伽利略对自由落体运动的研究.ppt

,第二章匀变速直线运动的研究,2.6伽利略对自由落体运动的研究,(重走大师之路体验科学方法),他是谁？,他的全部作品有47部留存。他的著作包括天文学、动物学、地理学、地质学、物理学、解剖学、生理学、伦理学、心理学、经济学、政治学、修辞学、美学。,黑格尔：他是历史上最多才、最渊博的科学天才之一，他是一个在历史上无与伦比的人,亚里士多德,名言：“吾爱吾师，吾更爱真理”,马克思、恩格斯：古希腊著名的思想家和哲学家在西方被称为“最博学的人”古代最伟大的思想家,亚里士多德从17岁开始入师门，跟随柏拉图达20年之久。亚里士多德对老师是很崇敬的。他曾写了一首诗赞美柏拉图：“在众人之中，他是唯一的，也是最初的。这样的人啊，如今已无处寻觅！”然而在追求真理的征程中，亚里士多德非常勇敢、坚决地批评老师的错误和缺点，在哲学思想的内容和方法上都同柏拉图存在着严重的分歧。于是有些人就指责他背叛了老师，亚里士多德对此回敬了一句流传至今的名言：,“吾爱吾师，吾更爱真理!”,生活常识：重的物体往往比轻的物体先落地,这个观点正确吗？,亚里士多德：物体下落的快慢由它们的重量决定,思考:亚里士多德为什么会有错误的认识呢？,思考:为什么这个错误被延续了两千多年？,一绵延两千年的错误,研究方法：观察思考（直觉）,这一论断符合人们的常识！,伽利略,伽利略物理学家、天文学家,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,德国著名物理学家玻恩说：“我荣获1954年的诺贝尔奖，与其说是因为我所发表的著作里包括了一个自然现象的发现,倒不如说是因为那里面包括一个关于自然现象的新思想方法基础的发现.”,伽利略已死去三百多年,他所发现的自由落体规律在物理学知识的长河中所占比例愈来愈小,但他研究问题所创造的一套科学方法,却不断为后人所继承、发扬,创造了比自由落体规律高出千百倍的财富。,思考：伽利略是怎样论证亚里士多德的观点是错误的？,假设：重的物体下落得快,V128,V1=8,V2=4,4V128,?,伽利略,思想观念开始发生变化！,重的快！,一样快！,跨越时空的对话,二逻辑的力量,论证了亚里士多德的错误观点:“重物比轻物下落得快”,正确结论:重物与轻物下落得同样快,伽利略运用逻辑推理的方法,世界著名的比萨斜塔实验证明,物体下落快慢与轻重无关,研究方法：观察逻辑推理实验（对比实验）,思考：伽利略在研究落体运动过程中首先遇到了什么困难？,思考：伽利略作出了大胆的科学猜想，猜想的内容是什么？,没有描述运动的概念,三猜想与假说,三猜想与假说,自然界是简单的，自然界的规律也是简单的。物体下落速度是均匀变化的,伽利略,三猜想与假说,伽利略,随时间均匀变？随位移均匀变？,物体下落速度是均匀变化的。,伽利略比他的前人更伟大，就在于他搜先首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法。在他之前，学者们总是通过思维性的论战来决定谁是谁非。,爱因斯坦有一句著名的话：“提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题有时只是一个数学上或实验上的技巧，而提出新的问题、新的可能性，却需要创造性的想象力，而且标志着科学上的真正进步。”,思考：伽利略在实验过程中遇到了怎样的困难，他又是怎样克服的？,四实验验证,困难一：速度无法直接测量突破：间接验证,若v00,且,必有,3x1,5x1,困难二：落体运动时间太短，无法准确测量突破：“冲淡”重力，使其加速度减小,四实验验证,伽利略的实验设计：“冲淡重力”,怀疑者在翻阅亚里士多德的书籍,助手利用自己的脉搏测时间,伽利略,一些贵族,实验器材、过程实验结论：_,小球做匀加速运动,同斜面，质量不同，加速度相同,四实验验证,质量不同,同斜面,加速度相同增大斜面倾角,加速度变大;质量不同,加速度仍相同,四实验验证,合理外推,质量不同小球同一斜面下落，加速度相同增大斜面倾角，加速度变大倾角很大，接近落体运动倾角900,就是自由落体运动！,“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。,如果斜面倾角增大到九十度，小球仍然做匀加速直线运动，且加速度最大。,后人在用伽利略的器材重复他的实验时发现：铜球沿鞋面滚下，如果斜面倾斜超过50就很难准确计时。伽利略把他的结论外推至900是需要很大勇气的。后来，他的外推被实验证实了。,思考：为什么说伽利略把他的结论外推到900需要很大的勇气？,单纯的逻辑推理和对有限事实的归纳都不会导致新的发现；科学发现中最活跃的因素是猜想、假设与直觉。因为这个原因，对于新发现的规律不能有百分之百的把握。,修正,伽利略在两种新科学的对话中提到：“重球与轻球在落地时相差两指的宽度”如何理解这“两指宽”？,结论,自由落体运动是:v00的匀加速直线运动，且所有物体下落的加速度都相同。,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,伽利略的科学方法,五伽利略的科学方法,真正的物理学开始了,超越伽利略,现在我们不必用斜面来“冲淡重力”，可以对落体运动精确地“计时”、“定位”，直接研究落体运动的性质。现代研究落体运动的方法：1、用打点计时器2、用频闪照片3、用光电计时器（测速计等）,十大最美丽物理实验,对伽利略的审判,为了纪念伽利略的伟大贡献，1993年4月8日，来自世界各地的科学家把木球、铝球、塑料球等不同材料制成的小球从比萨斜塔上44m高处同时静止释放，用精密电子仪器和摄像机记录，结果发现所有小球落地。,几乎