伽利略对自由落体运动的研究(高一物理)
高一物理必修一-§2-6-伽利略对自由落体运动的研究LI
•提出假设ຫໍສະໝຸດ • v∝ t ？• v∝ x ？
•根据自然界单一效应简单性的信念大胆假设自由 落体是一种速度随时间成正比而增加的匀加速运 动
四、运用数学分析和逻辑的手段得出特殊推论
• 伽利略提出了：通过实验来检验。 • 实验的困难：1、直接验证△v/△t是否为恒量 在当时是十分困难的。 • AB表示时间（t轴），横线表示 各时刻的速度（BC方向：v轴）， 面积ABC表示通过的距离。显然 这个面积和矩形ABDF的面积相 等，BD为末速度的一半，即为 平均速度。 • 由此不难得出匀加速运动通过的 距离与时间成正比，即： C 2 • x/t ＝常量
对伽利略的评价：
• 霍布斯（Hobbes）评价说：“他是第一个 给我们打开通向整个物理学领域的门的 人。 ” • 爱因斯坦和英费尔德在《物理学的进化》 一书中评价说：“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最 伟大的成绩之一，而且标志着物理学的真 正开端。” • 伽利略所创立的一系列具有深远影响的科 学研究新思想、新方法，是对中世纪传统 的亚里士多德解释方式的一次深刻变革， 引起了科学传统的历史性转折，并为以后 的科学研究作出了正确的典范。
亚里士多德
• 亚里士多德是演绎逻辑大师，他提出的通过演绎获得科学知 识的认识方法，对后世产生了深远的影响。他认为获得科学 知识的主要方式和途径是论证。——演绎的三段论式：从少 数不加定义的基本概念和少数不加证明的公理出发，应用演 绎逻辑推理的规律推出一系列的定理。 • （3）亚里士多德的运动理论尽管同观察有一定联系，但在 方法论上他毕竟崇尚演绎法的完善性，满足于把不证自明的 自然事实作为推理的出发点，过多地凭借思辨和猜测，缺乏 细致的观察，特别是缺少实验的方法。
高一物理伽利略对自由落体运动的研究
• 实验：在比萨斜塔用实验证 明了这种观点
• 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。
v t
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
V t
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。
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• 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
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）
• 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：
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困难，伽利略寻求间接验证的 途径（思维的作用）
V t
v s t
S t2
• 则：测下落的高度与时间t2成正比
冲淡重力
• 困难二 物体下落很快，很难测定不同位移 的时间
高一物理必修一重点知识点：伽利略对自由落体运动的研究
高一物理必修一重点知识点：伽利略对自由落体运动的研究1、发现问题伽利略发现亚里士多德的观点有自相矛盾的地方。
伽利略认为,如果亚里士多德的观点是对的,即重物比轻物下落得快,那么把重物和轻物拴在一起下落,它们将是什么结果呢?照亚里士多德的说法,重物下落得快,轻物下落的得慢,由于两物拴在一起,“轻的”被“慢的”拉着,“慢的”被“快的”拖着,所以两物拴在一起的速度应是不快不慢。
同样,照亚里士多德的说法,两物拴在一起,应该是更重了,那它们应该下落得更快。
这两个结论都是由亚里士多德的论断推出来的,但得到的却是互相矛盾的结果。
可见,亚里士多德的观点是错误的。
2、提出假设伽利略认为,重物与轻物应该下落得同样快。
他猜想落体运动应该是一种最简单的变速运动,物体的速度应该是均匀变化的。
但是,速度的变化怎样才算是均匀的呢?他考虑了两种可能：一种是速度的变化对时间来说是均匀的,即v与t成正比;另一种是速度的变化对位移来说是均匀的,即v与x成正比。
3、数学推理伽利略通过数学运算得出：如果v与x成正比,将会得到荒谬的结论;如果v与t成正比,它通过的位移x就与t2成正比。
