伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究1-精講版課件

1、2.6 伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究重走大師之路 體驗(yàn)科學(xué)方法 舉世聞名的大發(fā)明家愛(ài)迪生一天在街頭散步，有一個(gè)年輕人向他吹噓道：“我發(fā)明了一種液體它可以溶解世界上所有的物質(zhì)?！睈?ài)迪生聽(tīng)了以后，微笑著問(wèn)了一個(gè)問(wèn)題就戳穿了他的謊言。請(qǐng)問(wèn)愛(ài)迪生問(wèn)了一個(gè)什么問(wèn)題？ 愛(ài)迪生問(wèn)：那你拿什么來(lái)裝這種液體？這就是一個(gè)邏輯上自相矛盾的事例，能夠迅速而準(zhǔn)確地找出別人邏輯上的不合理之處，也是一個(gè)人智慧的體現(xiàn)，今天我們學(xué)習(xí)第六節(jié)，就可以欣賞到一個(gè)類似的更經(jīng)典例子，大家也可以用到這種方法來(lái)分析一些問(wèn)題。小故事一、歷史的回顧 亞里士多德通過(guò)對(duì)大量的物體自由下落的觀察（具有片面性），直接得出結(jié)論：重的物體比輕的物體下落的快，

2、即“重快輕慢”。由于他在學(xué)術(shù)界的崇高地位，且該結(jié)論符合生活經(jīng)驗(yàn)，這種論斷流傳了近2000年。 亞里士多德的論斷流傳了近2 000年，直到16世紀(jì)，在意大利的比薩斜塔上，伽利略做了著名的兩個(gè)球同時(shí)落地的實(shí)驗(yàn)。兩個(gè)輕重不同的小球同時(shí)落地的聲音，是那樣的清脆美妙，又是那樣的震聾發(fā)聵！它動(dòng)搖了人們頭腦中的舊觀念，開(kāi)創(chuàng)了實(shí)驗(yàn)和科學(xué)推理之先河，將近代物理學(xué)以至近代科學(xué)推上了歷史的舞臺(tái)。重的物體下落的快！世界古代史上最偉大的哲學(xué)家，教育家，科學(xué)家,結(jié)論：重的物體比輕的物體下落快。16世紀(jì)末，伽利略用簡(jiǎn)單的反推實(shí)驗(yàn)打破了綿延2000年的錯(cuò)誤。V2=44v128V1=8重物與輕物下落得同樣快！二、邏輯的力量伽利

3、略利用歸謬法否定了亞里士多德的觀點(diǎn)（問(wèn)題）：既然物體自由下落跟質(zhì)量無(wú)關(guān)，那么它到底遵循什么樣的規(guī)律呢？伽利略用推論否定了亞里士多德的觀點(diǎn)后，就開(kāi)始研究落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。三、猜想與假說(shuō) 伽利略認(rèn)為，自由落體是一種最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)，速度應(yīng)該是均勻變化的。 均勻變化的兩種可能性：一是速度隨時(shí)間均勻變化，即v與t成正比（現(xiàn)在的V=V0+at）；二是速度隨位移均勻變化，即v與x成正比（現(xiàn)在的V-V0=2ax）。 后來(lái)發(fā)現(xiàn)，如果v與x成正比（推論V=2ax），將會(huì)導(dǎo)出十分復(fù)雜的結(jié)論。所以伽利略開(kāi)始以實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)v與t成正比的猜想（現(xiàn)在的V=at）是否是真實(shí)的。四、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證困難一 瞬時(shí)速度無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量為了解決測(cè)

4、量瞬時(shí)速度的困難，伽利略尋求間接驗(yàn)證的途徑（思維的作用） 則：測(cè)下落的高度與時(shí)間t2成正比 困難二 物體下落很快，很難測(cè)定不同位移的 時(shí)間（思維）為了減緩物體下落速度，伽利略設(shè)計(jì)了著名的“沖淡重力”的斜面實(shí)驗(yàn)。 沖淡重力懷疑者在翻閱亞里士多德的書籍助手利用自己的脈搏測(cè)時(shí)間伽利略一些貴族實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 ：伽利略用銅球從斜槽的不同位置由靜止下落，伽利略手稿中記錄的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果表示為： 伽利略發(fā)現(xiàn)，斜面的傾角不同，上述比例關(guān)系同樣成立，只是這個(gè)常數(shù)的隨著的增大而增大。時(shí)間單位12345678距離單位32130298526824119216002104五、合理外推 困難三、伽利略用斜面實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了后，怎樣

