26伽利略对自由落体运动的研究课件

伽利略对自由落体运动的研究

伽利略对自由落体运动的研究1一、历史的回顾亚里士多德通过对大量的物体自由下落的观察，直接得出结论：重的物体比轻的物体下落的快，即“重快轻慢”。由于他在学术界的崇高地位，且该结论符合生活经验，这种论断流传了近2000年。一、历史的回顾亚里士多德通过对大量的物体自由下落的观察，直接2二、逻辑的力量16世纪，意大利的科学家伽利略用佯谬的方法巧妙地推翻了这种观点。（并在比萨斜塔用实验证明了这种观点）伽利略的推理.swf因此，伽利略提出新的观点：重物与轻物应该下落得同样快二、逻辑的力量16世纪，意大利的科学家伽利略用佯谬的方法巧妙3（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。（问题）：4三、伽利略的猜想和假设1、伽利略研究落体运动首先应该解决的问题建立描述运动所需要的概念：时间、位移、瞬时速度、平均速度、加速度2、伽利略的猜想：

v∝x（最后否定了）

v∝t三、伽利略的猜想和假设1、伽利略研究落体运动首先应该解决的问5四、伽利略的探索之路

（知识=观察+实验+思考）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成正比四、伽利略的探索之路

（知识=观察+实验+思考）大胆的猜测：6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成正比知识观察实验思考困难一瞬时速度无法准确测量为了解决测量瞬时速度的7冲淡重力困难二物体下落很快，很难测定不同位移的时间（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。

冲淡重力困难二物体下落很快，很难测定不同位移的时间8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，只是这个常数即加速度a随着θ的增大而增大。从不同高度开始滚下，只要斜面倾角一定，不同质量的小球的加速度都相同时间单位12345678距离单位32130298526824119216002104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9合理外推

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：随着θ的增大，的数值在增大。当θ=900时，即物体竖直下落时，这个关系也应该成立，这时的数值a最大。这时小球的运动不就是自由落体运动吗？伽利略认为这时小球的运动仍保持匀加速运动，而且所有物体下落时的加速度都是一样的合理外推困难三、伽利略用斜面实验验证了后，怎样说明落体运动10空气中纸片下落空气中重物下落真空中重物下落f空气阻力f空气阻力空气阻力f为零G重力G重力G重力伽利略的逻辑和实验自然使人钦佩，但人们又疑惑：为什么日常生活中会看到重的物体下落得快呢？如果排除空气阻力，所有物体将下落得同样快，这时落体运动也就真正成为自由落体运动伽利略的解释：分析物体的受力情况空气中纸片下落空气中重物下落真空中重物下落f空气阻力f空气阻11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。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12四、伽利略的科学研究方法

①对现象的一般观察，提出问题→→②提出假设→→③运用逻辑(包括数学推理)得出推论→→④实验进行检验→→⑤对假设进行修正和推广→……即科学探究的过程四、伽利略的科学研究方法①对现象的一般观察，提出13

美国宇航员大卫·斯哥特在月球上同时释放了一把锤子和一根羽毛，他发现两者同时落地。他说，如果没有伽利略落体定律的发现，他就不可能站在那个地方。于是他情不自禁地在月球上重复他在中学时就在抽空的玻璃管内看到的鸡毛铜钱实验美国宇航员大卫·斯哥特在月14航天员深刻地知道，虽然仅靠伽利略的落体定律还不能登月，但没有以伽利略落体定律为代表的科学基础，人类社会是不会有今天辉煌的科学技术成就的。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，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法航天员深刻地知道，虽然仅靠伽利略的落体定律还不能登月，但没有15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”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）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16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，用g表示。通常的计算，g值取9.8m/s2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f<<G时。从静止开始的竖直下落运动，可以按自由落体运动处理。人们采用先进的实验手段测得：实际意义：17课题研究1、阅读教材P48的阅读材料STS：

