2.6伽利略研究自由落体运动.ppt
伽利略对自由落体运动的研究6 6 6 6亚里士多德亚里士多德亚里士多德亚里士多德(Aristotle(Aristotle(Aristotle(Aristotle，前，前，前，前384384384384前前前前322)322)322)322)对对“重快轻慢重快轻慢”的讨论的讨论生活中，常看到物体从高处下落的运动。如生活中，常看到物体从高处下落的运动。如熟透的苹果从树上坠落，树叶或纸片飘然落熟透的苹果从树上坠落，树叶或纸片飘然落下，似乎重的物体下落得快，轻的物体下落下，似乎重的物体下落得快，轻的物体下落得慢。得慢。你对他的观点产生过怀疑吗？你对他的观点产生过怀疑吗？公元前公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德世纪，古希腊哲学家亚里士多德根据对上述类似现象的观察，直接得出结根据对上述类似现象的观察，直接得出结论：重的物体比轻的物体下落快。他这一论：重的物体比轻的物体下落快。他这一论断符合人们的常识，以至于其后两千年论断符合人们的常识，以至于其后两千年时间里，大家都奉为经典。时间里，大家都奉为经典。发现问题 伽利略是伽利略是17世纪意大利伟大的科学家。他在学校念书的时候，同学们世纪意大利伟大的科学家。他在学校念书的时候，同学们就称他为就称他为“辩论家辩论家”。他提出的问题很不寻常，常常使老师很难解答。他提出的问题很不寻常，常常使老师很难解答。那时候，研究科学的人都信奉亚里士多德，把这位两千多年前的希腊哲那时候，研究科学的人都信奉亚里士多德，把这位两千多年前的希腊哲学家的话当作不容许更改的真理。谁要是怀疑亚里士多德，人们就会责备学家的话当作不容许更改的真理。谁要是怀疑亚里士多德，人们就会责备他：他：“你是什么意思？难道要违背人类的真理吗？你是什么意思？难道要违背人类的真理吗？”亚里士多德曾经亚里士多德曾经说过：说过：“两个铁球，一个两个铁球，一个10磅重，一个磅重，一个1磅重，同时从高处落下来，磅重，同时从高处落下来，10磅磅重的一定先着地，速度是重的一定先着地，速度是1磅重的磅重的10倍。倍。”这句话使伽利略产生了疑问。他这句话使伽利略产生了疑问。他想：如果这句话是正确的，那么把这两个铁球拴在一起，落得慢的就会拖想：如果这句话是正确的，那么把这两个铁球拴在一起，落得慢的就会拖住落得快的，落下的速度应当比住落得快的，落下的速度应当比10磅重的铁球慢；但是，如果把拴在一起磅重的铁球慢；但是，如果把拴在一起的两个铁球看作一个整体，就有的两个铁球看作一个整体，就有11磅重，落下的速度应当比磅重，落下的速度应当比10磅重的铁球磅重的铁球快。这样从一个事实中却可以得出两个相反的结论，这怎么解释呢？快。这样从一个事实中却可以得出两个相反的结论，这怎么解释呢？伽利略带着这个疑问反复做了许多次试验，结果都证明亚里士多德的这伽利略带着这个疑问反复做了许多次试验，结果都证明亚里士多德的这句话的确说错了。两个不同重量的铁球同时从高处落下来，总是同时着地，句话的确说错了。两个不同重量的铁球同时从高处落下来，总是同时着地，铁球往下落的速度跟铁球的轻重没有关系。伽利略那时候才铁球往下落的速度跟铁球的轻重没有关系。伽利略那时候才25岁，已经当岁，已经当了数学教授。他向学生们宣布了试验的结果，同时宣布要在比萨城的斜塔了数学教授。他向学生们宣布了试验的结果，同时宣布要在比萨城的斜塔上做一次公开试验。上做一次公开试验。消息很快传开了。到了那一天，很多人来到斜塔周围，都要看看消息很快传开了。