流的大小、方向。
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