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高中三年级物理

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    不定项选择
    物理学历史上许多规律的发现或学说的建立,是在科学家之间相互启发、相互印证的过程中应用物理学研究方法逐步完成的,下列说法中符合史实的是(   )

    A.伽利略在亚里士多德、笛卡尔等科学家关于力与运动关系研究的基础上,运用理想实验和归纳法得出
    了惯性定律
    B.伽利略在对亚里士多德关于物体下落论断的怀疑下,做了著名的斜面实验,并应用实验观察和逻辑推
    理,得出轻重物体自由下落一样快的结论
    C.第谷接受了哥白尼日心说的观点,并根据开普勒对行星运动观察记录的数据,应用严密的数学运算和
    椭圆轨道假说,得出了开普勒行星运动定律
    D.牛顿接受了胡克等科学家关于“吸引力与两中心距离的平方成反比”的猜想,运用严密的逻辑推理,
    建立了万有引力定律
    本题信息:2011年山西省模拟题物理不定项选择难度容易 来源:马凤霞
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本试题 “不定项选择物理学历史上许多规律的发现或学说的建立,是在科学家之间相互启发、相互印证的过程中应用物理学研究方法逐步完成的,下列说法中符合史实的是( )...” 主要考查您对

伽利略对自由落体运动的研究

开普勒行星运动定律

万有引力定律的推导

对力和运动关系的探究

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  • 伽利略对自由落体运动的研究
  • 开普勒行星运动定律
  • 万有引力定律的推导
  • 对力和运动关系的探究

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。


开普勒行星运动定律:

1、所有行星围绕太阳运动的轨道都是椭圆,太阳处在所有椭圆的一个焦点上。
2、对每个行星而言太阳和行星的连线在相等的时间内扫过相同的面积。
3、所有行星轨道的半长轴R的三次方与公转周期T的二次方的比值都相同,即常量。
4、常用开普勒三定律来分析行星在近日点和远日点运动速率的大小。


开普勒三定律的对比:

开普勒第一定律:
开普勒第一定律,也称轨道定律:每一个行星都沿各自的椭圆轨道环绕太阳,而太阳则处在椭圆的一个焦点。

开普勒第二定律:
开普勒第二定律,也称面积定律:在相等时间内,太阳和运动中的行星的连线(向量半径)所扫过的面积都是相等的。这一定律实际揭示了行星绕太阳公转的角动量守恒。(角动量在高中学习中不考查)

开普勒第三定律:
开普勒第三定律,也称周期定律:是指绕以太阳为焦点的椭圆轨道运行的所有行星,其椭圆轨道半长轴的立方与周期的平方之比是一个常量。


知识点拨:
近年高考试题中的天体运动问题,试题情境熟悉,多为匀速圆周运动模型,不是卫星环绕地球的圆周运动,就是行星环绕太阳的圆周运动。运算简单,大多数试题直接运用开普勒第三定律进行分析或计算,有些试题则需运用牛顿第二定律与万有引力定律、“黄金代换”等分析计算。

万有引力定律的推导过程:

①太阳和地球之间的引力提供地球绕太阳做匀速率圆周运动的向心力;
②向心力用带有周期的公式来描述;
③得出:引力与地球的质量成正比,与距离的平方成反比;
④再利用牛顿第三定律得出:引力还与太阳的质量成正比;
⑤最后用地球和月亮之间的引力也满足此关系的佐证,得出万有引力定律。



知识拓展:

万有引力定律在高中物理中的地位:
在万有引力定律之前,学生应对力、质量、速度、加速度、向心力和向心加速度等物理概念有较好的理解,并掌握自由落体、抛体和匀速圆周运动的规律,能熟练运用牛顿运动定律解决动力学的基本问题。将万有引力定律与圆周运动知识相结合,可以讨论许多涉及天体和人造卫星运动等方面的实际问题。如太阳、地球及其它行星的质量、密度;计算人造卫星的轨道、周期等一系列参数,包括地球的同步卫星等;反过来还可推证开普勒行星运动定律。


伽利略的理想斜面实验
1、两千多年前,古希腊哲学家亚里士多德凭直觉和经验事实得出结论。力是维持物体运动的原因,后来伽利略用理想实验否定了这一观点。
2、伽利略的理想实验表明,小球沿一个斜面由静止滚下来,在滚上另一个斜面,如果没有摩擦,减小另一个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球将在水平面上以恒定的速度维持运动下去,即运动不需要力来维持。
3、牛顿第一定律不能用实验直接验证,是建立在大量实验现象的基础之上,通过思维的逻辑推理而发现的。它告诉了人们研究物理问题的另一种新方法:通过观察大量的实验现象,利用人的逻辑思维,从大量现象中寻找事物的规律。
发现相似题
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