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2.6《伽利略对自由落体运动的研究》


第二章 匀变速直线运动的研究

? 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?

?

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

亚里士多德

名言:“吾爱吾师,吾更爱真理”

一 生活常识: 绵 这个观点 延 正确吗? 两 亚里士多德: 千 物体下落的快慢由它们的重量决定. 年 的 思考:亚里士多德为什么会有错误的认识呢? 错 研究方法:观察——思考(直觉) 误
思考:为什么这个错误被延续了两千多年?

重的物体往往比轻的物体先落地

? 伽 利 略

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。 伽利略
物理学家、天文学家

——爱因斯坦

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。

思考: 伽利略是怎样 论证亚里士多德的 观点是错误的?

假设:重的物体下落得快

V2=4 V1=8

4<V12<8

V12>8



伽利略运用逻辑推理的方法

逻 论证了亚里士多德的错误观 辑 点: “重物比轻物下落得快” 的 力 量 正确结论:重物与轻物

下落得同样快

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)

思考: 伽利略在研究落体运动过程 中首先遇到了什么困难?

没有描述运动的概念
思考: 伽利略作出了大胆的科学猜 想,猜想的内容是什么?



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
伽利略



猜 想 与 假 说

物体下落速度 是均匀变化的。
伽利略

随时间均匀变? 随位移均匀变?

思考: 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?



实 验 验 证

困难一:速度无法直接测量 突破: 间接验证 若v0=0,且

v0 ? 0
t1 x1

v?t
2

t1 3x1 x2

必有

x?t

t1 5x1 x3



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”

伽利略

一些贵族

助手利用自己 的脉搏测时间

怀疑者在翻阅 亚里士多德的 书籍



实 验 验 证

实验器材、过程 实验结论: 小球做匀加速运动 ①_____________________ 同斜面,质量不同,加速度相同 ②___________________________



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

? 合 理 外 推

? 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 → 0

倾角90 ,就是自由落体运动!

思考: 为什么说伽利略把他的结论外 0 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。

? 修 正

伽利略在《两种 新科学的对话》中 提到:“重球与轻 球在落地时相差两 指的宽度” 如何理解这“两 指宽”?

结 论
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。

五 伽 利 略 的 科 学 方 法

科学研究过程的基本要素
修正 推广 实验 验证 提出 假设 观察 现象 运用逻辑 得出推论

? 超 ? 现在我们不必用斜面来“冲淡重力”, 越 可以对落体运动精确地“计时”、“定位”, 伽 直接研究落体运动的性质。 利 ? 现代研究落体运动的方法 : 略 1、用打点计时器
2 、用频闪照片 3、用光电计时器(测速计等)

? 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44 m 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 落地 。

? 及 时 反 馈

P45 . 4

讨论: 学完了这一课, 你有什么想法? 体会? 启发?


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