高中物理：2.6《伽利略對自由落體運(yùn)動的研究》課件

2.6伽利略對自由落體運(yùn)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(yùn)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(dá)到其最終速率，并一直保持到終點(diǎn)。2.亞里士多德的運(yùn)動觀《論天》“土或火的質(zhì)量越大，它朝向其本身位置的運(yùn)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(yàn)，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(shí)驗(yàn)？（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(gè)邏輯上的矛盾？

邏輯的力量16世紀(jì)，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(diǎn)。（并在比薩斜塔用實(shí)驗(yàn)證明了這種觀點(diǎn)）

3．伽利略經(jīng)過怎樣的邏輯推理，提出怎樣的觀點(diǎn)？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(dāng)連在一起運(yùn)動時(shí)一方面小拖大，使整體速度＜8；另一方面，兩個(gè)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(qiáng)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(diǎn)后，就開始研究落體運(yùn)動的性質(zhì)。4.他對落體運(yùn)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(yùn)動是最簡單的變速運(yùn)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(shí)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(shí)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(dāng)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(shí)速度，加速度的定義知識觀察實(shí)驗(yàn)思考困難二

瞬時(shí)速度無法準(zhǔn)確測量為了解決測量瞬時(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：測下落的高度與時(shí)間t2成正比知識觀察實(shí)驗(yàn)思考

困難三：落體下落得很快，當(dāng)時(shí)只能靠滴水方法計(jì)時(shí)，這樣的計(jì)時(shí)工具是不能測量自由落體運(yùn)動所用的時(shí)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(yùn)動時(shí)間變長，易于測量時(shí)間了。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(yùn)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(yùn)動越接近自由落體運(yùn)動.合理的外推：當(dāng)傾角增大到90°時(shí)，就是自由落體了，因此自由落體是勻加速運(yùn)動，而且所有物體下落時(shí)的加速度都是一樣的！伽利略的邏輯和實(shí)驗(yàn)使人欽佩！說明:后人在用伽利略的器材重復(fù)他的實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn):銅球沿斜滾下,如果斜面傾角超過5°就很能準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。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(shí)驗(yàn)證實(shí)了。7.你能采用什么方法來證實(shí)自由落體運(yùn)動是勻加速運(yùn)動，且測出其加速度嗎？提出你的設(shè)計(jì)方案，列出需要的器材，簡述步驟給你一條已經(jīng)打了點(diǎn)的紙帶，知道第一個(gè)點(diǎn)的速度為零，不知是否是自由落體運(yùn)動物體的，請你判斷是否是勻加速運(yùn)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(shí)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(xiàn)如何評價(jià)？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(yùn)用邏輯（包括數(shù)學(xué)）得出結(jié)論→通過實(shí)驗(yàn)對結(jié)論進(jìn)行檢驗(yàn)→對假說進(jìn)行修正和推廣→……其核心是：把實(shí)驗(yàn)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(jià)：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(jià)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(biāo)志著物理學(xué)的真正開端?！睈垡蛩固褂终f：“提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要，因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問題有時(shí)僅僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技巧，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(biāo)志著科學(xué)上的真正進(jìn)步?！毙〗Y(jié)：伽利略研究自由落體運(yùn)動的幾個(gè)重要步驟是：（1）通過理想實(shí)驗(yàn)的方法揭露了重物下落快的錯誤；（2）從“自由落體運(yùn)動應(yīng)該是最簡單的”認(rèn)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(yàn)x∝t即是檢驗(yàn)x∝t2（4）巧妙設(shè)計(jì)斜面實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)x∝