2.6伽利略对自由落体运动的研究_图文.ppt精品文档

如果完全排除空气的阻力，那么，所有物体将下 落的得同样快（自由落体运动）
伽利略特别指出：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。
五、伽利略的科学方法
科学研究过程的基本要素
观
提
察
出
现
假

象
设
得
合
出
理
结
外
论
推
（ 数逻 学辑 推推 导理 ） 验实 证验
十 大 最 美 丽 物 理 实 验
以胜利，也可以失败，但你不能屈服。越是看起来极简单的人，越是内心极丰盛的人。盆景秀木正因为被人溺爱，才破灭了成为栋梁之材的梦。
树苗如果因为怕痛而拒绝修剪，那就永远不会成材。生活的激流已经涌现到万丈峭壁，只要再前进一步，就会变成壮丽的瀑布。生命很残酷，用悲伤让你了解 什么叫幸福，用噪音教会你如何欣赏寂静，用弯路提醒你前方还有坦途。山涧的泉水经过一路曲折，才唱出一支美妙的歌通过云端的道路，只亲吻攀登者的足 迹。敢于向黑暗宣战的人，心里必须充满光明。骄傲，是断了引线的风筝，稍纵即逝；自卑，是剪了双翼的飞鸟，难上青天。这两者都是成才的大向你的美好 的希冀和追求撒开网吧，九百九十九次落空了，还有一千次呢。只有创造，才是真正的享受，只有拼搏，才是充实的生活。激流勇进者方能领略江河源头的奇 观胜景忙于采集的蜜蜂，无暇在人前高谈阔论有一个人任何时候都不会背弃你，这个人就是你自己。谁不虚伪，谁不善变，谁都不是谁的谁。又何必把一些人， 一些事看的那么重要。有一种女人像贝壳一样，外面很硬，内在其实很软。心里有一颗美丽的珍珠，却从来不轻易让人看见。人生没有绝对的公平，而是相对 公平。在一个天平上，你得到越多，势必要承受更多，每一个看似低的起点，都是通往更高峰的必经之路。你要学会捂上自己的耳朵，不去听那些熙熙攘攘的 声音；这个世界上没有不苦逼的人，真正能治愈自己的，只有你自己。时间会告诉你一切真相。有些事情，要等到你渐渐清醒了，才明白它是个错误；有些东 西，要等到你真正放下了，才知道它的沉重。时间并不会真的帮我们解决什么问题，它只是把原来怎么也想不通的问题，变得不再重要了。 生活不是让你用来 妥协的。你退缩得越多，那么可以让你喘息的空间也就是越少。胸怀临云志，莫负少年时唯有行动才能解除所有的不安。明天的希望，让我们忘记昨天的痛！ 如果你不努力争取你想要的，那你永远都不会拥有它。过去属于死神，未来属于你自己其实每一条都通往阳光的大道，都充满坎坷。所有的胜利，与征服自己 的胜利比起来，都是微不足道。我已经看见，多年后的自己。自信！开朗！豁达！努力的目的在于让妈妈给自己买东西时像给我买东西一样干脆。被人羞辱的 时候，翻脸不如翻身，生气不如争气。成长道路谁都会受伤，我们才刚刚起航，必须学会坚强。每个人都是自己命运的建筑师。在成长的过程中，我学会了坚

最大。
知识Leabharlann 观察实验思考
伽利略的成功，不仅在与找到了 落体运动的规律，更重要的是开辟 了一条研究物理学的研究之路。
对现象的一般观察 →提出假设 →运用逻辑得出推论 →实验进行检验 →对假设进行修正和推广
伽利略“冲淡重力”实验初步结论：
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。
伽利略结论的修正推广（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！
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
伽利略的勇气：
后人在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5°就很难准确计 时。伽利略把他的结论外推至90°
亚里士多德的思考：
亚里士多德最早对“落体现象”进行了系统地研究与论述
研究方法： 现象观察： 直观结论：
亚里士多德
（前384—前322年）
二、逻辑的力量
16世纪，意大利的科学家伽利略用
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
伽利略的 思考： 1、亚里士多德的逻辑悖论：
v1=8
v2=4
4<v12<8
v12>8
跨世纪两位伟人的对话
伽利略的 思考：
运用逻辑推理的方法，伽利略证明了亚里士多 德“重物比轻物下落得快”的结论是错误的； 他认为“有理由相信，重的物体与轻的物体应 该下落得同样快”
伽利略的 思考：
为了证明这个结论，据信伽利略做了大量的实 验，（比萨斜塔实验无可靠史实记载，他手稿 中的表述很可能是一种思想中的实验）结果发 现：落体运动中，下落运动与物体的具体特征 并无关系。无论木制球或铁制球，如果同时开 始下落，不考虑空气的阻滞或者推动，它们将 同时到达地面。即使是从塔顶下落，落地的差 异不会超过“两指”。也就是说，轻重物体的 自由下落速度是相同的

