湖南省蓝山二中高一物理《伽利略对自由落体运动的研究》课件.ppt

伽利略对自由落体运动的研究 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 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 这个观点正确吗 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 思考 亚里士多德为什么会有错误的认识呢 亚里士多德 物体下落的快慢由它们的重量决定 生活常识 重的物体往往比轻的物体先落地 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 伽利略物理学家 天文学家 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 伽利略是怎样论证亚里士多德的观点是错误的 思考 假设 重的物体下落得快 v12 8 v1 8 v2 4 4 v12 8 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 二 逻辑的力量 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 伽利略在研究落体运动过程中首先遇到了什么困难 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 思考 思考 伽利略 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 爱因斯坦有一句很著名的话 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 却需要创造性的想象力 而且标志着科学上的真正进步 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 三 猜想与假说 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 伽利略在实验过程中遇到了怎样的困难 他又是怎样克服的 思考 若v0 0 且v t 必有x t2 3x1 5x1 困难一 速度无法直接测量突破 间接验证 四 实验验证 四 实验验证 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 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 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 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90 就是自由落体运动 合理外推 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 后来 他的外推被试验证实了 为什么说伽利略把他的结论外推到90 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 思考 自由落体运动是 v0 0的匀加速直线运动 且所有物体下落的加速度都相同 结论 观察现象 科学研究过程的基本要素 五 伽利略的科学方法 提出假设 运用逻辑得出推论 实验验证 修正推广 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 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 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 结果发现所有小球几乎同时以同一速度落地 及时反馈 p45 5 频闪摄影是研究变速运动常用的手段 在暗室中 照相机的快门处于常开状态 频闪仪每隔一段时间发出一次短暂的强烈闪光 照亮运动的物体 于是照片上记录了物体在几个闪光时刻的位置 如图是小球自由下落时的频闪照片 频闪仪每隔0 04秒闪光一次 如果要通过这幅照片测量自由落体加速度 可以采用哪几种方法 试一试 照片中的数字是小球距起落点的距离 1 如图所示 在天花板下悬挂一长为l的木棍 在木棍下端的正下方h处有一观察着 他看到木棍因悬线断开而自由下落 求木棍通过观察着p所经历的时间 2 某物体甲从某一高度h1处自由落下 1s后从另一较低高度h2处自由落下另一物体乙 若从甲开始开始下落处算起 甲下落45m之后追上了乙 并且再经过1s落地 则乙下落的时间是多少 不计空气阻力 g 10m s2 两物体运动路线平行 2 某物体甲从某一高度h1处自由落下 1s后从另一较低高度h2处自由落下另一物体乙 若从甲开始开始下落处算起 甲下落45m之后追上了乙 并且再经过1s落地 则乙下落的时间是多少 不计空气阻力 g 10m s2 两物体运动路线平行 3 在软绳两端各拴一石块 绳长3m 拿着上端石块使它与桥面相平 放手让两石块自由下落 测得二石块落水声相差0 2s 问桥面距水面多高 g 10m s2 12 8m 3 在软绳两端各拴一石块 绳长3m 拿着上端石块使它与桥面相平 放手让两石块自由下落 测得二石块落水声相差0 2s 问桥面距水面多高 g 10m s2 4 设宇航员在某行星上从高32m