到了那一天，很多人来到斜塔周围，都要看看在这个问题上谁是胜利者：是古代的哲学家亚里士多德呢，还是这位在这个问题上谁是胜利者：是古代的哲学家亚里士多德呢，还是这位年轻的数学教授伽利略？有的说：年轻的数学教授伽利略？有的说：“这个青年真是胆大妄为，竟想找这个青年真是胆大妄为，竟想找亚里士多德的错处！亚里士多德的错处！”有的说：有的说：“等会儿他就固执不了啦，事实是无等会儿他就固执不了啦，事实是无情的，会让他丢尽了脸！情的，会让他丢尽了脸！”伽利略在斜塔顶上出现了。他右手拿着一个伽利略在斜塔顶上出现了。他右手拿着一个10磅重的铁球，左手磅重的铁球，左手拿着一个拿着一个1磅重的铁球。两个铁球同时脱手，从空中落下来。一会儿，磅重的铁球。两个铁球同时脱手，从空中落下来。一会儿，斜塔周围的人都忍不住惊讶地呼喊起来，因为大家看见两个铁球同时斜塔周围的人都忍不住惊讶地呼喊起来，因为大家看见两个铁球同时着地了，正跟伽利略说的一个样。这时大家才明白，原来像亚里士多着地了，正跟伽利略说的一个样。这时大家才明白，原来像亚里士多德这样的大哲学家，说的话也不是全都对的。德这样的大哲学家，说的话也不是全都对的。小组讨论：小组讨论：伽利略在研究落体运动时首先遇到了什么困难伽利略在研究落体运动时首先遇到了什么困难？伽利略是怎么做的？伽利略是怎么做的？他作出了怎样的大胆科学猜想？他作出了怎样的大胆科学猜想？伽利略伽利略伽利略伽利略物体下落速度是均匀变化的。物体下落速度是均匀变化的。速度与位移成正比速度与位移成正比假设一假设一假设二假设二速度与时间成正比速度与时间成正比猜想与假说小组讨论：小组讨论：伽俐略在实验过程中遇到了怎样的困难？伽俐略在实验过程中遇到了怎样的困难？又是怎样克服的？又是怎样克服的？若若v v0 00,0,且且必有必有t1x1t1x2t1x33x3x1 15x5x1 1困难二：落体运动时间太快，无法准确测量困难二：落体运动时间太快，无法准确测量 突破：突破：“冲淡冲淡”重力，使其加速度减小重力，使其加速度减小困难一：速度无法直接测量困难一：速度无法直接测量突破：间接验证突破：间接验证伽利略设计的斜面伽利略设计的斜面实验验证（1）小球的运动是匀加速直线运动）小球的运动是匀加速直线运动（2）质量不同）质量不同小球同一斜面下落，加速度相同小球同一斜面下落，加速度相同（3）增大斜面倾角，加速度变大）增大斜面倾角，加速度变大实验结论困难三困难三：伽利略用斜面实验验证了伽利略用斜面实验验证了xt2关系后关系后,怎怎么用这个结果来说明落体运动也符合这个规么用这个结果来说明落体运动也符合这个规律呢？律呢？（1）质量不同）质量不同小球同一斜面下落，加速度相同小球同一斜面下落，加速度相同（2）增大斜面倾角，加速度变大增大斜面倾角，加速度变大（3）倾角很大，接近落体运动）倾角很大，接近落体运动（4）倾角）倾角900,就是自由落体运就是自由落体运动！合理外推 伽利略成功验证了自己的猜想，不仅彻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。断，而且得到了落体运动的规律。伽利略的科学方法伽利略的科学方法 现在我们不必用斜面来现在我们不必用斜面来“冲淡重力冲淡重力”，可以对落体，可以对落体运动精确地运动精确地“计时计时”、“定位定位”，直接研究落体运动的，直接研究落体运动的性质。性质。现代研究落体运动的方法现代研究落体运动的方法：1、用打点计时器、用打点计时器超超 越越 伽伽 利利 略略2 2、用频闪照片、用频闪照片3 3、用光电计时器（测速计等）、用光电计时器（测速计等）