d 5 d 2 7.6 cm/s 6.5 2≈9.17 m/s2, 3T 2 3 0.02 2 a3= a1 a2 a3 10 9.17 10 cm/s2=10 m/s2.
我们用逐差法来求重力加速度的测量值:根据表中的数据，可得纸带上相邻两点间 的距离依次为d1=6.0 cm,d2=12.5 cm-6.0 cm=6.5 cm,d3=19.3 cm-12.5 cm=6.8 cm,d4=26.5 cm-19.3 cm=7.2 cm，d5=34.1 cm-26.5 cm=7.6 cm,d6=42.1 cm-34.1 cm=8.0 cm. 可得重锤下落的加速度为: d 4 d1 7.2 6.0 2 2 2 a1= cm/s 3T 3 0.0 2 2 =10 m/s ,
为了测量重锤下落的加速度的数值，上述仪器中必须有的是 (填字母 代号),实验是通过研究重锤做 运动来测量重锤下落的加速度的. 把重锤固定在纸带下端，让纸带穿过打点计时器，当重锤自由下落时，打点 计时器在纸带上打出一系列的点.取连续清晰的7个点，用刻度尺测出第2、3、 4、5、6、7各点与第1点的距离d，如下表所示:
伽利略对自由落体运动的研究,开创了研究自然规律的科学方法——抽象思 维、数学推导和科学实验相结合,这种方法到现在仍然是物理学乃至整个自 然科学最基本的研究方法.它不但标志着物理学的真正开端,也有力地推进 了人类科学认识的发展,近代科学研究的大门从此打开. 5. 逐差法求解重力加速度问题. 例实验室备有下列仪器 A. 长度为1 m、分度值为毫米的刻度尺; B. 长度为1 m、分度值为分米的刻度尺; C. 秒表; D. 打点计时器; E. 低压交流电源(50 Hz) F. 低压直流电源 G. 天平
4. 通过间接验证的方法,得出自由落体运动是匀变速运动. (1) 运用数学推理的方法得出初速度为零的匀变速直线运动符合x∝t2. (2) 斜面实验:①运用斜面实验通过数学计算得出小球沿光滑斜面向下的运动 符合x∝t2. ②不同质量的小球沿同一倾角的斜面运动,xt2的值不变,说明它们运动的情况 相同. ③不断增大斜面倾角,得出xt2的值随之增大,说明小球做匀变速直线运动的加 速度随倾角的增大而增大. ④将斜面实验结果外推到斜面倾角增大到90°的情况——小球自由下落,认为 小球仍会保持匀速直线运动的性质. (3) 自由落体太快,当时用滴水计时无法解决,他想到利用斜面上物体的运动来 “冲淡”重力.

解释：空气阻力的影响不同。
伽利略在《两种新科学的对话》一书
中写道：“如果完全排除空气的阻力， 那么，所有物体将下落得同样快。” 他特别指出：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。

9．伽利略的科学思想方法是怎样的？其 核心是什么？人们对他的贡献如何评价？
科学思想方法程序是：对现象的一般
观察→提出假设→运用逻辑（包括数学） 得出结论→通过实验对结论进行检验→ 对假说进行修正和推广→……
其核心是：把实验和逻辑和谐
地结合起来。
科学思想方法程序图

课本评价：伽利略之前的科学踯躅 于泥涂荒滩，因而千年徘徊。从伽 利略开始，大师辈出，经典如云， 近代科学的大门打开了。
爱因斯坦评价说：“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。”
7.你能采用什么方法来证实自由落体 运动是匀加速运动，且测出其加速 度吗？ 提出你的设计方案，列出需要的器 材，简述步骤
给你一条已经打了点的纸带，知道第一 个点的速度为零，不知是否是自由落体 运动物体的，请你判断是否是匀加速运 动，且测出其加速度。

