伽利略对落体运动的研究课件.ppt

1、2.1 2.1 伽利略对落体运动的研究伽利略对落体运动的研究第第2 2章章 研究匀变速直线运动研究匀变速直线运动的规律的规律 1.1.了解自由落体运动的规律。了解自由落体运动的规律。2.2.理解伽利略研究自由落体运动规律的方法，体验科学理解伽利略研究自由落体运动规律的方法，体验科学研究的方法。研究的方法。质量大的物体质量大的物体和质量小的物和质量小的物体从同一高度体从同一高度下落谁先到达下落谁先到达地面？地面？物体下落的运动物体下落的运动是一种常见的运动是一种常见的运动公元前四世纪，古希腊伟大的思想家、哲公元前四世纪，古希腊伟大的思想家、哲学家亚里士多德根据对上述类似现象的观学家亚里士多德根据

2、对上述类似现象的观察，直接得出结论：重的物体比轻的物体察，直接得出结论：重的物体比轻的物体下落的快下落的快是否真的这样呢？是否真的这样呢？思考与讨论质量不同的物体从同一高度同时由静止释放，谁下落得快？质量不同的物体从同一高度同时由静止释放，谁下落得快？伽利略（伽利略（GalileoGalileo）跨越时空的对话逻辑的力量思考与讨论影响物体下落快慢的影响物体下落快慢的因素因素是什么？是什么？粉笔粉笔纸片纸片粉笔下落快，纸片下落得粉笔下落快，纸片下落得慢慢.从实验现象得知，重的物从实验现象得知，重的物体下落的快？体下落的快？粉笔重，纸片轻粉笔重，纸片轻实验一实验一亚里士多德亚里士多德轻重不同的物体

3、，轻重不同的物体，几乎同时落地。几乎同时落地。重的物体不一定下落重的物体不一定下落得快得快粉笔粉笔纸团纸团结论结论实验二实验二伽利略伽利略实验三实验三 牛顿管实验牛顿管实验现现象象 金金属属片片与与羽羽毛毛同同时时落落地地 美国宇航员大卫美国宇航员大卫斯哥特斯哥特在月球上同时释放了一把锤子在月球上同时释放了一把锤子和一根羽毛，和一根羽毛，他发现两者同他发现两者同时落地。时落地。结论：结论：轻重不同的物体，只受重力时，下落的快慢相同。轻重不同的物体，只受重力时，下落的快慢相同。小结物体下落快慢不是由轻重来决定的，是空气阻力的原因。物体下落快慢不是由轻重来决定的，是空气阻力的原因。物体只在重力作用

4、下从静止开始下落的运动，叫做自由落物体只在重力作用下从静止开始下落的运动，叫做自由落体运动。体运动。“自由自由”的含义是只受重力、初速度为零。的含义是只受重力、初速度为零。不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运动情况是不同物体从同一高度做自由落体运动，它们的运动情况是相同的。相同的。这种下落运动到底是一种怎样的运动？这种下落运动到底是一种怎样的运动？拍摄物体自由下落运动拍摄物体自由下落运动的频闪照相图片的频闪照相图片(频闪频闪时间间隔为时间间隔为1/10 s1/10 s)结论：结论：自由落体运动是初速度为零的匀加速自由落体运动是初速度为零的匀加速直线运动直线运动三、伽利略的探究之路三、伽利

5、略的探究之路 伽利略用逻辑论证的方法否定了亚里士多德的说法后，伽利略用逻辑论证的方法否定了亚里士多德的说法后，就转向用实验来研究落体运动的性质了。就转向用实验来研究落体运动的性质了。大胆的猜想大胆的猜想 伽利略：伽利略：“当我观察一块原来静当我观察一块原来静止的石头从高处落下速率连续增止的石头从高处落下速率连续增加时，为什么不应当相信速率的加时，为什么不应当相信速率的增加是以一种简单的，也是以最增加是以一种简单的，也是以最容易理解的方式在进行呢？容易理解的方式在进行呢？”自然界是简单的，一切运动都是以最简单的秩序进行的。自然界是简单的，一切运动都是以最简单的秩序进行的。伽利略伽利略伽利略的探究