4、实验验证为了便于测量时间,伽利略设法用斜面做实验。
他在木制斜槽上蒙上羊皮纸,让铜球从光滑的羊皮斜槽上滚下,通过上百次对不同质量的小球沿不同倾角的光滑斜面越大的定量研究,发现小球沿光滑斜面运动时通过的位移x确实与t2成正比,小球的运动是匀变速直线运动,且倾角一定不同小球的加速度一定,倾角越大加速度越大。
5、合理外推伽利略将他在斜面实验中得出的结论做了合理的外推：设想斜面的倾角越接近900,小球沿斜面滚下的运动就越接近于自由落体运动;当斜面的倾角达到900时,小球就做自由落体运动。
从而,自由落体运动是初速度为0的匀加速直线运动,且所有物体自由下落时的加速度都相同。
伽利略对自由落体运动的研究
第６节伽利略对自由落体运动的研究张渚高级中学高一物理备课组导学天地通过前几节的学习，已经掌握了匀变速直线运动的规律，自由落体运动是匀加速直线运动，关于匀加速直线运动的公式和推论都适用于自由落体运动，常用的解析法、图象法、比例法、极值法、逆向思维法等也是研究有关自由落体运动常用的方法.本节要求体验科学研究的方法，了解伽利略科学研究过程的基本要素，重点是在掌握匀变速直线运动规律的基础上，会在自由落体运动这一实际问题中应用其研究的方法和运动的规律.理解升华重点、难点、疑点解析1.如何认识亚里士多德的观点亚里士多德是世界历史上了不起的人物，对科学界有很大贡献.他对自由落体运动的认识代表了人类对自由落体运动的初步探索，我们应这样看待亚里士多德的观点：第一，是人类在落体运动研究上，迈出的第一步，有很大进步性；第二，是错误的；第三，统治了两千年.特别提醒：亚里士多德对科学现象的论断，有很多都是错误的，但我们不能因此而否定亚里士多德对人类科学发展所作出的巨大贡献.2.如何认识伽利略的科学方法伽利略第一次把实验和逻辑推理（包括数学推演）和谐地结合了起来，打开了近代科学的大门.以前的学者只注重思辨，不注重实验.尊重事实，敢于质疑权威是创新的必备素质.伽利略把自己的科学方法付诸应用，成功地解决了自由落体运动的运动性质问题，其中有观察、有猜想、有实验、有逻辑（包括数学推演）.他的方法为后人所采用，创造了科学的奇迹.3.伽利略的研究方法（1）运用“归谬法”否定了亚里士多德关于重的物体下落快、轻的物体下落慢的论断.（2）提出自由落体运动是一种最简单的变速运动（匀变速运动）的假说.（3）由于不能用实验直接验证自由落体运动是匀变速运动，伽利略采用了间接验证的方法：①通过数学运算得出初速度为零的匀变速直线运动符合x ∝t 2.②a.利用斜面实验测出小球沿斜面向下的运动符合x ∝t 2，是匀变速直线运动.b.不同质量的小球沿同一倾角的斜面运动，2t x 的值不变，说明它们的运动情况相同. c.不断增大斜面倾角，得出2t x的值随之增大，说明小球做匀加速直线运动的加速度随倾角的增大而增大.d.伽利略将斜面实验结果外推到斜面倾角增大到90°的情况，即小球自由下落，认为小球仍会保持匀变速直线运动的性质.伽利略对自由落体运动的研究，开创了研究自然规律的科学方法—抽象思维、数学推导和科学实验相结合，这种方法到现在仍然一直是物理学乃至整个自然科学最基本的研究方法，不但标志着物理学的真正开端，也有力地推进了人类科学认识的发展，近代科学研究的大门从此打开.例题剖析应用点一：伽利略对自由落体运动的研究例1：用自己话说明伽利略对自由落体运动的研究过程.点评：伽利略的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，是物理学真正开端的标志，他开创的科学方法，给科学带来了极其深远的影响.拓展练习1－1：请仔细回顾伽利略研究落体运动的全过程，把他的每一步骤列出来，并说明哪一步骤是提出问题，哪一步骤是数学推理，哪一步骤是实验验证，等等.再讨论一下，在一般物理问题的研究过程中，是否都需要经历这些步骤？应用点二：对落体运动的认识例2：（2006年上海一模）伽利略以前的学者认为：物体越重，下落得越快.伽利略等一些物理学家否定了这种看法.在一高塔顶端同时释放一片羽毛和一个玻璃球，玻璃球先于羽毛落到地面，这主要是因为（ ）A.它们的重量不同B.它们的密度不同C.它们的材料不同D.它们受到的空气阻力不同试解：____________.（做后再看答案，效果更好.）点评：影响物体下落快慢的主要因素是阻力，在没有阻力或阻力可不计的情况下，物体下落的快慢程度是一样的，即物体做自由落体运动.拓展练习2－1： 在上题中，若在塔顶端同时释放体积大小相等的实心铁球和空心铁球，下列说法中正确的是（ ）A.它们受到的空气阻力不等B.