伽利略对自由落体运动的研究ppt

恩格斯称他是“最博学的人”。 名言：“吾爱吾师，吾更爱真理”
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。
历史的回顾
s1 s2 2 L 常数 2 t1 t2
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θ的增大而增大。
“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。
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！
(Aristotle，前384—322) 伽利略 (GalileoGalilei，1564—1642)
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
传说中的比萨斜塔实验
模拟比萨斜塔实验
那么自由落体运动有什么样的规律呢？
猜想与假设
伽利略相信：
伽利略斜面实验模拟
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
伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，在伽利略手 稿中记录的一组实验数据
时间单位 距离单位 1 32 2 130 3 298 4 526 5 824 6 7 8
1192 1600 2104
结果表示为：
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。
它的速度应该是均匀变化的。
推导出十分复 杂的结论
假设：1、v∝t
2 、 v∝ x
实验验证
困难一： 瞬时速度无法直接测量： 若初速v0=0，v∝t
间 接 验 证
x∝t2
实验验证
困难二： 落体运动时间太快无法准确测量时间 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
伽利略 1564年-1642年
伽利略对亚里士多德的挑战
• 16世纪末，意大利物理学家伽 利略对亚里士多德论断提出了 疑问。他在1638年出版的《两 种新科学的对话》一书中对此 做出了评论，并对落体运动进 行了系统研究。
• 让我们跟随伽利略的思路一起来探究！
跨越时空的对话
重的快！
一样快！
亚里士多德
• 亚里士多德通过对大量的物体下落的 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。
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 。”
x∝ t2
通过实验 对推论验证
落体 运动? 提出猜想
逻辑(数学) 得出推论
小球在斜面 上运动实验
对现象的 一般观察
Biblioteka Baidu
v∝ t
伽 利 略 科 学 方 法
伽利略科学思想方法的核心：
把实验和逻辑推理（包括数学推演） 和谐地结合起来。
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。 ——爱因斯坦
怀疑者在翻阅亚 里士多德的书籍
伽利略斜面实验数据手稿
伽利略的科学方法
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
伽利略成功验证了自己的猜 想，不仅彻底否定了亚里士多德 关于落体运动的错误论断，而且 得到了落体运动的规律。
伽 利 略 的 科 学 方 法
忽略空气 阻力
修正推广
落体运动是司空见惯的，最早研 究运动问题的大概要算古希腊学 者亚里士多德了。
•
他的全部作品有47部留存。 他的著作包括天文学、
他 是 谁 ？
•
• 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
超 越 伽 利 略
现在我们不必用斜面来“冲淡重力”，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
实验设计：伽利略斜面实验
铜壶漏滴
伽利略
实 验 验 证
一些贵族
助手利用自己 的脉搏测时间