6、之路伽利略的探究之路猜想与假设猜想与假设速度与位移成正比速度与位移成正比假设一假设一假设二假设二速度与时间成正比速度与时间成正比vxvt思考与讨论伽利略要做一个怎样的实验，想证明什么？伽利略要做一个怎样的实验，想证明什么？伽利略在实验中可能会遇到哪些困难？伽利略在实验中可能会遇到哪些困难？瞬时速度瞬时速度时间时间合理外推合理外推伽利略的解决方法：伽利略的解决方法：1.1.从斜面实验出发得出初速为零的匀变速直线运动规律从斜面实验出发得出初速为零的匀变速直线运动规律stst2 2 2.2.伽利略经过多次斜面实验发现：斜面的倾角逐渐增伽利略经过多次斜面实验发现：斜面的倾角逐渐增大时，大时，stst2

7、 2仍然存在，但仍然存在，但 比值随倾角的增大而增比值随倾角的增大而增大。大。3.3.伽利略合理推论：伽利略合理推论：当斜面倾角增大到当斜面倾角增大到90900 0，即斜面与地面垂直时，即斜面与地面垂直时，stst2 2仍然存在，但仍然存在，但 比值随倾角的增大而增大。比值随倾角的增大而增大。4.4.结论：自由落体运动是一种特殊的匀变速直线运动。结论：自由落体运动是一种特殊的匀变速直线运动。2st2st伽利略的科学方法伽利略的科学方法重的物重的物体下体下落得比落得比轻的轻的物体快物体快?v ts t2小球在斜面小球在斜面上运动实验上运动实验 外推至外推至落体运落体运动动对现象的对现象的一般观察

8、一般观察提出假设提出假设逻辑逻辑(数学数学)得出推论得出推论对推论对推论进行检验进行检验对假说修对假说修正和推广正和推广 伽利略运用最大胆的思辨弥补了经验材料之间的空伽利略运用最大胆的思辨弥补了经验材料之间的空隙，伽利略的方法是理论和实验相结合的方法。伽利略当隙，伽利略的方法是理论和实验相结合的方法。伽利略当之无愧地成为近代物理之父之无愧地成为近代物理之父 爱因斯坦爱因斯坦 伽利略时代之前，除了偶然发现所带来的发明之外，伽利略时代之前，除了偶然发现所带来的发明之外，需要常常在发明之前；伽利略之后，我们看见了为了追求需要常常在发明之前；伽利略之后，我们看见了为了追求纯粹的知识而进行的科学研究，开

9、始走在实际的应用与发纯粹的知识而进行的科学研究，开始走在实际的应用与发明的前面，并且启发了实际的应用和发明，发明出现之后，明的前面，并且启发了实际的应用和发明，发明出现之后，又为科学研究与工业发展开辟了新的领域。又为科学研究与工业发展开辟了新的领域。W.C W.C 丹皮尔（英国）丹皮尔（英国）伽利略在创立近代科学时用了三种方法：伽利略在创立近代科学时用了三种方法：实验方法、数学方法和思想实验方法。实验方法、数学方法和思想实验方法。“伽利略的发现以及他所应用的科学的推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

10、端一，而且标志着物理学的真正开端”。爱因斯坦爱因斯坦在伽利略之后的在伽利略之后的200200年中，自然科学迅猛发展，涌现出了年中，自然科学迅猛发展，涌现出了许许多多物理学巨匠，当人类进入许许多多物理学巨匠，当人类进入2020世纪时，思想实验的世纪时，思想实验的方法突然被频繁的运用起来。爱因斯坦创立了相对论，当方法突然被频繁的运用起来。爱因斯坦创立了相对论，当人们离开伽利略的船舱来到爱因斯坦的火车上时，关于尺人们离开伽利略的船舱来到爱因斯坦的火车上时，关于尺缩效应、关于同时的相对性、关于只有在高速世界里才可缩效应、关于同时的相对性、关于只有在高速世界里才可能发生的奇妙景象，被爱因斯坦用思想实验论

