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伽利略在运动学研究中的贡献
伽利略是文艺复兴时期科学家中的杰出代表，他的研究成果推动
了物理学的发展，特别是在运动学方面做出了突出贡献。
首先，伽利略研究了自由落体运动。
他通过实验验证了在同一重
力作用下所有物体的下落速度相同，证明了重力不会影响物体的下落
速度。
他还发现，自由落体运动是匀加速直线运动，即物体的速度每
秒增加相同的数值。
这些成果为后来的牛顿定律奠定了基础。
其次，伽利略的研究在运动学中引入了坐标系的概念。
他将运动
分解成两个方向，沿着分别称为横向和纵向的轴的运动，在这个基础
上建立了坐标系。
这一方法被后来的科学家广泛应用并发展。
此外，伽利略还研究了斜面上的物体运动。
他发现，斜面与水平
面之间的夹角越小，物体滑下的速度就越慢。
这一发现对后来的力学
研究和机械设计具有重要的指导作用。
最后，伽利略的贡献还表现在他提出了相对运动的概念。
他认为，不同的观察者所看到的物体运动情况可能是不同的，因为它们有不同
的相对位置和速度。
这一观点对研究物体的运动和行星运动有着深远
的影响。
总之，伽利略的运动学研究在物理学和工程学领域都产生了极大
的影响。
他的实验和发现为现代科学的发展奠定了坚实的基础，对我
们理解世界的运动规律有着重要的指导意义。
高中阶段的物理学史必修1、必修2：（力学）1、伽利略：意大利物理学家，伽利略提出了加速度、平均速度、瞬时速度等描述运动的基本概念；伽利略巧妙地运用科学的推理，给出了匀变速运动的定义；通过斜面实验外推并检验得出，自由落体是匀加速运动，且加速度都一样；通过理想斜面实验，推断出在水平面上运动的物体如不受摩擦作用将维持匀速直线运动的结论，并据此提出惯性的概念。
2、笛卡尔：法国物理学家，提出如果没有其它原因，运动物体将继续以同一速度沿着一条直线运动，既不会停下来，也不会偏离原来的方向；研究碰撞问题时，建立了“运动量mv”（标量）的概念。
3、胡克：英国物理学家；发现了胡克定律（F弹=kx），提出了关于“太阳对行星的吸引力与行星到太阳的距离的平方成反比”的猜想。
4、开普勒：德国天文学家，根据丹麦天文学家第谷的行星观测记录，发现了行星运动规律的开普勒三定律，为牛顿发现万有引力定律的奠定了基础。
5、惠更斯：英国物理学家，研究了碰撞问题，提出弹性、非弹性碰撞概念，建立“动量mv”概念。
6、牛顿：英国物理学家，动力学的奠基人，他总结和发展了前人的发现，得出牛顿三大运动定律及万有引力定律，奠定了以牛顿定律为基础的经典力学；提出了恢复系数概念，发现了牛顿速度公式。
7、亚当斯（英）、勒维耶（法）：英国剑桥大学学生亚当斯和法国天文学家勒维烈应用万有引力定律，计算发现了海王星；美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现了冥王星。
8、哈雷（英）：根据万有引力定律计算了一颗著名彗星（哈雷彗星）的轨道并正确预言了它的回归。
9、卡文迪许：英国物理学家，利用扭秤装置测出了引力常量和地球平均密度，验证了万有引力定律。
10、齐奥尔科夫斯基：俄国科学家，齐奥尔科夫斯基被称为近代火箭之父，他首先提出了多级火箭和惯性导航的概念。
11、科里奥利：建立科学的功的概念，并将功和能联系在一起。
模块3-1、3-2：（电磁学）1、富兰克林：美国科学家，首先命名正、负电荷。
【高中物理】高中物理知识点：伽利略对自由落体运动的研究亚里士多德和伽利略对自由落体运动的研究：古希腊权威思想家亚里士多德曾经断言：物体从高空落下的快慢同物体的重量成正比，重者下落快，轻者下落慢。
比如说，十磅重的物体落下时要比一磅重的物体落下快十倍。
1800多年来，人们都把这个错误论断当作真理而信守不移。
直到16世纪，伽利略才发现了这一理论在逻辑上的矛盾。
伽利略通过“比萨斜塔试验”，用事实证明，轻重不同的物体，从同一高度坠落，加速度一样，它们将同时着地，从而推翻了亚里士多德的错误论断。
这就是被伽利略所证明的，现在已为人们所认识的自由落体定律。
“比萨斜塔试验”作为自然科学实例，为实践是检验真理的惟一标准提供了一个生动的例证。
伽利略的科学研究方法：提出问题→合理猜想→数学推理→实验验证→合理外推→得出结论。
伽利略的探索之路：知识=观察+实验+思考1、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成正比困难一：瞬时速度无法准确测量。
为了解决测量瞬时速度的困难，伽利略寻求间接验证的途径（思维的作用）则测下落的高度与时间t2成正比2、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：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。
