1、2.6 伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究第2章 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律2.6 伽利略對(duì)落體運(yùn)動(dòng)的研究第2章 研究勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī) 1.了解自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。 2.理解伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的方法，體驗(yàn)科學(xué)研究的方法。 1.了解自由落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。他是誰(shuí)？他的全部作品有47部留存。他的著作包括天文學(xué)、動(dòng)物學(xué)、地理學(xué)、地質(zhì)學(xué)、物理學(xué)、解剖學(xué)、生理學(xué)、倫理學(xué)、心理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、政治學(xué)、修辭學(xué)、美學(xué)。他是誰(shuí)？他的全部作品有47部留存。他的著作包括天文學(xué)、黑格爾：他是歷史上最多才、最淵博的科學(xué) 天才之一，他是一個(gè)在歷史上無(wú)與 倫比的人亞里士多德馬克思、恩格斯：古希臘著名的思想家和哲學(xué)家在西方被稱為“最博學(xué)

2、的人” 古代最偉大的思想家黑格爾：他是歷史上最多才、最淵博的科學(xué) 天才這個(gè)觀點(diǎn)正確嗎？一、綿延兩千年的錯(cuò)誤生活常識(shí)告訴我們：重的物體往往比輕的物體先落地這個(gè)觀點(diǎn)正確嗎？一、綿延兩千年的錯(cuò)誤生活常識(shí)告訴我們：歷史的回顧通過(guò)觀察大量事實(shí)，我發(fā)現(xiàn)：物體下落的重快慢是由它們重量決定的，重的物體下落得快！歷史的回顧通過(guò)觀察大量事實(shí)，我發(fā)現(xiàn)：物體下落的重快慢是由它們 意大利物理學(xué)家、天文學(xué)家 伽利略你錯(cuò)了！ 物體下落過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)情況與物體的質(zhì)量無(wú)關(guān)。 意大利物理學(xué)家、天文學(xué)家你錯(cuò)了！ 物體下落過(guò)思考： 亞里士多德為什么會(huì)有錯(cuò)誤的認(rèn) 識(shí)呢？研究方法：觀察思考（直覺(jué)）思考：為什么這個(gè)錯(cuò)誤被延續(xù)了兩千多年？思考

3、： 亞里士多德為什么會(huì)有錯(cuò)誤的認(rèn) 識(shí)呢？伽利略是怎樣論證亞里士多德的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的？思 考：伽利略是怎樣論證亞里士多德思 考：跨越時(shí)空的對(duì)話跨越時(shí)空的對(duì)話邏輯的力量邏輯的力量指出了亞里士多德的觀點(diǎn): “重物比輕物下落得快”自相矛盾，是錯(cuò)誤的。正確結(jié)論：重物與輕物，下落得同樣快伽利略運(yùn)用邏輯推理的方法二、邏輯的力量指出了亞里士多德的觀點(diǎn): “重物比正確結(jié)論：重物與輕物，下落世界著名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)證明物體下落快慢與輕重?zé)o關(guān)研究方法：觀察邏輯推理實(shí)驗(yàn)(對(duì)比實(shí)驗(yàn))世界著名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)證明物體下落快慢與輕重研究方法：伽利略在研究落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中首先遇到了什么困難？伽利略作出了大膽的科學(xué)猜想，猜想的內(nèi)容是什

4、么？沒(méi)有描述運(yùn)動(dòng)的概念思 考：思 考：伽利略在研究落體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中首先遇到了什么困難？伽利略作出伽利略三、猜想與假說(shuō)自然界是簡(jiǎn)單的，自然界的規(guī)律也是簡(jiǎn)單的。物體下落速度是均勻變化的。 伽利略隨時(shí)間均勻變？隨位移均勻變？伽利略三、猜想與假說(shuō)自然界是簡(jiǎn)單的，自然界的規(guī)律也物體愛(ài)因斯坦有一句很著名的話：“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要。因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問(wèn)題有時(shí)僅僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技巧，而提出新的問(wèn)題、新的可能性、從新的角度去看舊的問(wèn)題，卻需要?jiǎng)?chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)上的真正進(jìn)步。”愛(ài)因斯坦有一句很著名的話：“提伽利略比他的前人更偉大，就在于他首先采用了以實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)猜想和假設(shè)的科學(xué)方法。在他

