(三)设计方案,实验验证:
1、设计方案:
教师:根据上述的猜想,请各小组分析讨论,应该怎样验证上述猜想。
学生活动:各小组展开设计和讨论,进行指导。
教师提问:在当时的实验条件下,能否设计实验直接验证v∝t呢?
学生回答:当时v还未定义,更无法测v的大小了。
教师:对!当我们无法直接验证时,我们怎样想法子呢?
学生讨论得:实际我们验证v∝t无非是来证明自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动,转化为验证s∝t2问题便解决了。
教师又问:t的测量当时用“滴水计时“,落体运动速度快,这样测量误差大,怎样解决这个问题?
学生讨论得:先研究物体在斜面运动,此时物体运动速度变慢。让小车多次从同一起点滚动到斜面不同终点的位移和所用时间平方的比值s/t2是否保持不变,如下图:
即能否观察到:s1/t12=s2/t22=s3/t32=………如果不断增大倾角,其比值仍不变,再合理外推到900,此时便成自由落体运动了。
2、实验验证:
教师巡视。并将全班分成四个小组,每个小组的倾斜角不同,会发现用秒表计时太难,换用磁控电子秒表,并介绍其用法。借此说明伽利略做此实验的仔细程度,对学生适当进行思想教育。最终实验图如下图:
小车上固定一个磁铁。
第一个磁控开关置于小车
起始运动的位置,第二个
磁控开关置于平板中央。
小车一开始运动就作用于
第一个磁控开关,使秒表
开始计时,经过第二个磁
控开关,秒表停止计时,
并显示小车从静止运动到
第二个磁控开关的时间t1,
量出两磁控开关之间的距离s1。
改变第二个磁控开关的位置,重复上述实验(注意保持小车开始运动的位置和第一磁控开关位置始终不变),得出相应的t2s2t3s3……。并将记如下面表格比较s/t2是否相等;或建立s-t2坐标系如下:
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1 |
2 |
3 |
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S(cm) |
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t(s) |
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t2(s2) |
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S/t2 |
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3、巩固练习:
概括伽利略对落体运动的研究思路:
提出问题 合理猜想
数学推理 实验验证
合理外推
得出结论