8．如何解释常见到的较重的物体 下落得比较快的现象？
阅读: STS 《从伽利略的一生看科学 与社会》
绵延两千年的错误

亚里士多德通过对大量的 物体自由下落的观察，直 接得出结论：重的物体比 轻的物体下落的快，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。
三.追寻伽利略的足迹
伽利略
（1564-1642）
三.追寻伽利略的足迹 1.比萨斜塔实验？
著有《工具论》《形而上学》《物理学》

后据此推导出荒谬的结果，由结果的荒谬推出该论
断的荒谬，这样间接地否定错误论断的论证手法就
叫归谬法。伽利略推倒亚里士多德的观点应用了此
方法。
学习 目标
思考
1.亚里士多德的观点是：重的物体比轻的物体下落得快。 （√ ） 2.伽利略的观点是：重的物体与轻的物体下落得一样快。 （√ ） 3.伽利略推翻亚里士多德的观点运用了归谬法。
学习 目标
伽利略的研究方法 及其意义 1.伽利略的研究方法 （1）归谬法：运用“归谬法”否定了亚里士多德关 于重的物体下落快、轻的物体下落慢的论断。 （2）提出假设：自由落体运动是一种最简单的变速 运动——匀变速直线运动。 （3）间接验证：由于不能用实验直接验证自由落体
运动是匀变速直线运动，伽利略采用了间接验证的
化相等。
学习 目标
2.数学推理 伽利略通过数学推理发现，如果 v 与 x 成正比，将 会推到出十分复杂的结论，因此他开始转而研究 v
与 t 是否成正比。由于当时技术的限制，无法直接
测定物体的瞬时速度，他根据数学运算，将 v 与 t
的关系转化为了 x 与 t 的关系。但是，物体下落得
很快，当时没有准确的计时工具，无法准确测定物
（2）合理外推
x 不断增大斜面倾角，重复上述实验，得出 2 的值随倾角增大 t 而增大，这说明小球做匀变速运动的加速度随斜面倾角的增
大而增大。当斜面倾角增大到 90°时，小球将做自由落体运
动，是匀加速直线运动。
学习 目标
正确理解“外推法”
“外推”也叫推广应用，伽利略把小球在斜面上的运动推广 到自由落体运动的方法是很巧妙的。不过用外推法得出的结 论不一定都是正确的，现代物理研究中也常用外推法，但用 这种方法得到的结论都要经过实践的验证。

如下图所示是课题研究小组进行自由落体运动实 验时，用频闪连续拍照的方法获得的两张照片A和B，任选 其中的一张，回答下列几个问题：
(1)我选图________； (2)我从图中观察到的现象是： ____________________________________________ ____________________________. (3)请对你所观察到的现象进行解释： ____________________________________________ ____________________________.
科学探究活动通常包括以下环节：提出问题，作 出假设，制定计划，搜集证据，评估交流等．一组同学研 究“运动物体所受空气阻力与运动速度关系”的探究过程 如下：
A．有同学认为：运动物体所受空气阻力可能与其 运动速度有关；
B．他们计划利用一些“小纸杯”作为研究对象， 用超声测距仪等仪器测量“小纸杯”在空中直线下落时的 下落距离、速度随时间变化的规律，以验证假设；
4．由于自由下落物体运动时太间短 ，当时直 接验证 自由落体运动是 匀加速直线运动 很困难，伽利略采用了 间接的验证方法，他让一个 铜球 从 阻力 很小的斜面上滚 下(如下图所示)，做了上百次的实验，证明了球在 斜面上 的运动是匀变速直线运动，然后将此结论 合理外推 到 自由落体运动上．
亚里士多德认为物体下落的快慢是由它们的重量决 定的．这一论断符合人们的常识，以至于其后两千年的时 间里，人们一直信奉他的学说.
6．伽利略对自由落体运动的研究
※
了解并学习伽利略研究自由落体运动的 科学思维方法和巧妙的实验构思
※
激发探究科学的兴趣，领略坚持真理， 实事求是的科学精神
1590年，伽利略在意大利比萨塔上同时释放了一个 铁制重球和一个木制轻球，推翻了亚里士多德的神话．

