26伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究教案人教版必修一(更新版)
【正文】 ，伽利略制造出自己的第一臺(tái)望遠(yuǎn)鏡，可以說這是望遠(yuǎn)鏡的第二次誕生．伽利略還發(fā)明了測溫器（最早的溫度計(jì)），研制出比重計(jì)． 在直線運(yùn)動(dòng)中，伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)有獨(dú)到的研究，生活在公元前 4世紀(jì)的希臘哲學(xué)家亞里士多德最早闡述了物體下落的快慢由它們的重力大小決定的理論，物體越重，下落得越快．這種看法在其后兩千多年的時(shí)間里一直占統(tǒng)治地位．但是這種從表面上的觀察得出的結(jié)論實(shí)際上是錯(cuò)誤的．偉大的物理學(xué)家伽利略用簡單明了的科學(xué)推理，巧妙地提示了亞里士多德的理論內(nèi)部包含的矛盾．他在 1638 年寫的《兩種新科學(xué)的對(duì)話》一書中 指出：根據(jù)亞里士多德的論斷，一塊大石頭的下落速度要比一塊小石頭的下落速度大．假定大石頭的下落速度為 8，小石頭的下落速度為 4，當(dāng)我們把兩塊石頭拴在一起時(shí)，下落快的會(huì)被下落慢的拖著而減慢，下落慢的會(huì)被下落快的拖著而加快，結(jié)果整個(gè)系統(tǒng)的下落速度應(yīng)該小于 8．但是兩塊石頭拴在一起，加起來比大石頭還要重，因此重物體比輕物體的下落速度要?。@樣，就從重物體比輕物體下落得快的假設(shè)，推出了重物體比輕物體下落得慢的結(jié)論．亞里士多德的理論陷入了自相矛盾的境地． 為了證實(shí)和傳播哥白尼的日心說，伽利略獻(xiàn)出了畢生精力．由此，他晚年受到 教會(huì)迫害，并被終身監(jiān)禁． 1979 年，梵蒂岡教皇保羅二世代表羅馬教廷為伽利略公開平反昭雪，認(rèn)為教廷在 300多年前迫害他是嚴(yán)重的錯(cuò)誤．這表明教廷最終承認(rèn)了伽利略的主張 —— 宗教不應(yīng)該干預(yù)科學(xué)． 2．亞里士多德與伽利略給我們的啟示 物理教科書上，亞里士多德給同學(xué)們的印象不佳，他老是出錯(cuò)，老是作出一些輕率的結(jié)論．同學(xué)們覺得亞氏實(shí)在太不高明而伽利略則比他偉大百倍．事實(shí)上，亞里士多德是古代一位偉大的學(xué)者，一位百科全書式的大學(xué)問家，他有著成就事業(yè)的理性方法，又有幾乎無所不及的理想成果，他在哲學(xué)、邏輯學(xué)方面的成就至今還被應(yīng)用 著，不過他在物理學(xué)中卻的確是錯(cuò)誤百出并且謬種流傳，整整貽誤物理學(xué)二十個(gè)世紀(jì)．亞里士多德的悲哀不在于頭腦也不全在于時(shí)代，而在于研究方法不當(dāng)．亞里士多德的物理研究方法有什么特點(diǎn)呢？或許可以用“觀察加直覺”來概括，亞里士多德觀察了眾多的自然現(xiàn)象：火焰向上竄，石頭往下落、馬車要馬拉著跑、尖厲的聲音傳得遠(yuǎn)??于是便依賴于直覺推理得出一系列直覺結(jié)論．固然，觀察與直覺對(duì)物理研究是至關(guān)重要的，詳實(shí)的觀察與良好的直覺往往導(dǎo)致偉大的發(fā)現(xiàn)，觀察使人腦累積事物的形象，形成一種潛知，直覺的想象、鑒別與啟發(fā)便是這種潛知的信息外傳．阿基 米德巧解王冠之謎發(fā)現(xiàn)浮力規(guī)律、牛頓由落地蘋果而及月亮乃至天地萬物間的引力，就是亞里士多德本人也曾從觀察月食現(xiàn)象而正確判斷地球是圓球形的．然而，物理學(xué)更是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的科學(xué)，所以根據(jù)直接觀察所得出的直覺的結(jié)論不是常?？煽康模麄冇袝r(shí)會(huì)將人們引入歧途，將“觀察加直覺”作為物理研究的基本方法，正是亞里士多德物理學(xué)的失敗 之所在． 伽利略是第一位創(chuàng)造通過實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)理論推導(dǎo)的科學(xué)研究方法的科學(xué)家．他崇尚“實(shí)驗(yàn)加推理”，他拒絕聽信任何未經(jīng)實(shí)驗(yàn)的科學(xué)思想，哪怕那是來自于教堂或權(quán)威．伽利略用盡畢生的精力探索落體運(yùn)動(dòng)的規(guī)律， 他首先通過落體佯謬的思想實(shí)驗(yàn)，否定亞里士多德的重物下落快的結(jié)論．通過觀察棉花、羽毛等在空氣中落下，伽利略曾經(jīng)提出過落體速度與密度成正比的法則．然而通過科學(xué)的推理，使伽利略認(rèn)識(shí)了不易察覺的空氣阻力，從而發(fā)現(xiàn)了自己最初的法則的錯(cuò)誤，并猜想到在沒有空氣阻力的情況下，一切物體都在同樣地增加著速度．為了建立真正的落體法則，伽利略仔細(xì)地實(shí)驗(yàn)研究了擺的運(yùn)動(dòng)和小球在斜面上的運(yùn)動(dòng)，嚴(yán)格地定義了勻變速運(yùn)動(dòng)，設(shè)計(jì)出精密的時(shí)間測量方法，盡量地消除各種阻力的影響．運(yùn)用數(shù)學(xué)工具??最終找到了物體下落速度與下落時(shí)間成正比的正確法則．伽利 略的貢獻(xiàn)不只是建立了一個(gè)新法則，而且將物理學(xué)研究推向正確的軌道．從此開始了物理學(xué)的突飛猛進(jìn)． 亞里士多德與伽利略的故事告訴我們，知識(shí)就是力量，而能力與方法比知識(shí)更有力量．我們每個(gè)人都同樣地?fù)碛幸粋€(gè)健全的大腦，我們每個(gè)人都應(yīng)該可以像伽利略那樣去思索．重要的是學(xué)會(huì)認(rèn)識(shí)世界的方法和具備進(jìn)行科學(xué)研究的能力．如若我們能從亞里士多德和伽利略以及其他各位偉大學(xué)者的失敗與成功中尋求啟發(fā)和借鑒，我們也將會(huì)擁有一個(gè)杰出的閃爍出智慧之光的大腦，去容納經(jīng)典的與現(xiàn)代的物理知識(shí)，去面對(duì)已知的與未知的物理世界．
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