《伽利略对自由落体运动的研究》0.ppt

知识重要，方法更重要。 物理学中所涉及的科学研究方法，是所有自然科学当中最为全面、最为系统的。 学好物理，受益终生。 * 《伽利略对自由落体运动的研究》 物理学的开山鼻祖 伽利略 （ 1564 ～1642 ） 近代物理学之父 亚里士多德 （前384～前322） “最美丽”的十大物理实验 前 3 世纪：埃拉托色尼测量地球圆周…….（排名第七） 16世纪末：伽利略的自由落体实验……….（排名第二） 16世纪末：伽利略的加速度实验………….（排名第八） 17世纪中：牛顿的棱镜分解太阳光……….（排名第四） 18世纪末：卡文迪许的扭矩实验………….（排名第六） 1 8 3 0年：托马斯·杨的光干涉实验……….（排名第五） 1 8 5 1年：让·傅科的钟摆实验…………….（排名第十） 1 9 0 9年：罗伯特·密立根的油滴实验…….（排名第三） 1 9 1 1年：卢瑟福发现核子………………..（排名第九） 1 9 6 1年：克劳斯·约恩松的电子干涉实验（排名第一） 美国《Physic World 》 2002年9月刊 “最美丽”的十大物理实验 前 3 世纪：埃拉托色尼测量地球圆周…….（排名第七） 16世纪末：伽利略的自由落体实验……….（排名第二） 16世纪末：伽利略的加速度实验………….（排名第八） 伽利略在总结自己的科学研究方法时说过，“这是第一次为新的方法打开了大门, 这种将带来大量奇妙成果的新方法，在未来的 年代里，会博得许多人的重视.” 伽利略不仅纠正了统治欧洲近两千年的亚里士多德的错误观点，更在对自由落体运动的研究过程中，逐渐创立了一套研 究自然科学的新方法。 伽利略 （ 1564 ～1642 ） 爱因斯坦 （1879～1955） 爱因斯坦曾这样评价：“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的开端！” 因此，伽利略当之无愧地被人类历史学家尊为“近代物理学之父”、 乃至“近代科学之父” 。 《伽利略对自由落体运动的研究》 V1 V2 m2 m1 亚里士多德 （前384～前322） 物体从高空落下的快慢与其重量成正比,重的快,轻的慢.比如：十磅重的物体落下时要比一磅重的物体快十倍。 ∵相 互 拉 扯 ∴V1＜V＜V2 ∵m1＜m2＜M ∴V1＜V2＜V V 逻辑战胜了常识 ＜ M m2 m1 伽利略继承和发展了以阿基米得为代表的方法论，十分重视观察和实验在科学研究中的作用。他认为研究物理学的正确而基本的方法是从观察入手→提出假设→运用数学工具进行演绎推理→得出若干结论→然后通过实验来验证推理和假设。 1590年 1581年（17岁）就读比萨大学医学院，对数学和物理产生了浓厚兴趣 1582年（18岁）发现摆的等时性定律，第一次质疑亚里士多德的观点 1585年（21岁）辍学回家 1589年（25岁）出任比萨大学数学教授 1590年（26岁）著名的比萨斜塔实验，推翻了亚里士多德的权威结论 1591年（27岁）离开比萨大学 1592年伽利略来到了威尼斯公国的帕多瓦大学。当时的威尼斯公国，远离罗马，不受教廷的直接控制，学术思想比较自由，伽利略在这里渡过了他学术生涯的黄金时期. 没有学术的民主和思想的自由，科学就不能繁荣。 伽利略对运动的基本概念，包括速度、加速度等，都作了详尽的研究，并给出了严格的数学表达式. 伽利略对自由落体运动的定量研究 1、理论研究：将数学“引入”自然 伽利略是第一个用数学关系串接理论与实验，奠定三者之间适当关系的人；现代科学先建立概念，再以可供量化的方法进行实验，为之佐证的发展模式，是他留给后人最伟大的思想遗产。 在此基础上，伽利略通过数学分析，又得到了各种运动的“位移-时间”关系，为定量研究自由落体, 找到了理论上的根据。 1）突破自由落体难观测的困难 近 6 0 米 约 3.4 秒 2、实验研究 2）合理外推（理想实验） ——逻辑力量的再一次展示 实验结论：① 匀加速运动； ② 运动的快慢与质量无关。 伽利略对自由落体运动的定量研究 伽利略在总结自己的科学研究方法时说过，“这是第一次为新的方法打开了大门, 这种将带来大量奇妙成果的新方法，在未来的 年代里，会博得许多人的重视.” 伽利略不仅纠正了统治欧洲近两千年的亚