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 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：观点：物体越重，下落越快 方法：观 察 +直 觉 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。 “重的物体比轻的物体下落的快？”这个观点对吗？你的观点是什么？说明你的理由？（或者举例说明） 猜想 一 、 逻 辑 的 力 量 V 128V1=8 V2=4 4v128 逻辑的力量 16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。实验：在比萨斜塔用实验证明了这种观点 伽利略思想观念开始发生变化！重的快！一样快！ 【结论】在没有空气阻力的情况下，物体下落的快慢相同。那为什么我们通常观察到的却是下落有先有后呢？ 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。 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，即即：瞬时速度V与时间t成正比 但验证这个结论存在着以下几个难点：tv tV 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，伽利略寻求的途径（思维的作用） 则：测下落的高度与时间t 2成正比 知 识 观 察 实 验 思 考tV tsv 2tS 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（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。 探 究 落 体 运 动 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 观 察 实 验 思 考时间单位1 2 3 4 5 6 7 8距离单位32 130 298 526 824 1192 1600 2104常数 233222211 tststs 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：随着的增大， 的数值在增大。当=90 0时，即物体竖直下落时，这个关系也应该成立，这时的数值最大。2ts 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 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空气阻力空气阻力f为零G重力G重力G重力 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） 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。 课题研究 1.阅 读 教 材 P51的 阅 读 材 料 ： 从伽利略的一生看科学与社会2、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。 伽利略在寻找自由落体运动规律中 使用的方法？对现象的一般观察提出假设运用逻辑(包括数学)得到推论实验验证推论对假设进行修正和推广 讨论： 学完了这一课，你觉得有什么想法？和收获？ 介绍一本好书