忽略空气阻力，它们的加速度相等C.忽略空气阻力，它们落地的速度不等D.忽略空气阻力，它们下落的时间相等演练广场夯实基础1.在物理学的发展历程中，下面的哪位科学家首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动，并首先采用了实验检验、猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展（ ）A.伽利略B.亚里士多德C.牛顿D.爱因斯坦2.亚里士多德的命题“重的物体下落快，轻的物体下落慢”失误的根源在于他（ ）A.不注意观察自然现象B.对此没有做深刻的逻辑思辨C.对此没有进行科学实验D.对此没有进行归纳和总结3.在学习物理知识的同时，还应当十分注意学习物理学研究问题的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要.伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍然具有重要意义.请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定下列哪个过程是伽俐略的探究过程（ ）A.猜想—问题—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论B.问题—猜想—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论C.问题—猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论D.猜想—问题—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论4.伽利略用实验验证v ∝t 的最大困难是（ ）A.不能很准确地测定下落的距离B.不能测出下落物体的瞬时速度C.当时没有测量时间的仪器D.当时没有记录落体运动的数码相机5.一个铁钉和一团棉花同时从同一高处下落，总是铁钉先落地，这是因为（ ）A.铁钉比棉花团重B.棉花团受到的空气阻力不能忽略C.铁钉不受空气阻力D.铁钉的重力加速度比棉花团的大6.根据伽利略的猜想x ∝t 2可知，自由下落的物体，它下落一半路程所用的时间和全程所用的时间之比（ ） A.21 B.2 C.22 D.2能力提升7.历史上，对于伽利略用斜面实验验证v∝t有许多争议.人们认为，他的时间测量不够准确；斜面上的小球是滚下来的，而做落体运动的小球没有滚动.你认为伽利略的实验还存在哪些问题？请提出来并加以讨论.8.思考发生在我们身边的物体下落运动，哪些能看作自由落体运动？哪些不能看作自由落体运动？什么情况下物体的下落可看作自由落体运动？9.物理学家曾评选出十个最美的物理实验.这种“美”是一种经验概念：最简单的仪器和设备，最根本、最单纯的科学结论.其实，科学美蕴藏于各科的实验之中，有待于我们在学习过程中不断地感悟和发现.伽利略的自由落体实验和加速度实验均被评为最美的实验.在加速度实验中，伽利略将光滑直木板槽倾斜固定，让铜球从木槽顶端沿斜面由静止滑下，并用水钟测量铜球每次下滑的时间，研究铜球的运动路程与时间的关系.亚里士多德曾预言铜球的运动速度是均匀不变的.伽利略却证明铜球运动的路程与时间的平方成正比.请将亚里士多德的预言和伽利略的结论分别用公式表示（其中路程用x、速度用v、加速度用a、时间用t表示）.亚里士多德的预言：____________；伽利略的结论：____________.伽利略的两个实验之所以成功，主要原因是在自由落体实验中，忽略了空气阻力，抓住了重力这一主要因素.在加速度实验中，伽利略选用光滑直木板槽和铜球进行实验研究铜球运动，是为了减小铜球运动过程中的____________，同时抓住____________这一主要因素.拓展阅读伽利略与自由落体实验伽利略是意大利著名的数学家、物理学家和天文学家，1564年2月15日生于比萨一个没落贵族的家庭.他曾担任比萨大学和帕多瓦大学的数学教授，并在执教之余从事科研活动.他认真研究了斜面运动、抛物体运动、力的合成和单摆的等时性，提出了物体的抛物线下落定律.此外还在天文学领域取得巨大成就.由于他支持和发展了哥白尼的学说，被罗马宗教裁判以宣传异端罪判处终身监禁.1642年伽利略含冤去世.1979年，罗马教廷为伽利略平反昭雪.伽利略在比萨斜塔上做落体实验的故事广为人知.