伽利略对自由落体运动的研究(1).pptVIP

困难一： 瞬时速度无法直接测量： 困难二： 落体运动时间太快无法准确测量时间 为了减缓物体下落速度，伽利略设计了 著名的“冲淡重力”的斜面实验 ?伽利略的科学方法 ?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。 现代研究落体运动的方法 ： 1、“自由落体频闪照片”求加速度 2 、用打点计时器研究纸带求出加速度 落体运动是司空见惯的，最早研究运动问题的大概要算古希腊学者亚里士多德了。 飞鸥网 亚里士多德（前384—前322年），古希腊斯吉塔拉人，世界古代史上最伟大的哲学家、科学家和教育家之一。是柏拉图的学生，亚历山大的老师。马克思曾称亚里士多德是古希腊哲学家中最博学的人物，恩格斯称他是古代的黑格尔。 历史的回顾 亚里士多德通过对大量的物体下落的观察，直接得出结论： 观点：物体越重，下落越快 方法：观察+直觉 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。 意大利物理学家、天文学家和哲学家，近代实验科学的先驱者。其成就包括改进望远镜和其所带来的天文观测，以及支持哥白尼的日心说。当时，人们争相传颂：“哥伦布发现了新大陆，伽利略发现了新宇宙”。今天，史蒂芬·霍金说，“自然科学的诞生要归功于伽利略，他这方面的功劳大概无人能及。” 伽利略 1564年-1642年 伽利略对亚里士多德的挑战 16世纪末，意大利物理学家伽利略对亚里士多德论断提出了疑问。他在1638年出版的《两种新科学的对话》一书中对此做出了评论，并对落体运动进行了系统研究。 让我们跟随伽利略的思路一起来探究！ 重的快！ 一样快！ 跨越时空的对话 亚里士多德 (Aristotle，前384—322) 伽利略 (GalileoGalilei，1564—1642) 逻辑的力量 v1=8 v2=4 v128 4v128 伽利略认为： 重物与轻物应该下落得同样快。 飞鸥网 传说中的比萨斜塔实验 模拟比萨斜塔实验 那么自由落体运动有什么样的规律呢？ 飞鸥网 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。 它的速度应该是均匀变化的。 2、v∝x 假设： 1、v∝t 推导出十分复杂的结论 若初速v0=0，v∝t x∝t2 间接验证 实验验证 实验验证 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 伽利略斜面实验模拟 伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，在伽利略手稿中记录的一组实验数据 结果表示为： 伽利略发现，斜面的倾角不同，上述比例关系同样成立 只是这个常数的随着θ的增大而增大。 1600 7 2104 1192 824 526 298 130 32 距离单位 8 6 5 4 3 2 1 时间单位 实验验证 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质，且所有物体下落时的加速度都是一样的！ 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 伽利略成功验证了自己的猜想，不仅彻底否定了亚里士多德关于落体运动的错误论断，而且得到了落体运动的规律。 落体 运动? v∝ t x∝ t2 小球在斜面 上运动实验 忽略空气阻力 对现象的 一般观察 提出猜想 逻辑(数学) 得出推论 通过实验 对推论验证 修正推广 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 ?伽利略科学方法 逐差法 ①判断运动情况 间距相等 匀速直线运动 间距成等差数列 匀变速 ②求瞬时速度 ③求加速度 V-t图像求斜率 Δs = aT2 纸带问题综合 非匀变速是近似 匀变速是精确 实验设计：伽利略斜面实验 铜壶漏滴 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 一些贵族 伽利略斜面实验数据手稿 伽利略 ?实验验证 伽利略的科学方法 *