困难二：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？3、合理外推：随着θ的增大，的数值在增大。
当θ=90°时，即物体竖直下落时，这个关系也应该成立，这时的数值最大。
至此，他终于成功地验证了原先的猜想，不但否定了亚里士多德的错误论断，而且得到了物体下落的规律。
分析：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。
思考：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。
《伽利略对落体运动的研究》讲义在物理学的发展历程中，伽利略对落体运动的研究具有里程碑式的意义。
他的工作不仅改变了人们对物体下落现象的认知，也为现代物理学的发展奠定了重要基础。
在伽利略之前，人们普遍认为重的物体下落得比轻的物体快。
这种观点在很长一段时间内被视为真理，几乎没有人对此提出质疑。
然而，伽利略却以其敏锐的洞察力和敢于挑战权威的精神，对这一传统观念发起了冲击。
为了研究落体运动，伽利略首先进行了思想上的突破。
他设想，如果把两个重量不同的物体绑在一起下落，会出现什么情况呢？按照当时的主流观点，重的物体下落快，轻的物体下落慢。
那么当把两个物体绑在一起时，轻的物体应该会拖慢重的物体，导致整体下落速度变慢。
但从另一个角度看，绑在一起后的物体总重量增加了，应该下落得更快。
这就产生了矛盾，从而揭示了传统观点的不合理性。
为了进一步验证自己的想法，伽利略进行了一系列实验。
但在当时的条件下，直接测量落体的速度是非常困难的。
于是，他巧妙地采用了斜面实验。
通过让小球在倾斜的光滑斜面上滚动，来模拟落体运动。
这样一来，小球运动的速度相对较慢，便于测量和观察。
在斜面实验中，伽利略发现小球在斜面上滚动的距离与时间的平方成正比。
他不断改变斜面的倾斜角度，发现这个规律始终成立。
而且，当斜面的倾斜角度逐渐增大，直至接近垂直时，小球的运动就越来越接近自由落体运动。
基于这些实验结果，伽利略得出了重要的结论：在没有空气阻力的情况下，物体下落的速度与它们的重量无关，所有物体下落的加速度都是相同的。
这一结论彻底颠覆了人们长期以来的错误认知。
伽利略对落体运动的研究，其意义不仅仅在于得出了正确的结论，更在于他所采用的科学方法。
他强调通过实验来观察和验证现象，而不是仅仅依赖于传统的权威和思辨。
这种实证的科学方法为后来的科学研究树立了典范。
同时，伽利略的研究也推动了力学的发展。
他对加速度的概念的引入，为牛顿力学的建立铺平了道路。
牛顿在伽利略研究的基础上，进一步提出了万有引力定律和牛顿运动定律，使力学体系更加完善。
2.1 伽利略对落体运动的研究班级________姓名________学号_____学习目标:★知识与技能1.了解物理学史。
2.知道伽利略对自由落体运动的研究方法。
★过程与方法1.学习伽利略的科学方法。
2.培养学生自己查找资料学习物理学史。
★情感态度与价值观1．学习科学家们对知识敢于质疑的勇气。
2．学习科学家们科学研究的执著精神。
3．通过学生自己查找资料，提高学生对物理学的兴趣。
4．通过对亚里士多德和伽利略的了解，认识到科学的探索是一个漫长的过程，需要几代人的不懈努力。
学习重点与难点:1．伽利略对落体问题的逻辑推理。
2．伽利略的验证性实验的设计。
3．伽利略的理想外推。
教学准备：让学生预习，搜集关于伽利略和亚里士多德的有关资料。
教学设计：一、认识两位科学家老师提出：哪位同学乐意给大家讲一讲自己所查到的关于伽利略和亚里士多德的资料，先说说伽利略吧。
学生可能的回答：①伽利略全名伽利略·伽利莱，他是文艺复兴后期近代实验科学的创始人。
1564年伽利略生于意大利的比萨城，1611年，伽利略应邀来到罗马，在罗马期间，伽利略为了确立新的自然研究法—实验法的地位，又同教会的唯心论世界观进行了激烈的斗争，这就更加激怒了教会。
1632年，他的名著《关于两大世界体系的对话》出版，但立即被教会列为禁书。
1633年6月22日，伽利略受到宗教法庭审判，并被判终身软禁，成了“宗教裁判判所”的囚徒。
1638年，伽利略在荷兰出版了《关于两门新学科与数学证明的谈话》一书，对自己多年来在力学方面的研究进行了总结。
②他的父亲是一位才华出众的音乐家和教育家。
他在科学上的创造才能，在青年时代就显示出来了。
当他还是比萨大学医科学生时，就发明了能测量脉搏速率的摆式计时装置。
后来他的兴趣转向了数学和物理学。
③1581年，17岁的伽利略对古希腊的物理学及亚里士多德、埃夫克利德和阿基米德的著作着迷。
伽利略在数学、天文学，特别是力学方面有了很深的造诣，学术上成果累累。
伽利略自由落体运动的研究1. 引言伽利略，那个拿着望远镜的家伙，真的是科学界的一颗闪亮星星。
