人教版高中物理必修一2.6伽利略对自由落体运动的研究ppt课件.ppt
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2.6 2.6 伽利略伽利略对对自在落体运自在落体运动动的研的研讨讨 一、一、历史的回想史的回想 亚亚里士多德里士多德经过对经过对大大量的物体自在下落的察看量的物体自在下落的察看〔 〔具有片面性具有片面性〕 〕，直接得出，直接得出结结论论：重的物体比：重的物体比轻轻的物体的物体下落的快，即下落的快，即“重快重快轻轻慢〞由于他在学由于他在学术术界的崇高位界的崇高位置，且置，且该结论该结论符合生活符合生活阅阅历历，，这这种种结论结论流流传传了近了近2000年 亚里士多德的里士多德的结论流流传了近了近2 2 000000年，直到年，直到1616世世纪，在意大利的，在意大利的比比萨斜塔上，伽利略做了著名的斜塔上，伽利略做了著名的两个球同两个球同时落地的落地的实验两个轻重不同的小球同重不同的小球同时落地的声音，落地的声音，是那是那样的洪亮愉快，又是那的洪亮愉快，又是那样的的震震聋发聩！它！它动摇了人了人们头脑中中的旧的旧观念，开念，开创了了实验和科学推和科学推理之先河，将近代物理学以致近理之先河，将近代物理学以致近代科学推上了代科学推上了历史的舞台史的舞台 重的物体重的物体下落的快！下落的快！世界古代史上世界古代史上世界古代史上世界古代史上最最最最伟伟大的哲学大的哲学大的哲学大的哲学家，教育家，家，教育家，家，教育家，家，教育家，科学家科学家科学家科学家, ,结论结论：：：：重的物体比重的物体比重的物体比重的物体比轻轻的物体下落快。
的物体下落快的物体下落快的物体下落快16161616世世世世纪纪纪纪末，伽利末，伽利末，伽利末，伽利略用略用略用略用简单简单简单简单的反推的反推的反推的反推实验实验实验实验突破了突破了突破了突破了绵绵绵绵延延延延2000200020002000年的年的年的年的错误错误错误错误V2=4V2=44
但是，自在落体下落但是，自在落体下落时间时间太短，当太短，当时时用用实验实验直接直接验证验证有困有困难难，伽利略采用了，伽利略采用了间间接接验证验证方法他让让一个一个铜铜球从阻力很小的斜面上球从阻力很小的斜面上滚滚下，做了上百次下，做了上百次实验实验小球在斜面上运斜面上运动动加速度要比它加速度要比它竖竖直落下直落下时时小得多，所以小得多，所以时间时间容易容易测测出 实验结实验结果果阐阐明，光滑斜面明，光滑斜面倾倾角不角不变时变时，从不同位置，从不同位置让让小球小球滚滚下，小球的位移与下，小球的位移与时间时间的平方之比不的平方之比不变变〔 〔如今的如今的x=1/2at²〕 〕，即由此，即由此证证明了小球沿光滑斜面下滑的运明了小球沿光滑斜面下滑的运动动是匀是匀变变速直速直线线运运动动；；换换用不同用不同质质量的小球反复量的小球反复实验实验，，结论结论不不变变 后来后来发现发现，假，假设设v与与x成正比成正比〔 〔推推论论V²=2ax〕 〕，将会，将会导导出非常复出非常复杂杂的的结论结论所以伽利略开所以伽利略开场场以以实验实验来来检验检验v与与t成正比的猜成正比的猜测测〔 〔如今的如今的V=at〕 〕能否是真能否是真实实的。