5、之前，學(xué)者們總是通過(guò)思辨性的論戰(zhàn)來(lái)決定誰(shuí)是誰(shuí)非。伽利略比他的前人更偉大，就在于伽利略在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到了怎樣的困難，他又是怎樣克服的？思 考：伽利略在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到了怎思 考：伽利略的探索之路（知識(shí)=觀察+實(shí)驗(yàn)+思考）大膽的猜測(cè)：下落物體的速度是隨時(shí)間均勻增加的，即伽利略的探索之路（知識(shí)=觀察+實(shí)驗(yàn)+思考）大膽的猜測(cè)：下落物困難一 瞬時(shí)速度無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量為了解決測(cè)量瞬時(shí)速度的困難，伽利略尋求間接驗(yàn)證的途徑（思維的作用） 則：測(cè)下落的高度S與時(shí)間t2成正比 知識(shí)觀察實(shí)驗(yàn)思考困難一 瞬時(shí)速度無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量為了解決測(cè)量瞬時(shí)速度的沖淡重力困難二 物體下落很快，很難測(cè)定不同位移的時(shí)間（思維）為了減緩物體下落速

6、度，伽利略設(shè)計(jì)了著名的“沖淡重力”的斜面實(shí)驗(yàn)。 沖淡重力困難二 物體下落很快，很難測(cè)定不同位移的時(shí)間伽利略的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：“沖淡重力”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籍助手利用自己的脈搏測(cè)時(shí)間伽利略一些貴族懷疑者在翻閱助手利用自己伽利略一些貴族斜面實(shí)驗(yàn)的結(jié)論在斜面上物體運(yùn)動(dòng)的x與t2成正比關(guān)系， 物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。在同一斜面上不同質(zhì)量的物體x/t2相同，既加速度相同 物體運(yùn)動(dòng)的快慢與質(zhì)量無(wú)關(guān)。斜面實(shí)驗(yàn)的結(jié)論在斜面上物體運(yùn)動(dòng)的x與t2成正比關(guān)系，合理外推 困難三:伽利略用斜面實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了后，怎樣說(shuō)明落體運(yùn)動(dòng)也符合這個(gè)規(guī)律？合理外推 困難三:伽利略用斜面實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了后，怎樣說(shuō)明

7、落體運(yùn)動(dòng) 1.伽利略經(jīng)過(guò)多次斜面實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：斜面的傾角逐漸增大時(shí)，st2仍然存在，但 比值隨傾角的增大而增大。 2.伽利略合理推論： 當(dāng)斜面傾角增大到900，即斜面與地面垂直時(shí)， st2仍然存在，但 比值隨傾角的增大而增大。 3. 結(jié)論：自由落體運(yùn)動(dòng)是一種特殊的勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 1.伽利略經(jīng)過(guò)多次斜面實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：斜面的傾角逐漸增大時(shí)，s至此，他終于成功地驗(yàn)證了原先的猜想，不但否定了亞里士多德的錯(cuò)誤論斷，而且得到了物體下落的規(guī)律。分析：伽利略的成功，不僅在于找到了落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，更重要的是開(kāi)辟了一條研究物理學(xué)的研究之路。至此，他終于成功地驗(yàn)證了原先的猜想，不但否定了亞里士多德的錯(cuò)為什么說(shuō)伽利略把他的

8、結(jié)論外推到90需要很大的勇氣？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：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？單純自由落體運(yùn)動(dòng)是：v0=0的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且所有物體下落的加速度都相同。結(jié) 論：自由落體運(yùn)動(dòng)是：v0=0的勻加速結(jié) 論：伽利略的科學(xué)方法重的物體下落得比輕的物體快?v ts t2小球在斜面上運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn) 外推至落體運(yùn)動(dòng)對(duì)現(xiàn)象的一般觀察提出假設(shè)邏輯(數(shù)學(xué))得出推論對(duì)推論進(jìn)行檢驗(yàn)對(duì)假說(shuō)修正和推廣伽利略的科學(xué)方法重的物體下落得比輕的v ts t2小球現(xiàn)代研究落體運(yùn)動(dòng)的方