§ 伽利略对自由落体运动的研究
一、伽利略对自由落体运动的研究
1.基本知识 (1)问题发现 亚里士多德观点：重物下落得 快 ，轻物下落得 慢 。 矛盾：把重物和轻物捆在一起下落，会得出两种矛盾的 结论．
一、伽利略对自由落体运动的研究
逻辑的力量
V2=4 V1=8
4<v12<8
V12>8
一、伽利略对自由落体运动的研究
解决方案：改测位移与时间的关系（从静止开始做匀加速直线运动的物体s∝t2）
一、伽利略对自由落体运动的研究
二二、、竖 竖直直上上抛抛的的②研研究究让方方法法小球从斜面上的不同位置由静止滚下，测出小球从
一、伽利略对自由落体运动的研究
不同起点滚动的位移 时间、位移、瞬时速度、平均速度、加速度
二、竖直上抛的研究方法
一、伽利略对自由落体运动的研究 5.伽利略在寻找自由落体运动规律中使用的方法？
对现象的 一般观察
提出 假设
运用逻辑 (包括数学) 得到推论
实验 验证 推论
对假 设进 行修 正和 推广
二、竖直上抛的研究方法
例：某物体以 30m/s 的初速度竖直上抛，不计空气阻力，取
g＝10m/s2，5s 内物体的( )
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。
⑤将斜面倾角外推到θ＝90°时的情况——小球自由下
落，认为小球仍会做 匀加速 运动，从而得到了落体运动的
规律．
一、伽利略对自由落体运动的研究
(4)伽利略研究自然规律的科学方法：把实验和逻辑推理(包 括数学推演)和谐地结合起来．他给出了科学研究过程的基本要 素：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→通过实 验对推论进行检验→对假说进行修正和推广．

错误认识的根源在于不注重探索事物的本质， 不求甚解。 伽利略是个爱思考的人，他 认为：
重物和轻物同时落地
伽利略
二、逻辑的力量 重的快！
亚里士多德 (Aristotle，前384—322)
伽利略 (GalileoGalilei， 1564—1642)
一样快！
伽利略是怎样论证亚里士多德的观点是错误的？
一、绵延两千年的错误
在古代，人们对物体下 落的研究很少，古代人更多 的是关系粮食生产。所以凭 借观察认为：
重的物体往往比轻的物体先落地。
得出结论的方法：凭借直觉
凭借什么，这个观点能够统治人们两千多年？
它太符合人们日常生活的体验，和感受了。 我们感受秋天的落叶和果实，我们看到的往 往都是果实先落地，而落叶随后才飘落。
的事就赶紧去做，并且尽量把它做到最好，这样才不会留下太多的遗憾和悔恨。淡看人生苦痛，淡薄名利，心态积极而平衡，有所求而有所不求，有所为而有所不为，不用刻意掩饰自己，不用势利逢迎他人，只是做一个简单真实的 自己。63.你所做的事情，也许暂时看不到成果，但不要灰心或焦虑，你不是没有成长，而是在扎 64.无论你从事什么行业，只要做好两件事就够了：一个是专业、一个是人品。专业决定了你的存在，人品决定了你的人脉；剩下的就 是坚持。65.给自己的三句话：一、年轻，什么都还来得及;二、不要纠缠于小事;三、你现在遇到的事都是小事。66.生活只有两种选择：重新出发，做自己生命的主角；抑或停留在原地，做别人的配角。67.决定你的人生高度的，不 是你的才能，而是你的人生态度！限制你的，从来就不是什么年龄，而是你的心态！68.水再浑浊，只要长久沉淀，依然会分外清澄；人再愚钝，只要足够努力，一样能改写命运！69.人最大的对手，就是自己的懒惰；做一件事并不 难，难的在于坚持；坚持一下也不难，难的是坚持到底；你全力以赴了，才有资格说自己运气不好；感觉累，也许是因为你正处于人生的上坡路；只有尽全力，才能迎来美好的明天！70.有理想，有目标，攒足力量向前冲;有勇气， 有信心，艰苦奋斗不放松;有恒心，有毅力，百折不挠不认输;加把劲，提提神，前途光明见曙光。71.想要体面生活，又觉得打拼辛苦；想要健康身体，又无法坚持运动。人最失败的，莫过于对自己不负责任，连答应自己的事都办不 到，又何必抱怨这个世界都和你作对？72.人生从来没有固定的路线，决定你能够走多远的，并不是年龄，而是你的努力程度。无论到了什么时候，只要你还有心情对着糟糕的生活挥拳宣战，都不算太晚。迟做，总比不做好！73.任 何打击都不应该成为你堕落的借口，你改变不了这个世界，但你可以改变自己，选择一条正确的路，坚定的走下去。74.也许你一生中走错了不少路，看错不少人 ，承受了许多的叛逆，落魄得狼狈不胜， 但都无所谓，只要还活着， 就总有盼望，余生很长， 何必慌张 75.这世界上，没有能回去的感情。就算真的回去了，你也会发现，一切已经面目全非回去的，只是存于心底的记忆。是的，回不去了，所以，我们只能一直往前。76.鸡汤再有理，终究是别人的 总结。故事再励志，也只是别人的经历，只有你自己才能改变自己。77.理想艰险，遇到再大的困难，想着为自己的理想奋斗，也不会选择放弃。即使在阴霾的云沙下，也会想到苍天苏醒的风和日丽。即使在封闭的角落中也会让心 灵驰骋在广阔的草原上。78.只要勇于去博，英勇去闯，就可闯出一片属于自己天地，以实现人生出色。不管结局能否完美，至少你享受拼搏的过程，就是人生的成功，就是胜者。79.一个人想要优秀，你必须接受挑战！一个人想要 尽快优秀，就要寻找挑战！80.人最大的对手，就是自己的懒惰；做一件事并不难，难的在于坚持；坚持一下也不难，难的是坚持到底；你全力以赴了，才有资格说自己运气不好；感觉累，也许是因为你正处于人生的上坡路；只有 尽全力，才能迎来美好的明天！81.每个人都有一行热泪，苦也要面对，因为坚强；每个人都有无言的伤，痛也要承受，因为成长。82.每一份坚持都是成功的累积！只要相信自己，总会遇到惊喜；每一种生活都有各自的轨迹！记得 肯定自己，不要轻言放弃；每一个清晨都是希望的开始，记得鼓励自己！83.我没有靠山，自己就是山！我没有天下，自己打天下！我没有资本，自己赚资本！这世界从来没有什么救世主。我弱了，所有困难就强了。我强了，所有 阻碍就弱了！活着就该逢山开路，遇水架桥。生活，你给我压力，我还你奇迹！.你要记得，在这个世界上，你是独一无二的，没人像你，你也不需要去代替谁。在你的人生舞台上，你是自己的主角，不需要去做谁