的四、四、实验验证 五、合理外推五、合理外推 伽利略将上述伽利略将上述结结果做了合理外推，把斜面果做了合理外推，把斜面倾倾角增大到角增大到90°的情况，的情况，这时这时小球小球将自在下落，成将自在下落，成为为自在落体运自在落体运动动，伽利略以，伽利略以为为，，这时这时小球依然会小球依然会坚坚持匀加速运持匀加速运动动的性的性质质，而且一切物体下落，而且一切物体下落时时的加速度都是一的加速度都是一样样的！的！〔 〔如今的如今的V=gt和和h=1/2gt²〕 〕 至此，他至此，他终终于于胜胜利地利地验证验证了原先的猜了原先的猜测测，，不但否不但否认认了了亚亚里士多德的里士多德的错误结论错误结论，而且得到，而且得到了物体下落的了物体下落的规规律 伽利略的伽利略的胜胜利，不利，不仅仅在与找到了落体运在与找到了落体运动动的的规规律，更重要的是开辟了一条研律，更重要的是开辟了一条研讨讨物理学的研物理学的研讨讨之路自在落体运自在落体运动的的规律：律：v=gtv=gth= gt2h= gt21 12 2v2 v2 =2gh=2gh ⑴ ⑴运用运用““归谬归谬法〞否法〞否认认了了亚亚里士多德关于重的物体下落快的里士多德关于重的物体下落快的结论结论。
⑵ ⑵提出自在落体运提出自在落体运动动是一种最是一种最简单简单的的变变速运速运动动————匀匀变变速运速运动动的假的假说说 ⑶ ⑶由于不能用由于不能用实验实验直接直接验证验证自在落体运自在落体运动动是匀是匀变变速运速运动动，伽利略采用了，伽利略采用了间间接接 验证验证的方法：的方法： ① ①运用数学推运用数学推导导的方法得出初速度的方法得出初速度为为零的匀零的匀变变速直速直线线运运动动符合符合x∝t2x∝t2 ② ②运用斜面运用斜面实验测实验测出小球沿光滑斜面向下的运出小球沿光滑斜面向下的运动动符合符合x∝t2x∝t2，是匀，是匀变变速直速直线线运运动动 ③ ③不同不同质质量的小球沿同一量的小球沿同一倾倾角的斜面运角的斜面运动动，，x/tx/t２的２的值值不不变变，，阐阐明它明它们们运运动动的的情况一情况一样样 ④ ④不断增大斜面不断增大斜面倾倾角，得出角，得出x/t2x/t2的的值值随之增大，随之增大，阐阐明小球做匀明小球做匀变变速直速直线线运运动动的的加速度随加速度随倾倾角的增大而增大角的增大而增大 ⑤ ⑤将斜面将斜面实验结实验结果外推到斜面果外推到斜面倾倾角增大到角增大到90°90°的情况的情况————小球自在下落，以小球自在下落，以为为小球仍会小球仍会坚坚持匀持匀变变速直速直线线运运动动的性的性质质。
伽利略伽利略对对自在落体运自在落体运动动的研的研讨讨，开，开创创了研了研讨讨自然自然规规律的科学方法律的科学方法————笼统笼统思想、数学推思想、数学推导导和科学和科学实验实验相相结结合，合，这这种方法到如今依然不断是物理学乃至整个种方法到如今依然不断是物理学乃至整个自然科学最根本的研自然科学最根本的研讨讨方法，不但方法，不但标标志着物理学的真正开端，也有力地推志着物理学的真正开端，也有力地推进进了人了人类类科学科学认识认识的开展，近代科学研的开展，近代科学研讨讨的大的大门门从此翻开，并且从此翻开，并且对对我我们们科学素科学素质质的培育的培育仍有重要的仍有重要的现实现实意意义义怎怎样领会伽利略的研会伽利略的研讨方法方法 现代技术的开展，我们虽然不会再用伽利略的方法去研讨自在落体，但是伽利略的方法，对指点近代科学研讨仍具有现实意义：六、伽利略的科学方法六、伽利略的科学方法 七、超越伽利略七、超越伽利略 如今我如今我如今我如今我们们们们不用用斜面来不用用斜面来不用用斜面来不用用斜面来“ “冲淡重力〞，冲淡重力〞，冲淡重力〞，冲淡重力〞，采用采用采用采用现现现现代化的代化的代化的代化的仪仪仪仪器器器器设备设备设备设备可以可以可以可以对对对对落体运落体运落体运落体运动动动动准准准准确地确地确地确地“ “计时计时计时计时〞、〞、〞、〞、“ “定位〞，直接研定位〞，直接研定位〞，直接研定位〞，直接研讨讨讨讨落体运落体运落体运落体运动动动动的性的性的性的性质质质质。
