伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究課件.ppt

1、對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的回顧,物體只在重力作用下從靜止開(kāi)始下落的運(yùn)動(dòng)。 自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)。,1.定義：,2.實(shí)質(zhì)：,3.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的基本公式及其推論都適用于自由落體運(yùn)動(dòng)（初速度=0，加速度a=g，g=9.8m/s2 或10m/s2) 相關(guān)公式,伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究,第二章 第六節(jié),他是位偉大的哲學(xué)家，他的著作經(jīng)過(guò)阿拉伯的途徑傳入西方，成為神秘的異端； 他的著作被翻譯成了拉丁語(yǔ)，其中有他寫(xiě)過(guò)的動(dòng)物學(xué)行而上學(xué)物理學(xué)1225年，巴黎大學(xué)正式把他的著作列為必讀書(shū)籍； 他的哲學(xué)比柏拉圖的哲學(xué)更合乎科學(xué)，但與文藝復(fù)興時(shí)期的新知識(shí)相抵觸，在許多年代中阻礙著科學(xué)思想的解放。 他認(rèn)為運(yùn)

2、動(dòng)都是需要不斷施加力量的。,亞里士多德 (Aristotle，前384322),1564年2月5日生于比薩，當(dāng)時(shí)文藝復(fù)興已基本完成； 青年時(shí)期他非常信仰亞里士多德，后任教于比薩和帕多瓦大學(xué)，他的墓志銘上寫(xiě)著“他失明了，因?yàn)樽匀唤缫呀?jīng)沒(méi)有剩下什么他沒(méi)有看過(guò)的東西了?！?他首先發(fā)明了溫度計(jì)，他還發(fā)明了望遠(yuǎn)鏡用來(lái)觀測(cè)天空，支持日心說(shuō)；他相信自然界的規(guī)律是簡(jiǎn)單的，在落體運(yùn)動(dòng)中有著深刻的研究。 1633年，被羅馬宗教判刑入獄；1638年出版了兩種新科學(xué)的對(duì)話。,伽利略 (GalileoGalilei，15641642),伽利略和亞里士多德,生活常識(shí)： 重的物體往往比輕的物體先落地 亞里士多德： 通過(guò)觀察

3、大量事實(shí)，物體下落的快慢由它們的重量決定重物比輕物下落快。 伽利略： 物體下落的速度與質(zhì)量無(wú)關(guān)，重物和輕物下落一樣快。,亞里士多德 (Aristotle，前384322),伽利略 (GalileoGalilei，15641642),思考： 伽利略是怎樣論證亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的？,一、邏輯的力量,若：重的物體下落得快,一、邏輯的力量,若：重的物體下落得快,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題： 重的物體比輕的物體下落的慢，這與亞里士多德的觀點(diǎn)“重物比輕物下落的快”互相矛盾了 這使亞里士多德的理論陷入了困境，為了擺脫這種困境，伽利略認(rèn)為只有一種可能：重物和輕物下落得一樣快。,伽利略首先遇到的困難 沒(méi)有描述運(yùn)動(dòng)的概念 突破

4、： 首先建立了描述運(yùn)動(dòng)所需的概念。如： 平均速度、瞬時(shí)速度以及加速度等，就是伽利略首先建立起來(lái)的。,二、猜想與假設(shè),伽利略認(rèn)為自然界是簡(jiǎn)單的，一切運(yùn)動(dòng)都以最簡(jiǎn)單的秩序進(jìn)行的。猜想落體運(yùn)動(dòng)一定是一種最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng)，他的速度應(yīng)該是均勻變化的。,假設(shè)一 速度與位移成正比 V=kX 假設(shè)二 速度與時(shí)間成正比 V=kt,思考： 伽利略很快就推翻了一個(gè)假設(shè)，思考他很快推翻的假設(shè)是哪一個(gè)？為什么？,三、數(shù)學(xué)推理,V,X,位移-速度圖像斜率代表的意義是什么？,思考討論： 伽利略要做一個(gè)怎樣的實(shí)驗(yàn)，要證明什么？ 伽利略在實(shí)驗(yàn)中有可能遇到什么樣的困難？,困難一：速度無(wú)法直接測(cè)量 突破： 間接驗(yàn)證,若v00,且,

5、必有,3x1,5x1,三、數(shù)學(xué)推理,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，使其加速度減小運(yùn)動(dòng),時(shí)間變長(zhǎng)容易測(cè)量。,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(shū)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,1.可以得到滾動(dòng)長(zhǎng)度和時(shí)間的平方成正比 （小球做勻加速運(yùn)動(dòng)） 2.相同高度釋放不同質(zhì)量小球，滾落時(shí)間相同 （同斜面，質(zhì)量不同，加速度相同） 3.傾角增大，滾動(dòng)時(shí)間減小 （傾角增大，加速度變大）,四、 實(shí) 驗(yàn) 驗(yàn) 證,五合理外推,1. 質(zhì)量不同小球同一斜面下落，加速度相同 2. 增大斜面傾角，加速度變大 3.傾角很大，接近落體運(yùn)動(dòng) 傾角90

6、0就是自由落體運(yùn)動(dòng)！,為什么說(shuō)伽利略把他的結(jié)論外推到90需要很大的勇氣？,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)5就很難準(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。這也告訴我們： 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。,思 考：,六、 修正推廣,如果完全排除空氣阻力，那么，所有物體下落都將一樣快。,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。 -伽利略,七、得出結(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

7、都相同。,數(shù)學(xué)推理,猜想與假設(shè),發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,修正和推廣,伽利略的科學(xué)方法,得出結(jié)論,落體 運(yùn)動(dòng)?,v t,x t2,小球在斜面上運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn),外推至 落體運(yùn)動(dòng),自由落體運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì),伽利略發(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。,真正的物理學(xué)開(kāi)始了,。,謝謝大家,再見(jiàn)！,課堂練習(xí)：,1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(shí)速度和加速度等概念用來(lái)描述物體的運(yùn)動(dòng)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(lái)，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(ài)因斯坦,B,2伽利略認(rèn)為初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)速度與位移及時(shí)間的關(guān)系是（ ） A速度與位移成正比 B速度與位移的二次