我们今天要聊聊他在自由落体运动上的研究，听起来有点高深，但其实跟我们日常生活息息相关。
想想看，当你从楼上扔下一个苹果，它是慢慢飘下去，还是呼啸而下？这可不是个简单的问题哦！伽利略可是花了大力气去揭示其中的奥秘。
1.1 自由落体的概念自由落体，这个名字听起来像是个高大上的物理术语，但其实就是物体在重力作用下自由下落的过程。
伽利略发现，不管是什么物体，只要不受其他力的影响，掉下来的速度都是越来越快的。
就像我们小时候扔雪球，总是希望能砸到对方，哈哈！想象一下，那雪球在空中飞舞，虽然没多重，但还是会越来越快，这就是重力的魔力。
1.2 伽利略的实验伽利略为了研究这个现象，做了不少实验。
他甚至从比萨斜塔上扔下球体，这种做法虽然听起来有点疯狂，但他是想亲自验证他的理论。
想象一下，旁边的人可能在惊呼：“天哪，他要干嘛？”不过他并不在乎这些，他只专注于物体下落的时间。
最终，他发现，落地的时间与物体的重量无关，真是“老天爷，果然是个奇迹！”2. 自由落体的规律伽利略发现，自由落体的速度是均匀增加的，换句话说，每秒钟速度都会增加一点点。
你有没有试过骑自行车？起初可能有点慢，但一旦开始加速，就像开了挂一样！自由落体也是这么回事，速度就像坐上了火箭，越来越快，真是惊人！2.1 重力与加速度在伽利略的理论中，他还提出了一个重要的概念：加速度。
简单来说，加速度就是速度变化的快慢。
在地球上，不管是什么物体，自由落体的加速度是大约9.8米每平方秒。
换句话说，重力就像一个隐形的推手，让物体下落得越来越快，简直就像在说：“快来吧，别害羞！”2.2 现实中的应用你可能会问，这些理论和我们的生活有什么关系呢？其实，应用可广泛了！比如，你扔个篮球，乒乓球，还是纸团，它们的落地时间都受重力影响。
伽利略的发现帮助我们理解了运动规律，甚至影响了后来的飞行器设计。
伽利略创造运动学的故事
伽利略是一位伟大的意大利科学家，他在物理学领域做出了许多重要的贡献，其中包括创立运动学。
以下是关于伽利略创造运动学的故事：伽利略的观察：伽利略生活在16世纪末至17世纪初，他对自然现象进行了深入的观察和实验。
在研究物体运动时，他注意到许多有趣的现象，比如摆锤的摆动、滚动球体的运动等。
自由落体实验：据传说，伽利略曾在比萨斜塔上进行了著名的自由落体实验。
他发现，无论物体的重量如何，所有物体在没有空气阻力的情况下都会以相同的加速度自由落体，这就是著名的等时性定律。
斜面实验：伽利略还进行了斜面实验，研究物体在斜面上滑动的运动规律。
他发现，物体在斜面上滑动的加速度与斜面的倾角有关，提出了摩擦力对运动的影响。
运动学定律：基于他的实验和观察，伽利略建立了运动学的基本定律，包括等时性定律、惯性定律等。
这些定律为后来牛顿的经典力学提供了重要的基础。
总的来说，伽利略通过实验和观察，揭示了物体运动的规律，开创了现代运动学的先河，对后世的物理学发展产生了深远的影响。
他的贡献被认为是科学革命的重要里程碑之一。
伽利略对自由落体运动的研究过程与方法伽利略（Galileo Galilei）是17世纪意大利的天文学家、物理学家和数学家，他的研究对现代科学的发展产生了深远的影响。
其中，他对自由落体运动的研究对观察和实验的重要性进行了强调，并提出了许多重要的结论。
以下是伽利略对自由落体运动的研究过程与方法的探讨。
伽利略对自由落体运动的研究可以追溯到16世纪末，当时他在比萨大教堂的日记中记录了自己对斜面上滚动球体运动的观察。
他发现，无论球体在滚下斜坡的哪个位置开始，最后都会以相同的速度滚下，并到达相同的水平位置。
这引起了他对机械运动的兴趣，并促使他开始研究自由落体运动。
首先，伽利略采取了实验的方法来研究自由落体运动。
他在一个倾斜角度很小的斜面上放置了一个球体，并用计时器来记录球体下滑所需的时间。
通过不断改变斜面的倾斜角度，他观察到球体下滑的时间与斜面角度的正弦值成正比。
这一发现引起了他的兴趣，并使他开始思考为什么物体的下落时间与斜面角度成正比。
为了更进一步地研究自由落体运动，伽利略设计了下落物体的实验。
他在比萨斜塔上放置了一个倾斜角度很小的斜面，并使一个铁球滚下斜面。
同时，他还在塔上竖直方向上挂了一个铁索，并使一个同样重的铁球由索上滑下。
伽利略观察到，无论是滚下斜面还是滑下斜线，两个铁球的下落时间几乎相同。
这使他得出结论，物体在自由落体运动中与斜面的接触方式不影响其下落速度。
在继续研究中，伽利略改进了测量下落时间的方法。
他将一块斜面固定在墙上，并在其下方放置了一个木桶以接住正在下降的球体。
他看到球体从斜面上滚下后，瞬间沿直线下降，并及时地落入木桶中。
通过测量从球体离开斜面到落入木桶所需的时间，伽利略得出了一个重要的结论：自由落体运动的下落时间与下降的距离平方根成正比关系。
为了验证这一结论，伽利略做出了更多的实验。
他使用不同大小和形状的球体，进行了多次重复实验，并记录了每次实验的结果。
