伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究 省賽獲獎(jiǎng)-精講版課件

1、第二章 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究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)他是誰(shuí)？他的全部作品有47部留存。 他的著作包括天文學(xué)、動(dòng)物學(xué)、地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、解剖學(xué)、生理學(xué)、倫理學(xué)、心理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、政治學(xué)、修辭學(xué)、美學(xué)。黑格爾：他是歷史上最多才、最淵博的科學(xué)天才之一，他是一個(gè)在歷史上無(wú)與倫比的人亞里士多德名言：“吾愛(ài)吾師，吾更愛(ài)真理”馬克思、恩格斯：古希臘著名的思想家和哲學(xué)家在西方被稱為“最博學(xué)的人”古代最偉大的思想家4亞里士多德的簡(jiǎn)介亞里士多德（Aristotle，前384-前322年），古希臘斯吉塔拉人，世界古代史上最偉大的哲學(xué)家、科學(xué)家和教育家之一。是柏拉圖的學(xué)生，亞

2、歷山大的老師。公元前335年，他在雅典辦了一所叫呂克昂的學(xué)校，被稱為逍遙學(xué)派。馬克思曾稱亞里士多德是古希臘哲學(xué)家中最博學(xué)的人物，恩格斯稱他是古代的黑格爾。生活常識(shí)： 重的物體往往比輕的物體先落地這個(gè)觀點(diǎn)正確嗎？亞里士多德：物體下落的快慢由它們的重量決定思考:亞里士多德為什么會(huì)有錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)呢？思考:為什么這個(gè)錯(cuò)誤被延續(xù)了兩千多年？一 綿延兩千年的錯(cuò)誤研究方法：觀察思考（直覺(jué)）伽利略 伽利略物理學(xué)家、天文學(xué)家伽利略的發(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。愛(ài)因斯坦德國(guó)著名物理學(xué)家玻恩說(shuō)：“我榮獲1954年的諾貝爾獎(jiǎng)，與其說(shuō)是因?yàn)槲宜l(fā)表的著作里

3、包括了一個(gè)自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),倒不如說(shuō)是因?yàn)槟抢锩姘ㄒ粋€(gè)關(guān)于自然現(xiàn)象的新思想方法基礎(chǔ)的發(fā)現(xiàn).” 伽利略已死去三百多年,他所發(fā)現(xiàn)的自由落體規(guī)律在物理學(xué)知識(shí)的長(zhǎng)河中所占比例愈來(lái)愈小,但他研究問(wèn)題所創(chuàng)造的一套科學(xué)方法,卻不斷為后人所繼承、發(fā)揚(yáng),創(chuàng)造了比自由落體規(guī)律高出千百倍的財(cái)富。思考： 伽利略是怎樣論證亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的？假設(shè)：重的物體下落得快V128V1=8V2=44V128?二邏輯的力量論證了亞里士多德的錯(cuò)誤觀點(diǎn): “重物比輕物下落得快”正確結(jié)論:重物與輕物 下落得同樣快伽利略運(yùn)用邏輯推理的方法世界著名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)證明物體下落快慢與輕重?zé)o關(guān)研究方法：觀察邏輯推理實(shí)驗(yàn)（對(duì)比實(shí)驗(yàn)）思考： 伽

4、利略在研究落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中首先遇到了什么困難？思考：伽利略作出了大膽的科學(xué)猜想，猜想的內(nèi)容是什么？沒(méi)有描述運(yùn)動(dòng)的概念三猜想與假說(shuō)自然界是簡(jiǎn)單的， 自然界的規(guī)律也是簡(jiǎn)單的。 物體下落速度是均勻變化的伽利略 愛(ài)因斯坦有一句很著名的話：“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要，因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問(wèn)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(wèn)題，新的可能性，從新的角度去看舊的問(wèn)題，卻需要?jiǎng)?chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)上真正的進(jìn)步。”三猜想與假說(shuō)伽利略隨時(shí)間均勻變？隨位移均勻變？ 物體下落速度是均勻變化的。 伽利略比他的前人更偉大。就在于他首先采用了以實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)猜想和假設(shè)的科學(xué)方法。在他之前，學(xué)者們總是通過(guò)思

5、辨性的論戰(zhàn)來(lái)解決誰(shuí)是誰(shuí)非。思考： 伽利略在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到了怎樣的困難，他又是怎樣克服的？四實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證困難一：速度無(wú)法直接測(cè)量 突破： 間接驗(yàn)證若v00,且必有t1x1t1x2t1x33x15x12tx困難二： 落體運(yùn)動(dòng)時(shí)間太短，無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量 突破： “沖淡”重力，使其加速度減小四實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證伽利略的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：“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)間伽利略一些貴族四實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)器材、過(guò)程實(shí)驗(yàn)結(jié)論： _ _小球做勻加速運(yùn)動(dòng)同斜面，質(zhì)量不同，加速度相同四實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 質(zhì)量不同,同斜面,加速度相同 增大斜面傾角,加速度變大; 質(zhì)量不同,加速度仍相同合理外推 質(zhì)量不同小球同一斜面下落，加速

6、度相同 增大斜面傾角，加速度變大 傾角很大，接近落體運(yùn)動(dòng) 傾角900,就是自由落體運(yùn)動(dòng)！ 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)：銅球沿斜面滾下，如果斜面傾角超過(guò)50就很難準(zhǔn)確計(jì)時(shí)。伽利略把他的結(jié)論外推至900是需要很大勇氣的。后來(lái)，他的外推被實(shí)驗(yàn)證實(shí)了。思考：為什么說(shuō)伽利略把他的結(jié)論外推到900需要很大的勇氣？單純的邏輯推理和對(duì)有限事實(shí)的歸納都不會(huì)導(dǎo)致新的發(fā)現(xiàn)；科學(xué)發(fā)現(xiàn)中最活躍的因素是猜想、假設(shè)與直覺(jué)。因?yàn)檫@個(gè)原因，對(duì)于新發(fā)現(xiàn)的規(guī)律不能有百分之百的把握。修正 伽利略在兩種新科學(xué)的對(duì)話中提到：“重球與輕球在落地時(shí)相差兩指的寬度” 如何理解這“兩指寬”？結(jié) 論自由落體運(yùn)動(dòng)是: v00的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且所有物體下落的加速度都相同。他寫道：如果完全排除空氣阻力，那么，所有物體將下落得同樣快。五伽利略的科學(xué)方法觀察現(xiàn)象提出假設(shè)運(yùn)用邏輯得出推論實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證修正推廣科學(xué)研究過(guò)程的基本要素超越伽利略 現(xiàn)在我們不必用斜面來(lái)“沖淡重力”，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)。 現(xiàn)代研究落體運(yùn)動(dòng)的方法 ： 1、用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 2 、用頻閃照片 3、用光電計(jì)時(shí)器（測(cè)速計(jì)等）十大最美麗物理實(shí)驗(yàn)對(duì)伽利略的審判 為了紀(jì)念伽利略的偉大貢獻(xiàn)，1993年4月