高中物理 2.6伽利略对自由落体运动的研究课件3 新人教版必修1.ppt

2 6 伽利略对自由落体运动的研究 生活中的落体现象 亚里士多德的思考 古希腊哲学的集大成者 师承柏拉图 被誉为百科全书式的哲学家 他一生勤奋治学 从事的学术研究涉及到逻辑学 修辞学 物理学 生物学 教育学 心理学 政治学 经济学 美学等 写下了大量的著作 据说有四百到一千部 主要有 工具论 形而上学 物理学 伦理学 政治学 诗学 等 他的思想对人类产生了深远的影响 他创立了形式逻辑学 丰富和发展了哲学的各个分支学科 对科学的发展作出了巨大的贡献 他的思想曾经统治过全欧洲 几乎改变了全西方的哲学家 亚里士多德 前384 前322年 亚里士多德最早对 落体现象 进行了系统地研究与论述 研究方法 观察 思考 直觉 现象观察 重的物体往往比轻的物体先落地直观结论 物体下落的快慢由它们的重量决定 亚里士多德的思考 亚里士多德的详细解析赖以建立的经验很简单 但当时的人们能够像亚里士多德那样接受这些事实 尽管今天的人们已经知道他的宇宙物理学理论是完全错误的 也是不可补救的 但它仍然是物理学 换句话说 是一种高度发展的理论 此理论以常识资料为出发点 并把这些资料上升为一种系统的 连贯的严密的解释 法国著名科学史学家alexandrekoyre 伽利略研究 伽利略的思考 伽利略 伽利雷 物理学家 天文学家 发明家 他发明了温度计 液压秤和天文望远镜 是近代实验物理学的开拓者 被誉为 近代科学之父 他是为维护真理而进行不屈不挠的科学战士 恩格斯称他是 不管有何障碍 都能不顾一切而打破旧说 创立新说的巨人之一 伽利略著有 星际使者 关于太阳黑子的书信 关于托勒密和哥白尼两大世界体系的对话 关于两门新科学的对话和数学证明 和 试验者 伽利略 galileogalilei 意大利 1564 02 1642 01数学家 物理学家 天文学家 近代实验科学的先驱者 再 约1900年之后 出生于意大利的科学巨擘伽利略同样关注到了落体运动现象 伽利略的思考 1 亚里士多德的逻辑悖论 v12 8 v1 8 v2 4 4 v12 8 再 伽利略的思考 运用逻辑推理的方法 伽利略证明了亚里士多德 重物比轻物下落得快 的结论是错误的 他认为 有理由相信 重的物体与轻的物体应该下落得同样快 再 伽利略的思考 为了证明这个结论 据信伽利略做了大量的实验 比萨斜塔实验无可靠史实记载 他手稿中的表述很可能是一种思想中的实验 结果发现 落体运动中 下落运动与物体的具体特征并无关系 无论木制球或铁制球 如果同时开始下落 不考虑空气的阻滞或者推动 它们将同时到达地面 即使是从塔顶下落 落地的差异不会超过 两指 也就是说 轻重物体的自由下落速度是相同的 再 伽利略比他的前人更伟大 就在于他首先采用了以实验检验猜想和假设的科学方法 在他之前 学者们总是通过思辨性的论战来决定谁是谁非 伽利略的思考 2 深入思考 落体运动遵循怎样的规律呢 伽利略哲学信念 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 速度应该是均匀变化的 坚持同样信仰的还要达芬奇 笛卡尔等巨匠 再 伽利略的思考 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仅仅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 从新的角度去看旧的问题 却需要创造性的相像力 而且标志着科学上真正进步 爱因斯坦 利用当时伽利略定义的瞬时速度v和平均速度的概念 假设2将得出复杂的结论 时间凝滞 由此 伽利略大胆猜测 下落物体的速度是随时间均匀增加的 即v t 再 伽利略的思考 实验验证遇到的困难 困难一 瞬时速度无法直接测量解决方案 间接验证 若初速v0 0 v t则有x t2 再 伽利略的思考 困难二 落体运动时间太快 利用 铜壶滴漏 根本无法准确测量时间解决方案 为了减缓物体下落速度 伽利略设计了著名的 冲淡重力 的斜面实验 再 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 伽利略的实验验证 重走巨人之路 再现规律 伽利略的实验模拟 实验数据处理 伽利略的实验数据 伽利略斜面实验数据手稿 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 伽利略 冲淡重力 实验初步结论 伽利略 冲淡重力 实验结论外推的逻辑合理性 等末速度法 物体从相同的位置经不同的路途落于同一高度 终了速度大小相等 h l a1 b1 a2 b2 b3 a3 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 伽利略结论的修正推广 合理外推 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 后人在用伽利略的器材重复他的实验时发现 铜球沿斜面滚下 如果斜面倾角超过5 就很难准确计时 伽利略把他的结论外推至90 是需要很大勇气的 伽利略的勇气 伽利略运用最大胆的思辨弥补了经验材料之间的空隙 伽利略的方法是理论和实验相结合的方法 伽利略当之无愧的成为近代物理之父 爱因斯坦 伽利略成功验证了自己的猜想 不仅彻底否定了亚里士多德关于落体运动的错误论断 而且得到了落体运动的规律 自由落体运动是匀加速直线运动 伽利略的科学方法 落体运动 v t x t2 小球在斜面上运动实验 忽略空气阻力 对现象的一般观察 提出猜想 逻辑 数学 得出推论 通过实验对推论验证 修正推广 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 伽利略科学方法 十大最美丽物理实验 伽利略科学方法的深远影响 伽利略创立近代科学时用了三个方法 实验方法 数学方法和思想实验方法 在其后的200年中 自然科学迅猛发展 涌现出了许许多多物理学巨匠 当人类进入20世纪时 思想实验的方法突然被频繁的运用起来 爱因斯坦创立了相对论 当人们离开伽利略的船舱来到爱因斯坦的火车上时 关于尺缩效应 关于同时的相对性 关于只有在高速世界里才可能发生的奇妙景象 被爱因斯坦用思想实验论述得合情合理 波尔和爱因斯坦关于量子的概率进行争论时 他们用思想实验进行辩论 让人类看到世界上第一流的科学