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1、第二章 勻變速直線運動的研究第 六 節(jié) 伽 利 略 對 自 由落 體 運 動 的 研 究 歷 史 的 回 顧 亞里士多德通過對大量的物體自由下落的觀察，直接得出結論：重的物體比輕的物體下落的快，即“重快輕慢”。由于他在學術界的崇高地位，且該結論符合生活經驗，這種論斷流傳了近2000年。 邏 輯 的 力 量 16世紀，意大利的科學家伽利略用佯謬的方法巧妙地推翻了這種觀點。（并在比薩斜塔用實驗證明了這種觀點 ） 問 題： 既然物體自由下落跟質量無關，那么它到底遵循什么樣的規(guī)律呢？ 伽利略用推論否定了亞里士多德的觀點后，就開始研究落體運動的性質。 伽 利 略 的 探 索 之 路 大膽的猜測：下落物體
2、的速度是隨時間均勻增加的，即則：瞬時速度V與時間t成正比 tv V t 困 難 一 瞬 時 速 度 無 法 準 確 測 量 為了解決測量瞬時速度的困難，伽利略尋求間接驗證的途徑（思維的作用） 則：測下落的高度與時間t2成正比知 識 觀 察 實 驗 思 考V t sv t 2S t 沖 淡 重 力 困難二 物體下落很快，很難測定不同位移的時間.（思維）為了減緩物體下落速度，伽利略設計了著名的“沖淡重力”的斜面實驗。 沖 淡 重 力 實驗驗證 ：伽利略用銅球從斜槽的不同位置由靜止下落，伽利略手稿中記錄的一組實驗數據結果表示為：知 識 觀 察 實 驗 思 考時間單位1 2 3 4 5 6 7 8距離
3、單位32 130 298 526 824 1192 1600 2104 31 22 2 21 2 3ss st t t 常數 伽利略發(fā)現，斜面的傾角不同，上述比例關系同樣成立，只是這個常數隨著的增大而增大。知 識 觀 察 實 驗 思 考 合 理 外 推 困難三、伽利略用斜面實驗驗證了后,怎樣說明落體運動也符合這個規(guī)律？合 理 外 推 ： 隨 著 的 增 大 ， 的 數 值 在增 大 。 當 =900時 ,即 物 體 豎 直 下 落 時 ,這 個關 系 也 應 該 成 立 ,這 時 的 數 值 最 大 . 2ts 至 此 ， 他 終 于 成 功 地 驗 證了 原 先 的 猜 想 ， 不 但 否
4、定 了 亞 里 士多 德 的 錯 誤 論 斷 ， 而 且 得 到 了 物 體下 落 的 規(guī) 律 。 分 析 ： 伽 利 略 的 成 功 ，不 僅 在 于 找 到 了 落 體 運 動 的 規(guī) 律 ，更 重 要 的 是 開 辟 了 一 條 研 究 物 理 學的 研 究 之 路 。 現 在 我 們 已 經 有 足 夠 的設 備 準 確 的 驗 證 落 體 運 動 規(guī) 律 . 超 越 伽 利 略 現 在 我 們 不 必 用 斜 面 來 “ 沖 淡重 力 ” ， 采 用 現 代 化 的 儀 器 設 備 可 以 對落 體 運 動 精 確 地 “ 計 時 ” 、 “ 定 位 ” ,直接 研 究 落 體 運
5、動 的 性 質 。 現 代 研 究 落 體 運 動 的 方 法 ： 1.“ 自 由 落 體 頻 閃 照 片 ” 求 加 速 度 2 .用 打 點 計 時 器 研 究 紙 帶 求 出 加 速 度 3.其 它 方 法 （ 測 速 計 等 ） 采用先進的實驗手段測得： 一切物體的自由落體的加速度都相同，這個加速度叫重力加速度，用g表示.通常的計算，g值取9.8m/s2實際意義 ：當 物 體 所 受 空 氣 阻 力 比 物 體 本 身 重 力 小得 多 時 ， 即 fG 時 。 從 靜 止 開 始 的 豎 直下 落 運 動 ， 可 以 按 自 由 落 體 運 動 處 理 。 課 題 研 究 亞 里 士
6、 多 德 是 古 代 偉 大 的 思 想家 、 哲 學 家 ， 但 他 在 物 理 方 面 的 結論 ， 如 重 快 輕 慢 、 物 體 的 運 動 需 要 力來 維 持 ， 卻 是 錯 誤 的 。 這 是 為 什 么 ？ 請帶著這個問題去圖書館或上網查找亞里士多德和伽利略的有關資料，做一點關于這兩位學者的科學觀念、方法、態(tài)度等方面的調查。 1. 一石塊從高度為H處自由下落，當速度達到落地速度的一半時，它的下落距離等于（ ） A. B. C. D. 2H 2H4 4H23H 32H 22H B鞏固練習 2. 如圖所示，長為L的細桿AB，從靜止開始豎直落下，求它全部通過距下端h處的P點所用時間是多少？ABP Lh 2( ) 2h L ht g g 3.甲、乙兩物體從不同高度做自由落體運動，但同時落地，已知甲物體自由下落的時間為3s，乙物體自由下落的時間為1s,那么，當乙物體開始下落時，甲物體距離地面的高度是多少？（取g=10m/s2）25m
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