物理人教必修一 完整版课件

1、伽利略对自由落体运动的研究伽利略(1564-1642) 伟大的意大利物理学家和天文学家，科学革命的先驱 1590年在比萨大学任数学教授期间，在比萨斜塔进行了不同重量铁球的自由落体实验，建立了自由落体定律。 发现物体运动的惯性定律、合力定律、摆的等时性定律、抛体运动规律、确立了伽利略相对性原理，成为近代实验科学的先驱者。 1609年在帕多瓦大学任教期间发明望远镜，并将它指向天体，发现月亮表面凹凸不平、木星的四颗卫星、金星的位相、太阳黑子及太阳自转等许多前人从未见到的天体现象。 伽利略制造的望远镜及其观测到的月相 我们用手拿一个小球和一张纸片，放开后，小球和纸片从静止开始下落，我们可以看到，小球先

2、落地，纸片后落地。 公元前4世纪，古希腊伟大的思想家、哲学家亚里士多德（Arestotle）根据与我们类似的观察，直接得出结论：重的物体比轻的物体下落得快。 亚里士多德的论断流传了近2 000年，直到16世纪，在意大利的比萨斜塔上，伽利略做了著名的两个球同时落地的实验。两个轻重不同的小球同时落地的声音，是那样的清脆美妙，又是那样的震聋发聩！它动摇了人们头脑中的旧观念，开创了实验和科学推理之先河，将近代物理学以至近代科学推上了历史的舞台。学点 自由落体运动的研究1.绵延两千年的错误 古代的学者们认为，物体下落的快慢是由它们的重量大小决定的，物体越重，下落得越快。亚里士多德最早阐述了这种看法，其论

3、断影响深远，在其后两千多年的时间里，人们一直信奉他的学说。 伟大的物理学家伽利略用巧妙的推理，揭示了亚里士多德的理论内部包含的矛盾。假定大石头下落速度为8，小石头下落速度为4，当把两石头捆在一起时，则整体下落速度应小于8，但两块石头捆在一起，总重量比大石头还要重，则整体下落速度应大于8。这样，就从“重物比轻物落得快”的前提推断出了互相矛盾的结论。伽利略认为只有一种可能性：重物与轻物应该下落得同样快。 2.逻辑的力量3.猜想与假说 伽利略认为，自由落体是一种最简单的变速运动，速度应该是均匀变化的。 均匀变化的两种可能性：一是速度随时间均匀变化，即v与t成正比；二是速度随位移均匀变化，即v与x成正

4、比。 4.实验验证 数学推理：伽利略通过数学运算得出：物体初速度为0，而且vt,则xt2。这样，只要测出做变速运动的物体通过不同位移所用的时间，就可以验证这个物体是否在做匀变速运动。 实验验证：自由落体下落时间太短，当时用实验直接验证有困难，伽利略采用了间接验证方法。他让一个铜球从阻力很小的斜面上滚下，做了上百次实验。小球在斜面上运动加速度要比它竖直落下时小得多，所以时间容易测出。 实验结果表明，光滑斜面倾角不变时，从不同位置让小球滚下，如图所示。小球的位移与时间的平方之比不变，即由此证明了小球沿光滑斜面下滑的运动是匀变速直线运动；换用不同质量的小球重复实验，结论不变。不断增大斜面的倾角，重复

5、上述实验，得出x/t2的值随斜面倾角的增大而增大。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。 伽利略将上述结果做了合理外推，把斜面倾角增大到90的情况，这时小球将自由下落，成为自由落体运动，伽利略认为，这时小球仍然会保持匀加速运动的性质，而且所有物体下落时的加速度都是一样的！ 5.合理外推6.伽利略的科学方法 伽利略对运动的研究，不仅确立了许多描述运动的基本概念，而且创造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。 伽利略科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理（包括数学推演)和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学认识的发展。【例】在学习物理知识的同

6、时，还应当十分注意学习物理学研究问题 的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要。伟大的物 理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作 用，至今仍然具有重要意义。请你回顾伽利略探究物体下落规律 的过程，判定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【解析】伽利略对自由落体运动的研究逻辑思维：轻重物体下落应该一样快。提出假说：自由落体运动是简单的匀变速直线运动。数学推理：匀变速运动符合xt2。实验验证：

7、由斜面运动外推到自由落体运动。C 1971年7月26日发射的阿波罗15号飞船首次把一辆月球车送上月球，美国宇航员斯科特驾驶月球车行驶28公里，并做了一个落体实验：在月球上的同一高度同时释放羽毛和铁锤如图所示，出现的现象是(月球上是真空)（ ）A.羽毛先落地，铁锤后落地B.铁锤先落地，羽毛后落地C.铁锤和羽毛都做自由落体运动，重力加速度为9.8 m/s2D.铁锤和羽毛都做自由落体运动，同时落地D 【提示】（）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。 （）提出自由落体运动是一种最简单的变速运动匀变速运动的假说。 （）由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运动，伽利略采用了间接验证的方法： 运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速直线运动符合xt2。 运用斜面实验测出小球沿光滑斜面向下的运动符合xt2，是匀变速直线运动。 不同质量的小球沿同一倾角的斜面运动，x/t的值不变，说明它们运动的情况相同。 不断增大斜面倾角，得出x/t2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。 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变速直线运动的性质。 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