第6节伽利略对自由落体运动的研究
1.了解伽利略研究自由落体运动的实验过程，领会伽利略在研究过程中使用的一些科学思维方法。2.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重要作用。
1.绵延两千年的错误：亚里士多德根据平常观察到的落体现象得出了结论：的物体比的物体下落得快，这一结论在其后两千年的时间里，被人们奉为经典。2.逻辑的力量：（1）伽利略利用逻辑推理的方法对亚里士多德的论断进行了推断，得出了的结论，使亚里士多德的理论陷入了困境；（2）伽利略对落体现象提出了一种新的观点：重物与轻物下落得。3.伽利略的猜想与假说：（1）运动性质的猜想与假设伽利略认为，自由落体运动是一种最简单的变速运动，他设想，最简单的变速运动的速度应该是的，由此，他提出了自由落体运动是运动的假说。（2）速度均匀变化的猜想与假设[来源:www.shulihua.net]对于速度的均匀变化，他考虑了两种可能：一种是速度的变化对来说是均匀的，即经过相等的，速度的变化相等；另一种是速度的变化对来说是均匀的，即经过相等的，速度的变化相等。4.伽利略的实验与推理（1）实验验证：伽利略让铜球在近似光滑的斜面上滚下进行实验，验证了铜球通过的位移与所用时间的关系为，同时说明了物体在光滑斜面上的运动是运动。（2）将斜面倾角外推到90°，此时物体做自由落体运动，从而说明自由落体运动是运动。
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，把实验和逻辑推理有机地结合起来，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.伽利略以前的学者认为，物体越重，下落越快。伽利略等一些物理学家否定了这种看法。在某塔顶端同时释放大小相等的实心铁球和空心铁球，在不计空气阻力的情况下，下列说法中正确的是（）①它们受到的空气阻力不等②它们的加速度相等③它们落地的速度不等④它们下落的时间相等A.①③B.②④C.只有②D.只有③
一、绵延两千年的错误亚里士多德的观点：物体越重，下落越快，为什么会有这样错误的认识呢？二、逻辑的力量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，当我们把两块石头捆在一起时，大石头会被小石头拖着而减慢，结果整个系统的下落速度应该小于8；但两块石头捆在一起，总的重力比大石头还要重，因此整个系统下落的速度要比8还大。这样，就从“重物比轻物落得快”的前提推断出了互相矛盾的结论，这使亚里士多德的理论陷入了困境。为了摆脱这种困境，伽利略认为只有一种可能性：。伽利略是怎样论证亚里士多德观点是错误的？。三、猜想与假说1.用什么量来描述物体的“运动性质”？2.伽利略作了怎样的猜想？例1伽利略用实验验证的最大困难是（）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.当时没有记录落体运动的数码相机四、实验验证实验验证是检验理论正确与否的唯一标准。任何结论和猜想都必须经过实验验证，否则不成理论。猜想或假说只有通过验证才会成为理论。所谓实验验证就是任何人，在理论条件下去操作都能到得实验结果，它具有确定性，但不是无条件的，实验是在一定条件下的验证，而与实际有区别。1.物体做自由落体运动的速度很快，在当时的实验条件下，是很难测量其位移和相应的时间，有什么方法可以使物体的速度慢一点而又能研究匀变速直线运动呢？2.伽利略在当时有限的实验条件下研究出初速度为零的匀加速直线运动中位移和时间的关系，现在我们可以用什么比较精确的仪器和方法来记录时间和位移进行研究呢？3.利用桌面上的打点计时器、小车、木板，每两位同学为一组，设计实验，研究初速度为零的匀加速直线运动的位移和时间的关系，并设计表格记录实验数据。参考方案：[来源:www.shulihua.net]时间/s位移/cm倾角0.020.040.060.08……30°45°60°……（1）把小车轨道的一端垫高，呈斜面状，把打点计时器固定在斜面最高点上，纸带穿过打点计时器的限位孔连在小车的尾部。（2）打开打点计时器开关，然后把小车从某一位置由静止开始释放，打出一条纸带。（3）从纸带第一点开始，测量从开始到每一个点的时间和位移，并填入表格中。（4）改变木板的倾角，把小车从同一位置由静止开始释放，测量从开始到每一个点的时间和位移，并填入表格中。4.根据实验数据我们得到怎样的结论？
结论：同一倾角时，在误差允许的范围内，＝====恒量，即。倾角越大，恒量越。5.伽利略是如何根据斜面实验结果推导出自由落体性质的？【拓展阅读】物理学家于2003年评出十个最美的物理实验。伽利略的自由落体实验和加速度实验均被选为最美的实验。这种“美”是一种经典概念，即用最简单的仪器和设备，得出最根本、最单纯的科学结论。其实，科学美蕴藏于各门科学的实验之中，有待于我们在学习过程中不断感悟和发现。6.伽利略采用了怎样的科学方法研究自由落体运动？[来源:www.shulihua.net]7.请仔细回顾伽利略研究落体运动的全过程，把他的每一个步骤列出来，并说明哪一步骤是提出问题，哪一步骤是数学推理，哪一步骤是实验验证等等。再讨论一下，在一般物理问题的研究过程中，是否都需要经历这些步骤?提出问题猜想数学推理实验验证合理外推得出结论[来源:数理化网]例2
在学习物理知识的同时，还应当十分注意学习物理学研究问题的思想和方法，从一定意义上说，后一点甚至更重要。伟大的物理学家伽利略的研究方法对于后来的科学研究具有重大的启蒙作用，至今仍然具有重要意义。请你回顾伽利略探究物体下落规律的过程，判定下列哪个过程是伽利略的探究过程（）A.猜想—问题—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论B.问题—猜想—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论C.问题—猜想—数学推理—实验验证—合理外推—得出结论D.猜想—问题—实验验证—数学推理—合理外推—得出结论
1.一同学摇动苹果树，在同一高度一个苹果和一片树叶同时从静止直接落向地面，苹果先着地，下列说法中正确的是（）A.苹果和树叶做的都是自由落体运动B.苹果和树叶的运动都不能看成自由落体运动[来源:www.shulihua.net]C.苹果的运动可看成自由落体运动，树叶的运动不能看成自由落体运动D.假如地球上没有空气，则苹果和树叶会同时落地2.关于伽利略对自由落体运动的研究，下列说法中正确的是（）A.伽利略认为在同一地点，重的物体和轻的物体下落快慢不同B.伽利略猜想运动速度与下落时间成正比，并直接用实验进行了验证C.伽利略通过数学推演并用小球在斜面上运动验证了位移与时间的平方成正比D.伽利略用小球在斜面上运动验证了运动速度与位移成正比图2-6-13.在伽利略的时代，技术不发达，无法直接测量自由落体的瞬时速度，伽利略采用了一个巧妙的方法，用来“冲淡”重力。伽利略让铜球沿阻力很小的斜面滚下（如图2-6-1所示），得出结论：铜球在斜面上做运动，进一步科学推理得出结论：自由落体运动是一种运动，并且所有落体在自由下落时的加速度都（选填“相同”或“不同”）。
亚里士多德是古代伟大的思想家、哲学家，但他在物理学方面的结论：如物体的运动需要力来维持，重的物体比轻的物体落得快等，却是错误的。这是为什么呢？
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