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1、第二章第二章 匀变速直线运动的研究匀变速直线运动的研究第六节第六节 伽利略对自由落伽利略对自由落体运动的研究体运动的研究主讲：汤新文历史的回顾历史的回顾 亚里士多德通过对大量亚里士多德通过对大量的物体自由下落的观察，的物体自由下落的观察，直接得出结论：直接得出结论：重的物体重的物体比轻的物体下落的快比轻的物体下落的快，即，即“重快轻慢重快轻慢”。由于他在。由于他在学学术界的崇高地位，且该结术界的崇高地位，且该结论符合生活经验，这种论论符合生活经验，这种论断流传了近断流传了近2000年。年。 逻辑的力量逻辑的力量 16世纪，意大利世纪，意大利的科学家伽利略用的科学家伽利略用佯谬佯谬的方法巧妙地的
2、方法巧妙地推翻了这种观点。推翻了这种观点。（并在比萨斜塔用（并在比萨斜塔用实验证明了这种观实验证明了这种观点点 ） 问题： 既然既然物体自由下落跟质量无物体自由下落跟质量无关关，那么它到底遵循什么样的规，那么它到底遵循什么样的规律呢？律呢？ 伽利略用推论否定了亚里士伽利略用推论否定了亚里士多德的观点后，就开始研究落体多德的观点后，就开始研究落体运动的性质。运动的性质。伽利略的探索之路伽利略的探索之路 大胆的猜测：下落物体的大胆的猜测：下落物体的速度是随时间速度是随时间均匀增加均匀增加的，即的，即则：瞬时速度则：瞬时速度V与时间与时间t成正比成正比 困难一 瞬时速度无法准确测量瞬时速度无法准确测
3、量 为了解决测量瞬时速度的困难，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（伽利略寻求间接验证的途径（思维的思维的作用）作用） 则：测下落的高度与时间则：测下落的高度与时间t2成正比成正比知识知识观察观察实验实验思考思考冲淡重力冲淡重力 困难二困难二 物体下落很快，很难测定物体下落很快，很难测定不同位移的时间不同位移的时间.（思维）（思维）为了减缓物体下落速度，为了减缓物体下落速度，伽利略设计了著名的伽利略设计了著名的“冲淡重力冲淡重力”的斜面实验。的斜面实验。 冲淡重力冲淡重力实验验证实验验证 ：伽利略用铜球从斜槽的不同位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
4、组置由静止下落，伽利略手稿中记录的一组实验数据实验数据结果表示为：结果表示为：知识知识观察观察实验实验思考思考时间单位时间单位时间单位时间单位1 12 23 34 45 56 67 78 8距离单位距离单位距离单位距离单位3232130130298298526526824824119211921600160021042104 伽利略发现，斜面的倾伽利略发现，斜面的倾角不同，上述比例关系同样角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数成立，只是这个常数随着随着的的增大而增大。增大而增大。知识知识观察观察实验实验思考思考合理外推合理外推 困难三困难三、伽利略用斜面实验验证了后、伽利略用斜面实验验证了
5、后,怎样怎样说明落体运动也符合这个规律？说明落体运动也符合这个规律？合理外推：随着的增大， 的数值在增大。当=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. 至此，他终于成功地验证至此，他终于成功地验证了原先的猜想，不但否定了亚里士了原先的猜想，不但否定了亚里士多德的错误论断，而且得到了物体多德的错误论断，而且得到了物体下落的规律。下落的规律。 分析：伽利略的成功，不分析：伽利略的成功，不仅在于找到了落体运动的规律，更仅在于找到了落体运动的规律，更重要的是开辟了一条研究重要的是开辟了一条研究物理学的物理学的研究之路研究之路。 现在我们已经有足够的设现在我们已经有足够的设备准确
6、的验证落体运动规律备准确的验证落体运动规律. .超越伽利略超越伽利略 现在我们不必用斜面来现在我们不必用斜面来“冲淡冲淡重力重力”，采用现代化的仪器设备可以对，采用现代化的仪器设备可以对落体运动精确地落体运动精确地“计时计时”、“定位定位”, ,直直接研究落体运动的性质。接研究落体运动的性质。 现代研究落体运动的方法现代研究落体运动的方法 ： 1.“ 1.“自由落体频闪照片自由落体频闪照片”求加速度求加速度 2 . 2 .用打点计时器研究纸带求出加速度用打点计时器研究纸带求出加速度 3. 3.其它方法（测速计等）其它方法（测速计等） 采用先进的实验手段测得：采用先进的实验手段测得： 一切物体的
7、自由落体的加速度一切物体的自由落体的加速度都都相同相同，这个加速度叫，这个加速度叫重力加速度重力加速度，用用g表示表示.通常的计算，通常的计算，g值取值取9.8m/s2实际意义实际意义 ：当物体所受空气阻力比物体本身重力小得当物体所受空气阻力比物体本身重力小得多时，即多时，即fG时。从时。从静止静止开始的竖直下开始的竖直下落运动，可以按自由落体运动处理。落运动，可以按自由落体运动处理。课题研究课题研究 亚里士多德亚里士多德是古代伟大的思想是古代伟大的思想家、哲学家，但他在物理方面的结家、哲学家，但他在物理方面的结论，如论，如重快轻慢、物体的运动需要力重快轻慢、物体的运动需要力来维持来维持，却是
8、错误的。这是为什么？，却是错误的。这是为什么？ 请带着这个问题去图书馆或上网请带着这个问题去图书馆或上网查找查找亚里士多德亚里士多德和和伽利略伽利略的有关资的有关资料，做一点关于这两位学者的科学观料，做一点关于这两位学者的科学观念、方法、态度等方面的调查。念、方法、态度等方面的调查。1. 一石块从高度为一石块从高度为H处自由下落，处自由下落，当速度达到落地速度的一半时，它当速度达到落地速度的一半时，它的下落距离等于（的下落距离等于（ ） A. B. C. D. B巩固练习2. 如图所示，长为如图所示，长为L的的细杆细杆AB，从静止开始从静止开始竖直落下，求它全部通竖直落下，求它全部通过距下端过距下端h处的处的P点所用点所用时间是多少？时间是多少？ABPLh3.甲、乙两物体从不同高度做自由甲、乙两物体从不同高度做自由落体运动，但同时落地，已知甲物落体运动，但同时落地，已知甲物体自由下落的时间为体自由下落的时间为3s，乙物体自，乙物体自由下落的时间为由下落的时间为1s,那么，当乙物那么，当乙物体开始下落时，甲物体距离地面的体开始下落时，甲物体距离地面的高度是多少？（高度是多少？（取取g=10m/s2）25m