他还通过改变木桶的高度来改变下降距离。
伽利略在物理方面的主要贡献及结论成果伽利略是意大利文艺复兴时期的一位重要物理学家和天文学家，他对物理学的贡献和结论成果为后来的科学发展奠定了基础。
本文将从伽利略在物理方面的主要贡献和结论成果入手，分别介绍他在运动学、力学和天文学方面的重要发现。
一、伽利略在运动学方面的贡献及结论成果伽利略是现代运动学的奠基人之一，他对物体运动的研究为后来的牛顿力学提供了理论基础。
伽利略观察到自由下落和斜抛运动的规律，发现它们具有相同的时间-距离关系。
他认为，在没有空气阻力的情况下，自由下落的物体在垂直方向上的位移是与时间的平方成正比的。
这一结论被称为伽利略自由落体规律，为后来的牛顿第二定律提供了重要的实验证据。
伽利略还研究了斜面上物体的运动，提出了倾斜平面上物体滑动的规律。
他发现，物体在倾斜平面上滑动时，其加速度与斜面的倾角成正比，与重力加速度成反比。
这一发现被称为伽利略倾斜平面运动规律，对后来的斜面运动和摩擦力的研究产生了重要影响。
二、伽利略在力学方面的贡献及结论成果伽利略的力学研究主要集中在机械学和静力学方面。
他通过实验证明了物体的均速运动和匀加速运动是存在的，并得出了相应的运动学方程。
这些实验证据为后来的牛顿力学奠定了基础，成为力学研究的重要里程碑。
伽利略还研究了杠杆原理和浮力的性质。
他发现杠杆平衡的条件是力矩相等，提出了杠杆平衡定律。
他还探究了浮力对物体的作用，发现浮力的大小等于物体排开水的重量，这一结论被称为伽利略浮力定律。
三、伽利略在天文学方面的贡献及结论成果伽利略是现代天文学的奠基人之一，他通过望远镜的观测和实验研究，发现了许多重要的天文现象和结论。
他观察到了月球表面的山脉和坑洞，提出了月球表面并非完美光滑的观点，这一发现对后来的地质学研究产生了重要影响。
伽利略还观察到了木星的四颗卫星，这是第一次发现行星的卫星，为后来的行星观测和天体力学提供了重要的实验证据。
他还观察到了金星的明亮和暗淡的周期变化，通过这些观测结果，他支持了哥白尼的日心说，反对了当时的地心说。
物理学史：著名物理学家及其贡献物理学是自然科学的重要分支，涉及研究物质、能量和宇宙之间的相互作用规律。
在物理学的发展过程中，有许多杰出的科学家为其做出了巨大贡献，为我们认识世界铺平了道路。
本文将介绍几位著名物理学家及其具有里程碑意义的贡献。
伽利略·伽利莱（Galileo Galilei）伽利略·伽利莱是意大利的一位重要物理学家、天文学家和数学家。
他被誉为现代科学的奠基人之一。
伽利略的工作对现代物理学有着深远的影响。
伽利略对运动学的研究是他最重要的贡献之一。
他通过实验观察和数学推导得出了最早的直线运动和自由落体定律。
他的研究打破了亚里士多德的学说，并为牛顿日后的力学奠定了基础。
除此之外，伽利略还通过望远镜观察了太阳系的星体，支持了哥白尼的日心说，这对于天文学的发展也起到了巨大的推动作用。
艾萨克·牛顿（Isaac Newton）艾萨克·牛顿是英国物理学家、数学家和自然哲学家。
他是经典力学和万有引力定律的奠基者，通过他的工作，物理学进入了一个新的时代。
牛顿的最著名的贡献是他在《自然哲学的数学原理》中提出的三大运动定律。
这些定律描述了物体运动的基本规律，为后来的科学家提供了研究运动的基础。
此外，牛顿还发现了光的色散现象，并提出了光的粒子说，为光学的发展作出了重要贡献。
他的工作对于量子力学的发展也有一定的影响。
阿尔伯特·爱因斯坦（Albert Einstein）阿尔伯特·爱因斯坦是瑞士裔美国的理论物理学家，他的理论物理学研究为整个科学领域带来了深远的影响。
爱因斯坦是相对论的创立者，也是质能关系E=mc²的提出者。
爱因斯坦的狭义相对论理论改变了人们对时间、空间和能量的认识，打开了理论物理学的新大门。
相对论的提出彻底改变了牛顿力学的观念，揭示了高速运动物体的真实本质。
在广义相对论中，爱因斯坦深入研究了万有引力，并提出了引力是时空弯曲的概念，解释了引力是由质量或能量造成的。
《伽利略对自由落体运动的研究》教学设计一、教学内容和学情分析1 ．课标要求合物理学史的相关内容，通过了解伽利略对自由落体运动的贡献，认识物理实验与科学思维在物理研究中的作用。
课前活动：布置了课前学案，让学生查阅亚里士多德和伽利略的相关资料，认识两位科学家。
通过朗威实验校本课程，提前培训一名学生设计完成斜面实验，课上进行讲解。
说明：本节课时自由落体运动的第二课时。
2．学生已有的知识结构和能力水平在学习本课前，学生已经掌握了加速度概念、匀变速直线运动规律，学习过研究运动的实验工具（打点计时器）的使用及数据处理方法。
初步掌握了研究物理问题的基本思路和描述物体运动规律的基本方法。
通过自由落体第一课时，学生知道了自由落体运动时在没有空阻力时的下落运动。
自由落体运动是加速度为g的匀加速直线运动。
二、教学目标1．通过查阅亚里士多德和伽利略的相干资料，使学生的了解物理学史。
