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  4. 伽利略对自由落体运动的研究万有引力定律的推导牛顿第一定律

下列说法正确的是[]A.伽利略在探究物体下落规律的过程中用到的科学方法是:提出问题、猜想、数学推理、实验验证、合理外推、得出结论B.牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例情况

一、题文

不定项选择
下列说法正确的是(   )

A.伽利略在探究物体下落规律的过程中用到的科学方法是:提出问题、猜想、数学推理、实验验证、合理外推、得出结论
B.牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例情况
C.牛顿在寻找万有引力的过程中,他没有利用牛顿第二定律,但他利用了牛顿第三定律和开普勒第三定律
D.在闭合电路中存在恒定电场,它的基本性质与静电场不同

考点提示:伽利略对自由落体运动的研究,万有引力定律的推导,牛顿第一定律

二、答案

A

三、考点梳理

知名教师分析,《下列说法正确的是[]A.伽利略在探究物体下落规律的过程中用到的科学方法是:提出问题、猜想、数学推理、实验验证、合理外推、得出结论B.牛顿第一定律是牛顿第二定律的特例情况》这道题主要考你对 伽利略对自由落体运动的研究万有引力定律的推导牛顿第一定律 等知识点的理解。

关于这些知识点的“解析掌握知识”如下:

知识点名称:伽利略对自由落体运动的研究,万有引力定律的推导,牛顿第一定律

考点名称:伽利略对自由落体运动的研究
  • 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。

     

     

考点名称:万有引力定律的推导
  • 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。

考点名称:牛顿第一定律
  • 牛顿第一定律:

    1.内容:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态。
    2.意义:
    (1)牛顿第一定律说明了物体不受外力时的运动状态是匀速直线运动或静止(所以说力不是维持物体运动的原因);牛顿第一定律指出物体不受外力作用时的运动规律,它描述的只是一种理想状态,而实际中不受外力作用的物体是不存在的,当物体所受合外力为零时,其效果跟不受外力作用时相同。因此,我们可以把“不受外力作用”理解为“合外力为零”。
    (2)定律的前半句话“一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态”,揭示了物体所具有的一个重要属性——惯性,即物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质,牛顿第一定律指出一切物体在任何情况下都具有惯性。因此牛顿第一定律又叫惯性定律。
    (3)定律的后半句话“除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态”,实际上是对力的定义,即力是改变物体运动状态的原因,并不是维持物体运动的原因,这一点要切实理解。
    牛顿第一定律揭示了力和运动的关系,指出了力的作用效果,明确了惯性的概念。
    牛顿第一定律还定性地指出了力的动力学意义。力是改变物体运动状态的原因,即改变速度的原因。物体在速度发生改变时,就有加速度。因此也可以说:力是使物体产生加速度的原因。不能认为力是维持物体运动(匀速直线运动)的原因,也不能认为有力就有运动,没有力就没有运动,更不能认为物体向一个方向运动一定受到那个方向的力的作用。
    3.适用范围:
    宏观世界中低速运动的物体,在惯性参考系中才适用。
  • 知识拓展:

    物体运动状态的变化
    物体的运动状态即物体运动的快慢及运动的方向,是用速度来描述的,故物体运动状态的变化有以下三种情况:
    (1)速度方向不变,只有大小改变;
    (2)速度大小不变,只有方向改变;
    (3)速度大小和方向都改变。

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