《从伽利略的一生看科学与社会》2、P49做一做3、亚里士多德是古代伟大的思想家、哲学家，但他在物理方面的结论，如重快轻慢、物体的运动需要力来维持，却是错误的。这是为什么？请带着这个问题去图书馆或上网查找亚里士多德和伽利略的有关资料，做一点关于这两位学者的科学观念、方法、态度等方面的调查。课题研究1、阅读教材P48的阅读材料STS：18一、认识两位科学家伽利略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。一、认识两位科学家伽利略19②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。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20③1581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。他通过大量的观察和实验总结出了惯性定律、自由落体运动规律和相对性原理；发现了单摆振动的等时性原理；用自制的33倍望远镜观察天象，发现了一系列令人震惊的天文现象。伽利略将观察到的天文现象写成《星际使者》一书，于1610年发表。书中介绍了月球上的环状山脉，无数星体构成的银河系，金星的盈亏，木星的四颗卫星，太阳黑斑等等，从而对哥白尼的“天体运行”论提供了有力的支持，同时也动摇了亚里士多德—托勒密的地心说。③1581年，17岁的伽利略对古希腊的物理学及亚里士多德、埃21亚里士多德①作为一位伟大的、百科全书式的科学家，亚里士多德对世界的贡献之大，令人震惊。他至少撰写了170种著作，其中流传下来的有47种。他的科学著作，在那个年代简直就是一本百科全书。但他的成就远不止于此。他还是一位真正哲学家，对哲学每个学科几乎都做出了贡献。亚里士多德集中古代知识于一身，在他死后几百年中，没有一个人像他那样对知识有过系统考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全书。恩格斯称他是“最博学的人”。亚里士多德22②亚里士多德最大的贡献在于创立了形式逻辑这一重要分支学科。逻辑思维是亚里士多德在众多领域建树卓越的支柱。亚里士多德的思想对西方文化根本倾向以至内容产生了深刻的影响。在上古及中古时期，他的著作被译成拉丁文、叙利亚文、阿拉伯文、意大利文、希伯来文、德语和英语。随着亚里士多德作品的不断被发现，中世纪出现了一个研究亚里士多德主义的新时代，学者们以此作为求得各方面真知识的基础。亚里士多德学识渊博，著述颇丰．他对于当时尚未分类的科学部门如政治、逻辑、伦理、历史、物理(自然学科)、心理学、美学、教育学等均有研究并有独到见解，被马克思誉为“古代最伟大的思想家”。②亚里士多德最大的贡献在于创立了形式逻辑这一重要分支23③亚里士多德是古希腊又一位伟大的教育思想家，建立了包括自然学科在内的百科全书式的课程体系，提出了注重实践的良好措施，为后人留下了一笔包罗宏富的教育遗产。亚里士多德显示了希腊科学的一个转折点。在他以前，科学家和哲学家都力求提出一个完整的世界体系，来解释自然现象．他是最后一个提出完整世界体系的人。在他以后，许多科学家放弃提出完整体系的企图，转入研究具体问题。③亚里士多德是古希腊又一位伟大的教育思想家，建立了包括自然学24

物理教科书上，亚里士多德给同学们的形象不妙、他老是出错，老是作出一些轻率的结论。同学们觉得亚里士多德实在太不高明而伽利略则比他伟大于百倍。事实上，亚里士多德是古代一位伟大的学者，一位百科全书式的大学问家，有几乎无所不及的思想成就。我们应该正确的、全面的去认识一位科学家。伽利略创造了一套对近代科学的发展极为有益的科学方法，从而纠正了亚里士多德在物理上犯的一些错误。物理教科书上，亚里士多德给同学们的形象不妙、他老是出错25介绍一本好书介绍一本好书26

伽利略对自由落体运动的研究

伽利略对自由落体运动的研究27一、历史的回顾亚里士多德通过对大量的物体自由下落的观察，直接得出结论：重的物体比轻的物体下落的快，即“重快轻慢”。由于他在学术界的崇高地位，且该结论符合生活经验，这种论断流传了近2000年。一、历史的回顾亚里士多德通过对大量的物体自由下落的观察，直接28二、逻辑的力量16世纪，意大利的科学家伽利略用佯谬的方法巧妙地推翻了这种观点。（并在比萨斜塔用实验证明了这种观点）伽利略的推理.swf因此，伽利略提出新的观点：重物与轻物应该下落得同样快二、逻辑的力量16世纪，意大利的科学家伽利略用佯谬的方法巧妙29（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。（问题）：30三、伽利略的猜想和假设1、伽利略研究落体运动首先应该解决的问题建立描述运动所需要的概念：时间、位移、瞬时速度、平均速度、加速度2、伽利略的猜想：

v∝x（最后否定了）

v∝t三、伽利略的猜想和假设1、伽利略研究落体运动首先应该解决的问31四、伽利略的探索之路

（知识=观察+实验+思考）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成正比四、伽利略的探索之路

（知识=观察+实验+思考）大胆的猜测：32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成正比知识观察实验思考困难一瞬时速度无法准确测量为了解决测量瞬时速度的33冲淡重力困难二物体下落很快，很难测定不同位移的时间（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。

