人教版高一物理必修1备课资料5《自由落体运动》

111备课资料 落体问题是一个古老的问题，在近代物理学发展中，它也是一个带有判决性的理论，并且是一个重要的实验问题. 一、亚里士多德的落体理论 古代的落体研究的代表人物是亚里士多德（Aristotle，前384前322）.亚里士多德的研究一开始就是动力学的.这些动力学研究根据是从经验中归纳出的直觉，并结合了数学的推导.亚里士多德得到了两个定律，即强迫运动定律和落体运动定律. 亚里士多德认为物体下落运动的快慢有两个原因：（1）运动所通过的媒质不同（如通过水或土或空气），（2）运动物体自身轻或重的程度不同，如果运动的其他条件相同的话”.为此，亚里士多德得到的落体运动定律是：“物体下落的时间与重量成反比，如一物重量是另一物体两倍，则在同一媒质中下落只用一半的时间.” 遗憾的是，亚里士多德的两条定律都是错的. 二、伽利略的研究 1.为什么要研究落体运动 为了建立新的力学理论体系，必须要破除亚里士多德的力学理论和他的权威，而亚里士多德运动学是其理论体系的一个最关键的部分. 应该看到，亚里士多德的理论体系是有合理的地方的，它注意到直接经验的作用，直接经验为理论解释提供了一定基础，而它在经典哲学中的地位也是非常牢固的.所以，破除亚里士多德的落体运动理论除了具有解放思想的意义之外，对建立新的运动理论也具有重要意义. 2.斜面实验 由于落体运动的速度太快，人们观察这种运动是不能够作出精确的定量判断的.尽管人们对亚里士多德的落体定律是有怀疑的，在没有定量的精确定律时，人们只能提出各种看法，以说明亚里士多德的落体定律是有问题的，其中伽利略批评的是： 落体的“悖论” 在两门新科学中，伽利略谈道：“我十分怀疑亚里士多德曾用实验检验过，当两个石头，一个的重量是另一个的10倍，从同一高度，如100库比特，下落时，其速度的差别会达到这样的程度，以致前者着地时，后者下落还不超过10库比特.”这种经验并不可靠，他还写道：“但是，即使没有进一步的实验，就用一个简单而有说服力的论证，也能证明亚里士多德的论断是错误的.”关于落体速度与重量无关的问题，伽利略也进行了论证，即通过重量不同的物体在媒质中下落进行比较.重量不同的物体在同一媒质中下落，会有一定的速度差，但这种差别会随着媒质密度的下降而下降.进而，伽利略推论出自由落体的速度与落体的重量无关，伽利略的进一步论证是，假如重物比轻物下w落得快，那将二者捆在一起，下落时会出现这样的情况，其中重物受到轻物的拖曳而放慢速度，轻物受到重物的驱动而加快速度，结果是使整体的速度介于原来二者的速度之间.然而，“二物相加，其重量大于二者中的大者，其落下速度应大于二者的速度之大者，而不应小于它”.表明，落体速度（可能）与落体重量无关，当然，这样的“无关”是指在无空气阻力或真空中表现出来的. 三、“自由落体运动”课件下载链接： http:/www.zhyh.org/?action=resource!show&id=454 http:/www.phyor.com/show.asp?id=907111