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1、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 2.6 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观察观察a石头从空中落下（快）石头从空中落下（快）b树叶从树上飘落（慢）树叶从树上飘落（慢）提出问题提出问题:影响物体下落快慢的因素是什么？影响物体下落快慢的因素是什么？学生猜测：学生猜测：可能与物体的质量有关？可能与物体的质量有关？创设情景，引入课题创设情景，引入课题历史的回顾亚里士多德通过对通过对大量的物体自由下大量的物体自由下落的观察，得出结落的观察，得出结论：论：重的物体比轻重的物体比轻的物体下得快的物体下得快，即，即“重快轻慢”。由。由于他在学术界的崇于他在学术界的崇高
2、地位，且该结论高地位，且该结论符合生活经验，这符合生活经验，这种论断流传了近种论断流传了近2000年。年。亚里斯多德：亚里斯多德：观点：物体越重，下落越快观点：物体越重，下落越快 方法：观察方法：观察+直觉直觉 逻辑的力量l16世纪，意大利的科学家伽利略用假设的方法巧妙地推翻了这种观点。穿越时空的对话重的物体下落快！轻重物体下落一样快！亚里士多德(Aristotle，前384322)伽利略(GalileoGalilei，15641642)思想实验伽利略佯谬v1=8v2=4v1284v128归谬法 首先假设对方的论点是正确的，然后从这一论点加以引申、推论，从而得出极其荒谬可笑的结论，以驳倒对方的
3、论点的一种论证方法。学生自主探究影响物体下落快慢的因素学生自主探究影响物体下落快慢的因素 实验一实验一：在同一高度同时释放一块橡皮（或一枚硬币）和一张纸片，请观察物在同一高度同时释放一块橡皮（或一枚硬币）和一张纸片，请观察物体是否同时落地。体是否同时落地。现象：几乎同时落地讨论：下落的快慢与质量无关，那究竟是什讨论：下落的快慢与质量无关，那究竟是什么原因呢？么原因呢？猜测：快慢不同是因为受空气阻力的影响不同？实验二：把纸片揉成纸团，重复以上实验，请观察物体是否同时落地。把纸片揉成纸团，重复以上实验，请观察物体是否同时落地。play充满空气抽取一部分空气真空牛顿管实验对比结论：排除空气阻力的影响
4、，轻重不同的物体下落快慢完全一样，即物体下落的快慢与物体质量的大小无关。问题：l既然物体下落快慢跟质量无关，那么它到底遵循什么样的规律呢？l伽利略否定了亚里士多德的观点后，就开始研究落体运动的性质。l大胆的猜测：下落物体的速度是随时间均匀增加的，即l即：瞬时速度V与时间t成正比 l但验证这个结论存在着以下几个难点：困难一 瞬时速度无法准确测量l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）l则：测下落的高度与时间t2成正比 间接测量 在科学研究中，如果对某个物理量的测量很困难或根本不能进行，就转而采用间接测量的方法，这是一种很重要的思路。冲淡重力l困难二 物体下落很快，很难
5、测定不同位移的时间l（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时间单位12345678距离单位距离单位32130298526824119216002104倾角和加速度倾角和加速度合理外推 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：合理外推：随着斜面倾角的增大，的数值在增大。当=900时，即物体竖直下落时，这
6、个关系也应该成立，这时 的数值最大l思考：为什么说伽利略把他的结论外推到90度需要很大的勇气？对现象对现象的一般的一般观察观察提出提出假设假设 运用逻辑运用逻辑（包括数学（包括数学推理）得出推理）得出推论推论通过实通过实验对推验对推论进行论进行检验检验对假说进对假说进行修正和行修正和推广推广伽利略的科学方法伽利略的科学方法 方法提炼l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。l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。l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 l现在我们不必用
7、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。l现代研究落体运动的方法：l1、“自由落体频闪照片”求加速度l2、用打点计时器研究纸带求出加速度l3、其它方法（测速计等）古希腊著名的思想家和哲学家古希腊著名的思想家和哲学家 在西方被称为在西方被称为“最博学的人最博学的人”古代最伟大的思想家（马克思）古代最伟大的思想家（马克思）亚里士多德乃是历史上最亚里士多德乃是历史上最多才、最渊博（最深刻）的多才、最渊博（最深刻）的科学天才之一，他是一个在科学天才之一，他是一个在历史上无与伦比的人历史上无与伦比的人柏柏拉图的著作被广泛地阅读，拉图的著作被
8、广泛地阅读，亚里士多德则直到最近还未亚里士多德则直到最近还未被认识，所流行的乃是关于被认识，所流行的乃是关于他的一些最错误的偏见。他的一些最错误的偏见。黑格尔黑格尔伽利略（伽利略（1564-16421564-1642）物理学家、天文学家物理学家、天文学家伽利略的发现以及他所应用的科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，而且标志着最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端。物理学的真正开端。爱因斯坦爱因斯坦课堂小结 l本节课你学到了哪些物理学的研究方法？设计说明：开放式设计 多少都是收获课题研究：亚里士多德是古希腊伟大的思想家、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。作业布置 2.6 伽利略对自由落体运动的研究1.绵延两千年的错误 亚里士多德的观点：“重的物体比轻的物体下落的快”2.逻辑的力量：轻重不同的物体下落快慢相同。3.猜想与假说 伽利略：落体运动是一种匀变速直线运动4.实验验证 斜面实验5.伽利略的科学方法问题问题猜想猜想 数学推理数学推理 实验验证实验验证 合理外推合理外推得出结论得出结论