伽利略的理想斜面原理
牛顿第一、三定律
第九讲牛顿三大定律一、两种观点①亚里士多德：力是维持物体运动的原因。
（错误）②伽利略：物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因。
（正确）二、伽利略理想斜面实验每次从斜面1静止释放小球，小球都会在斜面2上上升到同样的高度，即使降低斜面2的倾角，小球总是能够上升到同样的高度。
可以想象，当倾角为零时，小球再也达不到原来的高度，而沿水平导轨一直运动下去。
（该实验在现实中很难完成，因为不可避免的存在摩擦力）推论：一切运动着的物体在没有受到阻力作用的时候，它的速度保持不变，并且一直运动下去。
即物体的运动不需要力来维持。
三、牛顿第一定律1、内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。
2、意义：①揭示了物体不受力时的运动状态，即静止或匀速直线运动状态；②明确了力与运动的关系，即物体的运动不需要力来维持，力是改变物体运动状态的原因；③指出了物体具有保持原来运动状态的性质——惯性；④“不受力”与“所受合外力为零”是两种等效．．的状态，但又不能说完全一样。
四、惯性：物体都具有保持匀速直线运动状态或静止状态的性质。
注意：①一切物体都具有惯性．．．．．．．．．；（因为自然界并不存在没有质量的物体）②惯性是物体的固有属性．．．．．．．．．．，跟物体是否受力以及物体的运动状态无关；③质量是物体惯性大小的唯一量度．．．．．．．．．．．．．．：质量越大，惯性越大；④惯性不是力，不能说物体受到了惯性力的作用．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．；⑤惯性只有大小，没有方向，但惯性不是标量．．．．．．。
（惯性是一种性质，不是物理量）→→→三、牛顿第三定律1、内容：两个物体的之间的作用力和反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上。
2、相互作用力和平衡力的区别与联系：作用力与反作用力二力平衡相同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线（等大、反向、共线）不同点性质一定是同一性质的力可以不是同一性质的力对象两个物体（异物）一个物体（同物）叠加不可以叠加，不可以相互抵消可以叠加、可以相互抵消产生具有同时性不具有同时性作用力与反作用力平衡力∙NFG∙NFF∙∙。
伽利略理想斜面实验结论
伽利略理想斜面实验结论
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伽利略理想斜面实验：光的自由落体运动
伽利略理想斜面实验，这是著名物理学家伽利略在1632年完成的一项重要实验，他使用两根木棍和一根钢棍，在一段管道中设计一个斜坡，让它们共面朝向阳光，结果令人惊讶地发现：当木棍从两边同时倾斜时，钢棍会比木棍先走，这种先后关系即使是在不同深浅的坡度下也是相同的，这显然说明，钢棍除了受重力作用外，还受到了一种其他的力的作用，也就是光的力的作用，也即为了纪念这项重要的发现，他进一步用数据证明了光的自由落体运动，被誉为“光动力学”之父。
以前人们认为光只有普通的直线运动，而伽利略的实验完全颠覆了这一观念：
当光线在一个斜面上时，它就会以椭圆的路径向下坠落，这种现象在物理学上称为“光的自由落体运动”。
实验发现，光学会在坡度不同的斜面上移动，这表明光在斜面上能够形成一个空间曲率，这就给“质量的相对论”奠定了基础。
伽利略的发现改变了这对物理学的理解，也定义了20世纪物理学的发展方向，使得爱因斯坦的“相对论”在最终得到更加完整的验证，这也让伽利略的遗产得以流传至今，我们倍受振奋失尤，毕竟，这一发现改变了人们对物理现象的认识，使它们得到了一个更加完整的解释，正是这种解释促使爱因斯坦进一步深入地探索同时间空间及物质结构的关系，开拓出宇宙结构和物质结构演化历史的新路径。
伽利略的斜面实验
伽利略的斜面實驗
伽利略在《兩門新科學》第三天中描述他是怎麼做斜面實驗的：
取長約12脕尺(註)、寬約半脕尺、厚約三指的木板，在邊緣刻上一條一指多寬的槽，槽非常平直，經過打磨，在直槽上貼羊皮紙，盡可能使之平滑，然後讓一個非常圓的、硬的光滑黃銅球沿槽滾下，我們將木板的一頭抬高一、二脕尺，使之略成傾斜，在讓銅球滾下，用下述方法記錄銅球滾下時間。
