湖南師大 高一物理 伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究課件 新人教版

第二章 勻變速直線運(yùn)動(dòng)的研究第 六 節(jié) 伽 利 略 對(duì) 自 由落 體 運(yùn) 動(dòng) 的 研 究 歷 史 的 回 顧 亞里士多德通過(guò)對(duì)大量的物體自由下落的觀察，直接得出結(jié)論：重的物體比輕的物體下落的快，即“重快輕慢”。由于他在學(xué)術(shù)界的崇高地位，且該結(jié)論符合生活經(jīng)驗(yàn)，這種論斷流傳了近2000年。 邏 輯 的 力 量 16世紀(jì)，意大利的科學(xué)家伽利略用佯謬的方法巧妙地推翻了這種觀點(diǎn)。（并在比薩斜塔用實(shí)驗(yàn)證明了這種觀點(diǎn) ） 問(wèn) 題： 既然物體自由下落跟質(zhì)量無(wú)關(guān)，那么它到底遵循什么樣的規(guī)律呢？ 伽利略用推論否定了亞里士多德的觀點(diǎn)后，就開(kāi)始研究落體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)。 伽 利 略 的 探 索 之 路 大膽的猜測(cè)：下落物體的速度是隨時(shí)間均勻增加的，即則：瞬時(shí)速度V與時(shí)間t成正比 tv V t 困 難 一 瞬 時(shí) 速 度 無(wú) 法 準(zhǔn) 確 測(cè) 量 為了解決測(cè)量瞬時(shí)速度的困難，伽利略尋求間接驗(yàn)證的途徑（思維的作用） 則：測(cè)下落的高度與時(shí)間t2成正比知 識(shí) 觀 察 實(shí) 驗(yàn) 思 考V t sv t 2S t 沖 淡 重 力 困難二 物體下落很快，很難測(cè)定不同位移的時(shí)間.（思維）為了減緩物體下落速度，伽利略設(shè)計(jì)了著名的“沖淡重力”的斜面實(shí)驗(yàn)。 沖 淡 重 力 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 ：伽利略用銅球從斜槽的不同位置由靜止下落，伽利略手稿中記錄的一組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果表示為：知 識(shí) 觀 察 實(shí) 驗(yàn) 思 考時(shí)間單位1 2 3 4 5 6 7 8距離單位32 130 298 526 824 1192 1600 2104 31 22 2 21 2 3ss st t t 常數(shù) 伽利略發(fā)現(xiàn)，斜面的傾角不同，上述比例關(guān)系同樣成立，只是這個(gè)常數(shù)隨著的增大而增大。知 識(shí) 觀 察 實(shí) 驗(yàn) 思 考 合 理 外 推 困難三、伽利略用斜面實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了后,怎樣說(shuō)明落體運(yùn)動(dòng)也符合這個(gè)規(guī)律？合 理 外 推 ： 隨 著 的 增 大 ， 的 數(shù) 值 在增 大 。 當(dāng) =900時(shí) ,即 物 體 豎 直 下 落 時(shí) ,這 個(gè)關(guān) 系 也 應(yīng) 該 成 立 ,這 時(shí) 的 數(shù) 值 最 大 . 2ts 至 此 ， 他 終 于 成 功 地 驗(yàn) 證了 原 先 的 猜 想 ， 不 但 否 定 了 亞 里 士多 德 的 錯(cuò) 誤 論 斷 ， 而 且 得 到 了 物 體下 落 的 規(guī) 律 。 分 析 ： 伽 利 略 的 成 功 ，不 僅 在 于 找 到 了 落 體 運(yùn) 動(dòng) 的 規(guī) 律 ，更 重 要 的 是 開(kāi) 辟 了 一 條 研 究 物 理 學(xué)的 研 究 之 路 。 現(xiàn) 在 我 們 已 經(jīng) 有 足 夠 的設(shè) 備 準(zhǔn) 確 的 驗(yàn) 證 落 體 運(yùn) 動(dòng) 規(guī) 律 . 超 越 伽 利 略 現(xiàn) 在 我 們 不 必 用 斜 面 來(lái) “ 沖 淡重 力 ” ， 采 用 現(xiàn) 代 化 的 儀 器 設(shè) 備 可 以 對(duì)落 體 運(yùn) 動(dòng) 精 確 地 “ 計(jì) 時(shí) ” 、 “ 定 位 ” ,直接 研 究 落 體 運(yùn) 動(dòng) 的 性 質(zhì) 。 現(xiàn) 代 研 究 落 體 運(yùn) 動(dòng) 的 方 法 ： 1.“ 自 由 落 體 頻 閃 照 片 ” 求 加 速 度 2 .用 打 點(diǎn) 計(jì) 時(shí) 器 研 究 紙 帶 求 出 加 速 度 3.其 它 方 法 （ 測(cè) 速 計(jì) 等 ） 采用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)手段測(cè)得： 一切物體的自由落體的加速度都相同，這個(gè)加速度叫重力加速度，用g表示.通常的計(jì)算，g值取9.8m/s2實(shí)際意義 ：當(dāng) 物 體 所 受 空 氣 阻 力 比 物 體 本 身 重 力 小得 多 時(shí) ， 即 fG 時(shí) 。 從 靜 止 開(kāi) 始 的 豎 直下 落 運(yùn) 動(dòng) ， 可 以 按 自 由 落 體 運(yùn) 動(dòng) 處 理 。 課 題 研 究 亞 里 士 多 德 是 古 代 偉 大 的 思 想家 、 哲 學(xué) 家 ， 但 他 在 物 理 方 面 的 結(jié)論 ， 如 重 快 輕 慢 、 物 體 的 運(yùn) 動(dòng) 需 要 力來(lái) 維 持 ， 卻 是 錯(cuò) 誤 的 。 這 是 為 什 么 ？ 請(qǐng)帶著這個(gè)問(wèn)題去圖書(shū)館或上網(wǎng)查找亞里士多德和伽利略的有關(guān)資料，做一點(diǎn)關(guān)于這兩位學(xué)者的科學(xué)觀念、方法、態(tài)度等方面的調(diào)查。 1. 一石塊從高度為H處自由下落，當(dāng)速度達(dá)到落地速度的一半時(shí)，它的下落距離等于（ ） A. B. C. D. 2H 2H4 4H23H 32H 22H B鞏固練習(xí) 2. 如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)桿AB，從靜止開(kāi)始豎直落下，求它全部通過(guò)距下端h處的P點(diǎn)所用時(shí)間是多少？ABP Lh 2( ) 2h L ht g g 3.甲、乙兩物體從不同高度做自由落體運(yùn)動(dòng)，但同時(shí)落地，已知甲物體自由下落的時(shí)間為3s，乙物體自由下落的時(shí)間為1s,那么，當(dāng)乙物體開(kāi)始下落時(shí)，甲物體距離地面的高度是多少？（取g=10m/s2）25m