新课标人教版必修一
§2.6伽利略对自由落体运动的研究
第二章 匀变速直线运动的研究
1．知识与技能：通过历史回顾,初步了解近代实验科学产生的背景,认识实验对物理学发展的推动作用。
2．过程与方法：了解伽利略的实验研究过程，认识伽利略有关实验的科学思想和方法,培养学生探求知识的能力
3．情感态度与价值观：
从科学研究过程中体验探索自然规律的艰辛和喜悦，培养敢于坚持真理，勇于创新的科学精神和实事求是的科学态度，逐步帮助学生树立起辩证唯物主义的认识论。
三维目标
亚里士多德最大的贡献在于创立了形式逻辑这一重要分支学科。逻辑思维是亚里士多德在众多领域建树卓越的支柱。
亚里士多德的思想对西方文化根本倾向以至内容产生了深刻的影响。亚里士多德学识渊博，著述颇丰．他对于当时尚未分类的科学部门如政治、逻辑、伦理、历史、物理(自然学科)、心理学、美学、教育学等均有研究并有独到见解。他至少撰写了170种著作，其中流传下来的有47种。他的科学著作，在那个年代简直就是一本百科全书。他是一位真正哲学家，对哲学、每个学科几乎都做出了贡献。亚里士多德集中古代知识于一身，在他死后几百年中，没有一个人像他那样对知识有过系统考察和全面掌握。他的著作是古代的百科全书。恩格斯称他是“最博学的人”。
他的著作包括天文学、动物学、地理学、地质学、物理学、解剖学、生理学、伦理学、心理学、经济学、政治学、修辞学、美学等。
一、历史需要对亚里士多德的公正评价
1.黑格尔对亚里士多德的公正评价:他是历史上最多才、最渊博的科学天才之一,他是一个在历史上无与伦比的人…
2.马克思、恩格斯对亚里士多德的公正评价: 古希腊著名的思想家和哲学家在西方被称为“最博学的人”古代最伟大的思想家…
亚里士多德
二、绵延了两千年的错误
1.生活常识: 重的物体往往比轻的物体先落地
2.亚里士多德认为:物体下落的快慢由它们的重量决定
3.亚里士多德为什么会有错误的认识?
4.来源于他的研究方法:观察——思考(直觉)
三、自相矛盾的重快轻慢
亚里士多德的观点不攻自破！
归谬法
1.重的物体下落得快，轻的物体下落得慢
2.把重的物体和轻的物体捆在一起情况怎样?
伽利略运用逻辑推理的方法
论证了亚里士多德的错误观
点:"重物比轻物下落得快”
1.世界著名的比
萨斜塔实验证明
物体下落快慢与轻重无关
2.研究方法
观察——逻辑推理
——实验(对比实验)
四、伽利略的研究方法
伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法,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。
伽利略
物理学家、天文学家
五、爱因斯坦对伽利略的评价
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。"
伽利略已死去三百多年,他所发现的自由落体规律在物理学知识的长河中所占比例愈来愈小,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,创造了比自由落体规律高出千百倍的财富。
六、德国著名物理学家玻恩对伽利略的评价
物理学家玻恩
伽利略
(GalileoGalilei，1564—1642)
伽利略从小热爱科学，但不惧权威，敢于质疑！正是他使人类的思想观念开始发生了巨大的变化！
重的快！
一样快！
跨越时空的对话
1.某些运动概念的建立：平均速度、瞬时速度、加速度、动量…….