2．了解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方式。
3．了解伽利略对自由落体的研究研究过程，认识伽利略有关实验的科学思想和方法，培养学生探求知识的能力三、教学重、难点分析及策略1 ．教学重点使学生体会“对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑（包括数学）得出推论→通过实验对推论进行检验→对假说进行推广和修正”的科学思想方法2 ．教学难点伽利略巧妙的实验构思和科学思想四、整体设计思路本节内容是介绍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。
先让学生完成课前学案，收集相关资料，在课堂上经过讨论和发表见解，充实和完善的展现伽利略的研究过程与方法。
由学生介绍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。
五、教学过程设计1、由反应尺，引出落地运动的研究说明反应时间，由学生设计时间反应尺，说明原理，复习自由落体运动规律。
2、追溯历史，认识研究落体运动的两位科学家正确评判亚里士多德，说明亚里士多德思想之伟大。
全满了解伽利略。
3、逻辑的力量亚里士多德通过观察，在日常生活中，重的物体下落快，轻的物体下落慢。
高一物理物理学史和研究方法试题答案及解析1.伽利略在研究运动的过程中，创造了一套科学研究方法，如下框图所示：其中方框4中是（）A．提出猜想B．数学推理C．实验验证D．合理外推【答案】C【解析】这是依据思维程序排序的问题，这一套科学研究方法，要符合逻辑顺序，即通过观察现象，提出假设，根据假设进行逻辑推理，然后对自己的逻辑推理进行实验验证，紧接着要对实验结论进行修正推广，即实验检验．C正确【考点】考查了物理研究方法2.伽利略在研究自由落体运动的过程中，创造了一套科学方法，如下框所示，其中方框4中是（）A．提出猜想B．数学推理C．实验检验D．合理外推【答案】C【解析】这是依据思维程序排序的问题，这一套科学研究方法，要符合逻辑顺序，即通过观察现象，提出假设，根据假设进行逻辑推理，然后对自己的逻辑推理进行实验检验，紧接着要对实验结论进行修正推广．【考点】伽利略研究自由落体运动的实验和推理方法3.伽利略在对运动的研究过程中创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，这些方法的核心是把______和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来．A．猜想B．假说C．实验D．思辨【答案】C【解析】伽利略在对运动的研究过程中创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，这些方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学演算)和谐地结合起来．选项C正确。
【考点】物理学的研究方法及物理学史。
4.伽利略在自由落体运动的研究中，其科学研究方法的核心是 ( )A．把提出问题和大胆猜想结合起来B．把提出问题和实验研究结合起来C．把实验研究和逻辑推理结合起来D．把实验研究和大胆猜想结合起来【答案】C【解析】伽利略在研究落体运动时，对关于轻重物体下落的快慢的推理得出矛盾结论，对下落快慢与下落位移和下落时间成正比的假设以及用数学工具推导出下落快慢随下落时间均匀变化的关系，最后用实验验证物体沿斜面下滑过程中速度与时间关系并作出合理外推，外推至斜面倾角为90°时速度与时间关系：物体做匀加速直线运动；其中最核心的方法用到了逻辑推理和实验研究；所以C选项正确。
人教版物理必修1第二章：伽利略对自由落体运动的研究一、选择题。
1. 物理学发展史上，有一位科学家开创了实验与逻辑推理相结合的科学研究方法，并研究了落体运动的规律，这位科学家是（）A.伽利略B.牛顿C.亚里士多德D.笛卡尔2. 关于自由落体运动，以下说法正确的是（）A.亚里士多德认为在同一地点，重的物体和轻的物体下落快慢相同B.伽利略发现亚里士多德的观点有不正确的地方C.物体竖直向下的运动就是自由落体运动D.现实生活中雨滴的运动就是自由落体运动3. 17世纪意大利科学家伽利略在研究落体运动的规律时，做了著名的斜面实验，其中应用到的物理思想方法属于（）A.等效替代法B.实验归纳法C.理想实验法D.控制变量法4. 在人类认识运动的过程中，对自由落体运动的研究，应用了抽象思维、数学推理和科学实验相结合的研究方法，被誉为人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学真正的开始．采用这一研究方法的科学家是（）A.亚里士多德B.牛顿C.爱因斯坦D.