人教版高中物理必修一第二章匀变速直线运动的研究第6节伽利略对自由落体运动的研究学习课题 1、关于落体运动，绵延两千年的错误是什么？自主探究2、伽利略经过怎样的逻辑推理，提出怎样的观点？3、伽利略研究落体时首先遇到什么困难？怎样解决的?4、他对落体运动是怎样猜想的？据此提出的假说的内容是什么？5、速度是均匀变化的，其情况又可以分为哪几种？6、随后，伽利略又遇到哪些困难？他退缩了吗？他是如何克服重重困难的？7、你能采用什么方法来证实自由落体运动是匀加速运动，且测出其加速度吗？8、伽利略的科学思想方法是怎样的？其核心是什么？人们对他的贡献如何评价？ 1、关于落体运动，绵延两千年的错误是什么？物体下落的快慢是由它们的重量决定的。学习内容 亚里士多德Aristoteles，公元前384年—前322年，古希腊思想家。马克思称其为“古代最伟大的思想家”。出身于古希腊北方的斯达奇拉（Stagira），父亲是马其顿王阿穆塔的宫廷医师，在亚里士多德幼年时去世。亚里士多德一生勤奋治学，从事的学术研究涉及到逻辑学、修辞学、物理学、生物学、教育学、心理学、政治学、经济学、美学等，写下了大量的著作，他的著作是古代的百科全书，据说有四百到一千部，主要有《工具论》、《形而上学》、《物理学》、《政治学》、《诗学》等。他的思想对人类产生了深远的影响。他创立了形式逻辑学，丰富和发展了哲学的各个分支学科，对科学等作出了巨大的贡献。学习内容 2、伽利略经过怎样的逻辑推理，提出怎样的观点？逻辑推理：设大石头速度为8，小石头速度为4，当连在一起运动时一方面小拖大，使整体速度＜8；另一方面，两个石头整体比大石头更重，整体速度应＞8，矛盾学习内容 结论：重物与轻物应该下落得同样快。还说明：逻辑的力量多么强大！学习内容 伽利略是伟大的意大利物理学家和天文学家，科学革命的先驱。历史上他首先在科学实验的基础上融会贯通了数学、物理学和天文学三门知识，扩大、加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。为了证实和传播N.哥白尼的日心说，伽利略献出了毕生精力。由此，他晚年受到教会迫害，并被终身监禁。他以系统的实验和观察推翻了以亚里士多德为代表的、纯属思辨的传统的自然观，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。因此，他被称为“近代科学之父”。他的工作，为I.牛顿的理论体系的建立奠定了基础。1979年11月10日，罗马教皇不得不在公开集会上宣布：1633年对伽利略的宣判是不公正的。学习内容 3、伽利略研究落体问题时首先遇到什么困难？怎样解决的?困难一：首先遇到了概念上的困难。连速度的定义都没有。办法：首先建立速度v、平均速度、瞬时速度、加速度a等概念。学习内容 4、他对落体运动是怎样猜想的？据此提出的假说的内容是什么？猜想及假说：落体运动是最简单的变速运动，速度应该是均匀变化的。学习内容 5、速度是均匀变化的，其情况又可以分为哪几种？一种是速度v的变化对时间t来说是均匀的，即v∝t，例如：每过1s,速度的变化量都是2m/s；另一种是速度v的变化对位移x来说是均匀的，即v∝x，例如：每下落1m,速度的变化量都是2m/s。学习内容 6、随后，伽利略又遇到哪些困难？他退缩了吗？他是如何克服重重困难的？首先，在理论上否定了v∝x。因为如果v∝x，将会推出十分复杂的结论。学习内容 困难二：无法直接测定瞬时速度。办法：不测v!通过数学运算得出结论：如果速度v的变化对时间t来说是均匀的，则位移就与所用时间的二次方成正比,即x∝t2（学过前面的几节，我们也能进行这样的数学推算了），这样，只要测出物体通过不同位移及所用的时间,看是否满足x∝t2就可以验证了。学习内容 困难三：落体下落得很快，当时只能靠滴水方法计时，这样的计时工具是不能测量自由落体运动所用的时间的。巧妙的方法：“冲淡重力”，即让铜球沿阻力很小的斜面滚下，运动时间变长，易于测量时间了。学习内容 实验设计：伽利略斜面实验铜壶漏滴学习内容 实验验证的内容和结果：（1）斜面倾角一定，改变铜球质量和斜面高度。结果：的确是匀加速运动，且加速度不变。（2）铜球质量和斜面高度不变，不断增大斜面倾角。结果：加速度增大。学习内容 伽利略设想斜面的倾角越接近90°,小球沿斜面滚下的运动越接近自由落体运动.学习内容 合理的外推：当倾角增大到90°时，就是自由落体了，因此自由落体是匀加速运动，而且所有物体下落时的加速度都是一样的！伽利略的逻辑和实验使人钦佩！说明:后人在用伽利略的器材重复他的实验时发现:铜球沿斜面滚下,如果斜面倾角超过5°就很难准确计时。伽利略把他的结论外推至90°是需要很大勇气的。后来，他的外推被实验证实了。学习内容 伽利略在《两种新科学的对话》一书中写道：“如果完全排除空气的阻力，那么，所有物体将下落得同样快。”他特别指出：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。7、你能采用什么方法来证实自由落体运动是匀加速运动，且测出其加速度吗？学习内容 8、伽利略的科学思想方法是怎样的？其核心是什么？人们对他的贡献如何评价？科学思想方法程序是：对现象的一般观察→提出假设→运用逻辑（包括数学）得出结论→通过实验对结论进行检验→对假说进行修正和推广→……其核心是：把实验和逻辑推理和谐地结合起来。学习内容 科学思想方法程序图学习内容 课本评价：伽利略之前的科学踯躅于泥涂荒滩，因而千年徘徊。从伽利略开始，大师辈出，经典如云，近代科学的大门打开了。爱因斯坦评价说：“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就之一，而且标志着物理学的真正开端。”学习内容 爱因斯坦又说：“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。”学习内容 9.我们从伽利略对自由落体运动的研究学到什么？有哪些收获？例如：探索科学、追求真理的精神；克服重重困难的决心；科学思想方法；合理外推的勇气。或是体会到：物理是一门实验科学；逻辑推理的作用；忽略次要因素同等重要……学习内容 例．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利略的探究过程()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C典例分析 1、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．以上说法都不对B巩固训练 2、伽利略对自由落体运动的研究，是科学实验和逻辑思维的完美结合，如图所示，可大致表示其实验和思维的过程，对这一过程的分析，下列说法正确的是()A．甲、乙、丙、丁图都是实验现象B．其中的丁图是实验现象，甲、乙、丙图是经过合理的外推得到的结论C．运用丁图的实验，可“放大”重力的作用，使实验现象更明显D．运用甲图的实验，可“冲淡”重力的作用，使实验现象更明显D巩固训练 例．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利略的探究过程()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C巩固训练 3、伽利略在著名的斜面实验中，让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下，他通过实验观察和逻辑推理，得到的正确结论有()A．倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间成正比B．倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间成正比C．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关D．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关B巩固训练