他在比萨大学任教期间，仔细研读过希腊著名学者亚里士多德的《论天》等著作，并对书中的“物体落下的速度与重量成正比”的理论产生怀疑.为此，他与几个学生在56米高的比萨斜塔上反复实验.结果证明他的结论是正确的.后来，伽利略贴出海报，邀请所有的师生到斜塔下观看他的实验.他的几个学生拿着计时用的沙漏和各种不同重量的铁球及其他实验用品，登上斜塔.伽利略向站在塔上的学生发出信号，学生们立即让物体落下，计算结果仍然证明：不同重量的物体，从同一高处下落，只要所受到的空气阻力和风力等条件相同，就会同时落地.这就是自由落体定律.伽利略的理论为后来科学的发展奠定了基础，“牛顿运动定律”及“万有引力定律”就是在伽利略科学理论的基础上进一步研究得出的.读后一题：伽利略的主要贡献有哪些？答案：他认真研究了斜面运动、抛物体运动、力的合成和单摆的等时性，提出了物体的抛物线下落定律.此外还在天文学领域取得巨大成就.并开创了用实验为手段研究物理的新方法.。
高一物理伽利略对自由落体运动的研究
高一人教版物理必修1课件第二章5自由落体运动6伽利略对自由落体运动的研究
知识点二 自由落体运动规律的应用
1．自由落体运动的基本公式：
匀变速直线运动规律―特―例→ 自由落体运动规律
v＝v0＋at
x＝v0t＋12at2 ―va0＝―＝→g0
v＝gt h＝12gt2
v2－v20 ＝2ax
v2＝2gh
2．自由落体运动的中间一段过程的分析方法： (1)差值法：从物体开始下落开始研究，物体做自由落体运动，如求物体下落后第 4 s 内的位移，可以用自由落体前 4 s 的位移与前 3 s 的位移的差求得。 (2)初速法：如求物体下落后第 4 s 内的位移，可以先根据 v0＝gt1 求出第 4 s 内的初速 度，再利用 h＝v0t2＋12 gt22 求出相应的位移。
(1)在空气中自由释放的物体做自由落体运动。( × ) (2)物体在真空中一定做自由落体运动。( × ) (3)自由释放的物体只在重力作用下运动一定做自由落体运动。( √ ) (4)同一地点，轻重不同的物体自由落体加速度一样大。( √ )
能力形成·合作探究
知识点一 自由落体运动的条件及模型 1．自由落体运动的条件： (1)运动条件：初速度为零。 (2)受力条件：除重力外，不受其他力的作用。 2．自由落体运动是一种理想化模型： (1)这种模型忽略了次要因素——空气阻力，突出了主要因素——重力。实际中，物 体下落时由于受空气阻力的作用，并不做自由落体运动。 (2)当空气阻力远小于重力时，物体由静止开始的下落可看作自由落体运动。
3．(多选)对于从苹果树上同一高度同时落下的苹果和树叶，下列说法正确的是( ) A．苹果和树叶的运动都可以看成做自由落体运动 B．苹果可以近似地看成做自由落体运动，树叶不能看成做自由落体运动 C．假如地球上没有空气，则苹果和树叶将同时落地 D．苹果先落地是因为其下落B、C。从树上落下的苹果所受阻力相对重力很小，可看成做自由落体运 动，而从树上落下的树叶所受阻力相对重力较大，不能看成做自由落体运动，同一位 置重力加速度是相同的，A、D 错误，B 正确；假如地球上没有空气，则苹果和树叶 不受空气阻力，都做自由落体运动，下落快慢相同，同时落地，C 正确。
精心制作之高一物理必修一 2.6伽利略对自由落体运动的研究WHL
， 态 度 决 定
• 此后，定义了在没有空气阻力只在重力作
一 切
用下的落体运动是自由落体运动。
• 所以，在科学研究中，懂得忽略什么，有 时与懂得重视什么同等重要。
制作人：王怀龙
伽利略的科学方法
采用实验检验猜想和假设的科学方法
细 节
决
定
成
外推至 落体运动
对假说修 正和推广
败 ， 态
度
x∝ t2
实验验证
家、天文学家
——伽利略
制作人：王怀龙
v2=4 v1=8
制作人：王怀龙
逻辑的力量
亚里士多德认
为：重物应该
细 节
比轻物下落得
决 定
快。
成 败
，
态
度
决
定
一
提出问题：捆 切
4<v12<8 起同时下落的
速度会怎样？
v12>8
猜想与假设
细
节
决
重的物体与
定 成
轻的物体应
败 ，
该下落得同
态 度
样快
决
定
一
切
伽利略 (GalileoGalilei，1564—1642)
决 定
一
切 逻辑(数学)
落体 运动?
合理猜想
推理
小球在斜面 上运动实验
与假设
观察现象 提出问题
v∝ t
制作人：王怀龙
节
决
为了解决测量瞬时速度的困难，伽利略寻求间接验证
定 成
的途径（思维的作用）
败 ，
态
度
V t x t2
决 定 一
切
则：测出物体通过不同位移所用的时间，检验这个物 体的速度随时间变化的规律