9、法：1. 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器2. 用頻閃照片3. 用光電計(jì)時(shí)器（測(cè)速計(jì)等）超越伽利略現(xiàn)在我們不必用斜面來(lái)“沖淡重力”，可以對(duì)落體運(yùn)動(dòng)精確地“計(jì)時(shí)”、“定位”，直接研究落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)?，F(xiàn)代研究落體運(yùn)動(dòng)的方法：1. 用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器2. 用頻超越伽利略 現(xiàn)代研究落體運(yùn)動(dòng)的方法： 用頻閃照片超越伽利略 現(xiàn)代研究落體運(yùn)動(dòng)的方法： 實(shí)驗(yàn)三 牛頓管實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 金屬片與羽毛同時(shí)落地 實(shí)驗(yàn)三 牛頓管實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 人們采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段測(cè)得： 一切物體的自由落體的加速度都相同，這個(gè)加速度叫重力加速度，用g表示。通常的計(jì)算，g值取9.8m/s2 實(shí)際意義 ：當(dāng)物體所受空氣阻力比物體本身重力小得多時(shí)，即fG時(shí)。從靜止開(kāi)始的豎直下落

10、運(yùn)動(dòng)，可以按自由落體運(yùn)動(dòng)處理。人們采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段測(cè)得： 實(shí)際意義 ： 為了紀(jì)念伽利略的偉大貢獻(xiàn)，1993年4月8日，來(lái)自世界各地的科學(xué)家把木球、鋁球、塑料球等不同材料制成的小球從比薩斜塔上44m高處同時(shí)靜止釋放，用精密電子儀器和攝像機(jī)記錄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有小球幾乎同時(shí)以同一速度落地 。 為了紀(jì)念伽利略的偉大貢獻(xiàn)，1993年4月8日伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開(kāi)端。 愛(ài)因斯坦 伽利略物理學(xué)家、天文學(xué)家伽利略的發(fā)現(xiàn)以 伽利略德國(guó)著名物理學(xué)家玻恩說(shuō)：“我榮獲1954年的諾貝爾獎(jiǎng)，與其說(shuō)是因?yàn)槲宜l(fā)表的著作里包括了一個(gè)自然現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，

11、倒不如說(shuō)是因?yàn)槟抢锩姘ㄒ粋€(gè)關(guān)于自然現(xiàn)象的新思想方法基礎(chǔ)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(xué)知識(shí)的長(zhǎng)河中所占比例愈來(lái)愈小。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。德國(guó)著名物理學(xué)家玻恩說(shuō)：“我榮獲伽利略已死去三百多年，對(duì)伽利略的審判從伽利略的一生看科學(xué)與社會(huì) p49對(duì)伽利略的審判從伽利略的一生看科學(xué)與社會(huì) p49介紹一本好書介紹一本好書1伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯思維的完美結(jié)合，如圖所示，可大致表示其實(shí)驗(yàn)和思維的過(guò)程，對(duì)這一過(guò)程的分析，下列說(shuō)法正確的是（ ）丁甲乙丙1伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，

12、是科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯思維的完美結(jié)A其中的甲圖是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，丁圖是經(jīng)過(guò)合理的外推得到的結(jié)論B其中的丁圖是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，甲圖是經(jīng)過(guò)合理的外推得到的結(jié)論C運(yùn)用甲圖的實(shí)驗(yàn)，可“沖淡”重力的作用，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯D運(yùn)用丁圖的實(shí)驗(yàn)，可“放大”重力的作用，使實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象更明顯丁甲乙丙答案ACA其中的甲圖是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，丁圖是經(jīng)過(guò)合理的外推得到的結(jié)論丁甲2.在一高塔頂端同時(shí)釋放一片羽毛和一個(gè)玻璃球，玻璃球先于羽毛到達(dá)地面，這主要是因?yàn)椋?）A. 它們的質(zhì)量不等 B. 它們的密度不等 C. 它們的材料不同 D. 空氣阻力的影響不同D2.在一高塔頂端同時(shí)釋放一片羽毛和一個(gè)玻璃球，玻璃球先于羽毛3伽利略對(duì)運(yùn)動(dòng)的研究，不僅確立了許多用于描述運(yùn)動(dòng)的基本概念，而且創(chuàng)立了一套對(duì)近代科學(xué)的發(fā)展極為有益的科學(xué)方法，或者說(shuō)給出了科學(xué)研究過(guò)程的基本要素，這些要素包含了以下幾個(gè)環(huán)節(jié)：對(duì)現(xiàn)象的一般觀察；_；運(yùn)用邏輯得出結(jié)論；_;對(duì)假設(shè)進(jìn)行修正和推廣。提出假設(shè) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)結(jié)論