伽利略对自由落体运动的研究

伽利略对自由落体运动的研究

他是谁？ 他是谁？他的全部作品有47部留存。 他的全部作品有 部留存。 部留存 他的著作包括天文学、动物学、 他的著作包括天文学、动物学、 地理学、地质学、物理学、解剖学、 地理学、地质学、物理学、解剖学、 生理学、伦理学、心理学、经济学、 生理学、伦理学、心理学、经济学、 政治学、修辞学、美学。 政治学、修辞学、美学。

黑格尔：他是历史上最多才、 黑格尔：他是历史上最多才、最渊博的科学 天才之一， 天才之一，他是一个在历史上无与 伦比的人…… 伦比的人 马克思、恩格斯： 马克思、恩格斯： 古希腊著名的思想 家和哲学家在西方被称 最博学的人” 为“最博学的人” 古代 最伟大的思想家

亚里士多德

名言： 吾爱吾师，吾更爱真理” 名言：“吾爱吾师，吾更爱真理”

一、绵延两千年的错误 绵延两千年的错误生活常识： 生活常识：重的物体往往比轻的物体先落地 亚里士多德： 亚里士多德：物体下落的快慢由它们的重量 决定这个观点 正确吗？ 正确吗？

思考：亚里士多德为什么会有错误的认识呢？ 思考：亚里士多德为什么会有错误的认识呢？ 研究方法：观察 思考( 研究方法：观察——思考(直觉) 思考 直觉) 思考：为什么这个错误被延续了两千多年？ 思考：为什么这个错误被延续了两千多年？

伽利略的发现以 及他所应用的科学的 推理方法， 推理方法，是人类思 想史上最伟大的成就 之一， 之一，而且标志着物伽利略 物理学家、 物理学家、天文学家

理学的真正开端。 理学的真正开端。 ——爱因斯坦 爱因斯坦

德国著名物理学家玻恩说： 德国著名物理学家玻恩说：“我荣获 1954年的诺贝尔奖，与其说是因为我所发表 年的诺贝尔奖， 年的诺贝尔奖 的著作里包括了一个自然现象的发现， 的著作里包括了一个自然现象的发现，倒不 如说是因为那里面包括一个关于自然现象的 新思想方法基础的发现。” 新思想方法基础的发现。 伽利略已死去三百多年，他所发现的自 略已死去三百多年， 由落体规律在物理学知识的长河中所占比例 愈来愈小， 愈来愈小，但他研究问题所创造的一套科学 方法，却不断为后人所继承、发扬， 方法，却不断为后人所继承、发扬，创造了 比自由落体规律高出千百倍的财富。 比自由落体规律高出千百倍的财富。

思 考： 伽利略是怎样论证亚里士多德 的观点是错误的？ 的观点是错误的？

假设： 假设：重的物体下落得快

v2=4 4<v12<8 v1=8 v12>8

二、逻辑的力量伽利略运用逻辑推理的方法 伽利略运用逻辑推理的方法 运用逻辑推理

论证了亚里士多德的错误观点: “重物比 论证了亚里士多德的错误观点: 错误观点 轻物下落得快” 轻物下落得快” 正确结论：重物与轻物， 正确结论：重物与轻物，下落得同样快

世界著名的比萨 斜塔实验证明 物体下落快慢与轻重 无关 研究方法： 研究方法： 观察—逻辑推理 观察 逻辑推理 ——实验 对比实验) 实验(对比实验 实验 对比实验

思 考：伽利略在研究落体运动过程中首先遇 到了什么困难？ 到了什么困难？ 没有描述运动的概念

思 考：伽利略作出了大胆的科学猜想， 伽利略作出了大胆的科学猜想，猜想 的内容是什么？ 的内容是什么？

三、猜想与假说自然界是简单的， 自然界是简单的，自然界的规律也 是简单的。 是简单的。 物体下落速度是均匀变化的。 物体下落速度是均匀变化的。 ——伽利略 伽利略

爱因斯坦有一句很著名的话： 爱因斯坦有一句很著名的话：“提 出一个问题往往比解决一个问题更重要。 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、 上或实验上的技巧，而提出新的问题、 新的可能性、 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 却需要创造性的想象力， 着科学上的真正进步。 着科学上的真正进步。”

三、猜想与假说物体下落速度是均匀变化的。 物体下落速度是均匀变化的。 ——伽利略 伽利略 随时间均匀变？ 随时间均匀变？ 随位移均匀变？ 随位移均匀变？

伽利略比他的前人更伟大， 伽利略比他的前人更伟大，就在于 他首先采用了以实验检验猜想和假设的 他首先采用了以实验检验猜想和假设的 科学方法。在他之前， 科学方法。在他之前，学者们总是通过 思辨性的论战来决定谁是谁非。 思辨性的论战来决定谁是谁非。

思 考： 伽利略在实验过程中遇到了怎 样的困难，他又是怎样克服的？ 样的困难，他又是怎样克服的？

四、实验验证v0 = 0

困难一： 困难一：速度无法直接测量 突破：间接验证 突破： 若v0=0,且v∝t , ∝

t1

x1

t1 3x1 x2 t1 5x1 x3

必有x∝ 必有 ∝t2

四、实验验证困难二：落体运动时间太短， 困难二：落体运动时间太短，无法 准确测量 突破： 冲淡”重力， 突破：“冲淡”重力，使其加速度 减小

伽利略的实验设计： 冲淡重力” 伽利略的实验设计：“冲淡重力”