伽利略5. 伽利略用实验验证v∝t的最大困难是（）A.不能很准确地测定下落的距离B.不能测出下落物体的瞬时速度C.当时没有测量时间的仪器D.当时没有记录落体运动的数码相机6. 回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判断下列哪个过程是伽利略的探究过程（）A.猜想—问题—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论B.问题—猜想—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论C.问题—猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论D.猜想—问题—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论7. 伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图可大致表示其实验和思维的过程．让小球由倾角为θ的光滑斜面滑下，然后在不同的θ时分别进行多次实验，最后推理出自由落体运动是一种匀加速直线运动．对这一过程的分析，下列说法中不正确的是（）A.采用图甲的斜面实验，可“冲淡”重力的作用，使时间更容易测量B.让不同质量的球沿相同斜面下滑，可证实小球均做加速度相同的匀变速运动C.伽利略通过实验直接测量了物体自由下落的位移与时间的平方的关系D.图甲是实验现象，图丁的情景是经过合理的外推得到的结论8. 伽利略在研究自由落体运动时，做了如下的实验：他让一个铜球从阻力很小（可忽略不计）的斜面上由静止开始滚下，并且做了上百次．假设某次实验伽利略是这样做的：在斜面上任取三个位置A、B、C，让小球分别由A、B、C滚下，如图所示．设A、B、C与斜面底端的距离分别为s1、s2、s3，小球由A、B、C运动到斜面底端的时间分别为t1、t2、t3，小球由A、B、C运动到斜面底端时的速度分别为v1、v2、v3，则下列关系式中正确，并且是伽利略用来证明小球沿光滑斜面向下的运动是匀变速直线运动的是（）A. v1t1=v2t2=v3t3B.v12=v22=v32C.s2−s3=s1−s2D.s1t12=s2t22=s3t32二、多选题。
伽利略在运动学研究中的贡献
伽利略（Galileo Galilei）是一位伟大的意大利物理学家、天文
学家和数学家，他的贡献在科学史上具有重要的地位。
特别是在运动
学研究中，伽利略的发现颠覆了亚里士多德时代长期以来的物理观念，建立了现代物理学的基础，为后来的牛顿力学奠定了基础。
伽利略最有名的贡献之一就是他发现了自由落体的规律及其数学
公式。
他用倾斜的平面上滚动的球，证明了在同等的时间内，物体在
重力的作用下以正比于时间平方的速度下落。
他还发现了所有物体下
落的规律是相同的，即使它们的质量不一样。
这就是被称为“等效原则”的建议，被后来的物理学家广泛运用。
伽利略进一步提出了相对论的概念，即指出“相对静止”这个概
念是错误的。
他说，一切都是相对的。
这个想法为牛顿力学的发展奠
定了基础，牛顿早期的成就如今也已成为物理学的基础原理。
此外，伽利略还在运动学的研究中发现了摩擦力的作用。
他发现，摩擦力会使物体的速度逐渐减慢，最终停下来。
他还提出了矛盾之处，指出对于光阻力而言，即使物体不会移动，摩擦力也可能会导致其运动。
这个发现也为后来对力学规律的进一步研究打下了基础。
总之，伽利略在运动学研究中的贡献很大，这不仅给后人留下了
宝贵的科学成果，也为我们从历史经验中得到了许多宝贵的指导。
他
用数学方法分析运动，把物理学从几何学和宗教教义中解放出来，他
的成就影响了数百年。
在他的思想和成果的基础上，牛顿、爱因斯坦等伟大的物理学家继续推进了我们理解宇宙和世界的认知界限。
1638年，伽利略的《两门新科学》一书的出版，揭开了物理学的序幕。
他在这本不朽的著作中整理并公布了三十年前他得到的一些重要发现。
1639年1月，这位年迈失明的作者口授了一封给友人的信，提到这本书时讲道①：“我只不过假设了我要研究的那种运动的定义及其性质，然后加以证实。
……我声明我想要探讨的是物体从静止开始，速度随时间均匀增加的这样一种运动的本质。
……我证明这样一个物体经过的空间（距离）与时间的平方成正比。
……我从假定入手对如此定义的运动进行论证；因此即使结果可能与重物下落的自然运动的情况不符，对我也无关紧要。
但是我要说，我很幸运，因为重物运动及其性质，一项项都与我所证明的性质相符。
”他的这一席话对后人了解他在运动学研究上作出种种发现也许会很有益处。
1.2.1伽利略为什么要研究自由落体西方有句谚语：“对运动无知，也就对大自然无知。
”运动是万物的根本特性。
在这个问题上，自古以来，出现过种种不同的看法，形成了形形色色的自然观。
