伽利略对自由落体运动的研究1.ppt

1、伽利略对自由落体 运动的研究,现代生活中人们对落体运动的认识,逻辑的力量,伽利略认为： 重物与轻物应该下落得同样快。,传说中的比萨斜塔实验,伽利略的探究过程,观察现象 提出问题,猜想与假设,伽利略相信： 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。 3、它的速度应该是均匀变化的。,运用逻辑得到推论,若初速v0=0，vt,设计实验, “冲淡重力”,伽利略在做铜球沿斜面运动的实验,伽利略斜面实验模拟,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。,“冲淡重力”实验结论,合理外推,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

2、质，且所有物体下落时的加速度都是一样的！,后人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50就很难准确计时了。伽利略把他的结论外推至900是需要很大勇气的，后来他的外推被证实了！,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,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。,伽利略科学思想的成就,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,真正的物理学开始了,阅读本课内容

3、及课本P51“从伽利略的一生看科学与社会”,课后请大家收集有关“亚里士多德”和“伽利略”的资料，结合本课内容，写出一篇体会文章！,同学们再见！,伽利略时代之前，只有偶然发现才能带来的发明，而且需要常常在发明之先；伽利略之后，我们看见了为了追求纯粹的知识而进行的科学研究，开始走在实际的应用与发明的前面，并且启发了实际的应用和发明，发明出现之后，又为科学研究与工业发展开辟了新的领域。 W.C.丹皮尔（英国）,伟人的评价,亚里士多德（公元前384322）是古希腊著名的科学家和哲学家。公元前384年诞生于爱琴海北岸的斯特基拉城。,亚里士多德是马其顿王室医师的儿子，从小对自然科学特别爱好，也很钻研。父亲

4、经常教给他一些解剖和医学的知识，他有时也帮助父亲作一些外科手术。亚里士多德17岁那年前往雅典，成为古希腊著名哲学家柏拉图（前427前347）的大弟子，从事学习和研究长达20年之久。他好学多问，才华横溢，成绩突出，柏拉图夸他是“学院之灵”。公元前343年，亚里士多德担任了年仅13岁的王子亚历山大的宫廷教师。公元前340年亚历山大摄政，亚里士多德回到家乡。公元前335年他重返雅典，创办了一所吕克昂学院，独树一个新的哲学学派。由于这个学派的老师和学生，常常在花园里散步的时候讨论问题，当时人们就称它为逍遥学派。 公元前323年夏天，亚历山大大帝从印度回师巴比伦的途中病故。从此，亚里士多德在政治上开始不

5、得志。他决定离开雅典，离开吕克昂学院回到母亲的故地过隐居生活。公元前322年因病逝世，葬在卡尔基，终年62岁。,亚里士多德（公元前384322）,1亚里士多德是希腊古典文化的集大成者，恩格斯称他是最博学的人。他的著作是古代的百科全书，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。与物理学关系较多的有：物理学（8卷，有中译本，张竹明译，商务印书馆，北京，1982）、天论（4卷）、起源与衰灭（2卷）、气象学（4卷）。另有一本力学问题为后人伪作。 2在物理学方面，亚里士多德最重要的贡献是创造了这门学科的名称，“物理”一词的现代拉丁文“Physica”，是他从希腊字（自然

6、）一词推演而来的。此外，他对地球的大小作出了在当时条件下比较合理的估计。 3亚里士多德运用科学的方法，对奇妙的生物世界进行了大量调查。他带领助手周游各地，搜集标本，分门别类，并且尽可能了解同动物和植物有关的各种知识。他是一位当之无愧的伟大生物学家。他一生最有价值的科学贡献，也正是在动物学和解剖学方面。他对五百多种不同的动植物进行了分类，解剖过几十种动物，正确地指出了鲸鱼是胎生的，描述了反刍动物的胃、鸡胎的发育、头足纲动物的再生现象等。 4此外，亚里士多德还对虹、视觉、管长与乐音的关系等物理现象作过一些初步的观察和解释，他还从月食和星座的变迁推证了地球是圆形等。,科学成就,对亚里士多德在物理学和

7、自然科学发展中的作用和影响以及其局限性，应进行历史的分析。对物理学的发展来说，亚里士多德初步提出以物质运动及其与时间、空间、与周围物体的关系及物质本原为研究对象以形成一门独立的自然学科，重视对近身事物的具体观察，强调思维逻辑的作用，首先引用数学方法来考察具体物理定律，从而引起众多的讨论与研究等等；这些都在一定程度上为欧洲文艺复兴以后物理科学在实验基础上的奠基起了某些先导的作用。这一成就不应被抹煞。另一方面，他在理论和方法上的重大缺陷，又造成了被教会加以神圣化的条件，成为继后物理学发展的严重障碍。当伽利略等纠正了亚里士多德的错误，把物理学牢固地建立在观察与实验的基础上，恢复与发展了他重视逻辑推理

8、和运用数学工具的传统以后，物理学在西欧的社会生产力蓬勃发展的条件下得到了迅速的发展。,历史的局限性,亚里士多德的物理学，今天看来，有几条根本性的缺陷。 第一，在方法论上，他只注意简单的观察和严格的推理。他认为研究“应从我们最明白易知的事物开始”，但却错误地过分引伸，以为从简单的感性知觉通过理性活动可以一下子到达普遍抽象的顶点，从而对所谓的封闭而有限的宇宙给出一幅最终的科学图像。他这样的推断过程是错误的，不可避免地导致将生产水平很低的社会中人们积累的一些原始直觉经验和哲学思想，上升为绝对化的真理。因此，亚里士多德的物理学实质上只是一种经验科学性质的自然哲学体系。 第二、他这种根据人的感觉经验和逻

9、辑理性建立起来的体系，力图用生物机体（包括人体）有目的的运动现象来统一解释无生命物质的运动及其原因，例如他列举出物质的运动变化有“四因”：质料因、形式因、动力因和目的因。一切物体都具有某种天赋的目的或“自然本性”：天体永远围绕地球这一宇宙中心作匀速圆周运动；组成地上物体的四种基本元素（水、火、气、土）都“趋向于自己特有的空间”，具有寻找自己“天然处所”并停留在那里的本性，从而形成重者向下，轻者向上的“天然运动”（因本性运动”）。由此可见，亚里士多德的自然观带有浓厚的目的论的拟人色彩，正是这一内在因素导致他的原始型理论很容易为后来的宗教势力利用来宣扬宇宙和谐和神的意志。,第三，亚里士多德在总结前

10、人的具体成就时，抛弃了原子论，主张地心说。他首先利用直觉经验和数学比例关系来研究物体的位移运动，建立了两条影响深远但不准确的比例定律。其一，他认为“下落运动的快慢有两个原因：运动所通过的媒质不同（如通过水或空气），运动物体自身轻或重的程度不同，如果运动的其他条件相同的话”。因此他关于落体运动的定律是：“物体下落的时间与重量成反比，如一物重量是另一物的两倍，则在同一下落中只用一半的时间。”“如果空气比水稀两倍，则同一运动物体在水中运动时要耗费两倍时间。”其二，除上升下落外，地上物体的其他一切运动，他都认为是强迫运动：“任何运动着的事物都必然有推动者”。这种强迫运动的比例定律为：“设动力为，运动物体为，经过距离为，发生位置移动的时间为，则同