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歡迎進(jìn)入物理課堂 第5節(jié)伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究 1 關(guān)于落體的運(yùn)動(dòng) 兩千年來(lái)被人們接受的亞里士多德的觀點(diǎn)是怎樣的 物體下落的快慢是由它們的重量決定的 2 伽利略經(jīng)過怎樣的邏輯推理 提出怎樣的觀點(diǎn) 你贊成伽利略的推理嗎 邏輯推理 設(shè)大石頭速度為8 小石頭速度為4 當(dāng)連在 一起運(yùn)動(dòng)時(shí) 一方面小拖大 使整體速度 8 另一方面 兩個(gè)石頭整體比大石頭更重 整體速度應(yīng) 8 矛盾 設(shè)大石頭速度為8 小石頭速度為4 當(dāng)連在一起運(yùn)動(dòng)時(shí) 一方面小拖大 使整體速度 8 另一方面 兩個(gè)石頭整體比大石頭更重 整體速度應(yīng) 8 矛盾 結(jié)論 重物與輕物應(yīng)該下落得同樣快 還說明 邏輯的力量多么強(qiáng)大 3 伽利略研究落體問題時(shí)是在青年時(shí)代嗎 他首先遇到什么困難 怎樣解決的 是的 比薩大學(xué)的青年學(xué)者 困難一 概念上的困難 連速度的定義都沒有 辦法 首先建立速度v 平均速度 瞬時(shí)速度 加速度a等概念 4 他對(duì)落體運(yùn)動(dòng)是怎樣猜想的 據(jù)此提出的假說的內(nèi)容是什么 猜想及假說 落體運(yùn)動(dòng)是最簡(jiǎn)單的變速運(yùn)動(dòng) 速度應(yīng)該是均勻變化的 5 速度是均勻變化的 其情況又可以分為哪幾種 兩種 一種是速度v的變化對(duì)時(shí)間t來(lái)說是均勻的 即v t 例如 每過1s 速度的變化量都是2m s 另一種是速度v的變化對(duì)位移x來(lái)說是均勻的 即v x 例如 每下落1m 速度的變化量都是2m s 6 隨后 伽利略在理論上和實(shí)際上又做了哪些工作 他又遇到哪些困難 他退縮了嗎 他是如何克服重重困難的 我們應(yīng)該以怎樣的態(tài)度對(duì)待困難 特別是當(dāng)前遇到的學(xué)習(xí)上的困難 首先 在理論上否定了v x 因?yàn)槿绻鹶 x 將會(huì)推出十分復(fù)雜的結(jié)論 困難二 無(wú)法直接測(cè)定瞬時(shí)速度 辦法 不測(cè)v 通過數(shù)學(xué)運(yùn)算得出結(jié)論 如果速度v的變化對(duì)時(shí)間t來(lái)說是均勻的 則位移就與所用時(shí)間的二次方成正比 即x t2 學(xué)過前面的幾節(jié) 我們也能進(jìn)行這樣的數(shù)學(xué)推算了 這樣 只要測(cè)出物體通過不同位移及所用的時(shí)間 看是否滿足x t2就可以驗(yàn)證了 困難三 落體下落得很快 當(dāng)時(shí)只能靠滴水方法計(jì)時(shí) 這樣的計(jì)時(shí)工具是不能測(cè)量自由落體運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間的 巧妙的方法 沖淡重力 即讓銅球沿阻力很小的斜面滾下 運(yùn)動(dòng)時(shí)間變長(zhǎng) 易于測(cè)量時(shí)間了 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的內(nèi)容和結(jié)果 1 斜面傾角一定 改變銅球質(zhì)量和斜面高度 結(jié)果 的確是勻加速運(yùn)動(dòng) 且加速度不變 2 銅球質(zhì)量和斜面高度不變 不斷增大斜面傾角 結(jié)果 加速度增大 伽利略設(shè)想斜面的傾角越接近90 小球沿斜面滾下的運(yùn)動(dòng)越接近自由落體運(yùn)動(dòng) 合理的外推 當(dāng)傾角增大到90 時(shí) 就是自由落體了 因此自由落體是勻加速運(yùn)動(dòng) 而且所有物體下落時(shí)的加速度都是一樣的 伽利略的邏輯和實(shí)驗(yàn)使人欽佩 說明 