在16世纪以前，亚里士多德的运动理论居统治地位。
他把万物看成是由四种元素——土、水、空气及火组成，四种元素各有其自然位置，任何物体都有返回其自然位置而运动的性质。
他把运动分成自然运动和强迫运动：重物下落是自然运动，天上星辰围绕地心作圆周运动，也是自然运动；而要让物体作强迫运动，必需有推动者，即有施力者。
力一旦去除，运动即停止。
既然重物下落是物体的自然属性，物体越重，趋向自然位置的倾向性也就越大，所以下落速度也越大。
于是，从亚里士多德的教义出发，就必然得到物体下落速度与物体重量成正比的结论。
亚里士多德的理论基本上是错误的，但这一理论毕竟是从原始的直接经验引伸而来，有一定的合理成分，在历史上也起过进步作用，再加上被宗教利用，所以直到16世纪，仍被人们敬为圣贤之言，不可触犯。
正因为如此，批驳亚里士多德关于落体运动的错误理论，不仅是一个具体的运动学问题，也是涉及自然哲学的基础问题，是从亚里士多德的精神枷锁下解脱的一场思想革命的重要组成部分。
伽利略在这场斗争中作出了非常重要的贡献。
他认识到通过自由落体的研究打开的缺口，会导致一门广博的新科学出现。
请读读他在《两门新科学》中核心的一章，即“第三天的谈话”，开头讲的一段话①：“我的目的，是要阐述一门崭新的科学，它研究的却是非常古老的课题。
也许，在自然界中最古老的课题莫过于运动了。
哲学家们写的关于这方面的书既不少，也不小，但是我从实验发现了某些值得注意的性质，到现在为止还未有人观察或演示过。
也做过一些表面的观察，例如观察到下落重物的自然运动是连续加速的，但还从未有人宣布过，这一加速达到什么程度；据我所知，还没有一个人指出，一个从静止下落的物体在相等的时间间隔里，保持按从1开始的奇数的比数。
……“我考虑更重要的是，一门广博精深的科学已经启蒙，我在这方面的工作只是它的开始，那些比我更敏锐的人所用的方法和手段将会探索到各个遥远的角落。
”1.2.2近代科学诞生的前奏伽利略于1564年出生在意大利一个贵族家庭里，从小爱好文艺和科学。
他所处的时代正值文艺复兴之后思想大解放的时期，意大利是文艺复兴的发源地，思想非常活跃。
其杰出代表达·芬奇（Leonardda Vinci， 1452—1519）不仅是艺术家和工程师，还做过许多物理实验，主张在科学工作中多进行实验观察；波兰人哥白尼（Copernicus， 1473—1543）主张日心说，公开向亚里士多德的信仰者挑战；英国人弗兰西斯·培根（Francis Bacon， 1561—1626）大力宣传实验的重要性，极力反对经院哲学，为伽利略的工作鸣锣开道，可以说，他们是伽利略工作的前驱。
数学上也有人为新科学的诞生作了准备，13—14世纪英国牛津大学的梅尔顿（Merton）学院集聚了一批数学家，对运动的描述作过研究，他们提出了平均速度的概念，后来又提出加速度的概念。
不过，他们从未用之于落体运动。
亚里士多德关于重物下落速度快的结论与实际经验不符，理所当然会受到科学家的实验检验。
就在伽利略所在的比萨（Pisa）也多次记载有落体的研究。
例如，伽利略的一位老师，叫包罗（Giro－lamo Borro），是哲学教授，就曾在自己 1575年发表的书中写道①：“我们从窗口以同样的力投两个重量相同的物体，铅块慢于木块。
”不过，铅块和木块可能是抛出窗外的。
1544年，有一位历史学家记述了三个人曾对亚里士多德的落体思想表示怀疑。
他们注意到亚里士多德的意见与实际经验不符。
但书中没有描述具体的实验。
1576年意大利帕都亚（Padua）有一位数学家叫莫勒第（G.Moletti），写了一本小册子叫《大炮术》，也是以当时惯用的对话方式进行论述的。
其中有一段明确地提到落体运动，请读下面一段对话①：“王子：如果从塔顶我们放下两个球，一个是重20磅的铅球，另一个是重1磅的铅球，大球将比小球快20倍。
作者：我认为理由是充分的，如果有人问我，我一定同意这是一条原理。
王子：亲爱的先生，您错了。
它们同时到达。
我不是只做过一次试验，而是许多次。
还有，和铅球体积大致相等的木球，从同一高度释放，也在同一时刻落到地面或土壤上。
作者：如果高贵的大人不告诉我您做过这样的试验，我还会不相信呢！那好，可是怎样拯救亚里士多德呢？王子：许多人都设法用不同的方法来拯救他，但实际上他没有得到拯救。
老实告诉您，我也曾以为自己找到了一个办法来拯救，但再好好思考，又发现还是救不了他。
”由此可见，关于落体问题的讨论在伽利略1589年当比萨大学教授之前已经广泛展开了，并且已有人作过实验，得到的结果其实是尽人皆知的生活经验。
问题在于，没有人敢于触犯亚里士多德的教义。
因为亚里士多德的理论指的是落体的自然运动，即没有媒质作用的自由落体运动，这是一种理想情况，在没有真空泵的16世纪谁都没有可能真正做这类实验。
1.2.3伽利略的落体实验关于伽利略的比萨斜塔实验，传说纷纭。
