湖南省长郡中学高中物理第二章第六节伽利略对自由落体运动的研究课件新人教版必修1

1、 伽利略对自由落体运动的伽利略对自由落体运动的研究研究他是谁？他是谁？他的全部作品有他的全部作品有47部留存。部留存。他的著作包括天文学、动物学、他的著作包括天文学、动物学、地理学、地质学、物理学、解剖学、地理学、地质学、物理学、解剖学、生理学、伦理学、心理学、经济学、生理学、伦理学、心理学、经济学、政治学、修辞学、美学。政治学、修辞学、美学。黑格尔：黑格尔：他是历史上最多才、最渊博的科学他是历史上最多才、最渊博的科学 天才之一，他是一个在历史上无与天才之一，他是一个在历史上无与 伦比的人伦比的人亚里士多德亚里士多德名言：名言：“吾爱吾师，吾更爱真理吾爱吾师，吾更爱真理”马克思、恩格斯：马克思

2、、恩格斯：古希腊著名的思想古希腊著名的思想家和哲学家在西方被称家和哲学家在西方被称为为“最博学的人最博学的人” 古代古代最伟大的思想家最伟大的思想家生活常识：生活常识：重的物体往往比轻的物体先落地重的物体往往比轻的物体先落地亚里士多德：亚里士多德：物体下落的快慢由它们的重量物体下落的快慢由它们的重量 决定决定生活常识：生活常识：重的物体往往比轻的物体先落地重的物体往往比轻的物体先落地这个观点这个观点正确吗？正确吗？亚里士多德：亚里士多德：物体下落的快慢由它们的重量物体下落的快慢由它们的重量 决定决定生活常识：生活常识：重的物体往往比轻的物体先落地重的物体往往比轻的物体先落地这个观点这个观点正确

3、吗？正确吗？一、绵延两千年的一、绵延两千年的错误错误亚里士多德：亚里士多德：物体下落的快慢由它们的重量物体下落的快慢由它们的重量 决定决定生活常识：生活常识：重的物体往往比轻的物体先落地重的物体往往比轻的物体先落地这个观点这个观点正确吗？正确吗？思考：思考：亚里士多德为什么会有错误的认识呢？亚里士多德为什么会有错误的认识呢？一、绵延两千年的一、绵延两千年的错误错误亚里士多德：亚里士多德：物体下落的快慢由它们的重量物体下落的快慢由它们的重量 决定决定生活常识：生活常识：重的物体往往比轻的物体先落地重的物体往往比轻的物体先落地这个观点这个观点正确吗？正确吗？研究方法：研究方法：观察观察思考（直觉）

4、思考（直觉）思考：思考：亚里士多德为什么会有错误的认识呢？亚里士多德为什么会有错误的认识呢？一、绵延两千年的一、绵延两千年的错误错误亚里士多德：亚里士多德：物体下落的快慢由它们的重量物体下落的快慢由它们的重量 决定决定生活常识：生活常识：重的物体往往比轻的物体先落地重的物体往往比轻的物体先落地这个观点这个观点正确吗？正确吗？思考：思考：为什么这个错误被延续了两千多年？为什么这个错误被延续了两千多年？一、绵延两千年的一、绵延两千年的错误错误研究方法：研究方法：观察观察思考（直觉）思考（直觉）思考：思考：亚里士多德为什么会有错误的认识呢？亚里士多德为什么会有错误的认识呢？亚里士多德：亚里士多德：物

5、体下落的快慢由它们的重量物体下落的快慢由它们的重量 决定决定生活常识：生活常识：重的物体往往比轻的物体先落地重的物体往往比轻的物体先落地伽利略的发现以伽利略的发现以及他所应用的科学的及他所应用的科学的推理方法，是人类思推理方法，是人类思想史上最伟大的成就想史上最伟大的成就之一，而且标志着物之一，而且标志着物理学的真正开端。理学的真正开端。 爱因斯坦爱因斯坦 伽利略伽利略物理学家、天文学家物理学家、天文学家德国著名物理学家玻恩说：德国著名物理学家玻恩说：“我荣获我荣获1954年的诺贝尔奖，与其说是因为我所发表年的诺贝尔奖，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，倒不的著作里包括了一

6、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。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。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伽利略是怎样论证亚里士多德的观点是错误的？的观点是错误的？思思

