伽利略对自由落体运动的研究.ppt

第二章第二章 匀变速直线运动的研究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 亚里士多德 马克思、恩格斯恩格斯： 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 名言：名言：“ “吾爱吾师，吾更爱真理吾爱吾师，吾更爱真理” ” 生活常识： 重的物体往往比轻的物体先落地 这个观点这个观点 正确吗？正确吗？ 亚里士多德： 物体下落的快慢由它们的重量决定物体下落的快慢由它们的重量决定 思考:亚里士多德为什么会有错误的认识呢？ 思考:为什么这个错误被延续了两千多年？ 一 绵 延 两 千 年 的 错 误 研究方法：观察思考（直觉） 人们依靠经验判断：观察思考（直觉） 伽 利 略 伽利略 物理学家、天文学家 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 思考： 伽利略是怎样论证亚里士多 德的观点是错误的？ 阅读46页，“逻辑的力量” 二 逻 辑 的 力 量 论证了亚里士多德的错误观点: “重物比轻物 下落得快” 正确结论:重物与轻物 下落得同样快 伽利略运用逻辑推理的方法 伽利略怎样研究自由落体运动的？ 阅读46页到48页 概括其研究过程，找出你认为的 “智慧闪光点” 三 伽 利 略 的 科 学 方 法 观察观察 现象现象 提出提出 假设假设 运用逻辑运用逻辑 得出推论得出推论 实验实验 验证验证 修正修正 推广推广 科学研究过程的基本要素 第一个 环节 猜 想 与 假 说 自然界是简单的，自然界的自然界是简单的，自然界的 规律也是简单的。规律也是简单的。 物体下落速度是均匀变化的物体下落速度是均匀变化的 伽利略伽利略 第 二 个 环 节 逻 辑 推 理 实 验 验 证 伽利略伽利略 随时间均匀变？随位移随时间均匀变？随位移 均匀变？均匀变？ 物体下落速度是均匀变化的。物体下落速度是均匀变化的。 臻美物理思想 若若 v v0 0 0 0 , , 匀变速直线运动：速度随时间均匀变化 第 二 个 环 节 逻 辑 推 理 实 验 验 证 困难一：速度无法直接测量 突破： 间接验证 2 t x 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 若若 v v0 0 0 0 , , 伽利略的实验设计：“冲淡重力” 伽 利 略 实 验 记 录 实验开始时，让铜球放在槽顶沿着槽滚下，并 记录整个下滑时间。重复几次，“以便使测得的 时间准确到两次测定的结果相差不超过一次脉搏 的十分之一。进行这样的操作，肯定了我们的观 察是可靠的以后，将球滚下的距离改为槽长的四 分之一，测定滚下的时间，我们发现它准确地等 于前者的一半。下一步，我们用另一些距离进行 试验，把全长所用的时间与全长的二分之一、三 分之二、四分之三，或者其他任何分数所用的时 间相比较。像这样的实验，我们重复了整整100 次，结果总是经过的距离与时间的平方成比例， 并且在各种不同坡度下进行实验，结果也都如此 ”伽利略在两种新科学的对话中所记述 的这段话，已道出了匀加速运动中经过的距离与 时间的平方成比例的基本规律。 助手利用自己助手利用自己 的脉搏测时间的脉搏测时间 伽利略伽利略 第三 环节 得 出 结 论 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 倾角900,就是自由落体运动动！ 排除空气阻力，下落得一样样快！ （ 理想实验实验 的方法） 结 论 自由落体运动是: v v 0 0 0 0的匀加速直线运动 ，且所有物体下落的加速度都相同。 伽 利 略 科 学 研 究 方 法 的 核 心 伽利略比他的前人更伟大，就在 于他首先采用了以实验检验猜想和假 设的科学方法。 这些科学方法的核心是把实验和逻辑 推理（包括数学演算）和谐地结合了 起来，发展了人类的科学思维方式和 科学研究方法 伽 利 略 的 科 学 方 法 观察观察 现象现象 提出提出 假设假设 运用逻辑运用逻辑 得出推论得出推论 实验实验 验证验证 修正修正 推广推广 科学研究过程的基本要素 核心 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 。 V0=0 1s 1s 1s h1 h2 h3 写出下落1s末、2s末、3s末 速度之比及下落高度之比 写出下落的第一秒内、第二秒内、 第三秒内的下落高度之比 v3 v2 v1 写出下落至中间位置的时间 与全程时间之比 写出前半程时间和后半程时间之比 自由落体运动习题 1.做自由落体运动的物体，经过A点和B 点时速度分别是4.9m/s和19.6m/s， 求1）下落到A点的时间？下落的高度？ 2）物体通过AB所用的时间和AB间的距离。 A B O 2.做自由落体运动的物体在最初1秒内下落的距离等于 整个下落高度的 ，它下落的总时间为 多少？ ，它下落的高度为多少？ 3.如果在最后1秒内下落的距离是整个下落高度的 4.物体由屋顶自由下落，经过最后2m所用的 时间是0.15s，则屋顶的高度约为多少？ 巩 固 练 习 1、一条铁链长5m，上端挂在某点， 自由下垂。放开后让它自由下落，整条铁 链经过悬点下方25m处某点的时间是多少 ？（g=10m/s2） “经过”问题 巩固练习、一条竹竿长5m，上端挂 在某点，竖直下垂。悬点下方15m处有一 竖直放置的竹筒，长度也为5m，竹筒的粗 细能保证竹竿通过。放开竹竿后让它自由 下落，整根竹竿通过竹筒的时间是多少？ （g=10m/s2） 巩 固 练 习 2、 A球从塔顶自由落下，当落下5m 时，B球从距塔顶25m处开始自由下落， 结果同时落地。求塔高是多少？（ g=10m/s2) A B 巩 固 练 习 巩固练习：两个小球用10m长的细绳 相连，自某一高度由静止先释放A球， 0.5s后再释放B球。求：绳拉