伽利略對自由落體運動的研究 省賽獲獎-精講版課件

1、第二章 勻變速直線運動的研究2.6伽利略對自由落體運動的研究(重走大師之路 體驗科學方法)他是誰？他的全部作品有47部留存。 他的著作包括天文學、動物學、地理學、地質學、物理學、解剖學、生理學、倫理學、心理學、經濟學、政治學、修辭學、美學。黑格爾：他是歷史上最多才、最淵博的科學天才之一，他是一個在歷史上無與倫比的人亞里士多德名言：“吾愛吾師，吾更愛真理”馬克思、恩格斯：古希臘著名的思想家和哲學家在西方被稱為“最博學的人”古代最偉大的思想家4亞里士多德的簡介亞里士多德（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家、科學家和教育家之一。是柏拉圖的學生，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校，被稱為逍遙學派。馬克思曾稱亞里士多德是古希臘哲學家中最博學的人物，恩格斯稱他是古代的黑格爾。生活常識： 重的物體往往比輕的物體先落地這個觀點正確嗎？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有錯誤的認識呢？思考:為什么這個錯誤被延續(xù)了兩千多年？一 綿延兩千年的錯誤研究方法：觀察思考（直覺）伽利略 伽利略物理學家、天文學家伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應用的科學的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端。愛因斯坦德國著名物理學家玻恩說：“我榮獲1954年的諾貝爾獎，與其說是因為我所發(fā)表的著作里

3、包括了一個自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn),倒不如說是因為那里面包括一個關于自然現(xiàn)象的新思想方法基礎的發(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)律在物理學知識的長河中所占比例愈來愈小,但他研究問題所創(chuàng)造的一套科學方法,卻不斷為后人所繼承、發(fā)揚,創(chuàng)造了比自由落體規(guī)律高出千百倍的財富。思考： 伽利略是怎樣論證亞里士多德的觀點是錯誤的？假設：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誤觀點: “重物比輕物下落得快”正確結論:重物與輕物 下落得同樣快伽利略運用邏輯推理的方法世界著名的比薩斜塔實驗證明物體下落快慢與輕重無關研究方法：觀察邏輯推理實驗（對比實驗）思考： 伽

4、利略在研究落體運動過程中首先遇到了什么困難？思考：伽利略作出了大膽的科學猜想，猜想的內容是什么？沒有描述運動的概念三猜想與假說自然界是簡單的， 自然界的規(guī)律也是簡單的。 物體下落速度是均勻變化的伽利略 愛因斯坦有一句很著名的話：“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)學上或實驗上的技巧，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，而且標志著科學上真正的進步。”三猜想與假說伽利略隨時間均勻變？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驗檢驗猜想和假設的科學方法。在他之前，學者們總是通過思

5、辨性的論戰(zhàn)來解決誰是誰非。思考： 伽利略在實驗過程中遇到了怎樣的困難，他又是怎樣克服的？四實驗驗證困難一：速度無法直接測量 突破： 間接驗證若v00,且必有t1x1t1x2t1x33x15x12tx困難二： 落體運動時間太短，無法準確測量 突破： “沖淡”重力，使其加速度減小四實驗驗證伽利略的實驗設計：“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四實驗驗證實驗器材、過程實驗結論： _ _小球做勻加速運動同斜面，質量不同，加速度相同四實驗驗證 質量不同,同斜面,加速度相同 增大斜面傾角,加速度變大; 質量不同,加速度仍相同合理外推 質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，接近落體運動 傾角900,就是自由落體運動！ 后人在用伽利略的器材重復他的實驗時發(fā)現(xiàn)：銅球沿斜面滾下，如果斜面傾角超過50就很難準確計時。伽利略把他的結論外推至900是需要很大勇氣的。后來，他的外推被實驗證實了。思考：為什么說伽利略把他的結論外推到900需要很大的勇氣？單純的邏輯推理和對有限事實的歸納都不會導致新的發(fā)現(xiàn)；科學發(fā)現(xiàn)中最活躍的因素是猜想、假設與直覺。因為這個原因，對于新發(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的對話中提到：“重球與輕球在落地時相差兩指的寬度” 如何理解這“兩指寬”？結 論自由落體運動是: v00的勻加速直線運動，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。五伽利略的科學方法觀察現(xiàn)象提出假設運用邏輯得出推論實驗驗證修正推廣科學研究過程的基本要素超越伽利略 現(xiàn)在我們不必用斜面來“沖淡重力”，可以對落體運動精確地“計時”、“定位”，直接研究落體運動的性質。 現(xiàn)代研究落體運動的方法 ： 1、用打點計時器 2 、用頻閃照片 3、用光電計時器（測速計等）十大最美麗物理實驗對伽利略的審判 為了紀念伽利略的偉大貢獻，1993年4月