高中物理：2.6《伽利略對自由落體運動的研究》課件

2.6伽利略對自由落體運動的研究一.偉大的亞里士多德亞里士多德公元前384—322一.偉大的亞里士多德1.博學(xué)的亞里士多德奴隸主階級中的中產(chǎn)階級公無前343-333年為亞歷山大大帝的老師開創(chuàng)邏輯學(xué)、倫理學(xué)、政治學(xué)、生物學(xué)師從柏拉圖（柏拉圖師從蘇格拉底）著有《工具論》《形而上學(xué)》《物理學(xué)》《氣象學(xué)》《政治學(xué)》《倫理學(xué)》《分析前篇和后篇》構(gòu)成地球的一切物質(zhì)的四種元素—

土、水、氣、火中的每一種都有其自然位置2.亞里士多德的運動觀任何元素（物體）處于其自然位置上就保持靜止，否則就具有潛力或傾向要返回它的自然位置巖石是土類，在比它輕的水和氣上就會下落

物體被釋放后，迅速地達到其最終速率，并一直保持到終點。2.亞里士多德的運動觀《論天》“土或火的質(zhì)量越大，它朝向其本身位置的運動越快”所以，石塊比羽毛下落得快。綿延兩千年的錯誤亞里士多德通過對大量的物體自由下落的觀察，直接得出結(jié)論：重的物體比輕的物體下落的快，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，這種論斷流傳了近2000年。三.追尋伽利略的足跡

伽利略（1564-1642）三.追尋伽利略的足跡（1）伽利略1589—1592年在比薩大學(xué)任教，但比薩大學(xué)的記錄中無此事

1.比薩斜塔實驗？（2）維維安尼（1622—1703）在《伽利略傳》

中提及，他于1639年來到伽利略的身邊

2.邏輯的力量《兩種新科學(xué)的對話》1638年出版怎樣的一個邏輯上的矛盾？

邏輯的力量16世紀，意大利的科學(xué)家伽利略用佯謬的方法巧妙地推翻了這種觀點。（并在比薩斜塔用實驗證明了這種觀點）

3．伽利略經(jīng)過怎樣的邏輯推理，提出怎樣的觀點？你贊成伽利略的推理嗎？邏輯推理：設(shè)大石頭速度為8，小石頭速度為4，當連在一起運動時一方面小拖大，使整體速度＜8；另一方面，兩個石頭整體比大石頭更重，整體速度應(yīng)＞8，矛盾結(jié)論：

重物與輕物應(yīng)該下落得同樣快。還說明：

邏輯的力量多么強大?。▎栴}）：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后，就開始研究落體運動的性質(zhì)。4.他對落體運動是怎樣猜想的？據(jù)此提出的假說的內(nèi)容是什么？猜想及假說：

落體運動是最簡單的變速運動，

速度應(yīng)該是均勻變化的。5．速度是均勻變化的，其情況又可以分為哪幾種？兩種。一種是速度v的變化對時間t來說是均勻的，即v∝t，例如：每過1s,速度的變化量都是2m/s；另一種是速度v的變化對位移x來說是均勻的，即v∝x，例如：每下落1m,速度的變化量都是2m/s。6．隨后，伽利略在理論上和實際上又做了哪些工作？他又遇到哪些困難？他退縮了嗎？他是如何克服重重困難的？我們應(yīng)該以怎樣的態(tài)度對待困難？特別是當前遇到的學(xué)習(xí)上的困難？困難一概念上的困難速度的定義都沒有方法：建立速度，平均速度，瞬時速度，加速度的定義知識觀察實驗思考困難二

瞬時速度無法準確測量為了解決測量瞬時速度的困難，伽利略尋求間接驗證的途徑（思維的作用）則：測下落的高度與時間t2成正比知識觀察實驗思考

困難三：落體下落得很快，當時只能靠滴水方法計時，這樣的計時工具是不能測量自由落體運動所用的時間的。巧妙的方法：“沖淡重力”，即讓銅球沿阻力很小的斜面滾下，運動時間變長，易于測量時間了。實驗驗證的內(nèi)容和結(jié)果：（1）斜面傾角一定，改變銅球質(zhì)量和斜面高度。結(jié)果：的確是勻加速運動，且加速度不變。（2）銅球質(zhì)量和斜面高度不變，不斷增大斜面傾角。結(jié)果：加速度增大。伽利略設(shè)想斜面的傾角越接近90°,小球沿斜面滾下的運動越接近自由落體運動.合理的外推：當傾角增大到90°時，就是自由落體了，因此自由落體是勻加速運動，而且所有物體下落時的加速度都是一樣的！伽利略的邏輯和實驗使人欽佩！說明:后人在用伽利略的器材重復(fù)他的實驗時發(fā)現(xiàn):銅球沿斜滾下,如果斜面傾角超過5°就很能準確計時。伽利略把他的結(jié)論外推至90°是需要很大勇氣的。后來，他的外推被實驗證實了。7.你能采用什么方法來證實自由落體運動是勻加速運動，且測出其加速度嗎？提出你的設(shè)計方案，列出需要的器材，簡述步驟給你一條已經(jīng)打了點的紙帶，知道第一個點的速度為零，不知是否是自由落體運動物體的，請你判斷是否是勻加速運動，且測出其加速度。8．如何解釋常見到的較重的物體下落得比較快的現(xiàn)象？解釋：空氣阻力的影響不同。伽利略在《兩種新科學(xué)的對話》一書中寫道：“如果完全排除空氣的阻力，那么，所有物體將下落得同樣快?！彼貏e指出：在科學(xué)研究中，懂得忽略什么，有時與懂得重視什么同等重要。9．伽利略的科學(xué)思想方法是怎樣的？其核心是什么？人們對他的貢獻如何評價？科學(xué)思想方法程序是：對現(xiàn)象的一般觀察→提出假設(shè)→運用邏輯（包括數(shù)學(xué)）得出結(jié)論→通過實驗對結(jié)論進行檢驗→對假說進行修正和推廣→……其核心是：把實驗和邏輯和諧地結(jié)合起來?？茖W(xué)思想方法程序圖課本評價：伽利略之前的科學(xué)躑躅于泥涂荒灘，因而千年徘徊。從伽利略開始，大師輩出，經(jīng)典如云，近代科學(xué)的大門打開了。愛因斯坦評價說：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學(xué)的真正開端。”愛因斯坦又說：“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決一個問題有時僅僅是一個數(shù)學(xué)上或?qū)嶒炆系募记?，而提出新的問題，新的可能性，從新的角度去看舊的問題，卻需要創(chuàng)造性的想象力，而且標志著科學(xué)上的真正進步?！毙〗Y(jié)：伽利略研究自由落體運動的幾個重要步驟是：（1）通過理想實驗的方法揭露了重物下落快的錯誤；（2）從“自由落體運動應(yīng)該是最簡單的”認識出發(fā)，猜想v∝x和v∝t兩種可能性，但經(jīng)過推理判定v∝x不正確；（3）從邏輯推理得出檢驗x∝t即是檢驗x∝t2（4）巧妙設(shè)計斜面實驗檢驗x∝