5、說(shuō)明落體運(yùn)動(dòng)也符合這個(gè)規(guī)律？合理外推：隨著的增大， 的數(shù)值在增大。當(dāng)=900時(shí)，即物體豎直下落時(shí)，這個(gè)關(guān)系也應(yīng)該成立，這時(shí)的數(shù)值最大。 至此，他終于成功地驗(yàn)證了原先的猜想，不但否定了亞里士多德的錯(cuò)誤論斷，而且得到了物體下落的規(guī)律。 伽利略的成功，不僅在與找到了落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，更重要的是開(kāi)辟了一條研究物理學(xué)的研究之路。自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律：v=gth= gt212v2 =2gh 現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，我們雖然不會(huì)再用伽利略的方法去研究自由落體，但是伽利略的方法，對(duì)指導(dǎo)近代科學(xué)研究仍具有現(xiàn)實(shí)意義：提出問(wèn)題大膽猜想數(shù)學(xué)推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證合理外推得出結(jié)論六、伽利略的科學(xué)方法七、超越伽利略 現(xiàn)在我們不必用斜面來(lái)“沖淡

6、重力”，采用現(xiàn)代化的儀器設(shè)備可以對(duì)落體運(yùn)動(dòng)精確地“計(jì)時(shí)”、“定位”，直接研究落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)?，F(xiàn)代研究落體運(yùn)動(dòng)的方法 ： 1、“自由落體頻閃照片”求加速度 2、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器研究紙帶求出加速度 3、其它方法（測(cè)速計(jì)等）人們采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段測(cè)得：一切物體的自由落體的加速度都相同，這個(gè)加速度叫重力加速度，用g表示。通常的計(jì)算，g值取9.8m/s2實(shí)際意義 ：當(dāng)物體所受空氣阻力比物體本身重力小得多時(shí)，即fG時(shí)。從靜止開(kāi)始的豎直下落運(yùn)動(dòng)，可以按自由落體運(yùn)動(dòng)處理?！纠?】在學(xué)習(xí)物理知識(shí)的同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)十分注意學(xué)習(xí)物理學(xué)研究問(wèn)題的思想和方法，從一定意義上說(shuō)，后一點(diǎn)甚至更重要。偉大的物理學(xué)家伽利略的研究方法對(duì)于

7、后來(lái)的科學(xué)研究具有重大的啟蒙作用，至今仍然具有重要意義。請(qǐng)你回顧伽利略探究物體下落規(guī)律的過(guò)程，判定下列哪個(gè)過(guò)程是伽利略的探究過(guò)程（ ） A.猜想問(wèn)題數(shù)學(xué)推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證合理外推得出結(jié)論 B.問(wèn)題猜想實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)學(xué)推理合理外推得出結(jié)論 C.問(wèn)題猜想數(shù)學(xué)推理實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證合理外推得出結(jié)論 D.猜想問(wèn)題實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)學(xué)推理合理外推得出結(jié)論【解析】伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究邏輯思維：輕重物體下落應(yīng)該一樣快。提出假說(shuō)：自由落體運(yùn)動(dòng)是簡(jiǎn)單的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。數(shù)學(xué)推理：勻變速運(yùn)動(dòng)符合xt2。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：由斜面運(yùn)動(dòng)外推到自由落體運(yùn)動(dòng)。C1、在物理學(xué)的發(fā)展歷程中，下面的哪位科學(xué)家首先建立了平均速度、瞬時(shí)速度和加速度等概念用來(lái)描述物體的運(yùn)動(dòng)并首先采用了實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)猜想和假設(shè)的科學(xué)方法，把實(shí)驗(yàn)和邏輯推理和諧地結(jié)合起來(lái)，從而有力地推進(jìn)了人類科學(xué)的發(fā)展( ) A亞里士多德 B. 伽利略 C. 牛頓 D愛(ài)因斯坦 練習(xí)B2、在某地讓一個(gè)小球從 17.7 m 高的地方自由下落，測(cè)得小球下落到地面處所用的時(shí)間是1.9 s，求此地的重力加速度和1.9 s 末的速度。 小球在1.9 s 末的速度為 解：由公式 得3、一個(gè)物體從 19.6 m 高的地方自由下落，問(wèn)經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間落到地面？它落到地面時(shí)的速度是多少？ 物體落地時(shí)的速度為 解：由公式