我們不只一次重複這個實驗，使二次觀測的時間相差不超過脈搏的十分之一。
在完成這一步驟並確證其可靠性之後，就讓銅球滾下全程的1/4，並測出下降時間，我們發現它正好是滾下全程所需時間的一半。
接著我們對其他距離進行實驗，用滾下全程所需的時間和滾下一半距離、三分之二距離、四分之三距離或任何部分距離所用時間進行比較。
這樣的實驗重複了整整一百次，我們往往發現，經過的空間距離恆與所用時間的平方成正比例這對於各種斜度都成立。
為了測量時間，我們把一只盛水的大容器置於高處，在容器底部焊上一根口徑很細的管子，用小杯子收集每次球滾下來時由細管流出的水，不管是全程還是全程的一部份，都可以收集到。
然後用極精密的天平稱水的重量；這些水重之差和比值就給出時間之差和比值。
精密度如此之高，以致於重複許多遍，結果都沒有明顯的差別。
註：大塊文化出版的《關於兩門新科學的對話》譯者在p26的註釋中說：脕尺(cubit)，長度單位，約45~56cm 。
據此，伽利略實驗時的斜面有多長？斜角大約是多少度？。
物理学史上的著名“理想实验”
物理学史上的著名“理想实验”物理学史上的著名理想实验在物理学发展的历史中，理想实验以其独特方式在物理学发展的许多关键时刻发挥了重要作用，直接或间接地导致了许多物理规律的发现和物理理论的建立。
下面我们一起欣赏物理学史上的著名理想实验，感怀物理学家的睿智。
1伽利略的“理想斜面”实验力与物体的运动的关系是力学的一个最基本的问题。
亚里士多德认为：物体的运动是由于外力的作用，当外力的作用停止时，运动的物体就会静止，所以力是维持物体运动的原因。
亚里士多德这一观点与人们的一些生活经验相一致，正是由于这样的原因，亚里士多德的观点易于被人们接受，以至于长期以来被人们奉为真理。
彻底推翻亚里士多德错误观点的是伽利略。
伽利略凭借的有力武器不是数学推导，不是真实的实验，而是理想实验。
伽利略设想：如图1在A点悬一单摆，拉至AB时放开，在忽略空气阻力的情况下，摆球会沿着弧线升至对面的C 处。
如果在摆线经过的E或F处钉上小钉子，可以使摆球沿不同的弧线上升至同一水平高度G、H，由此得到单摆的等高性结论。
以单摆的等高性为基础，伽利略进一步设想，如图2中从A点释放一个光滑坚硬的小球，让它沿坚硬光滑的斜面AB下落。
到达B点后，小球将以获得的速度沿对面的BC、BD或BE中的某一斜面上升至通过A点的水平面，比较斜面BC、BD和BE，倾角越来越小，斜面越来越长，即小球在斜面上走过的距离越来越远，运动的时间越来越长。
当斜面的倾角为零而成为水平面BF时，物体由于不可能达到A点的高度而永远地运动下去。
至此，伽利略得出结论：“任何速度一旦施加给一个运动着的物体，只要除去加速或减速的外因，此速度就可以保持不变……”伽利略的结论从根本上否定了亚里士多德的“力是维持物体运动的原因”的错误论断，指出力与运动的正确关系是：力是改变物体运动状态的原因。
伽利略从单摆等高性的理想实验到理想斜面实验，忽略了空气阻力和摩擦力，而这些忽略在现实中都是无法真正实现的。
在真实的实验中，人们可以用各种方法减小空气阻力和摩擦力，但永远也无法彻底消除它们，因而人们无法用真实的实验去验证这些理想化的设想，但是，伽利略的理想实验，不仅让人们觉得合情合理，而且使人们透过了事物的表面现象，看到了事物的本质。
伽利略斜面实验用斜面的原因
伽利略斜面实验用斜面的原因
伽利略斜面实验是物理学中一个重要的实验，用于研究物体的运动和力学原理。
该实验使用斜面的原因有以下几点：
1. 减缓运动速度：斜面可以将物体的垂直下落运动转换为倾斜下滑运动，从而减缓物体的运动速度。
这样可以使实验更加安全，同时也便于观察和测量物体的运动情况。
2. 控制变量：通过使用斜面，可以控制物体运动的加速度。
在斜面上，物体的加速度与斜面的倾斜角度有关，可以通过调整斜面的角度来改变物体的加速度。
这样可以更方便地研究物体的运动规律。
3. 延长运动时间：斜面可以延长物体的运动时间。
在斜面上，物体的运动距离增加，从而使物体的运动时间延长。
这对于观察和测量物体的运动轨迹和时间非常有帮助。
4. 减小摩擦力：斜面可以减小物体运动时受到的摩擦力。
在斜面上，物体与斜面之间的接触面积减小，从而减小了摩擦力的影响。
这样可以更准确地研究物体的运动情况。
5. 可视化运动：斜面可以使物体的运动轨迹更加可视化。
通过观察物体在斜面上的运动轨迹，可以更直观地理解物体的运动规律和力学原理。
