2017-2018学年鲁科版必修1 第3章第3节匀变速直线运动实例——自由落体运动 学案(1)
2017-2018学年鲁科版必修1 第3章第3节匀变速直线运动实例——自由落体运动  学案(1)第5页

 这种结论实际上是错误的,伟大的物理学家伽利略用简单明了的科学推理,巧妙地揭示了亚里士多德理论内部包含的矛盾.他在1638年写的《两种新科学的对话》一书中指出:根据亚里士多德的论断,一块大石头的下落速度要比一块小石头的下落速度大,假定大石头的下落速度为8,小石头的下落速度为4,当我们把两块石头拴在一起时,下落快的会被下落慢的拖着而减慢,下落慢的会被下落快的拖着而加快,结果整个系统的下落速度应该小于8.但是两块石头拴在一起,加起来比大石头还要重,因此重物体比轻物体的下落速度要小,这样就从重物体比轻物体下落得快的假设,推出了重物体比轻物体下落得慢的结论.亚里士多德的理论陷入了自相矛盾的境地,伽利略由此推断重物体不会比轻物体下落得快.

如何领会伽利略对自由落体运动的研究思想和方法:

伽利略提出自由落体运动是一种最简单的变速运动--匀变速运动.而当时实验条件下测量短时间有困难,伽利略就采用了间接验证的方法:(1)运用数学推导的方法得出初速度为零的匀变速运动应有∝t2 .(2)a.运用斜面实验测出小球沿光滑斜面向下的运动符合s∝t2 是匀变速运动;b.不同质量的小球沿同一倾角的斜面运动s/t2的值不变,说明它们的运动情况相同;c.不断增大斜面倾角,s/t2的值随之增大,说明小球做匀变速运动的加速度随倾角的增大而增大;d.伽利略将斜面实验结果外推到斜面倾角增大到90°的情况--小球自由下落,认为小球仍会保持匀变速运动的性质.

超越伽利略:

自由落体下落的时间太短,在伽利略年代用实验直接验证自由落体是匀加速运动仍有困难,所以伽利略就采用了间接验证的方法,并进行合理的外推.不过,用外推法得出的结论,并不一定都是正确的.现代物理研究中也常用外推法,但用这种方法得出的结论都要经过实验的验证才能承认.伽利略对自由落体的研究,开创了研究自然规律的科学方法,这就是抽象思维,数学推导和科学相结合的方法,这种方法对后来的科学研究具有重大的启蒙作用,至今仍不失为重要的科学方法之一.

今天,距离伽利略的时代已有三百多年了.伽利略无法直接用实验来证实的结论,我们已经可以直接用实验来证实了.

图3-3-1

(1)频闪照相就是在同一张底片上,每隔相同的时间Δt曝光一次,连续对一个物体照相,这样就会在同一张底片上呈现出同一物体在不同时刻的像.

(2)数据处理如:;;;

由以上计算发现,在误差允许的范围内有:=