7、考：考：假设：重的物体下落得快假设：重的物体下落得快假设：重的物体下落得快假设：重的物体下落得快v1=8假设：重的物体下落得快假设：重的物体下落得快v1=8v2=4假设：重的物体下落得快假设：重的物体下落得快v1=8v2=44v128v1=8v2=44v128v1=8v2=44v128论证了亚里士多德的论证了亚里士多德的错误观点错误观点: : “重物比重物比轻物下落得快轻物下落得快”正确结论：正确结论：重物与轻物，下落得同样快重物与轻物，下落得同样快伽利略伽利略运用运用逻辑推理逻辑推理的方法的方法二、逻辑的力量二、逻辑的力量世界著名的比萨世界著名的比萨斜塔实验证明斜塔实验证明物体下落快慢与轻重

8、物体下落快慢与轻重无关无关研究方法：研究方法：观察观察逻辑推理逻辑推理实验实验(对比实验对比实验)伽利略在研究落体运动过程中首先遇伽利略在研究落体运动过程中首先遇到了什么困难？到了什么困难？思思 考：考：伽利略在研究落体运动过程中首先遇伽利略在研究落体运动过程中首先遇到了什么困难？到了什么困难？没有描述运动的概念没有描述运动的概念思思 考：考：伽利略在研究落体运动过程中首先遇伽利略在研究落体运动过程中首先遇到了什么困难？到了什么困难？伽利略作出了大胆的科学猜想，猜想伽利略作出了大胆的科学猜想，猜想的内容是什么？的内容是什么？没有描述运动的概念没有描述运动的概念思思 考：考：思思 考：考：伽利略

9、伽利略三、猜想与假说三、猜想与假说自然界是简单的，自然界的规律也自然界是简单的，自然界的规律也是简单的。是简单的。物体下落速度是均匀变化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：爱因斯坦有一句很著名的话：“提提出一个问题往往比解决一个问题更重要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、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，而且标志题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学上的真正进步。着科学上的真正进步。

10、”随时间均匀变？随时间均匀变？随位移均匀变？随位移均匀变？物体下落速度是均匀变化的。物体下落速度是均匀变化的。 伽利略伽利略三、猜想与假说三、猜想与假说伽利略比他的前人更伟大，就在于伽利略比他的前人更伟大，就在于他首先他首先采用了以实验检验猜想和假设的采用了以实验检验猜想和假设的科学方法科学方法。在他之前，学者们总是通过。在他之前，学者们总是通过思辨性的论战来决定谁是谁非。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？样的困难，他又是怎样克服的？思思 考：考：四、实验验证四、实验验证困难一：困难一：速度无法直接测量速度无法直接测量四

11、、实验验证四、实验验证四、实验验证四、实验验证困难一：困难一：速度无法直接测量速度无法直接测量突破：突破：间接验证间接验证若若v00，且，且vt必有必有xt2困难一：困难一：速度无法直接测量速度无法直接测量突破：突破：间接验证间接验证四、实验验证四、实验验证若若v00，且，且vt必有必有xt200 vt1x1t1x2t1x3困难一：困难一：速度无法直接测量速度无法直接测量突破：突破：间接验证间接验证四、实验验证四、实验验证若若v00，且，且vt必有必有xt200 vt1x1t1x2t1x33x1困难一：困难一：速度无法直接测量速度无法直接测量突破：突破：间接验证间接验证四、实验验证四、实验验证

12、若若v00，且，且vt必有必有xt200 vt1x1t1x2t1x33x15x1困难一：困难一：速度无法直接测量速度无法直接测量突破：突破：间接验证间接验证四、实验验证四、实验验证四、实验验证四、实验验证困难二：困难二：落体运动时间太短，无法落体运动时间太短，无法 准确测量准确测量突破：突破：“冲淡冲淡”重力，使其加速度重力，使其加速度 减小减小伽利略的实验设计：伽利略的实验设计：“冲淡重力冲淡重力”怀疑者在翻阅怀疑者在翻阅亚里士多德的亚里士多德的书籍书籍助手利用自己助手利用自己的脉搏测时间的脉搏测时间伽利略伽利略一些贵族一些贵族实验器材、过程实验器材、过程实验结论：实验结论：_；_。四、实验

13、验证四、实验验证实验器材、过程实验器材、过程实验结论：实验结论：_；_。小球做匀加速运动小球做匀加速运动四、实验验证四、实验验证实验器材、过程实验器材、过程实验结论：实验结论：_；_。小球做匀加速运动小球做匀加速运动同斜面，同斜面，质量不同质量不同，加速度相同，加速度相同四、实验验证四、实验验证四、实验验证四、实验验证质量不同质量不同，同斜面。加速度相同；，同斜面。加速度相同；四、实验验证四、实验验证质量不同质量不同，同斜面。加速度相同；，同斜面。加速度相同；增大斜面倾角，加速度变大；增大斜面倾角，加速度变大；质质量不同量不同，加速度仍相同。，加速度仍相同。质量不同质量不同小球同一斜面下落，加

