《自由落體運動》課件人教版31

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伽利略對自由落體運動的研究6伽利略對自由落體運動的研究1落體的運動是司空見慣的，但人類對它的認識卻經歷了差不多兩千年的時間。

愛因斯坦曾經頗為感慨地說：“有一個基本問題，幾千年來都因為它太復雜而含糊不清，這就是運動的問題?！币?、綿延兩千年的錯誤落體的運動是司空見慣的，但人類對它的認識卻經歷了差不多兩2？輕重不同的物體下落快慢相同嗎

公元前4世紀，古希臘哲學家亞里士多德根據對上述類似現象的觀察，直接得出結論：重的物體比輕的物體下落快。你對他的觀點產生過懷疑嗎？？輕重不同的物體下落快慢相同嗎公元前4世紀，古希臘哲學家3古希臘著名的思想家和哲學家

在西方被稱為“最博學的人”

古代最偉大的思想家（馬克思）

亞里士多德乃是歷史上最多才、最淵博（最深刻）的科學天才之一，他是一個在歷史上無與倫比的人……柏拉圖的著作被廣泛地閱讀，亞里士多德則直到最近還未被認識，所流行的乃是關于他的一些最錯誤的偏見。

——黑格爾亞里士多德(Aristotle，前384—322)古希臘著名的思想家和哲學家在西方被稱為“最博學的人”古代4思考：亞里士多德為什么會有錯誤的認識呢？思考：為什么這個錯誤被延續(xù)了兩千多年？由于亞里士多德在學術界的崇高地位，且他這一論斷符合人們的常識，以至于其后兩千年時間里，大家都奉為經典。公元前，人們對物體下落的研究很少，憑著觀察認為重的物體比輕的物體下落得快。思考：亞里士多德為什么會有錯誤的認識呢？思考：為什么這個錯誤5伽利略（1564-1642）物理學家、天文學家思考：伽利略是怎樣論證亞里士多德的觀點是錯誤的？讓我們跟隨伽利略的思路一起來探究！

16世紀末，意大利物理學家伽利略對亞里士多德論斷提出了疑問。他在1638年出版的《兩種新科學的對話》一書中對此做出了評論，并對落體運動進行了系統(tǒng)研究。伽利略（1564-1642）物理學家、天文學家思考：伽利略6二、邏輯的力量跨越時空的對話，發(fā)現問題：落體佯謬二、邏輯的力量跨越時空的對話，發(fā)現問題：落體佯謬7v1=8v2=4v12>84<v12<8伽利略認為：重物與輕物應該下落得同樣快。出現互相矛盾，亞里士多德的理論陷入困境二、邏輯的力量v1=8v2=4v12>84<v12<8伽利略認為：出現互相8既然物體自由下落跟質量無關，那么它到底遵循什么樣的規(guī)律呢？伽利略用推論否定了亞里士多德的觀點后，就開始研究落體運動的性質。三、猜想與假設思考：伽利略在研究落體運動過程中遇到了哪些困難？既然物體自由下落跟質量無關，那么它到底遵循什么樣的規(guī)律呢？三9伽利略相信：1、自然界的規(guī)律是簡單的。2、落體運動一定是一種最簡單的變速運動。3、它的速度應該是均勻變化的。思考：他作出了大膽的科學猜想，猜想的內容是什么？困難一：伽利略研究落體運動首先應該解決的問題是建立描述運動所需要的概念。此前我們所學過的概念，諸如瞬時速度、平均速度以及加速度等，就是伽利略首先建立起來的。伽利略相信：思考：他作出了大膽的科學猜想，猜想的內容是什么10則：測下落的高度與時間t2成正比若初速v0=0，v∝tx∝t2三、猜想與假設困難二：瞬時速度無法直接測量

伽利略尋求間接驗證的途徑（思維的作用）。伽利略大膽的猜想：

v∝x（最后否定了）則：測下落的高度與時間t2成正比若初速v0=0，v∝111、沒有準確的計時工具解決方案：滴水計時2、物體下落很快，很難測定不同位移的時間解決方案：為了減緩物體下落速度，伽利略設計了著名的“沖淡重力”的斜面實驗。困難三：落體運動時間太短，無法準確測量,伽利略是怎樣克服的？四、實驗驗證1、沒有準確的計時工具困難三：落體運動時間太短，無法準確測量12懷疑者在翻閱亞里士多德的書籍助手利用自己的脈搏測時間一些貴族伽利略斜面實驗數據手稿伽利略四、實驗驗證懷疑者在翻閱亞里士多德的書籍助手利用自己的脈搏測時間一些貴族13銅壺漏滴實驗設計：伽利略斜面實驗銅壺漏滴實驗設計：伽利略斜面實驗14實驗驗證：伽利略用銅球從斜槽的不同位置由靜止下落，伽利略手稿中記錄的一組實驗數據結果表示為：