例关系同样成立，只是这个常数随着θ的增
大而增大。
一一、、伽伽利利略略的的探探究究过过程程
4、实验验证
实验一：验证质量与速度没有关系
实验二：初速度为零时验证位移与时间的二 次方成正比
第一次实验(小倾角） 第二次实验（大倾角）
t（s） t2
X(m)
t（s） t2
X(m)
伽利略重复了上百多次实验，结果都是这样，于 是伽利略就下结论：小球沿着斜面的确是匀加速 运动，并且斜面的倾角越大，斜面的加速度就越 大。
但是到这地方就有疑问了，这毕竟是小球在斜面 上，它不是物体的自由落体运动啊，怎样用斜面 的规律来讨论自由落体运动的规律呢？
5、合理外推
X 合理外推：随着倾角的增大，t2 的数值在增
大。当θ=90度时，即物体竖直下落，这个关 系也成立，这时的常数K最大。
需要很大的勇气
实验结论
外推至90度就是我们前 面学习的自由落体运动！
一、伽利略的探究过程
1、对现象的一般观察
伽利略的智慧首先表现在能从新的角度思 考问题，提出一个问题往往比解决一个问 题更重要，他需要创造性的想象力。
轻重不同的物体下落的一样快， 应该遵循同样的规律。
一、伽利略的探究过程
2、提出假设
假设一 速度变化与位移成正比
自然界是简单的，一切运动都是以最简单 的秩序进行的—— 伽利略
斜面倾下滑做的是匀变速直线运动
物体下滑与质量无关
伽利略在寻找自由落体运动中使用的科学研究方法
x∝ t2
外推至 落体运动
对推论 进行检验
对假说修 正和推广
落体 运动?
逻辑(数学) 得出推论
提出假设
对现象的 一般观察
v∝ t

伽利略对自落体 运动的研究
跨越时空的对话
重的快！
亚里士多德 (Aristotle，前384—前322)
一样快！
伽利略 (GalileoGalilei，1564—1642)
逻辑的力量（归缪法）
v2=4 v1=8
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。
7.修正和推广
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。 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”？
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， 结果发现所有小球几乎 同时以同一速度落地。
V t
• 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）
v0 0
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
t1 x1
间接验证的途径
t1 3xx21
推 V t
理 x vt
x t2
4<v12<8
v12>8
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.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：