伽利略对自由落体运动的研究(课堂用)

伽利略对自由落体运动的研究分析物体的（受力情况）空气中纸片下落空气中重物下落真空中重物下落f空气阻力f空气阻力空气阻力f为零G重力G重力G重力历史的回顾亚里士多德通过对大量的物体自由下落的观察，直接得出结论：重的物体比轻的物体下落的快，即“重快轻慢”。由于他在学术界的崇高地位，且该结论符合生活经验，这种论断流传了近2000年。逻辑的力量16世纪，意大利的科学家伽利略用佯谬的方法巧妙地推翻了这种观点。（并在比萨斜塔用实验证明了这种观点）（问题）：既然物体自由下落跟质量无关，那么它到底遵循什么样的规律呢？伽利略用推论否定了亚里士多德的观点后，就开始研究落体运动的性质。伽利略的探索之路（知识=观察+实验+思考）大胆的猜测：下落物体的速度是随时间均匀增加的，即则：测瞬时速度V与时间t成正比tvtV困难一瞬时速度无法准确测量为了解决测量瞬时速度的困难，伽利略寻求间接验证的途径（思维的作用）则：测下落的高度与时间t2成正比知识观察实验思考tVtsv2tS冲淡重力困难二物体下落很快，很难测定不同位移的时间（思维）为了减缓物体下落速度，伽利略设计了著名的“冲淡重力”的斜面实验。实验验证：伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，伽利略手稿中记录的一组实验数据结果表示为：伽利略发现，斜面的倾角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数的随着θ的增大而增大。知识观察实验思考时间单位12345678距离单位32130298526824119216002104常数233222211tststs合理外推困难三、伽利略用斜面实验验证了后，怎样说明落体运动也符合这个规律？合理外推：随着θ的增大，的数值在增大。当θ=900时，即物体竖直下落时，这个关系也应该成立，这时的数值最大。2ts至此，他终于成功地验证了原先的猜想，不但否定了亚里士多德的错误论断，而且得到了物体下落的规律。分析：伽利略的成功，不仅在与找到了落体运动的规律，更重要的是开辟了一条研究物理学的研究之路。思考：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：把实验和逻辑和谐地结合起来。现在我们已经有足够的设备准确的验证落体运动规律超越伽利略现在我们不必用斜面来“冲淡重力”，采用现代化的仪器设备可以对落体运动精确地“计时”、“定位”，直接研究落体运动的性质。现代研究落体运动的方法：1、“自由落体频闪照片”求加速度2、用打点计时器研究纸带求出加速度3、其它方法（测速计等）人们采用先进的实验手段测得：一切物体的自由落体的加速度都相同，这个加速度叫重力加速度，用g表示。通常的计算，g值取9.8m/s2实际意义：当物体所受空气阻力比物体本身重力小得多时，即fG时。从静止开始的竖直下落运动，可以按自由落体运动处理。