有人说，他这个落体实验对亚里士多德的理论是致命一击，由此批驳了亚里士多德的落体速度与重量成正比的说法，得出落体加速度与其重量无关的科学结论；有人说，他用大小相同而重量不等的两个球，得到同时落地的结果；甚至有人说他是用炮弹和枪弹做实验的。
有人则过分宣扬伽利略的落体实验，说他是第一个做落体实验的人。
然而，伽利略在《两门新科学》中，并没有提到他在比萨斜塔做过实验。
有关这个实验的说法大概来自他晚年的学生维维安尼（Viviani，1622—1703）在《伽利略传》中的一段不准确的回忆。
这篇传记是在伽利略死后十几年即1657年出版的。
其中有这样一段记述①：“使所有哲学家极不愉快的是，通过实验和完善的表演与论证，亚里士多德的许多结论被他（指伽利略）证明是错的，这些结论在他之前都被看成是神圣不可冒犯的。
其中有一条，就是材料相同，重量不同的物体在同样的媒质中下落，其速率并不像亚里士多德所说的那样，与其重量成正比，而是以相等的速率运动。
伽利略在其他教授和全体学生面前从比萨斜塔之顶反复地做了实验来证明这一点。
”这里要说明几点：1.维维安尼并没有亲眼看见伽利略做斜塔实验，因为伽利略死时（1642年），他才20岁。
他来到伽利略身边时（1639年），伽利略已经双目失明，只能口授了。
所以，维维安尼的记述可能不确实。
2.伽利略如果真的做了斜塔实验，时间大概是在1589—1592年他在比萨大学任教之际，可是，有人找遍当年比萨大学的有关记录，均未发现载有此事。
3.如果真有此事，也只能算是一个表演，不可能通过这个表演对两千年的传统学术进行判决。
那么，究竟伽利略有没有做过落体实验呢？经查考，在伽利略早年（1591年）写的《论运动》（De Motu）的小册子中确实记载有这类实验。
不过，直到伽利略去世二百年后，即1842年，才整理发表，维维安尼并不知道这个小册子。
这个实验也不像维维安尼所说的，是要彻底批驳亚里士多德的落体理论，而是为了弥补亚里士多德理论的缺陷。
伽利略在这本小册子里用阿基米德的浮力定律来说明在媒质中落体的运动。
他写道①：“但是他（指亚里士多德）甚至犯了一个更大的错误，他假定物体的速率取决于越重的物体分开媒质的本领越大。
因为，正如我们证明了的，运动物体的速率并不取决于这一点，而是取决于物体重量与媒质重量差值的大小。
”伽利略当时显然仍然相信，同样大小的物体在空气中下落，较重的比较轻的快，因为他写道：“……我们得到的普遍结论是：在物体材料不同的情况下，只要它们大小相同，则它们（自然下落）运动的速率之比，与它们的重量之比是相同的。
”他甚至还为实际观测所得结果与上述结论不符进行辩护，他写道：“如果从塔上落下两个同体积的球，其中之一比另一个重一倍，我们会发现重的到达地面并不比轻的快一倍。
其实，在运动开始时，轻物会走在重物的前面，在一段距离内要比重物快。
”这件事引起了现代科学史家的兴趣。
究竟伽利略是否真的看到了轻物先于重物下落？ 1983年，塞特尔（T. B. Settle）和米克利希（R.Miklich）做了两球同时下落的实验①，用高速摄影机拍照，果然重现了伽利略观察到的现象，不过他们不是用机械释放两球，而是用两手分别握着两个球，并且必须手心向下，同时释放。
实验判明，伽利略所得轻物走在重物前面的结论，是由于他握重球的手握得更紧，释放时略为缓慢所致。
这件事说明了，伽利略的思想不是从天上掉下来的，他经历了曲折的摸索过程。
开始，他甚至还是亚里士多德的维护者。
搞清这位近代科学的创始人的思想发展过程当然是一件有重大意义的课题。
科学史家们正在利用各种史料进行研究。
1.2.4伽利略的斜面实验在伽利略的落体运动定律的形成过程中，斜面实验起过重要作用。
他在《两门新科学》中对这个实验描述得十分具体，写道②：“取长约12库比（1库比=45.7厘米）、宽约半库比，厚约三指的木板，在边缘上刻一条一指多宽的槽，槽非常平直，经过打磨，在直槽上贴羊皮纸，尽可能使之平滑，然后让一个非常圆的、硬的光滑黄铜球沿槽滚下，我们将木板的一头抬高一、二库比，使之略呈倾斜，再让铜球滚下，用下述方法记录滚下所需时间。
我们不止一次重复这一实验，使两次观测的时间相差不致超过脉搏的十分之一。
在完成这一步骤并确证其可靠性之后，就让铜球滚下全程的1/4，并测出下降时间，我们发现它刚好是滚下全程所需时间的一半。
接着我们对其他距离进行实验，用滚下全程所用时间同滚下一半距离、三分之二距离、四分之三距离或任何部分距离所用时间进行比较。
这样的实验重复了整整一百次，我们往往发现，经过的空间距离恒与所用时间的平方成正比例。
这对于平面（也即铜球下滚的槽）的各种斜度都成立。
我们也观测到，对于不同的斜度，下降的时间互相间的关系正如作者预计并证明过的比例一样。
“为了测量时间，我们把一只盛水的大容器置于高处，在容器底部焊上一根口径很细的管子，用小杯子收集每次下降时由细管流出的水，不管是全程还是全程的一部分，都可收集到。