11、述得合情合能发生的奇妙景象，被爱因斯坦用思想实验论述得合情合理。波尔和爱因斯坦关于量子的概率进行争论时，他们用理。波尔和爱因斯坦关于量子的概率进行争论时，他们用思想实验进行辩论，让人类看到世界上第一流的科学巨匠思想实验进行辩论，让人类看到世界上第一流的科学巨匠是怎样畅游在理念的世界里。当今人们建立了大爆炸宇宙是怎样畅游在理念的世界里。当今人们建立了大爆炸宇宙模型，当代理论物理学家霍金站在人们面前演讲的时候，模型，当代理论物理学家霍金站在人们面前演讲的时候，谈到世界是十维的，并说了一句意味深长的话：我们看到谈到世界是十维的，并说了一句意味深长的话：我们看到的世界就是火光照在洞壁上的影子啊！的世界

12、就是火光照在洞壁上的影子啊！为了纪念伽利略的伟大为了纪念伽利略的伟大贡献，贡献，19931993年年4 4月月8 8日，来自日，来自世界各地的科学家把木球、世界各地的科学家把木球、铝球、塑料球等不同材料制铝球、塑料球等不同材料制成的小球从比萨斜塔上成的小球从比萨斜塔上44 m44 m高处同时静止释放，用精密高处同时静止释放，用精密电子仪器和摄像机记录，结电子仪器和摄像机记录，结果发现所有小球几乎同时以果发现所有小球几乎同时以同一速度落地。同一速度落地。1 1伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思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，如图所示，可大致表示其实验和思维

13、的过维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是（程，对这一过程的分析，下列说法正确的是（）丁丁甲甲乙乙丙丙ACACA A其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到其中的甲图是实验现象，丁图是经过合理的外推得到的结论的结论B B其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到其中的丁图是实验现象，甲图是经过合理的外推得到的结论的结论C C运用甲图的实验，可运用甲图的实验，可“冲淡冲淡”重力的作用，使实验现重力的作用，使实验现象更明显象更明显D D运用丁图的实验，可运用丁图的实验，可“放大放大”重力的作用，使实验现重力的作用，使实验现象更明显象更明显

14、2.2.在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛到达地面，这主要是因为（球先于羽毛到达地面，这主要是因为（）A.A.它们的质量不等它们的质量不等 B.B.它们的密度不等它们的密度不等 C.C.它们的材料不同它们的材料不同 D.D.空气阻力的影响不同空气阻力的影响不同D D3 3伽利略对运动的研究，不仅确立了许多用于描述运动伽利略对运动的研究，不仅确立了许多用于描述运动的基本概念，而且创立了一套对近代科学的发展极为有益的基本概念，而且创立了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，或者说给出了科学研究过程的基本要素，这的科学方法，或者说

15、给出了科学研究过程的基本要素，这些要素包含了以下几个环节：些要素包含了以下几个环节：对现象的一般观察；对现象的一般观察；_；运用逻辑得出结论；运用逻辑得出结论；_;_;对假设进行修正和推广。对假设进行修正和推广。提出假设提出假设 通过实验对结论进行检验通过实验对结论进行检验 4.4.（1 1）请将图中三位科学家的姓名按历史年代先后顺）请将图中三位科学家的姓名按历史年代先后顺序排列：序排列：_、_、_。（2 2）简要说出他们各自在物理学上的一项贡献。）简要说出他们各自在物理学上的一项贡献。牛顿牛顿爱因斯坦爱因斯坦伽利略伽利略1.1.人们对落体问题的认识过程。人们对落体问题的认识过程。2.2.伽利略对落体问题的逻辑推理和实验验证。伽利略对落体问题的逻辑推理和实验验证。3.3.伽利略的科学思想方法。伽利略的科学思想方法。