2.6伽利略对自由落体运动的研究—人教版高中物理必修一课件

(共16张PPT)
2.5伽利略对自由落体运动的研究
人教版
高中物理必修一
第二章匀变速直线运动的研究
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科学家研究问题都很执着,同学们都知道阿基米德与王冠的故事;可能也知道阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔为了研究炸药,把自己耳朵都炸聋了;爱迪生,为了发明电灯,进行了一千多次试验;你知道伽利略是怎样研究落体运动的吗?
据说伽利略在意大利比萨斜塔上同时释放了一个铁制重球和一个木制轻球,推翻了亚里士多德的神话。
1971年,
“阿波罗15号”宇航员斯科特在月球表面让一根羽毛和一柄锤子同时落下,印证了伽利略的伟大。
一、关于自由落体运动的两种观点
绵延两千年的错误
一、关于自由落体运动的两种观点
其实，在2000多年前，人们已经开始研究落体运动……
亚里士多德——古希腊哲学家
亚里士多德认为：物体下落的快慢由物体的重量决定；物体越重，下落越快。
依据:
生活经验，即人们日常观察的事实。
绵延两千年的错误
一、关于自由落体运动的两种观点
其实，在2000多年前，人们已经开始研究落体运动……
伽利略——意大利科学家
伽利略从亚里士多德的论断出发，通过逻辑推理，否定了他的论断；
伽利略认为：物体下落的快慢与重量无关。
逻辑的力量
一、关于自由落体运动的两种观点
讨论：伽利略是如何用“以子之矛攻子之盾”的思维方法质疑亚里士多德的观点的。
问题:(1)按照亚里士多德的观点,重的石块与轻的石块,哪个下落得快?
(2)如果把轻、重不同的两个石块系在一起,是比原来更重了还是更轻了?按照亚里士多德的观点,是下落得更快了还是更慢了?
(3)大人比小孩走得快,大人牵着小孩后,快慢会有什么变化呢?下落较快的重石块系着下落较慢的轻石块,又应该怎么样呢?
(4)在思考讨论中,能得到什么启发?
逻辑的力量
一、关于自由落体运动的两种观点
解答:(1)按照亚里士多德的观点,重的石块比轻的石块下落得快。
(2)如果把轻、重不同的两个石块系在一起,比原来更重了,按照亚里士多德的观点,应该下落得更快了。
(3)由于被小孩拖着,一起走的速度应该比大人单独走更慢,但比小孩单独走更快,同理,下落较快的重石块系着下落较慢的轻石块,重石块被轻石块拖着,将会比其单独下落更快。
(4)亚里士多德虽是著名的学者,但其基于观察生活表面现象得出的结论并不可靠,伽利略理性的质疑为科学进步做出了杰出的贡献。
伽利略的猜想与假设
二、伽利略的研究方法
猜想：自由落体运动是一种最简单的变速运动，它的速度应该是均匀变化的。
阅读课本P46中“猜想与假说”标题下面的内容,回答下列问题:
伽利略为了进一步研究自由落体运动，他做了哪些猜想与假设？
均匀变化的两种可能性：①速度与时间成正比；②速度与位移成正比。
伽利略的猜想与假设
二、伽利略的研究方法
阅读课本P47中“实验验证”标题下面的内容,回答下列问题:
1、伽利略在研究落体运动的过程中遇到了哪些困难?
解答：伽利略在研究落体运动过程中遇到的困难:
①无法测量瞬时速度;
②没有准确的计时工具,无法测量像自由落体运动这样较短的时间。
3.用什么方法可以使物体的速度慢一点又能研究匀变速直线运动?
4.伽利略在当时有限的实验条件下研究出初速度为零的匀加速直线运动中位移和时间的关系。现在我们可以用什么仪器比较精确地来记录时间和位移?
二、伽利略的研究方法
2.面对这些困难,伽利略是怎样做的?
解答：伽利略做出了大胆的科学猜想,将速度随时间的变化关系等价地转化为位移与时间的关系,即x=at2,这样将测定瞬时速度转化为测位移,使得实验测定在当时变为可能。
解答：让小球在倾斜的轨道上滚下,倾角不要太大。
解答：我们现在记录时间的仪器有秒表、打点计时器、频闪照相机等。
1.日常生活中常会见到,较重的物体下落得比较快,较轻的物体下落得比较慢,这是由于　　
　　对不同物体的影响不同。
2.由于自由下落的物体运动时间　　　,当时直接验证自由落体运动是匀加速直线运动很困难,伽利略采用了间接的验证方
法。他让一个铜球从倾角很小的斜面上滚下(如
图所示),做了上百次的实验,证明了球在　　　的
运动是匀变速直线运动,然后将此结论__________
到自由落体运动上(伽利略将斜面倾角外推到90°时的情况，小球的运动就成为自由下落，伽利略认为小球仍会做匀变速直线运动)。
二、伽利略的研究方法
空气阻力
太短
斜面上
合理外推
二、伽利略的研究方法
1.现有一列器材：打点计时器、小车、木板。请你设计实验,研究初速度为零的匀加速直线运动的位移和时间的关系,并设计表格记录实验数据,同学之间交流完成。
2.确定了实验方案,在研究实验数据的过程中,体验伽利略的研究方法。
解答：1.参考方案:
①把小车轨道的一端垫高,呈斜面状,把打点计时器固定在斜面最高点上。纸带穿过打点计时器的限位孔连在小车的尾部。
二、伽利略的研究方法
②使打点计时器接通电源,然后把小车从某一位置由静止开始释放,打出一条纸带。
③从纸带第一点开始,测量从起点到每一个点的时间和位移,并填入表格中。
④改变木板的倾角,把小车从同一位置由静止开始释放,并把打出的纸带反映的数据填入表格中。
二、伽利略的研究方法
在学习物理知识的同时,还应当十分注意学习物理学研究问题的思想和方法,从一定意义上说,后一点甚至更重要。伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用,至今仍然具有重要意义。请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程,下列过程是伽利略探究过程的是(　　)。
A.猜想—问题—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论
B.问题—猜想—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论
C.问题—猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论
D.猜想—问题—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论
C
课后作业：
完成第二章第六节相关练习
预习竖直上抛运动相关内容