伽利略對自由落體運(yùn)動的研究1-精講版課件

1、2.6 伽利略對自由落體運(yùn)動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)明家愛迪生一天在街頭散步，有一個年輕人向他吹噓道：“我發(fā)明了一種液體它可以溶解世界上所有的物質(zhì)。”愛迪生聽了以后，微笑著問了一個問題就戳穿了他的謊言。請問愛迪生問了一個什么問題？ 愛迪生問：那你拿什么來裝這種液體？這就是一個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)，就可以欣賞到一個類似的更經(jīng)典例子，大家也可以用到這種方法來分析一些問題。小故事一、歷史的回顧 亞里士多德通過對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球同時落地的實(shí)驗(yàn)。兩個輕重不同的小球同時落地的聲音，是那樣的清脆美妙，又是那樣的震聾發(fā)聵！它動搖了人們頭腦中的舊觀念，開創(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。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，伽利略用簡單的反推實(shí)驗(yàn)打破了綿延2000年的錯誤。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)（問題）：既然物體自由下落跟質(zhì)量無關(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，就開始研究落體運(yùn)動的性質(zhì)。三、猜想與假說 伽利略認(rèn)為，自由落體是一種最簡單的變速運(yùn)動，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）。 后來發(fā)現(xiàn)，如果v與x成正比（推論V=2ax），將會導(dǎo)出十分復(fù)雜的結(jié)論。所以伽利略開始以實(shí)驗(yàn)來檢驗(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 瞬時速度無法準(zhǔn)確測量為了解決測

4、量瞬時速度的困難，伽利略尋求間接驗(yàn)證的途徑（思維的作用） 則：測下落的高度與時間t2成正比 困難二 物體下落很快，很難測定不同位移的 時間（思維）為了減緩物體下落速度，伽利略設(shè)計了著名的“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時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，只是這個常數(shù)的隨著的增大而增大。時間單位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、說明落體運(yùn)動也符合這個規(guī)律？合理外推：隨著的增大， 的數(shù)值在增大。當(dāng)=900時，即物體豎直下落時，這個關(guān)系也應(yīng)該成立，這時的數(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)動的規(guī)律，更重要的是開辟了一條研究物理學(xué)的研究之路。自由落體運(yùn)動的規(guī)律：v=gth= gt212v2 =2gh 現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，我們雖然不會再用伽利略的方法去研究自由落體，但是伽利略的方法，對指導(dǎo)近代科學(xué)研究仍具有現(xiàn)實(shí)意義：提出問題大膽猜想數(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“沖淡

6、重力”，采用現(xiàn)代化的儀器設(shè)備可以對落體運(yùn)動精確地“計時”、“定位”，直接研究落體運(yùn)動的性質(zhì)?，F(xiàn)代研究落體運(yùn)動的方法 ： 1、“自由落體頻閃照片”求加速度 2、用打點(diǎn)計時器研究紙帶求出加速度 3、其它方法（測速計等）人們采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段測得：一切物體的自由落體的加速度都相同，這個加速度叫重力加速度，用g表示。通常的計算，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，即fG時。從靜止開始的豎直下落運(yùn)動，可以按自由落體運(yùn)動處理?！纠?】在學(xué)習(xí)物理知識的同時，還應(yīng)當(dāng)十分注意學(xué)習(xí)物理學(xué)研究問題的思想和方法，從一定意義上說，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于

7、后來的科學(xué)研究具有重大的啟蒙作用，至今仍然具有重要意義。請你回顧伽利略探究物體下落規(guī)律的過程，判定下列哪個過程是伽利略的探究過程（ ） A.猜想問題數(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】伽利略對自由落體運(yùn)動的研究邏輯思維：輕重物體下落應(yīng)該一樣快。提出假說：自由落體運(yùn)動是簡單的勻變速直線運(yùn)動。數(shù)學(xué)推理：勻變速運(yùn)動符合xt2。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：由斜面運(yùn)動外推到自由落體運(yùn)動。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、瞬時速度和加速度等概念用來描述物體的運(yùn)動并首先采用了實(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，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愛因斯坦 練習(xí)B2、在某地讓一個小球從 17.7 m 高的地方自由下落，測得小球下落到地面處所用的時間是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、一個物體從 19.6 m 高的地方自由下落，問經(jīng)過多長時間落到地面？它落到地面時的速度是多少？ 物體落地時的速度為 解：由公式