伽利略对自由落体运动的研究

1、 第第6节节 伽利略伽利略对自由落体运动的研究对自由落体运动的研究学习目标学习目标（1）了解伽利略研究自由落体运动的科学方法，巧妙地）了解伽利略研究自由落体运动的科学方法，巧妙地实验构思实验构思（2）了解伽利略研究自由落体运动的探究历史）了解伽利略研究自由落体运动的探究历史（3）通过学习伽利略多自由落体运动的研究，培养学生）通过学习伽利略多自由落体运动的研究，培养学生热爱科学、勇于探究、坚持真理的高尚情操热爱科学、勇于探究、坚持真理的高尚情操亚里士多德亚里士多德: 通过对大量的物体自由下落的观通过对大量的物体自由下落的观察，直接得出结论：察，直接得出结论：重的物体比轻的重的物体比轻的物体下落的

2、快物体下落的快，即，即“重快轻慢重快轻慢”。 由于他在学术界的崇高地位，且由于他在学术界的崇高地位，且该结论符合生活经验，这种论断流传该结论符合生活经验，这种论断流传了近了近2000年。年。 历史回顾历史回顾一、伽利略通过观察现象提出疑问一、伽利略通过观察现象提出疑问二、逻辑的力量二、逻辑的力量A 理论理论:假设假设亚里士多德正确亚里士多德正确（重的物体下落得重的物体下落得快）快）V1v2?v3矛盾！矛盾！结论结论2：如果把大石头和小石头捆在一起，独自下落慢的：如果把大石头和小石头捆在一起，独自下落慢的小石头就会拖慢独自下落快的大石头，最终其下落速度比小石头就会拖慢独自下落快的大石头，最终其下

3、落速度比大石头慢。大石头慢。结论结论1：如果把大石头和小石头捆在一起，其所受的重力：如果把大石头和小石头捆在一起，其所受的重力一定比其中任一石块大，其下落速度比任一石块快。一定比其中任一石块大，其下落速度比任一石块快。这两个结论能同时成立吗？这两个结论能同时成立吗？（说明了什么？）（说明了什么？） 16世纪意大利的科学家伽利略推翻了这种观点世纪意大利的科学家伽利略推翻了这种观点 三、三、实验验证实验验证 B 实验：实验：比萨斜塔实验比萨斜塔实验伽利略还在比萨斜塔伽利略还在比萨斜塔做过落体实验：在塔做过落体实验：在塔顶，他同时释放两个顶，他同时释放两个铅球，一个轻，一个铅球，一个轻，一个重，最后

4、两个铅球同重，最后两个铅球同时落地。这个实验有时落地。这个实验有力地反驳了亚里士多力地反驳了亚里士多德的观德的观点。点。 轻重轻重不同不同的物的物体下落体下落一样快一样快毛钱管实验：毛钱管实验：【结论结论】在没有空气阻力的情况下，物体下落的快慢与质量无关。在没有空气阻力的情况下，物体下落的快慢与质量无关。 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。四、四、伽利略的猜想与假说伽利略的猜想与假说伽利略的探索之路伽利略的探索之路大胆的猜测大胆的猜测：下落物体的速度是随时间均匀增加的，即瞬时速度V与时间t成正比。

5、 要验证这个结论存在着以下几个难点。tV 知识知识观察观察实验实验思考思考vtxtv2tx 冲淡重力 困难二困难二 物体下落很快，很难测定不同位移的时间 （思维）（思维）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。 实验验证实验验证 ：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的增大而增大。知识知识观察观察实验实验思考思考时间单位12345678距离单位32130298526824119216002104常数233222211txtxtx合理外推：合理外推：随着倾角

6、的增大， 的数值在增大。当=900时，即物体竖直下落时，这个关系也应该成立，这时 最大。困难三、困难三、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？合理外推 2xt2xt 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，而且得到了落体的规律。 分析：伽利略的成功，不仅在于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。 现在我们已经有足够的设备准确的验证落体运动规律超越伽利略 现在我们不必用斜面来“冲淡重力”，采用现代化的仪器设备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

7、”求加速度 2 、用打点计时器研究纸带求出加速度 3、其它方法（测速计等） 人们采用先进的实验手段测得： 一切物体的自由落体的加速度都相同，这个加速度叫重力加速度重力加速度，用g表示。通常的计算，g值取9.8m/s2实际意义实际意义 ：当物体所受空气阻力比物体本身重力小得多时，即fG时。从静止开始的竖直下落运动，可以按自由落体运动处理。对现对现象的象的一般一般观察观察提出提出假设假设运用逻辑运用逻辑（包括数（包括数学）得出学）得出推论推论通过实验通过实验对推论进对推论进行检验行检验对假说对假说进行修正进行修正和推广和推广伽利略的科学方法伽利略的科学方法 伽里略已死去三百多年，他所发现的自由伽里略已死去三百多年，他所发现的自由落体规律在物理学知识的长河中所占比例愈来落体规律在物理学知识的