新人教版高中物理必修1第二章第六节伽利略对自由落体运动的研究课件 (共28张PPT)

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
伽利略之前的科学踯躅于泥途荒滩， 因而千年徘徊，因为在他之前，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。从伽利略开始，大师辈出， 经典如云，近代科学的大门从此打开 了！
伽利略
实验验证
伽利略让铜球从斜面的不同位置由静止滚下，
在伽利略手稿中记录的一组实验数据如下：
时间单 位 1 2 3 4 5 6 7 8
距离单 位
32
130
298
526
824
1192 1600 2104
x1 x2 实验结果： t 2 t 2 常数 1 2
实验结论
小球沿斜面滚下的运动的确是 匀加速直线运动。 只要斜面的倾角一定，不同小 球的加速度都是相同的。 不断增大斜面的倾角，得知小 球的加速度随斜面倾角的增大 而变大。
复杂的结论
二是速度随位移均匀变化： v∝ x
实验验证
伽利略遇到的困难之二： 瞬时速度无法直接测量 困难解决： 数学推理
若初速v0=0，v∝ t
间 接 验 证
x∝ t2
实验验证
伽利略遇到的困难之三：
时间无法测量 困难解决：
用斜面来“冲淡”重力，以延长小 球运动的时间。
伽利略在做铜球沿斜面运动的实验
合理外推
如果斜面的倾角增大到900，小球的运动就是自 由落体运动了，此时，小球仍然会保持匀加速直 线运动的性质，而且所有物体下落时的加速度都 是一样的！
修正和推广
如果完全排除空气的阻力，那么，所 有物体将下落得同样快。这时，落体 运动也就真正成为自由落体运动了。
பைடு நூலகம்
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
爱因斯坦：
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，却需要创造性的想象 力，而且标志着科学上的真正进步。
猜想与假说
速度的变化怎样才算“均匀”呢？
伽利略考虑了两种可能： 一是速度随时间均匀变化： v∝推导出十分 t
伽利略对运动的研究，不仅确立了许 多用于描述运动的基本概念，而且创 造了一套对近代科学的发展极为有益 的科学方法。 这些方法的核心是把实验和逻辑推理 （包括数学演算）和谐地结合起来， 从而发展了人类的科学思维方式和科 学研究方法。
伽利略在研究自由落体运动的规 律中创建的科学方法
对现象的 一般观察 提出 假设
绵延两千年的错误
爱因斯坦曾经颇为感慨地说：
“有一个基本问题，几千年来都因 为它太复杂而含糊不清，这就是运 动的问题。” 最早研究运动问题的，大概要算古 希腊学者亚里士多德了。
亚里士多德（前384— 前322年），古希腊斯 吉塔拉人，世界古代史 上最伟大的哲学家、科 学家和教育家之一。是 柏拉图的学生，亚历山 大的老师。马克思曾称 亚里士多德是古希腊哲 学家中最博学的人物， 恩格斯称他是古代的黑 格尔。
对于伽利略的成就和获得成就的方法， 爱因斯坦的赞扬最具有代表性：
“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 的成就之一，而且标志着物理学的真 正开端。”
伽利略当之无愧的成为近代物理学 之父。
他失明了，因为自然界已经没有 剩下什么他没看见过的东西了。 ——伽利略墓志铭
猜想与假说 伽利略遇到的困难之一： 没有描述运动所需的概念
困难解决： 伽利略首先建立了描述运动所需的基 本概念。诸如平均速度、瞬时速度以 及加速度等，就是伽利略首先建立起 来的。
猜想与假说 伽利略的观念：
自然界的规律都是简洁明了的。
猜想：
落体运动一定是一种最简单的变速 运动，而最简单的变速运动，它的 速度应该是均匀变化的。
比萨斜塔。传说伽 利略在此做过落体 实验，但后来又被 严谨的考证否定了。 尽管如此，来自世 界各地的人们都要 前往参观，他们把 这座古塔看做伽利 略的纪念碑
逻辑的力量
伽利略认为： 重物与轻物应 该下落得同样 快。
v2=4 v1=8
4<v12<8 v12>8
伽利略用他的逻辑使亚里士多德的理 论陷入了困境
绵延两千年的错误
是什么因素决定一个物体下落 的快慢呢？
亚里士多德认为：
物体下落的快慢是由物体的重量 决定的，物体越重，下落得越快。
逻辑的力量 16世纪末，意大利比萨大学的青年学 者伽利略首次对亚里士多德的论断表 示了怀疑。 后来，伽利略在1638年出版的«两种 新科学的对话»一书中对此做出了评论。
第六节 伽利略对自由落体运动的研究
意大利物理学家、天文学家 和哲学家，近代实验科学的 先驱者。其成就包括改进望 远镜和其所带来的天文观测 ，以及支持哥白尼的日心说 。当时，人们争相传颂：“ 哥伦布发现了新大陆，伽利 略发现了新宇宙”。今天， 史蒂芬· 霍金说，“自然科 学的诞生要归功于伽利略， 他这方面的功劳大概无人能 及。” 伽利略 1564年-1642年