伽利略發(fā)現，斜面的傾角不同，上述比例關系同樣成立，只是這個常數的隨著θ的增大而增大。時間單位12345678距離單位32130298526824119216002104實驗驗證：伽利略用銅球從斜槽的不同位置由靜止下落，伽利略手15

小球的運動是勻加速直線運動

質量不同小球同一斜面下落，加速度相同

增大斜面傾角，加速度變大“沖淡重力”實驗結論小球的運動是勻加速直線運動“沖淡重力”實驗結論16

質量不同小球同一斜面下落，加速度相同

增大斜面傾角，加速度變大

傾角很大，接近落體運動→合理外推：傾角900，就是自由落體運動！思考：伽利略用斜面實驗驗證了后，怎樣說明落體運動也符合這個規(guī)律？質量不同小球同一斜面下落，加速度相同思考：伽利略用斜面實17思考：為什么說伽利略把他的結論外推到90度需要很大的勇氣？后人在伽利略的器材重復他的實驗時發(fā)現，銅球沿斜面滾下，如果斜面傾角超過5°就很難準確計時。思考：為什么說伽利略把他的結論外推到90度需要很大的勇氣？18為什么日常生活中常會見到，較重的物體下落得比較快呢？

如果完全排除空氣阻力，那么，所有物體下落都將一樣快。

在科學研究中，懂得忽略什么，有時與懂得重視什么同等重要.——伽利略為什么日常生活中常會見到，較重的物體下落得比較快呢？19傳說中的比薩斜塔實驗重的鐵球和輕的鐵球下落快慢相同愛因斯坦：真正的物理學從那時開始了！傳說中的比薩斜塔實驗重的鐵球和輕的鐵球下落快慢相同愛因斯坦：20

為了紀念伽利略的偉大貢獻，1993年4月8日，來自世界各地的科學家把木球、鋁球、塑料球等不同材料制成的小球從比薩斜塔上44m高處同時靜止釋放，用精密電子儀器和攝像機記錄，結果發(fā)現所有小球落地.幾乎同時以同一速度為了紀念伽利略的偉大貢獻，1993年4月8日，來自世21至此，伽利略終于成功地驗證了自己的猜想，不僅徹底否定了亞里士多德關于落體運動的錯誤論斷，而且得到了物體下落的規(guī)律。伽利略的成功，不僅在與找到了落體運動的規(guī)律，更重要的是開辟了一條研究物理學的研究之路。現在我們已經有足夠的設備準確的驗證落體運動規(guī)律知識觀察實驗思考至此，伽利略終于成功地驗證了自己的猜想，不僅徹底否定了亞里士22

現在我們不必用斜面來“沖淡重力”，可以對落體運動精確地“計時”、“定位”，直接研究落體運動的性質。

現代研究落體運動的方法：

1、用打點計時器超越伽利略現在我們不必用斜面來“沖淡重力”，可以對落體運動精232、用頻閃照片3、用光電計時器（測速計等）超越伽利略2、用頻閃照片超越伽利略24人們采用先進的實驗手段測得：一切物體的自由落體的加速度都相同，這個加速度叫重力加速度，用g表示。通常的計算，g值取9.8m/s2實際意義：當物體所受空氣阻力比物體本身重力小得多時，即Ff<<G時。從靜止開始的豎直下落運動，可以按自由落體運動處理。人們采用先進的實驗手段測得：實際意義：25落體運動?v∝tx∝t2小球在斜面上運動實驗

外推至落體運動對現象的一般觀察提出假設邏輯(數學)得出推論對推論進行檢驗對假說修正和推廣問題:你能歸納出伽利略的科學方法嗎？落體v∝tx∝t2小球在斜面外推至對現象的提出假設邏26伽利略科學思想方法的核心：把實驗和邏輯推理（包括數學推演）和諧地結合起來。伽利略科學思想的成就

伽利略的發(fā)現以及他所應用的科學的推理方法，是人類思想史上最偉大的成就之一，而且標志著物理學的真正開端.——愛因斯坦伽利略科學思想方法的核心：伽利略科學思想的成就伽利略27

伽利略之前的科學躑躅于泥途荒灘，因而千年徘徊。從伽利略開始，大師輩出，經典如云，近代科學的大門從此打開了。伽里略已死去三百多年，他所發(fā)現的自由落體規(guī)律在物理學知識的長河中所占比例愈來愈小，但他研究問題所創(chuàng)造的一套科學方法，卻不斷為后人所繼承、發(fā)揚，創(chuàng)造了比自由落體規(guī)律高出千百倍的財富。伽利略之前的科學躑躅于泥途荒灘，因而千年徘徊。從伽利略28

學完了這一課，你覺得有什么想法和收獲？討論閱讀本課內容及課本P51“從伽利略的一生看科學與社會”學完了這一課，你覺得有什么想法和收獲？討論閱讀29

每個人的心靈深處都有著只有他自己理解的東西。對具有高度自覺與深邃透徹的心靈的人來說，痛苦與煩惱是他必備的氣質。在