第一节 伽利略对落体运动的研究（教学课件）物理沪科版2020必修第一册

第二章 匀变速直线运动 主讲教师：XXX 第一节 伽利略对自由落体运动的研究 目录 01 亚里士多德的论断 02 自由落体运动 绵延两千年的错误 我认为物体下落的快慢由重量决定，所以重物比轻物下落的快。 我表示怀疑。 亚里士多德 伽利略 一样快！ 亚里士多德 (Aristotle，前384—322) 伽利略 (GalileoGalilei，1564—1642) 重的快！ V1=8 V2=4 4<V12<8 结论与假设出现了矛盾！ 假设重物比轻 物下落的快 大石头和小石 头捆绑在一起 整个系统的速度 应小于大石头的 速度 整个系统的质量 大于大石头的质 量，所以整个系 统的速度应大于 大石头的速度 得出矛盾 解决矛盾：重 物和轻物下落 的一样快? 提出问题：重物与轻物下落快慢规律应是怎样的呢？ 结论:重物与轻物下落得同样快 伽利略：逻辑推理 论证了亚里士多德的错误观点: “重物比轻物下落得快” 世界著名的比萨斜塔实验证明 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） 在物理学中，把物体只在重力作用下从静止开始下落的运动称为自由落体运动（free_x0002_fall motion） 在实际情况中，空气阻力的影响总是不可避免的。因此，生活中我们常见到石块比羽毛下落更快的现象。自由落体运动也是一个描述物体下落过程的物理模型。当空气阻力对物体下落的影响小到可以忽略不计时，物体从静止开始下落的运动就可近似为自由落体运动。水滴从树梢上滴落的过程能被近似为自由落体运动；而雨滴从云层上下落的过程就不能忽略空气阻力的影响 请列举一下 生活中常见的自由落体运动！！ 伽利略通过观察发现物体下落时运动得越来越快，提出：“当一块原来静止的石头从高处落下的速度连续增加时，为什么不应当相信速度以一种简单的、人们最容易理解的方式增加呢？”他猜想，落体运动的速度 v 与时间 t 成正比，即 v = kt 式中的 k 是一个常量 伽利略猜测：下落物体的瞬时速度与时间t成正比v∝t， v=s/t v∝t s∝t2 伽利略所处的年代还没有钟表，计时仪器也较差，自由落体运动又很快， 伽利略为了研究落体运动，利用当时的实验条件做了著名的斜面实验 数学推理 1、斜面倾角越大，小球运动越接近自由落体运动 2、斜面倾角增大到90°，小球的运动就是自由落体运动 3、质量不同小球同一斜面下落，加速度相同 实验验证： 实验结论：1、小球沿斜面滚下的运动是匀变速直线运动。 2、小球的加速度随斜面倾角增大而增大。 实验采用的研究方法：1、通过验证 间接验证v∝t。 2、采用斜面冲淡重力 结论： 实验结论：自由落体运动时匀加速直线运动， 并且任何物体下落加速度都是一样的。 伽利略的科学研究方法 数学推理 合理猜想 实验验证 提出问题 合理外推 得出结论 意义：伽利略科学思想方法第一次把实验和逻辑推理（包括数学推演）有机的结合起来，这种方法是物理学乃至整个自然科学界最基本的研究方法，不但标志着物理学真正的开端，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被打开。 伽利略利用斜面做了上百次实验后发现：在倾角相同的斜面上，小球由静止开始向下 运动的距离 x 总是与所用时间 t 的二次方成正比，即可表示为 式中的 C 为常量。 即使更换不同质量的小球，值仍然不变。改变斜面的倾角，上式仍然成立，只是常量 C 的值相应改变；斜面的倾角越大，常量 C 的值也越大 伽利略能取得成功的关键在于他开创了一套对近代科学发展十分有用的科学研究方法，可以概括为：观察现象→提出问题→猜想假设→实验研究和逻辑推理（包括数学推演）→得出结论→修正或推广假设，其核心是包括数学推演在内的逻辑推理与实验检验的有机结合。伽利略的这一方法，有力地推动了包括物理学在内的近代自然科学的发展。他也被后人尊称为“近代科学之父”。爱因斯坦（A. Einstein，1879—1955）在《物理学的进化》一书中评价：“伽利略的发现以及他所用的科学推理方法是人类思想史上最伟大的成就之一，标志着物理学的真正开端。” 1．自由落体运动是一种非常重要的运动形式，在现实生活中有许多落体运动可以看成是自由落体运动，研究自由落体运动有着普遍的意义。 2．为了研究自由落体运动，我们运用了物理学中的理想化方法，从最简单、最基本的情况入手，抓住影响运动的主要因素，去掉次要的非本质因素的干扰，建立了理想化的物理模型——自由落体运动，并且研究了自由落体的运动规律，理想化是研究物理问题常用的方法之一，在后面的学习中我们还要