2.6《伽利略对自由落体运动的研究》ppt课件1.ppt

伽利略对自落体 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…… 恩格斯称他是“最博学的人”。 他的名言：“吾爱吾师，吾更爱真理”。 Aristotle(亚里士多德) 前384～前322 历史的回顾 公元前4世纪，古希腊伟大的思想家、哲学家亚里士多德根据与我们类似的观察，直接得出结论：重的物体比轻的物体下落快。即“重快轻慢”。由于他在学术界的崇高地位，且该结论符合生活经验，这种论断流传了近2000年。 根据生活常识： 重的物体往往比轻的物体先落地 ? 直接得出结论 物体下落的快慢由它们的重量决定 ?“重快轻慢”观点 这个观点正确吗？ 重的快！ 一样快！ 跨越时空的对话 亚里士多德 (Aristotle，前384—前322) 伽利略 (GalileoGalilei，1564—1642) ?伽利略·伽利莱 Galileo Galilei（1564—1642） 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 v1=8 v2=4 v128 4v128 逻辑的力量（归缪法） 伽利略用“归缪法” 否定了亚里士多德“重快轻慢”的论断，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 16世纪，意大利的科学家伽利略用佯(归)谬的方法巧妙地推翻了这种观点。（并在比萨斜塔用实验证明了这种观点） 在意大利的比萨斜塔上，伽利略做了著名的两个球同时落体的实验。两个轻重不同的小球同时落地的声音，是那样的清脆美妙，又是那样的振聋发聩！它动摇了人们头脑中的旧观念，开创了实验和科学推理之先河，将近代物理以致近代科学推上了历史的舞台。 伽利略的分析（物体的受力情况） 空气中纸片下落 空气中重物下落 真空中重物下落 f空气阻力 f空气阻力 空气阻力f为零 G重力 G重力 G重力 ?1.观察现象,提出问题(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？ 伽利略用推论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： （问题-猜想-数学推理-实验验证-合理外推-得出结论） 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。 伽利略 随时间均匀变？随位移均匀变？ 伽利略的探索之路： （问题-猜想-数学推理-实验验证-合理外推-得出结论） ?2. 猜想与假设 伽利略大胆的猜测：下落物体的速度是随时间均匀增加的，即 则：测瞬时速度V与时间t成正比 伽利略的探索之路： （问题-猜想-数学推理-实验验证-合理外推-得出结论） ?3. 数学推理（运用逻辑得到推论） t1 x1 t1 x2 t1 x3 3x1 5x1 困难一 速度无法直接测量 突破：为解决测量速度的困难，伽利略寻求间接验证的途径 即：测下落的高度与时间t2 成正比 伽利略的探索之路： （问题-猜想-数学推理-实验验证-合理外推-得出结论） 推理 困难二 物体下落很快，很难测定不同位移的时间 （思维）为了减缓物体下落速度，伽利略设计了著名的“冲淡重力”（减小加速度）的斜面实验。 ?4. 实验验证 — 设计实验 “冲淡重力” 伽利略的探索之路： （问题-猜想-数学推理-实验验证-合理外推-得出结论） ?伽利略设计的斜面 ?4.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 结果表示为： 实验结论： 1.小球沿斜面的运动是匀加速直线运动； 2.同斜面，不同小球，加速度相同； 3.斜面倾斜角越大，小球加速度越大。不同小球加速度仍相同，只是这个常数（加速度）的数值随着θ的增大而增大。 时间单位 1 2 3 4 5 6 7 8 距离单位 32 130 298 526 824 1192 1600 2104 滴水计时 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 ?5.合理外推 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， （加速度）的数值增大。 倾角很大，接近落体运动，当θ=900时，就是自由落体运动！这时的数值（加速度）最大。且所有物体下落时的加速度都是一样的！ 伽利略的探索之路： （问题-猜想-数学推理-实验