高一物理伽利略对自由落体运动的研究
——爱因斯坦
真正的物理学开始了……
阅读本课内容及课本P51“从 伽利略的一生看科学与社会”
讨论
学完了这一课， 你觉得有什么想法 和收获？
实验数据记录
响声次 数
2
3
4
5
实验次数
第一次 实验
小球位移 份数
x/t2
第二次 实验
小球位移 份数
x/t2
合理外推
如果斜面倾角增大到900，小球仍然保持 匀加速直线运动的性质，且所有物体下落时 的加速度都是一样的！
修正和推广
如果完全排除空气阻力，那么， 所有物体下落都将一样快。
在科学研究中，懂得忽略什么，有 时与懂得重视什么同等重要。
——伽利略
伽利略的科学方法
外推至 落体运动
x∝ t2
对推论 进行检验
猜想与假设
假设：1、v∝t 2、v∝x
伽利略相信： 1、自然界是简单的，自然界的规律也是简单的。 2、落体运动一定是一种最简单的变速运动。 3、它的速度应该是均匀变化的。
运用逻辑得到推论
若初速v0=0，v∝t
x∝t2
设计实验 —— “冲淡重力”
伽利略斜面实验模拟
“冲淡重力”实验结论
小球沿斜面的运动是匀加速直线运动。 且斜面倾斜角越大，小球加速度越大。
把那些我能用到的本子都给了我”，得到“奖励”．最后是“坚信自己，可以在那上面写出干干净净，青春靓丽的文字来”，写“我”坚定了自己的信心．据此整理出代谢． （2）本题考查文中关键词语含义的理解．解答此题关键要理解词语的本义，然后联系作品内容和作者感情去推断其语境 义．“不可回怍”本义指不能回收再利用的废品；在文中指的是一个人对社会没有任何的作用．是收废品的老人用他的职业内容来对我进行生动的教育，希望我不要自暴自弃．
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伽利略，意大利物理学家和天文学家，被认为是现代科学的创始人
之一。
他对自由落体运动的研究是他在物理学领域的一个重要成果。
伽利略的研究发现，自由落体运动中物体的速度是确定的，并且关
于时间是二次函数的关系。
这改变了以前的看法，认为物体下落的速
度是恒定的。
伽利略还发现了关于物体运动的另一个重要事实：不受外力作用下，物体将继续保持运动状态。
这被称为惯性原理，并成为现代物理学理
论的基石之一。
伽利略是如何进行他的研究的呢？他使用了倾斜平面实验，利用下
落物体对斜面的影响，来研究自由落体运动。
他发现当斜面角度改变时，下落物体的加速度也会相应改变。
这个实验为他证明了一些新的
物理理论。
伽利略的研究已经成为现代物理学研究的基础。
他的发现，不仅拓
宽了我们对自由落体运动的认识，同时也为许多其他物理学研究打下
了基础。
总之，伽利略对自由落体运动的研究是一个里程碑式的科学成果。
他的研究方法，以及他的理论发现，都对现代物理学产生了深远的影响。
高一物理2.6伽利略对自由落体运动的研究
猜 想 与 假 说
随时间均匀变? 自然界是简单的,自然界的规律也 随位移均匀变?
是简单的。
物很著名 的话: "提出一个问题往往比 解决一个问题更重要,因为解 决一个问题有时仅仅是一个 数学上或实验上的技巧,而提 出新的问题、新的可能性,从 新的角度去看旧的问题,却需 要创造性的相像力,而且标志 着科学上真正进步。 "
比 世界著名的 萨 比萨斜塔实验证 斜 明 塔 重的铁球和轻的 铁球下落快慢相 同
物体下落快慢 与轻重无关
研究方法 观察——逻辑推理 ——实验(对比实验)
牛顿管实验 1、管内充有空气
结论：重的物体比轻的物体下落的
快 2、管内空气抽空 阿波罗登月实验 结论：轻重物体下落一样快 1971年，阿波罗飞船登上无大气的月球后，宇航员 特地做了使羽毛和重锤从同一高度同时释放的实验，无数 观众从荧屏上看到，它们并排下落，同时落到月球表面。 结论1：影响物体下落快慢的因素是 空气阻力 。
——伽利略
伽利略比他的前人 更伟大,就在于他首先采 用了以实验检验猜想和 假设的科学方法。在他 之前,学者们总是通过思 辨性的论战来决定谁是 谁非。
伽利略的科学方法
科学研究过程的基本要素
观察 现象 提出 假设 运用逻辑 得出推论
修正 推广
实验 验证
十 大 最 美 丽 物 理 实 验
对 伽 利 略 的 审 判
"吾爱吾师,吾更爱真理"
伽利略是怎样论证亚里士多德的观点是错误的?
假设:重的物体下落得快
v2=4
v1=8 4<v12<8
伽利略运用逻辑推理的方法 论证了亚里士多德的错误观点:"重物比轻物 下落得快" 正确结论:重物与轻物下落得同样快!
