伽利略对自由落体运动的研究（沪科版课件

第二章研究匀变速直线运动的规律 2 1伽利略对落体运动的研究 第二章研究匀变速直线运动的规律 轻重不同的物体下落的快慢是否相同 问题提出 生活经验 重的物体下落的快 轻的物体下落的慢 轻重不同的物体下落的快慢是否相同 重的物体比轻的物体下落得快 古希腊伟大的思想家 亚里士多德 物体越重下落越快 敢于猜想 下落一样快 伽利略 G Galilei 1564 1642 分歧 两个铁球同时落地伽利略是17世纪意大利伟大的科学家 他在学校念书的时候 同学们就称他为 辩论家 他提出的问题很不寻常 常常使老师很难解答 那时候 研究科学的人都信奉亚里士多德 把这位两千多年前的希腊哲学家的话当作不容许更改的真理 谁要是怀疑亚里士多德 人们就会责备他 你是什么意思 难道要违背人类的真理吗 亚里士多德曾经说过 两个铁球 一个10磅重 一个1磅重 同时从高处落下来 10磅重的一定先着地 速度是1磅重的10倍 这句话使伽利略产生了疑问 他想 如果这句话是正确的 那么把这两个铁球拴在一起 落得慢的就会拖住落得快的 落下的速度应当比10磅重的铁球慢 但是 如果把拴在一起的两个铁球看作一个整体 就有11磅重 落下的速度应当比10磅重的铁球快 这样 从一个事实中却可以得出两个相反的结论 这怎么解释呢 伽利略带着这个疑问反复做了许多次试验 结果都证明亚里士多德的这句话的确说错了 两个不同重量的铁球同时从高处落下来 总是同时着地 铁球往下落的速度跟铁球的轻重没有关系 伽利略那时候才25岁 已经当了数学教授 他向学生们宣布了试验的结果 同时宣布要在比萨城的斜塔上做一次公开试验 消息很快传开了 到了那一天 很多人来到斜塔周围 都要看看在这个问题上谁是胜利者 是古代的哲学家亚里士多德呢 还是这位年轻的数学教授伽利略 有的说 这个青年真是胆大妄为 竟想找亚里士多德的错处 有的说 等会儿他就固执不了啦 事实是无情的 会让他丢尽了脸 伽利略在斜塔顶上出现了 他右手拿着一个10磅重的铁球 左手拿着一个1磅重的铁球 两个铁球同时脱手 从空中落下来 一会儿 斜塔周围的人都忍不住惊讶地呼喊起来 因为大家看见两个铁球同时着地了 正跟伽利略说的一个样 这时大家才明白 原来像亚里士多德这样的大哲学家 说的话也不是全都对的 落体运动的快慢与质量无关 实验演示 实验演示 牛顿管实验 阿波罗登月实验 1971年 阿波罗飞船登上无大气的月球后 宇航员特地做了使羽毛和重锤从同一高度同时释放的实验 无数观众从荧屏上看到 它们并排下落 同时落到月球表面 大卫 斯科特 拨开阻力的迷雾 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 得出结论 1 落体运动的快慢与质量无关 2 轻重不同的物体下落得快慢不同 主要是由于空气阻力不同造成的 提出问题 既然物体自由下落跟质量无关 那么它到底遵循什么样的规律呢 伽利略用佯谬法否定了亚里士多德的观点后 就开始研究落体运动的性质 伽利略的探索之路 大胆猜测 下落物体的速度是随时间均匀增加的 即 表示 速度V与时间t成正比 困难一 瞬时速度无法准确测量 为了解决测量瞬时速度的困难 伽利略寻求间接验证的途径 思维的作用 困难二 当时没有准确的计时工具 很难测定物体通过不同位移的时间 设计了著名的 冲淡重力 的斜面实验 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 实验验证 伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落 伽利略手稿中记录的一组实验数据 伽利略发现 斜面的倾角不同 上述比例关系同样成立 只是这个常数的随着 的增大而增大 困难三 伽利略用斜面实验验证了后 怎样说明落体运动也符合这个规律 合理外推 随着倾角的增大 常数的数值在增大 当 90度时 即物体竖直下落时 这个关系也应该成立 此时的数值最大 物理意义 伽利略的成功 不仅在与找到了落体运动的规律 更重要的是开辟了一条物理学的研究之路 得出结论 至此 伽利略终于成功地验证了原先的猜想 不但否定了亚里士多德的错误论断 而且得到了物体下落的规律 提问 猜想 数学推理 v t 落体运动有何规律 实验验证 得出结论 合理外推 s t2 斜面实验 外推至落体运动 伽利略的科学方法 v t 伽利略的探究之路 落体运动的性质是什么 猜想 v t 数学推理 s t2 实验验证 斜面实验 合理外推 的数值随倾角增大而增大当倾角等于900时变为自由落体 得出结论 自由落体运动是一种速度均匀增加的运动 超越伽利略 现在我们不必用斜面来 冲淡重力 采用现代化的仪器设备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 常用现代研究落体运动的方法 1 频闪照相法2 打点计时器 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了近代物理之父 爱因斯坦 自然科学的诞生要归功于伽利略 他这方面的功劳大概无人能及 史蒂芬 霍金 十大最美丽物理实验