现现现现代研代研代研代研讨讨讨讨落体运落体运落体运落体运动动动动的方法的方法的方法的方法 ：：：： 1 1、、、、“ “自在落体自在落体自在落体自在落体频闪频闪频闪频闪照片〞求加速度照片〞求加速度照片〞求加速度照片〞求加速度 2 2 、用打点、用打点、用打点、用打点计时计时计时计时器研器研器研器研讨纸带讨纸带讨纸带讨纸带求出加速度求出加速度求出加速度求出加速度 3 3、其它方法、其它方法、其它方法、其它方法〔 〔 〔 〔测测测测速速速速计计计计等等等等〕 〕 〕 〕 【例【例1 1】在学】在学习习物理知物理知识识的同的同时时，，还该还该当非常留意学当非常留意学习习物理学研物理学研讨问题讨问题 的思想和方法，从一定意的思想和方法，从一定意义义上上说说，后一点甚至更重要后一点甚至更重要伟伟大的物大的物 理学家伽利略的研理学家伽利略的研讨讨方法方法对对于后来的科学研于后来的科学研讨讨具有具有艰艰苦的启蒙作苦的启蒙作 用，至今依然具有重要意用，至今依然具有重要意义义请请他回想伽利略探求物体下落他回想伽利略探求物体下落规规律律 的的过过程，断定以下哪个程，断定以下哪个过过程是伽利略的探求程是伽利略的探求过过程程〔 〔 〕 〕 A. A.猜猜测测——问题问题——数学推理数学推理——实验验证实验验证——合理外推合理外推——得出得出结论结论 B. B.问题问题——猜猜测测——实验验证实验验证——数学推理数学推理——合理外推合理外推——得出得出结论结论 C. C.问题问题——猜猜测测——数学推理数学推理——实验验证实验验证——合理外推合理外推——得出得出结论结论 D. D.猜猜测测——问题问题——实验验证实验验证——数学推理数学推理——合理外推合理外推——得出得出结论结论【解析】伽利略【解析】伽利略对对自在落体运自在落体运动动的研的研讨讨逻辑逻辑思想：思想：轻轻重物体下落重物体下落应该应该一一样样快。
快提出假提出假说说：自在落体运：自在落体运动动是是简单简单的匀的匀变变速直速直线线运运动动数学推理：匀数学推理：匀变变速运速运动动符合符合x∝t2x∝t2实验验证实验验证：由斜面运：由斜面运动动外推到自在落体运外推到自在落体运动动C 1 1、在某地、在某地让让一个小球从一个小球从 17.7 m 17.7 m 高的地方自在下落，高的地方自在下落，测测得小球得小球下落到地面下落到地面处处所用的所用的时间时间是是1.9 s1.9 s，求此地的重力加速度和，求此地的重力加速度和1.9 1.9 s s 末的速度末的速度 小球在小球在1.9 s 末的速度末的速度为为 解：由公式解：由公式 得得 2、、一一个个物物体体从从 19.6 m 高高的的地地方方自自在在下下落落，，问问经经过过多多长长时时间间落到地面？它落到地面落到地面？它落到地面时时的速度是多少？的速度是多少？ 物体落地物体落地时时的速度的速度为为 解：由公式解：由公式 得得 3 3、、如如下下图图，，一一个个小小钢钢球球做做自自在在落落体体运运动动。
测测得得小小钢钢球球经经过过 A A点点时时的的速速度度是是 2.42 2.42 m/sm/s，，经经过过 B B 点点时时的的速速度度是是 4.64 4.64 m/sm/s，， 所所用用时间时间是是0. 226 s0. 226 s，求此地的重力加速度和，求此地的重力加速度和AB AB 间间的的间间隔 解：由于自在落体是匀加速直解：由于自在落体是匀加速直线线运运动动，所以，所以A AB B 。