伽利略对自由落体运动的研究 课件-2022-2023学年高一上学期物理人教版(2019)必修第一册
说是“指向地心”，只有在赤道或两极时重力加速度才指向地心。
4、当问题指明(或有暗示)空气阻力不能忽略时，物体从静止开始下落
的运动就不再是自由落体运动。
高中物理 必修第一册
第二章 匀变速直线运动的研究
1. 一物体从高处自由下落，经时间
离地的高度为（
用了间接的验证方法──铜球在斜面上运动，“冲淡”重力。
⑴让铜球沿阻力很小的斜面由静止滚下。
⑶结论：铜球沿斜面做初速度为零的匀加速直线运动，且只要斜面倾角不变，铜球
的加速度都是相同的，跟铜球的质量和释放高度无关。
⑷增大斜面倾角，重复上述实验，铜球的加速度随斜面
倾角的增大而增大。
逻辑推理和实验的和谐结合
B. 猜想和假设相结合
C. 理想模型
D. 实验验证
4、伽利略把小球在斜面上做匀加速直线运动的规律
合理外推，得出自由落体运动的性质，他采用的研
究方法是( D )
A.控制变量
B.等效替代
C.理想模型
D.逻辑推理
5、 伽利略为了研究自由落体的规律，将落体实验转化为著名
的“斜面实验”。以下说法符合科学史实的是(
伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍
然具有重要意义.请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定下
列哪个过程是伽利略的探究过程（
C）
A. 猜想一问题一数学推理一实验验证一合理外推一得出结论
B. 问题一猜想一实验验证一数学推理一合理外推一得出结论
C. 问题一猜想一数学推理一实验验证一合理外推一得出结论
D. 猜想一问题一实验验证一数学推理---合理外推一得出结论
人教版高一物理必修一 2.6伽利略对自由落体运动的研究 课件(13张PPT)
任务:
1.阅读课本P46内容，能说出什么是归谬法 2.阅读课本P46-48内容，勾画出伽利略研究过程中遇到的困 难、是如何解决的，以及他是怎样提出假设，运用逻辑推 理的?
3、勾画出冲淡重力的方法
1.提出问题：伽利略如何用归谬法否定亚里士多德的观点？ 2.猜想假设：伽利略猜想：落体运动是一种最简单的变速运动，
个困难是落体下落的很快，而当时只能靠滴水计时，这样的计时
工具还是不能测量自由落体运动所用的时间，伽利略采用巧妙的 方法“冲淡”重力：
①让斜面倾角变_小___(大/小)②小球在斜面上的加速度变___小___(大/ 小)③小球下落的时间变___小___(大/小)。
实验得到的结论：①只要斜面的倾角一定，小球的加速度都是 __相_同_____(相同/不同)，与小球的质量___无_关____(有关/无关)。②物 体的加速度随斜面倾角的增大而___增_大______。 5.合理外推：小球沿斜面向下的运动并不是落体运动，将上述结 论合理外推到倾角为900时，小球的运动就是自由落体了，所以其 性质是匀加速运动。 6.伽利略科学方法的核心是把__实__验__和__逻__辑__推__理___和谐地结合起 来。
第二章 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
亚里士多德通过观察，在日常生活中，重的物体下 落快，轻的物体下落慢。 得出结论：物体下落的快慢是由它们的重量决定的。
伽利略则认为如果没有空气阻力，所有的物体下落 得同样快? 假设大石头的下落速度为8，小石头的下落速度为4， 当我们把两块石头捆在一起，大石头会被小石头拖 的慢下来。但两块石头捆在一起，重量增大，整个 系统下落的速度应该比8大。这样就出现了矛盾。
1、距坡底240 m的山坡处一巨石， 巨石以8 m/s的初速度、0.4 m/s2的加速度匀加速滚下， 假设司机反应、开车门等时间总计为2 s， 并以0.5 m/s2的加速度匀加速启动汽车且一直做匀加速直线运动。 巨石到达坡底后速率不变且在水平面的运动近似看成加速度为
高一物理伽利略对自由落体的研究
• 他的全部作品有47部留存。 • 他的著作包括天文学、 • 动物学、地理学、地质学、 • 物理学、解剖学、生理学、 • 伦理学、心理学、经济学、 • 政治学、修辞学、美学。
Aristotle 前384～前322
他 是 谁 ？
• 恩格斯称他是“最博学的人”。 • 名言：“吾爱吾师，吾更爱真理”
体 会
• 生活常识：
• 重的物体往往比轻的物体先落地
• ? 结论
• 物体下落的快慢由它们的重量决定
这个观点 正确吗？
伽 利 略 · 伽 利 莱
• Galileo Galilei（1564—1642）
推 翻 此 观 点
一样快！
• 实验 • 逻辑的力量 • 研究落体运动的规律
猜 想 与 假 说
自然界是简单的，自然界的规律也 是简单的。速度应该是均匀变化的。
伽利略
随时间均匀变？ 随位移均匀变？
v0 0
实 验 验 证
困难一：速度无法直接测量 突破： 若v0＝0,且v 间接验证
t1
x1
t
t1 3 xx 21