后人在用伽利略的器材重復(fù)他的實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn) 銅球沿斜滾下 如果斜面傾角超過5 就很能準(zhǔn)確計(jì)時(shí) 伽利略把他的結(jié)論外推至90 是需要很大勇氣的 后來(lái) 他的外推被實(shí)驗(yàn)證實(shí)了 7 你能采用什么方法來(lái)證實(shí)自由落體運(yùn)動(dòng)是勻加速運(yùn)動(dòng) 且測(cè)出其加速度嗎 提出你的設(shè)計(jì)方案 列出需要的器材 簡(jiǎn)述步驟 給你一條已經(jīng)打了點(diǎn)的紙帶 知道第一個(gè)點(diǎn)的速度為零 不知是否是自由落體運(yùn)動(dòng)物體的 請(qǐng)你判斷是否是勻加速運(yùn)動(dòng) 且測(cè)出其加速度 8 如何解釋常見到的較重的物體下落得比較快的現(xiàn)象 解釋 空氣阻力的影響不同 伽利略在 兩種新科學(xué)的對(duì)話 一書中寫道 如果完全排除空氣的阻力 那么 所有物體將下落得同樣快 他特別指出 在科學(xué)研究中 懂得忽略什么 有時(shí)與懂得重視什么同等重要 9 伽利略的科學(xué)思想方法是怎樣的 其核心是什么 人們對(duì)他的貢獻(xiàn)如何評(píng)價(jià) 科學(xué)思想方法程序是 對(duì)現(xiàn)象的一般觀察 提出假設(shè) 運(yùn)用邏輯 包括數(shù)學(xué) 得出結(jié)論 通過實(shí)驗(yàn)對(duì)結(jié)論進(jìn)行檢驗(yàn) 對(duì)假說進(jìn)行修正和推廣 其核心是 把實(shí)驗(yàn)和邏輯和諧地結(jié)合起來(lái) 科學(xué)思想方法程序圖 課本評(píng)價(jià) 伽利略之前的科學(xué)躑躅于泥涂荒灘 因而千年徘徊 從伽利略開始 大師輩出 經(jīng)典如云 近代科學(xué)的大門打開了 愛因斯坦評(píng)價(jià)說 伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的推理方法 是人類思想史上最偉大的成就之一 而且標(biāo)志著物理學(xué)的真正開端 愛因斯坦又說 提出一個(gè)問題往往比解決一個(gè)問題更重要 因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問題有時(shí)僅僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上或?qū)嶒?yàn)上的技巧 而提出新的問題 新的可能性 從新的角度去看舊的問題 卻需要?jiǎng)?chuàng)造性的想象力 而且標(biāo)志著科學(xué)上的真正進(jìn)步 小結(jié) 伽利略研究自由落體運(yùn)動(dòng)的幾個(gè)重要步驟是 1 通過理想實(shí)驗(yàn)的方法揭露了重物下落快的錯(cuò)誤 2 從 自由落體運(yùn)動(dòng)應(yīng)該是最簡(jiǎn)單的 認(rèn)識(shí)出發(fā) 猜想v x和v t兩種可能性 但經(jīng)過推理判定v x不正確 3 從邏輯推理得出檢驗(yàn)x t即是檢驗(yàn)x t2 4 巧妙設(shè)計(jì)斜面實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)x t2 10 我們從伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究學(xué)到什么 有哪些收獲 例如 探索科學(xué) 追求真理的精神 克服重重困難的決心 科學(xué)思想方法 合理外推的勇氣 或是體會(huì)到 物理是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué) 邏輯推理的作用 忽略次要因素同等重要 從伽利略的一生看科學(xué)與社會(huì) 作業(yè) 查閱有關(guān)伽利略及自由落體運(yùn)動(dòng)的資料 寫一篇短文 談?wù)勛约旱恼J(rèn)識(shí) 體會(huì)和受到啟發(fā)而想到的問題 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全