2.1 伽利略对落体运动的研究作者：刘卫国

　　在科学的苍穹里，有一颗璀璨的明星，他因怀疑而耀眼．他敢于怀疑 ,怀疑权势 ,怀疑传统 ,甚至怀疑自己的眼睛 .在他的思维里 ,有着“自己的眼睛有时竟会欺骗自己”的睿智和果敢。这种睿智与果敢动摇了 2000多年来统治人们头脑的旧观念，开创了实验和科学推理之先河，将近代物理学以至近代科学推上了历史的舞台。猜一猜他是谁？

他就是被誉为近代科学之父的伽利略

这一节课，让我们沿着科学家的足迹，共同学习他对物体下落运动的研究思路和方法。

伽利略

重的快！

一样快！

2000多年前的亚里士德和 300多年前的伽利略对物体下落的快慢都得出了结论

一、超越时空的对话

1. 亚里士多德对落体运动的观点是 __________.

2. 你认为亚里士多德忽视了 ________, 而得出此观点 .

3. 伽俐略佯谬的推理过程 :

两铁球重量分别为 10 磅和 1 磅 , 亚里士多德认为 ,10 磅比 1 磅下落的快 , 即 t10<t1.

伽利略从上述结论出发 , 再利用常识推理认为 , 即联合体下落比重的慢比轻的快 , 应介于二者之间 . ｔ 10 < t 联 <t1

换个角度 , 把牵连的两个物体当作一个大物体 , 再次用亚里士多德的观点可直接得出 t 联 < ｔ 10, 因 11 磅 >10 磅出现矛盾的地方是 _________

说明亚里士多德的观点是 _________

4. 伽利略通过比萨斜塔实验得出 ________________, 从实验上否定了亚里士多德的观点5. 牛顿管演示实验验证的是 ____________..

阅读 P44到 P45并回答以下问题

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重的物体下落的快，轻的物体下落的慢空气阻力

同重量的物体，从不同的角度分析下落快慢变的不一样错误的

重物和轻物下落的一样快

在排除空气阻力的情况下 , 物体下落速度与质量无关

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二、探究之路 伽俐略用逻辑论证的方法否定了亚里士多德的说法后，就转向实验研究落体运动的性质，开创了实验研究之先河。请大家思考，物体运动性质的含义是什么？应该用什么概念来描述？小结：物体运动性质是指物体做什么样的运动，应该用速度 v 或加速度 a 来描述。

a=0 ，静止匀速直线运动

a≠0

恒量，则为匀变速直线曲线

变量，则为非匀变速 直线曲线

阅读 P45到 P47并回答以下问题6. 伽利略的猜想 ____________.

7. 直接验证 v t∝ 的困难有 __________.

8. 间接方法 , 若 v t,∝ 则 s t∝ 2; 若 s t∝ 2, 则 v t.∝9. 确定研究的目标 s t∝ 2, 确定的理由是 ________

10. 如何准确测量时间 t? 采用 _____________ 实验.

11. 斜面实验的结论是 _________.

12. 伽利略从斜面外推到竖直方向的理由是 _______.

13. 伽利略研究经历了哪些过程?___________

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落体运动是匀加速直线运动速度 v 很难测量

通过数学推理的方法 , 同时位移容易测定斜面冲淡重力实验

伽利略的实验设计：“冲淡重力”

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OA

BC

D

S1

S2

S3

实验验证：在同一个倾角的斜面上，小铜球滚下的位移总是与运动时间的平方成正比。斜面的倾角不同时，比例关系同样成立，只是常数的大小有变化。随着斜面倾角的增大，比例常数的数值也增大。

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21

1

ts

= 22

2

ts

23

3

ts

= = …… 常数=

结论外推

随着倾角的增大 , 小铜球通过相同位移 , 所用时间在减小 , 即 s/t2 增大当倾角增大到接近 900 时 , 物体就达了落体运动 .

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重的物体下落得比轻的物体快 ?

v t∝

s t∝ 2

小球在斜面上运动实验

外推至落体运动

问题猜想

数学推理

实验验证

得出结论

伽利略的科学方法

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巩固练习：概括伽利略对落体运动的研究思路。提出问题 落体运动的性质是什么

猜想 V ∝t数学推理 S∝t2

实验验证 斜面实验合理外推 S/t2 的数值随倾角增大，当倾角等于 90° 时，变为落体运动得出结论 落体运动是从静止开始的匀加速直线运动

伽利略的成功，不仅在于找出了落体运动的规律，更重要的是开辟了一条物理学的研究之路。爱因斯坦给予伽利略高度的评价：“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，而且标志着物理学的真正开端。”

课后练习模仿伽利略：1 、一个塑料瓶装的水越多，它侧面底端的小孔喷出的水喷得越远，你认同此说法吗？2 、你能否用实验的方法加以论证。

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三、超越伽利略现在我们可采用现代化的仪器设备对落体运动进行精确的“计时”“定位”，直接研究落体运动的性质。这里，我们来了解其中的一种：频闪照相现在我们来分析一下课本 P48图 2-8 ，从小球 位置开始，下落的高度 h 和 t 是否满足 h t∝ 2 的结论。 0

频闪照相是研究运动时常用的一种实验手段 . 在暗室中 ,照相机的快门处于常开状态 ,频闪仪每隔一定时间发出一次短暂的强烈闪光 ,照亮运动的物体 , 于是胶片上记录了物体在几个闪光时刻的位置 . 就可知下落过程中任一位置处通过的位移和时间。

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牛顿管演示实验

牛顿管实验

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