总之，使用斜面进行伽利略斜面实验的原因是为了控制物体的运动速度、加速度、运动时间，减小摩擦力的影响，以及更直观地观察和研究物体的运动情况。
这个实验对于理解物体的运动和力学原理具有重要意义。
伽利略斜面实验
伽利略对自由落体运动研究的斜面实验
1．实验原理
让小球从斜面较高的一端从静止滑下不同的距离，如全程、半程、三分之一全程等。
用量筒测量出每次小球运动过程输液器针头流出的水的体积。
由于水的体积V正比于运动时间t，如果小球下滑距离S与水的体积V的平方成正比，即间接证明了下滑距离S与运动时间t的平方成正比，即小球沿斜面做匀加速运动。
2．实验步骤
在水平桌面上安放好斜面轨道，用干布将表面擦拭干净，然后将轨道一端垫高约15cm。
一人将金属球放在斜轨顶端，紧贴小挡板，开始数“1”、“2”、“放”，同时释放小球。
当听到“放”时，另一人打开输液器止水夹，直至小球运动至斜面底端，与小挡板发生碰撞时，关闭止水夹。
由于一次下滑的时间较短，水的体积较小，较难准确测量。
这时，可以连续做5组，读出量筒中水的总体积。
将水的体积除以5，就可以较为精确的得到金属球在一次下滑过程中的水的流出量。
重复以上步骤3次，将处理后的数据记录在表格中。
按照前面的步骤，可以得到金属球在下滑四分之一斜面长度过程中水的流出量，将数据也记录在表格中。
由于相同时间内水的流出量可以认为近似相等，如果小球运动四分之一全程对应的水量是运动全程的水量的一半，即可粗略验证小球位移与时间的平方成正比，即小球沿斜面做匀加速直线运动。
上海高中物理会考复习——牛顿运动定律
答案:(1)2N，(2)2/23(3)2.3m
7、下列物理量的单位中， 制的基本单位； 位？
D、千克（kg）； G、摄氏度（℃）
BD 属于国际单位 丌属于国际单位制中的单
A、毫米（mm）； B、米（m）； C、克（g）； E、牛（N）； F、焦耳（J）；
四、单位制
1、单位制：由基本单位和导出单位共同组成单位制。
a
θ
m
4、如图所示，质量M=8kg小车车厢内挂着一个质量 m=4kg的光滑匀质球，平衡时悬线不竖直方向夹角 θ=37°，水平地面光滑。求 ⑴当小车在水平推力作用下以5m/s2的加速度水平向 右运动时，绳子对球的拉力和小球对车厢右壁的压 力。 ⑵要使球对车厢壁的压力为零，车的加速度至少为多 大 10 t/s
9、如图为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保 持v=4m/s的恒定速率运行，一质量为m=4kg的行李无初速地 放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速 直线运动，随后行李又以传送带的速度做匀速直线运动。设 行李不传送带间的滑动摩擦力为重力的0.1倍，AB间距离 l=12m，（g取10m/s2）。 （1）求行李做匀加速直线运动和匀速直线运动的时间； （2）如果提高传送带的运行速率，行李能较快地传送到B处， 求行李从A处传到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速 率。
基本单位：选定一些基本物理量的单位，利用物理的关系能推导出其他单位。 这些被选定的单位叫做基本单位。
2、七个基本单位（SI制）
米（m）、千克（kg）、秒（s）、安（A）、开 尔文（K）、摩尔（mol）、坎德拉（cd）。
力的单位：牛（N）是根据牛顿第二定律定义的。即： 使质量为1kg的物体，获得1m/s２加速度的力为1N。
伽利略理想实验
伽利略理想实验1.背景：亚里士多德提出力是维持物体运动状态的原因，这个结论维持了近两千年（这句话在现在看来是错误的）2.伽利略：理想实验推翻了亚里士多德，他认为将人们引入歧途的是摩擦力，做了以下实验来证明结论。
伽利略的斜面实验程序如下：（1）两个对接的斜面，在斜面上放毛巾，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一斜面，记下高度1h（2）仍是刚才的斜面，将毛巾取下，让静止的小球在相同高度滚下，小球将滚上另一斜面，记下高度2h（1）（2）现象：12h h ，多做几组实验可发现斜面摩擦力越小时，小球滚上另一斜面的高度越来越接近于小球刚下落的高度。
推论：当斜面没摩擦力时，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度。
