第六节 伽利略对自由落体运动的研究

(共28张PPT)
2010、10、13
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知识回顾：
自由落体运动
物体只在重力作用下从静止开始下落的运动。
自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动。
自由落体运动的加速度都是g=9.8m/s2，方向总是竖直向下。
(粗略计算时：g =10m/s2 )
自由落体运动的规律
观点
——物体从空中下落的快慢与物体质量有关。
重的物体下落得快，轻的物体下落得慢。
一、 绵延两千年的错误
亚里士多德的观点与当时人们看到的物体下落运动的快慢确实很符合！
亚里士多德是世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家之一。
亚里士多德最大的贡献在于创立了形式逻辑这一重要分支学科。逻辑思维是亚里士多德在众多领域建树卓越的支柱。
亚里士多德的思想对西方文化根本倾向以至内容产生了深刻的影响。亚里士多德学识渊博，著述颇丰．他对于当时尚未分类的科学部门如政治、逻辑、伦理、历史、物理(自然学科)、心理学、美学、教育学等均有研究并有独到见解。他至少撰写了170种著作，其中流传下来的有47种。他的科学著作，在那个年代简直就是一本百科全书。他是一位真正哲学家，对哲学每个学科几乎都做出了贡献。亚里士多德集中古代知识于一身，在他死后几百年中，没有一个人像他那样对知识有过系统考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全书。恩格斯称他是“最博学的人”。
V12>8
V1=8
V2=4
4二、逻辑的力量
1581年，17岁的伽利略对古希腊的物理学及亚里士多德、埃夫克利德和阿基米德的著作着迷；他在研究亚里士多德关于落体运动时，发现……
自相矛盾
亚里士多德的观点不攻自破！
归谬法
伽利略
(GalileoGalilei，1564—1642)
伽利略从小热爱科学，但不惧权威，敢于质疑！正是他使人类的思想观念开始发生了巨大的变化！
重的快！
一样快！
跨越时空的对话
1.某些运动概念的建立：平均速度、瞬时速度、加速度、动量…….
提出了落体运动、匀变速运动等运动概念
还对重心、运动的合成、温度计和望远镜的研制、单摆的等时性、相对性原理、惯性原理……进行了研究
2.提出了落体运动是一种最简单的匀加速直线运动的假说。
三、猜想与假设
伽利略相信：
1、自然界是简单的，自然界的规律也是简单的。
2、落体运动一定是一种最简单的变速运动。
3、它的速度应该是均匀变化的。
2、 v∝t
他猜想：
1、 v∝x
速度随位移均匀增加
速度随时间均匀增加
v∝ x太复杂！
确定并验证了
v∝t
x∝t2
（四）实验验证
伽利略第一次把实验和逻辑推理和谐地结合起来，打开了近代科学的大门。而以前的学者只注重思辨，不注重实验。
传说1590年，出生在比萨城的意大利物理学家伽利略，曾在比萨斜塔上做自由落体实验，将两个重量不同的球体从相同的高度同时放下，结果两个铅球几乎同时落地，由此发现了自由落体定律，推翻了此前亚里士多德统治了两千年的，认为的重的物体会先到达地面，落体的速度同它的质量成正比的观点。@
伽利略的实验设计：“冲淡重力”
“冲淡重力”实验结论：小球沿斜面的运动是匀加速直线运动；且斜面倾斜角越大，小球加速度越大。
合理外推
如果斜面倾角增大到900，小球仍然保持匀加速直线运动的性质，且所有物体下落时的加速度都是一样的！
修正和推广
如果完全排除空气阻力，那么，所有物体下落都将一样快。
在科学研究中，懂得忽略什么，有时与懂得重视什么同等重要。 ——伽利略
落体
运动
v∝ t
x∝ t2
小球在斜面
上运动实验
外推至
落体运动
对现象的
一般观察
提出假设
逻辑(数学)
得出推论
对推论
进行检验
对假说修
正和推广
伽利略的科学方法
伽利略在寻找自由落体运动规律中
使用的方法：
对现象的
一般观察提出问题
提出猜想
假设
运用逻辑
(包括数学)
得到推论
实验
验证
推论
对假
设进
行修
正和
推广
逻辑推理
得出结论
伽利略科学思想方法的核心：
把实验和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合起来。
伽利略科学思想的成就
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就之一，而且标志着物理学的真正开端。 ——爱因斯坦
真正的物理学开始了……
伽利略的重大贡献：
他开创了近代物理学，被称为近代物理学之父，他的科学方法至今为人们所沿用。
伽利略第一次把实验和逻辑推理和谐地结合起来，打开了近代科学的大门。而以前的学者只注重思辨，不注重实验。伽利略把自己的科学方法付诸应用，成功地解决了自由落体运动的运动性质问题，他的研究方法为后人们所采用，创造了科学的奇迹。
课堂练习：
1．在物理学的发展历程中，下面的哪位科学家首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动．并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展 ( )
A．亚里士多德 B．伽利略
C．牛顿 D．爱因斯坦
B
2．伽利略认为初速度为零的匀加速运动速度与位移及时间的关系是（ ）
A．速度与位移成正比
B．速度与位移的二次方成正比
C．速度与时间成正比
D．速度与时间的二次方成正比
3．伽利略用实验验证v∝t的最大困难是（ ）
A.不能很准确地测定下落的距离
B.不能测出下落物体的瞬时速度
C.当时没有测量时间的仪器
D. 伽利略的数学知识太少
C
B
学完了这一课，你觉得有什么想法和收获？
课题研究
1.阅读教材P39的阅读材料：
《伽利略对自由落体运动的研究》
2、认识两位伟人：亚里士多德和伽利略
亚里士多德是古代伟大的思想家、哲学家、教育家、被誉为“西方的百科全书”；但他在物理方面的结论，如重快轻慢、物体的运动需要力来维持，却是错误的。这是为什么？
请带着这个问题去图书馆或上网查找亚里士多德和伽利略的有关资料，做一点关于这两位学者的科学观念、方法、态度等方面的调查。
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作业：