t1 5 x验 验 证
及 时 反 馈
• P.47 练习4
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困难二：落体运动时间太快，无法准确测 突破： “冲淡”重力，使其加速度减小
伽 利 略 设 计 的 斜 面
伽利略
一些贵族
助手利用自己 的脉搏测时间
怀疑者在翻阅 亚里士多德的 书籍
实 验 验 证
高一物理伽利略对自由落体运动的研究
二、伽利略对自由落体运动的研究 1、伽利略的逻辑结果： 2、伽利略的猜想： 3、伽利略的实验验证： 4、伽利略的科学方法：
发现问题 提出假设 数学推理
实验验证ห้องสมุดไป่ตู้
合理外推
研究结论：自由落体运动是初速度
为0的匀加速直线运动，且所有物体
自由下落时的加速度都相同。
伽利略巧妙的推理推翻了亚里士多德 的错误观点，从而提出了“自由落体是一 种最简单的变速运动，速度应该是均匀变 化的”观点，这种方法在科学研究中叫 （ ） B、实验验证 D、逻辑推理 A、数学推演 C、猜想与假说
§ 伽利略对自由落体运动的研究
一、亚里士多德的观点 亚里士多德的观点——物体下落的快慢是 由它们的重量决定的，重的物体下落得快。 虽然亚里士多德对自由落体运动的认识是 错误的，但亚里士多德是历史上了不起的 人物，对科学界有了不起的贡献。他对自 由落体的认识代表了人类对自由落体运动 的初步探索，我们应该这样看亚里士多德 的观点：第一，它是人类认识落体运动迈 出的第一步，有很大的进步性；第二，是 错误的；第三，统治了两千年。
科学思想方法的核心：把实验和逻辑 推理（包括数学推演）结合起来
伽利略的重大贡献：
他开创了近代物理学，被称为近代物理学 之父，他的科学方法至今为人们所沿用。 伽利略第一次把实验和逻辑推理和谐地结 合起来，打开了近代科学的大门。而以前的学 者只注重思辨，不注重实验。伽利略把自己的 科学方法付诸应用，成功地解决了自由落体运 动的运动性质问题，他的研究方法为后人们所 采用，创造了科学的奇迹。
非常学案P31“巧用”
习题讲评：
习题讲评：练案 P25 T2；T3； T5；T6；T11； P24 T12 ；T11；
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[交流与讨论]
【教师活动】提出问题：为什么亚里士多德会有错误的认识呢?
【学生活动】学生思考问题，交流体会。
学生回答：错误认识的根源在于不注重探索事物的本质，思考不求甚解。
教学重点：
1、了解伽利略对物体下落运动快慢问题的实验研究过程
2、明确实验及科学的思维方法在探究中的重要作用，学会伽利略有关实验的科学思想和方法
教学难点：
使学生体会“观察现象→实验探索→提出问题→讨论问题→解决问题”的科学探究方式
四、教学方法
探究、讲授、讨论、实验相结合
为了创设良好的物理情境，本节课主要采用“探究、讲授、讨论、实验相结合”的教学方法。使学生学习的主动性、独立性和科学探究精神得到培养。
三、教材分析
本节内容是介绍伽利略研究自由落体运动的科学方法和巧妙的实验构思。教材编写的脉络清楚，逻辑推理严谨，文字表述生动、通俗易懂，教学中可采用灵活的方式，适合学生自主学习。
学生分析
学生前面已学习了加速度、匀变速直线运动、自由落体运动等知识，并且通过以上运动的研究，已初步体会物理学研究问题的一些基本方法。
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伽利略对自由落体运动的研究
一、教案背景
1，面向学生：中学□小学2，学科：物理
2，课时：1
3，学生课前准备：
一、预习新课，收集人类对自由落体运动认识的历史资料，亚里士多德和伽利略事迹资料。
二、了解伽利略对自由落体运动的研究过程，体会伽利略所采用的科学的研究方法。
二、教学课题
在探究伽利略对自由落体这一物理运动过程科学研究中，使学生通过自主学习，独立的思考、归纳和总结，提出自己的看法与体会，让学生初步掌握科学探究的方法。
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【学生活动】学生阅读：教材46页一、二两段内容
【教师活动】教师：用同一观点分析同一问题却得到完全矛盾的两个结论，说明亚里士多德的观点是错误的。于是伽利略认为重物与轻物应该下落得同样快。
通过PPT课iles/2010-11/242053309300.jpg
他断定自由落体的速度是随时间均匀变化的。至此，伽利略就完成了对自由落体运动的研究。
虽然当时伽利略已经意识到空气的阻力将影响物体的下落速度，但是由于科学发展和仪器设备的限制，当时仍然没有办法用实验手段得到真空，伽利略的研究也只能停留在理论研究阶段。直到牛顿的时代，发明了抽气机，才由牛顿设计了钱羽管（又称牛顿管），真正用实验证明在真空中，物体下落速度与物体重量无关。于是，伽利略的落体理论通过实验验证了其正确性。
六、教学反思