（3）在（2）的基础上，减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到2h 。
（2）（3）结论：小球上升高度与斜面倾角无关。
推论：减小第二个斜面的倾角，小球在这斜面上仍然要达到原来的高度（注意：要达到原来一样的高度一定是无摩擦的，因此是推论出来的）（4）继续减小第二个斜面的倾角，最后使它成水平面。
推论：小球将沿水平面做持续匀速运动，也是无摩擦的情况下伽利略得出结论：如果物体受到的阻力为零，速度就不会减小，物体讲以恒定不变的速度永远运动下去。
伽利略理想实验题型①选择谁是实验现象，谁是实验推论一、就看这个是不是在有摩擦力的情况下能做到的，若做不到，则为推论。
二、叙述话语中有“如果”等字眼的，为推论。
应该是推论的：①如果对接斜面没有摩擦力，小球将达到跟原来同样的高度。
②减小对接斜面的倾斜度，小球仍达到同一高度③对接斜面的倾斜度越小，小球经过的路程越长④把对接斜面变成水平面，小球无法达到原来的高度，只能以原速度一 直运动下去②控制变量法的实验控制变量法精髓：只有一个变量，其余各量都相同，在这个变量下观察变化的实验现象， 来确定这个变量与实验现象有无关系牛顿总结了伽利略等人的研究成果，概括出一条重要的物理规律：一切物体在没有受到力的作用时，总保持静止状态或匀速直线运动状态。
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伽利略的理想斜面原理
伽利略的理想斜面原理是他提出的一种物理定律，用来描述平面上斜面上物体在重力的作用下运动的规律。
这一原理为后来力学的发展打下了重要基础，对于研究斜面上物体的运动和力的平衡具有重要意义。
伽利略的理想斜面原理可以简述为：当一个物体在斜面上滑动时，其运动在垂直于斜面方向和平行于斜面方向同时发生。
在斜面上，物体所受的重力分为平行于斜面的分力和垂直于斜面的分力，平行于斜面的分力将物体沿斜面方向推动，而垂直于斜面的分力则决定了物体是否沿斜面下滑。
伽利略的理想斜面原理可以通过实验来验证。
他在实验中使用了平滑的斜面，放置物体让其沿斜面滑动，并观察物体滑动的轨迹和速度变化。
通过实验得到的结果表明，物体在斜面上滑动的过程中，沿斜面方向的加速度是一定的，与物体的质量无关。
这一结论与之前的常规思维相悖，因为人们往往认为较重的物体受到的力更大，运动更快。
而伽利略的实验结果告诉我们，物体在斜面上滑动的过程中，与物体的质量无关，只与斜面的角度和摩擦力有关。
根据伽利略的理想斜面原理，我们可以计算出物体在斜面上的运动规律。
假设斜面与水平方向的夹角为θ，物体的质量为m，重力加速度为g，斜面上存在静摩擦力f。
根据平行和垂直于斜面的力的分解，我们可以得到物体在斜面上的受力情况。
平行于斜面方向的力可以分为重力分解为mg*sinθ以及静摩擦力f两部分，而垂直于斜面方向的力等于重力分解为mg*cosθ。
由此可以列出物体在斜面上的受力平衡方程：
mg*sinθ- f = ma斜
mg*cosθ= ma垂
其中，a斜和a垂分别是物体沿斜面和垂直于斜面方向的加速度。
根据这两个方程，我们可以解得物体在斜面上的加速度，并进一步得到物体在斜面上运动的规律。
根据伽利略的理想斜面原理，我们可以得到一些重要结论。
首先，从理论上来讲，当斜面的角度为0时，即为水平面，那么物体就不会滑动，因为重力与静摩擦力相等。
此时物体沿斜面方向没有加速度。
当斜面的角度增大时，物体就越容易下滑，滑动的加速度也增大。
当斜面的角度达到某一临界值时，物体就会自由下滑，这时斜面上的静摩擦力已经无法抵抗物体的下滑趋势。
伽利略的理想斜面原理不仅为物体在斜面上的运动提供了解释，也为力学的发展奠定了基础。
它帮助人们理解了物体受力平衡和加速度的关系，为后来牛顿的运动定律提供了重要启示。
此外，伽利略的理想斜面原理也为工程领域提供了重要指导，例如在斜面滑道、滑雪道等领域的设计中，可以根据斜面的角度和物体的重力来确定物体的滑动性能。
综上所述，伽利略的理想斜面原理是他在研究物体滑动运动中所得出的一条重要物理定律。
这一原理不仅为物体在斜面上的运动提供了解释，也为后来力学的发展奠定了基础。
通过实验和理论分析，我们可以计算出物体在斜面上的运动规律，并且可以得到一些重要结论。
这一原理在物理学和工程领域都有着重要应用，对于研究斜面上物体的运动和力的平衡具有重要意义。