人教版物理必修1：2-6-伽利略对自由落体运动的研究:16张PPT

课件16张PPT。2.6 伽利略对自由落体运动的研究一、绵延两千年的错误亚里士多德通过对大量的物体自由下落的观察，直接得出结论：重的物体比轻的物体下落的快，即“重快轻慢”。这种论断流传了近2000年。二、逻辑的力量……只有假定重力加速度与物体的重量无关根据自然界单一效应简单性的信念大胆假设自由落体是一种速度随时间成正比而增加的匀加速运动三、提出假设v∝x？v∝t？概念的困难：……
——概念是思维的基本单元。
提出假设四、运用数学分析和逻辑的手段得出特殊推论伽利略提出了：通过实验来检验。
实验的困难：1、直接验证△v/△t是否为恒量在当时是十分困难的。ABCEAB表示时间（t轴），横线表示各时刻的速度（BC方向：v轴），面积ABC表示通过的距离。显然这个面积和矩形ABDF的面积相等，BD为末速度的一半，即为平均速度。
由此不难得出匀加速运动通过的距离与时间成正比，即：
x/t2＝常量四、运用数学分析和逻辑的手段得出特殊推论实验的困难：2、直接竖直下落得很快，不能准确测量时间。
“冲淡”重力：……
在斜面成不同倾斜角和铜球滚动不同距离的情况下，作出了上百次测定，发现：“一个从静止开始下落的物体在相等的时间间隔经过的各段距离之比等于从1开始的一系列奇数比”，即为：1：3：5：7……从而完全证实了落体“所经过的各种距离总是同所用时间的平方成正比例”。五、实验验证从斜面到竖直下落：提出了“等末速度假设”：即静止物体不论是沿竖直方向还是沿不同斜面从同一高度下落，到达末端时具有相同的速度。——这就是说，物体在下落中所得到的速度只由下落的高度决定，而与斜面的倾斜程度无关。
伽利略论证道：如果情况不是这样，那么只要把过程反转过来，物体就可以利用下落得到的更大的速度上升到比由之下落的更高的高度，而这是与我们的经验相违背的。实验验证“等末速度假设”——摆的升高实验ABO沿斜面方向与竖直方向下落的加速度的关系沿斜面长度l下滑的加速度g1，与沿斜面高度h（自由下落的加速度g）之间的关系：
物体自顶端沿斜面下滑和竖直下落所用的时间分别为t1和t，末速度同样为v，则由：得到：再由：得到：六、引向新领域……“等末速度假设”和单摆摆球的等高性实验，把伽利略引向另一个理想实验：
伽利略对接斜面理想实验
关于惯性运动的思想。《关于两大世界体系的对话》伽利略的科学思想方法：1.重视实验观察，获得感性经验。在分析感性经验和借助创造性想象的基础上，提出假设。
2.把实验和逻辑（数学）和谐地结合起来，有力地推进了人类科学认识活动的发展。他发现的许多最基本的定理都是通过了实验和逻辑（数学）的双重证明，并把两者有机结合。
3.不迷信权威，善于从人们熟视无睹的平凡事件中，挖掘出不平凡的道理。对伽利略的评价：霍布斯（Hobbes）评价说：“他是第一个给我们打开通向整个物理学领域的门的人。 ”
爱因斯坦和英费尔德在《物理学的进化》一书中评价说：“伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法是人类思想史上最伟大的成绩之一，而且标志着物理学的真正开端。”
伽利略所创立的一系列具有深远影响的科学研究新思想、新方法，是对中世纪传统的亚里士多德解释方式的一次深刻变革，引起了科学传统的历史性转折，并为以后的科学研究作出了正确的典范。亚里士多德古希腊的伟大的思想家，他兴趣广泛，学识渊博，曾经研究过力学、物理学、天文学、化学、生物学、气象学、心理学、逻辑学、政治学、伦理学、美学、诗学等。他是一位百科全书式的学者，是古代科学思想的主要代表。他的思想为以后的科学发展提供了宝贵的思想材料。但后来被教会奉为权威以后，他的一些错误思想又成了近代科学发展的障碍。亚里士多德的物理理论有严重的局限性：
（1）认为数学对描述地面现象没有什么价值。
（2）强调直接的，定性的观察是形成理论的依据。简单的定性观察使亚里士多德在生物研究中取得了很大的成就。但是事实表明，只是在认识到数学推导和精细测量的价值之后，物理学才真正得到发展。亚里士多德亚里士多德是演绎逻辑大师，他提出的通过演绎获得科学知识的认识方法，对后世产生了深远的影响。他认为获得科学知识的主要方式和途径是论证。——演绎的三段论式：从少数不加定义的基本概念和少数不加证明的公理出发，应用演绎逻辑推理的规律推出一系列的定理。
（3）亚里士多德的运动理论尽管同观察有一定联系，但在方法论上他毕竟崇尚演绎法的完善性，满足于把不证自明的自然事实作为推理的出发点，过多地凭借思辨和猜测，缺乏细致的观察，特别是缺少实验的方法。
对于亚里士多德对物理学发展的历史作用不能因为他的某些错误而全盘否定，应该作出实事求是的分析。事实上，他所确立的科学认识一般道路先通过归纳从个别上升到一般，然后再通过演绎从一般推出个别的认识论，对阿基米德、欧几里德、牛顿，乃至现代科学家的研究工作都有重要影响。……在“亚里士多德”和“伽利略”之间的选择科学历史家Phillp Frank：伽氏对亚里士多德的攻击被当时的社会重视的原因是它被认为是宗教与道德的基础。
亚里士多德认为每样事物都是根据它的潜能来完成它的最高理念的一种某种程度的有机物。其中一种潜能是趋向“自然居所”的冲劲。因此科学所研究的物质领域与社会和政治的阶层息息相关，物质世界的信仰与人类社会的等级有直接的关系。
一些教会人士拒绝放弃亚里士多德系统的原因乃是他们以此系统作为道德与社会制度的根据。若这系统被破坏，他们恐怕道德制度也要崩溃，所以他们看来伽利略的理论不单是错误，还是危险的。
新观念之所以新，是因为支持它的人还未获得这立场所需要的证据。（误差和精确测量）华罗庚：“对书本的某些原理、定律、公式，我们在学习的时候，不仅应该记住它的结论，懂得它的道理，而且还应该设想一下，人家是怎样想出来的，经过多少曲折，攻破多少难关，才得出这个结论。”