提出了落体运动、匀变速运动等运动概念
还对重心、运动的合成、温度计和望远镜的研制、单摆的等时性、相对性原理、惯性原理……进行了研究
2.提出了落体运动是一种最简单的匀加速直线运动的假说。
七、伽利哈的猜想与假设
困难一:速度无法直接测量
突破——间接验证
若v0＝0,且
必有
3x1
5x1
困难二:
落体运动时间太短,无法准确测量
突破——"冲淡"重力,使其加速度减小
传说1590年，出生在比萨城的意大利物理学家伽利略，曾在比萨斜塔上做自由落体实验，将两个重量不同的球体从相同的高度同时放下，结果两个铅球几乎同时落地，由此发现了自由落体定律，推翻了此前亚里士多德统治了两千年的，认为的重的物体会先到达地面，落体的速度同它的质量成正比的观点。
伽利略第一次把实验和逻辑推理和谐地结合起来，打开了近代科学的大门。而以前的学者只注重思辨，不注重实验。
伽利略相信：
自然界是简单的，自然界的规律也是简单的。
落体运动一定是一种最简单的变速运动。
它的速度应该是均匀变化的。
速度随位移均匀增加
速度随时间均匀增加
v∝ x太复杂！
确定并验证了
v∝t
x∝t2
八、伽利略的“冲淡重力”实验
伽利略的实验设计——"冲淡重力"
怀疑者在翻阅亚里士多德的书籍
助手利用自己的脉搏测时间
伽利略
一些贵族
1.“冲淡重力”实验结论：
小球沿斜面的运动是匀加速直线运动；且斜面倾斜角越大，小球加速度越大。
2.实验结论的合理外推
如果斜面倾角增大到900，小球仍然保持匀加速直线运动的性质，且所有物体下落时的加速度都是一样的！
质量不同小球同一斜面下落,加速度相同
增大斜面倾角,加速度变大
倾角很大,接近落体运动
倾角900,就是自由落体运动！
后人在用伽利略的器材重复他的实验时发现:铜球沿斜面滚下,如果斜面倾角超过5°就很难准确计时。伽利略把他的结论外推至90°是需要很大勇气的。后来,他的外推被实验证实了。
问题探究1
为什么说伽利略把他的结论外推到900需要很大的勇气?
单纯的逻辑推理和对有限事实的归纳都不会导致新的发现;科学发现中最活跃的因素是猜想、假设与直觉。因为这个原因,对于新发现的规律不能有百分之百的把握。
3.实验结论的修正和推广
如果完全排除空气阻力，那么，所有物体下落都将一样快。
在科学研究中，懂得忽略什么，有时与懂得重视什么同等重要。  ——伽利略
4.伽利略的科学方法
九.伽利略在寻找自由落体运动规律中使用的方法：
对现象的
一般观察提出问题
提出猜想
假设
运用逻辑
(包括数学)
得到推论
实验
验证
推论
对假
设进
行修
正和
推广
逻辑推理
得出结论
十.爱因斯坦对伽利略科学思想的成就的评价
伽利略科学思想方法的核心：
把实验和逻辑推理（包括数
学推演）和谐地结合起来。
伽利略的发现以及他所应用的科学的推理方法，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。 ——爱因斯坦
真正的物理学开始了……
现在我们不必用斜面来“冲淡重力”,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、用打点计时器　
2 、用频闪照片　
3、用光电计时器(测速计等)
十一：超越伽利略
为了纪念伽利略的伟大贡献,1993年4月8日,来自世界各地的科学家把木球、铝球、塑料球等不同材料制成的小球从比萨斜塔上44 m高处同时静止释放,用精密电子仪器和摄像机记录,结果发现：所有小球几乎同时、同速 落地 。
十大最美丽物理实验
对伽利略的审判
十二、人类历史上最大的冤假错案
问题探究2
为什么会造成人类历史上最大的冤假错案?
伽利略是伟大的意大利物理学家和天文学家，科学革命的先驱。历史上他首先在科学实验的基础上融会贯通了数学、物理学和天文学三门知识，扩大、加深并改变了人类对物质运动和宇宙的认识。为了证实和传播哥白尼的日心说，伽利略献出了毕生精力。由此，他晚年受到教会迫害，并被终身监禁。他以系统的实验和观察推翻了以亚里士多德为代表的、纯属思辨的传统的自然观，开创了以实验事实为根据并具有严密逻辑体系的近代科学。因此，他被称为“近代科学之父”。他的工作，为牛顿的理论体系的建立奠定了基础。
答案 B
当堂训练题
1．在物理学的发展历程中，下面的哪位科学家首先建立了平均速度、瞬时速度和加速度等概念用来描述物体的运动．并首先采用了实验检验猜想和假设的科学方法，把实验和逻辑推理和谐地结合起来，从而有力地推进了人类科学的发展 ( )
A．亚里士多德 B．伽利略
C．牛顿 D．爱因斯坦
2．伽利略认为初速度为零的匀加速运动速度与位移及时间的关系是（ ）
A．速度与位移成正比
B．速度与位移的二次方成正比
C．速度与时间成正比
D．速度与时间的二次方成正比
当堂训练题
答案 C
3．伽利略用实验验证v∝t的最大困难是（ ）
A.不能很准确地测定下落的距离
B.不能测出下落物体的瞬时速度
C.当时没有测量时间的仪器
D. 伽利略的数学知识太少
当堂训练题
答案 B