本节是新教材注重过程与方法、情感态度和价值观的一个标志性内容。为了使学生领略从“观察现象→实验探索→提出问题→讨论问题→解决问题”的科学探究方式。本教学设计以“伽利略是怎样推翻亚里士多德的结论并建立自己的理论”问题展开，先让学生带着问题自主探究，再由教师引导，共同归纳、实验、总结。通过体验伽利略的科学研究方法，使学生养成良好的思维习惯，发展科学探索兴趣。领略坚持真理、勇于创新、实事求是的科学态度与科学探究精神。
五、教学过程
导入新课
【教师活动】教师演示实验1：两手分别拿一个小球和一张展开的纸片，放开后，使小球和纸片从同一高度由静止同时开始下落。
【学生活动】学生回答看到的实验现象：小球先落地，纸片后落地。
讲授新课
一、绵延两千年的错误
【教师活动】教师：公元前4世纪，古希腊伟大的思想家、哲学家亚里士多德(Arestotle)根据与我们类似的观察，直接得出结论：物体下落的快慢是由它们的重量决定。他的这一论断流传了近2 000年。
实验结果：小球在光滑斜面上运动如伽利略想像的那样。即小球沿光滑斜面运动时通过的位移x确实与t2成正比，小球的运动是匀变速直线运动。即倾角一定时，不同小球的加速度相同，倾角越大加速度越大。
合理外推：如果小球从光滑斜面滑下速度是随时间均匀变化的，自由落体的速度也是随时间均匀变化。因自由落体可认为在倾角为90°的斜面上运动。
如果v与x成正比，将会推导出十分复杂的结论（被否定）；
如果v与t成正比，它通过的位移x就与t2成正比。这仅是想法，正确与否需实验检验：速度从0开始随时间均匀变化，可以推导出位移与时间平方成正比。如果证明了位移与时间的平方成正比关系，就证明了自由落体速度随时间均匀变化。
所以伽利略的精力集中在ｖ与ｔ成正比的实验研究上。
学生：让小球在倾斜的轨道上滚下，倾角不要太大。
教师：当时伽利略采用斜面实验，用来“冲淡”重力，巧妙解决了测量速度和时间的难题。伽利略在一块木板上刻出一道直槽，槽内贴上羊皮纸使之平滑，用自制的水钟测量时间，做了上百次实验，探究一个光滑黄铜小球沿倾斜直槽滑下时的运动情况。
通过PPT课件给学生展示小结】
本节课重点讲述了伽利略怎样推翻亚里士多德的结论并建立自己的理论的。通过伽利略科学方法的学习，培养正确解决问题的思路，树立正确的科学观。
【布置作业】
1、结合本节课程写一篇短文，谈谈自己的认识、体会和受到启发而想到的问题。
2、利用现有实验仪器设计实验方案再现伽利略斜面实验探究过程。
四、实验验=%B1%C8%C8%F8%D0%B1%CB%FE&in=18551&cl=2&lm=-1&st=&pn=147&rn=1&di=128693776800&ln=1999&fr=ala1&fm=ala1&fmq=1330934257968_R&ic=&s=&se=&sme=0&tab=&width=&height=&face=&is=&istype=#pn147&-1&di128693776800&objURLhttp%3A%2F%%2Fimages%2F200812301050455.jpg&fromURLhttp%3A%2F%%2Fcjfj_show.asp%3Fid%3D1297&W374&H480&T7320&S40&TPjpg
通过点击PPTw/8OFVZRkg_hU
五、伽利略的科学方法
对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑得出推论→实验进行检验→对假设进行修正和推广。
伽利略的科学思想方法的核心是把实验和逻辑推理(包括数学推理)和谐地结合起来，从而发展了人类科学思维方式和科学研究方法。
通过点击PPT课件w/isICPlKnIGk/
通过点击PPw/BgZ7_qKFBG8/
【教师活动】教师实验：教师用牛顿管分别演示在有空气存在和抽出空气两种情况下，牛顿管中金属片、纸片、羽毛下落情景给学生以直观感受。
实验器材：牛顿管、学生电源、小型抽气机、导线
1969年美国实现登月，这是人类首次登月成功。在一次登月活动中，宇航员David R.Scott在月球上证实了榔头与羽毛下落一样快，月球的引力加速度为1.67m/s2。
感受伽利略的探究过程，体会其科学方法
【讨论与交流】实验设计：体验伽利略如何去证明他的假设，设计方案
教师：物体做自由落体运动的速度很快，伽利略生活的那个年代还是滴水计时，在当时的实验条件下，是很难直接测定瞬时速度，所以不能直接得到速度的变化规律。有什么方法可以使物体的速度可以慢一点又能研究匀变建直线运动呢?
教师演示实验2：教师将演示实验1中展开的纸揉成小团，重做实验，学生观察实验现象。（纸团和小球同时落地，）
【学生活动】分析两次实验不同现象原因。（空气阻力影响）
三、猜想与假说
伽利略运用理想模型，猜想运动的规律
提出假设：伽利略猜想落体运动应该是一种最简单的变速运动，物体的速度应该是均匀变化的。
数学推理：伽利略通过数学运算得出：
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