冲淡重力困难二物体下落很快，很难测定不同位移的时间34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，只是这个常数即加速度a随着θ的增大而增大。从不同高度开始滚下，只要斜面倾角一定，不同质量的小球的加速度都相同时间单位12345678距离单位32130298526824119216002104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35合理外推

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：随着θ的增大，的数值在增大。当θ=900时，即物体竖直下落时，这个关系也应该成立，这时的数值a最大。这时小球的运动不就是自由落体运动吗？伽利略认为这时小球的运动仍保持匀加速运动，而且所有物体下落时的加速度都是一样的合理外推困难三、伽利略用斜面实验验证了后，怎样说明落体运动36空气中纸片下落空气中重物下落真空中重物下落f空气阻力f空气阻力空气阻力f为零G重力G重力G重力伽利略的逻辑和实验自然使人钦佩，但人们又疑惑：为什么日常生活中会看到重的物体下落得快呢？如果排除空气阻力，所有物体将下落得同样快，这时落体运动也就真正成为自由落体运动伽利略的解释：分析物体的受力情况空气中纸片下落空气中重物下落真空中重物下落f空气阻力f空气阻37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。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38四、伽利略的科学研究方法

①对现象的一般观察，提出问题→→②提出假设→→③运用逻辑(包括数学推理)得出推论→→④实验进行检验→→⑤对假设进行修正和推广→……即科学探究的过程四、伽利略的科学研究方法①对现象的一般观察，提出39

美国宇航员大卫·斯哥特在月球上同时释放了一把锤子和一根羽毛，他发现两者同时落地。他说，如果没有伽利略落体定律的发现，他就不可能站在那个地方。于是他情不自禁地在月球上重复他在中学时就在抽空的玻璃管内看到的鸡毛铜钱实验美国宇航员大卫·斯哥特在月40航天员深刻地知道，虽然仅靠伽利略的落体定律还不能登月，但没有以伽利略落体定律为代表的科学基础，人类社会是不会有今天辉煌的科学技术成就的。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，从而发展了人类的科学思维方式和科学研究方法航天员深刻地知道，虽然仅靠伽利略的落体定律还不能登月，但没有41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”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）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42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，用g表示。通常的计算，g值取9.8m/s2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f<<G时。从静止开始的竖直下落运动，可以按自由落体运动处理。人们采用先进的实验手段测得：实际意义：43课题研究1、阅读教材P48的阅读材料STS：

《从伽利略的一生看科学与社会》2、P49做一做3、亚里士多德是古代伟大的思想家、哲学家，但他在物理方面的结论，如重快轻慢、物体的运动需要力来维持，却是错误的。这是为什么？请带着这个问题去图书馆或上网查找亚里士多德和伽利略的有关资料，做一点关于这两位学者的科学观念、方法、态度等方面的调查。课题研究1、阅读教材P48的阅读材料STS：44一、认识两位科学家伽利略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。一、认识两位科学家伽利略45②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。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46③1581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。他通过大量的观察和实验总结出了惯性定律、自由落体运动规律和相对性原理；发现了单摆振动的等时性原理；用自制的33倍望远镜观察天象，发现了一系列令人震惊的天文现象。伽利略将观察到的天文现象写成《星际使者》一书，于1610年发表。书中介绍了月球上的环状山脉，无数星体构成的银河系，金星的盈亏，木星的四颗卫星，太阳黑斑等等，从而对哥白尼的“天体运行”论提供了有力的支持，同时也动摇了亚里士多德—托勒密的地心说。③1581年，17岁的伽利略对古希腊的物理学及亚里士多德、埃47亚里士多德①作为一位伟大的、百科全书式的科学家，亚里士多德对世界的贡献之大，令人震惊。他至少撰写了170种著作，其中流传下来的有47种。他的科学著