14、速小球同一斜面下落，加速度相同；度相同；增大斜面倾角，加速度变大；增大斜面倾角，加速度变大；合理外推合理外推质量不同质量不同小球同一斜面下落，加速小球同一斜面下落，加速度相同；度相同；增大斜面倾角，加速度变大；增大斜面倾角，加速度变大；倾角很大，接近落体运动；倾角很大，接近落体运动；合理外推合理外推质量不同质量不同小球同一斜面下落，加速小球同一斜面下落，加速度相同；度相同；增大斜面倾角，加速度变大；增大斜面倾角，加速度变大；倾角很大，接近落体运动；倾角很大，接近落体运动；倾角倾角90 ，就是自由落体运动！，就是自由落体运动！合理外推合理外推后人在用伽利略的器材重复他的实后人在用伽利略的器材重复

15、他的实验时发现：铜球沿斜面滚下，如果斜面验时发现：铜球沿斜面滚下，如果斜面倾角超过倾角超过5 就很难准确计时。伽利略把就很难准确计时。伽利略把他的结论外推至他的结论外推至90 是需要很大勇气的。是需要很大勇气的。后来，他的外推被试验证实了。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为什么说伽利略把他的结论外推到90 需要很大的勇气？需要很大的勇气？思思 考：考：为什么说伽利略把他的结论外推到为什么说伽利略把他的结论外推到90 需要很大的勇气？需要很大的勇气？单纯的逻辑推理和对有限事实的归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；科学发现中最纳都不会导致新的发现；科学发

16、现中最活跃的因素是猜想、假设与直觉。因为活跃的因素是猜想、假设与直觉。因为这个原因，对于新发现的规律不能有百这个原因，对于新发现的规律不能有百分之百的把握。分之百的把握。思思 考：考：自由落体运动是：自由落体运动是：v0=0的的匀加速匀加速直线运动，且所有物体下落的加速度直线运动，且所有物体下落的加速度都相同。都相同。结结 论：论：科学研究过程的基本要素科学研究过程的基本要素五、伽利略的科学方法五、伽利略的科学方法科学研究过程的基本要素科学研究过程的基本要素五、伽利略的科学方法五、伽利略的科学方法科学研究过程的基本要素科学研究过程的基本要素五、伽利略的科学方法五、伽利略的科学方法科学研究过程的

17、基本要素科学研究过程的基本要素五、伽利略的科学方法五、伽利略的科学方法科学研究过程的基本要素科学研究过程的基本要素五、伽利略的科学方法五、伽利略的科学方法科学研究过程的基本要素科学研究过程的基本要素五、伽利略的科学方法五、伽利略的科学方法科学研究过程的基本要素科学研究过程的基本要素五、伽利略的科学方法五、伽利略的科学方法 超越伽利略超越伽利略 现在我们不必用斜面来现在我们不必用斜面来“冲淡重冲淡重力力”，可以对落体运动精确地，可以对落体运动精确地“计时计时”、“定位定位”，直接研究落体运动的性质。，直接研究落体运动的性质。现代研究落体运动的方法：现代研究落体运动的方法：1. 用打点计时器用打点

18、计时器2. 用频闪照片用频闪照片3. 用光电计时器（测速计等）用光电计时器（测速计等） 超越伽利略超越伽利略 现在我们不必用斜面来现在我们不必用斜面来“冲淡重冲淡重力力”，可以对落体运动精确地，可以对落体运动精确地“计时计时”、“定位定位”，直接研究落体运动的性质。，直接研究落体运动的性质。十十大大最最美美丽丽物物理理实实验验对伽利略的审判对伽利略的审判 为了纪念伽利略的伟为了纪念伽利略的伟大贡献，大贡献，1993年年4月月8日，日，来自世界各地的科学家把来自世界各地的科学家把木球、铝球、塑料球等不木球、铝球、塑料球等不同材料制成的小球从比萨同材料制成的小球从比萨斜塔上斜塔上44m高处同时静止

19、高处同时静止释放，用精密电子仪器和释放，用精密电子仪器和摄像机记录，结果发现所摄像机记录，结果发现所有小球有小球几乎同时以同一速几乎同时以同一速度度落地落地 。 及时反馈及时反馈 P45 . 5 频闪摄影是研究变速运动常用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，频闪小球自由下落时的频闪照片，频闪仪每隔仪每隔0.04秒闪光一次。如果要通过这幅照片测秒闪光一次。如果要通过这幅照片测量自由落