大一新生所認識的伽利略 在開學第一天上課,請學生寫下他們所知道的伽利略,在下一次上課時,將他們的迷思概念作整理,藉此介紹一些『正確』的概念。 Galileo Galilei,1564~1642 他丟的是什麼東西啊?
等重的鐵球和棉絮(羽毛)會同時到達地面嗎? 自由落體實驗(學生的迷思概念) 在塔上丟鐵球和羽毛(x) 將羽毛和鐵塊從塔上一起往下丟,證明他的理論(x) 在頂樓往下丟球、棉花等(x) 從比薩斜塔丟下羽毛和鐵球(x) 在斜塔上扔羽毛和鉛(x) 將羽毛與鐵礦往下丟(x) 從高塔丟東西不管是鐵或棉絮,只要一樣重,落地time一樣(x) 從真空情況發現羽毛與球落下等速(x) 在斜塔上丟錢幣和羽毛發現同時落地(x) 站在頂樓丟球或棉絮,下降時間相同(x) 在斜塔丟出等質量的羽毛和石頭來向世人證明會同時落地(x) 從比薩斜塔上丟下鐵球和羽毛,同時落地(x) 在東京斜塔丟2樣東西下來(x) 證明地心引力乃真正影響物體之下墜狀況(x) 他推翻了從前羅馬的學家,物體越重下落時間越短(x) 亞里斯多德 Aristotle B.C.384~322 希臘哲學家 等重的鐵球和棉絮(羽毛)會同時到達地面嗎? 為什麼學生會有這樣的想法? Galileo Galilei,1564~1642
做這個實驗的是誰? 這個實驗想要證明什麼? 這個實驗是誰先想到要這麼做的? (全班大猜謎,猜了一陣子之後才給提示) 提示1:他的研究和氣體、空氣有關 提示2:名字(翻成中文後)有3個字 提示3:英文名字(姓)是B開頭的 (Robort Boyle,1635~1703) Galileo Galilei,1564~1642
測皇冠的是誰? 幫國王測王冠是否純金,用密度法測出(用相同質量的黃金和王冠一起放入水中) 他在洗澡的時候,跳進浴缸裡,發現水滿出來,此時跟國王說他可以量出皇冠的體積。 (Archimedes, 約公元前287 - 公元前212) Galileo Galilei,1564~1642
這是伽利略的貢獻嗎? 有人體研究和解剖學(發現人體的黃金比例)(x) 嘗試作滑翔翼但後來失敗(x) 達文西(Leonardo da Vinci)(1452 ~ 1519)義大利文藝復興三大藝術巨匠之一,不僅對繪畫﹑雕刻﹑建築,甚至對機械﹑天文﹑解剖等自然科學都表現不凡的天才。 Galileo Galilei,1564~1642
誰的肩膀?(學生的迷思概念) 愛因斯坦說,他的成就是因為站在牛頓和伽利略兩大巨人的肩膀上。 (x) 伽利略的肩膀可以被愛因斯坦站(x) (Einstein,1879~1955) 「如果我比笛卡兒等人看得遠些,那是因為我站在巨人的肩上而已。」 If I have seen father than Descartes, it is because I have stood on the shoulders of giants. Isaac Newton ,1642~1727 笛卡兒 Descartes 1596~1650 Galileo Galilei,1564~1642
地心說、日心說 波蘭人哥白尼與其有師生關係,曾在羅馬大學任教(x) 他是法國人(x) 他提日心說被抓去處刑(x) 發表太陽中心論(x) 伽利略出生時,首倡「日心體系」的哥白尼已死去 21年。 Nicolaus Copernicus 1473~1543,波蘭人 《天體運行論》 Galileo Galilei,1564~1642
觀察天體 他證明地球是圓的(x) 因為地球是圓的被殺(x) 他發明望遠鏡(x) 用望遠鏡看到火星(x) 九大行星運動方式(x) 刻卜勒(Johannes Kepler,1571-1630) 第谷(Tycho,1546-1601) 第谷支持托勒密,長達20年的觀測,共觀測750顆星。 刻卜勒眼睛不好,與第谷合作1年。 從火星的數據提出橢圓軌道。 西元前3世紀時,希臘天文學家厄拉多塞內斯首次測出了地球的半徑,他按照簡單的幾何學原理,算出地球的半徑約為6340千米。 Galileo Galilei,1564~1642
伽利略透過望遠鏡看到什麼? 他透過望遠鏡發現: 尤其是最後一項發現,可以間接證明哥白尼主張的地動說; 1.月球表面像地球一樣有山有谷。 2.金星像月亮一般,有盈虧的現象。 3.太陽有黑子在其表面移動。 4.銀河其實是由許多分開的星星所組成的。 5.土星長了兩個耳朵,幾年後卻消失了(每14.5年會消失一次)。 6.木星有4顆衛星,就像一個小型的太陽系。 伽利略望遠鏡:伽利略的第一架透鏡式望遠鏡和他的部分手稿(現收藏於佛羅倫斯科學史博物館)。 尤其是最後一項發現,可以間接證明哥白尼主張的地動說; 因為這些小衛星不繞著地球轉,地球也就不是宇宙的中心了。
測光速實驗 簡易的光速實驗(利用鏡子在山頂上) (x) 試圖用兩面鏡子在2座山頭測出光速(x) 光學成就(x) 測音速(x) 1849年,菲佐(Fizeau)設計了一個巧妙的實驗,在利用一個720齒的齒輪和反射鏡,量出光速為3.18×108 m/s,齒輪和鏡子相距8.633 公里。 1920年,美國的邁克森(Michelson,1852~1931)用旋轉的八面鏡取代齒輪,來測光速,八面鏡和光源是分別放在二個山頭(和伽利略的實驗很像),相距 35 公里。 Galileo Galilei,1564~1642
小結 (大一新生所認識的伽利略) 學生對科學史的知識非常缺乏。(課外書也讀得太少了) 我的教學方法 請學生寫下他們所知道的伽利略。 整理他們的迷思概念,引出問題,藉此介紹一些科學史的概念。 伽利略書展 伽利略影展(伽利略對話錄;比薩斜塔) 單擺實驗(兩週) Galileo Galilei,1564~1642
伽利略書展 《達文西密碼》的作者丹布朗所著 內容和物理(伽利略、反物質、加速器、大霹靂、CERN….)有關