伽 利 略 對 自 由 落 體 運(yùn) 動 的 研 究 物理學(xué)的開山鼻祖 伽利略 （ 1564 1642 ） 近代物理學(xué)之父 亞里士多德 （前 384前 322） “最美麗”的十大物理實(shí)驗(yàn) 前 3 世紀(jì)：埃拉托色尼測量地球圓周 . （排名第七） 16世紀(jì)末：伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn) . （排名第二） 16世紀(jì)末：伽利略的加速度實(shí)驗(yàn) . （排名第八） 17世紀(jì)中：牛頓的棱鏡分解太陽光 . （排名第四） 18世紀(jì)末：卡文迪許的扭矩實(shí)驗(yàn) . （排名第六） 1 8 3 0年：托馬斯 楊的光干涉實(shí)驗(yàn) . （排名第五） 1 8 5 1年：讓 傅科的鐘擺實(shí)驗(yàn) . （排名第十） 1 9 0 9年：羅伯特 密立根的油滴實(shí)驗(yàn) . （排名第三） 1 9 1 1年：盧瑟福發(fā)現(xiàn)核子 . （排名第九） 1 9 6 1年：克勞斯 約恩松的電子干涉實(shí)驗(yàn)（排名第一） 美國 Physic World 2002年 9月刊 “最美麗”的十大物理實(shí)驗(yàn) 前 3 世紀(jì)：埃拉托色尼測量地球圓周 . （排名第七） 16世紀(jì)末：伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn) . （排名第二） 16世紀(jì)末：伽利略的加速度實(shí)驗(yàn) . （排名第八） 伽利略在總結(jié)自己的科學(xué)研究方法時說 過 ， “ 這是第一次為新的方法打開了大門 , 這種 將帶來大量奇妙成果 的新方法 ， 在未來 的 年代里，會博得許多人的重視 .” 伽利略不僅糾正了統(tǒng)治歐洲近兩千年的 亞里士多德的錯誤 觀點(diǎn) ， 更在對自由落體運(yùn) 動的研究過程中 ， 逐漸創(chuàng)立了一套研 究自然科學(xué)的 新方法 。 伽利略 （ 1564 1642 ） 愛因斯坦 （ 1879 1955） 愛因斯坦曾這樣評價： “ 伽利略的 發(fā)現(xiàn) ,以及他所用的科學(xué)推理方法 ， 是 人類思想史上 最偉大 的成就之一 ， 而且 標(biāo)志著物理學(xué)的 真正的開端 ！” 因此，伽利略當(dāng)之無愧地被人類歷 史學(xué)家尊為“ 近代物理學(xué)之父 ”、 乃 至“ 近代科學(xué)之父 ” 。 伽 利 略 對 自 由 落 體 運(yùn) 動 的 研 究 V1 V2 m2 m 1 亞里士多德 （前 384前 322） 物體從高空落下的快慢與 其重量成正比 ,重的快 ,輕的 慢 .比如：十磅重的物體落下 時要比一磅重的物體快十倍 。 相 互 拉 扯 V1 V V2 m1 m2 M V 1 V 2 V V 邏輯戰(zhàn)勝了常識 M 伽利略繼承和發(fā)展 了以阿基米得為代表的 方法論，十分重視 觀察 和實(shí)驗(yàn) 在科學(xué)研究中的 作用。他認(rèn)為研究物理 學(xué)的正確而基本的方法 是從 觀察 入手 提出假 設(shè) 運(yùn)用數(shù)學(xué)工具進(jìn)行 演繹推理 得出若干結(jié) 論 然后通過 實(shí)驗(yàn) 來驗(yàn) 證推理和假設(shè)。 1590年 1581年（ 17歲）就讀比薩大學(xué)醫(yī)學(xué)院，對數(shù)學(xué)和物理產(chǎn)生了濃厚興趣 1582年（ 18歲）發(fā)現(xiàn)擺的等時性定律，第一次質(zhì)疑亞里士多德的觀點(diǎn) 1585年（ 21歲）輟學(xué)回家 1589年（ 25歲）出任比薩大學(xué)數(shù)學(xué)教授 1590年（ 26歲）著名的比薩斜塔實(shí)驗(yàn)，推翻了亞里士多德的權(quán)威結(jié)論 1591年（ 27歲）離開比薩大學(xué) 1592年伽利略來到了威尼斯公國的帕多瓦大學(xué) 。 當(dāng)時 的威尼斯公國 ， 遠(yuǎn)離羅馬 ， 不受教廷的直接控制 ， 學(xué)術(shù)思 想比較自由 ， 伽利略在這里渡過了他學(xué)術(shù)生涯的黃金時期 . 沒有學(xué)術(shù)的民主和思想的自由，科學(xué)就不能繁榮。 伽利略對運(yùn)動的基本概念，包 括速度、加速度等，都作了詳盡的 研究，并給出了 嚴(yán)格的數(shù)學(xué)表達(dá)式 . 伽利略對自由落體運(yùn)動的定量研究 1、理論研究：將數(shù)學(xué)“引入”自 然 伽利略是第一個 用數(shù)學(xué)關(guān)系 串接理論與實(shí)驗(yàn) ， 奠定三者之間 適當(dāng)關(guān)系的人；現(xiàn)代科學(xué)先建立 概念 ， 再以可供量化的方法進(jìn)行 實(shí)驗(yàn) ， 為之佐證的發(fā)展模式 ， 是 他留給后人 最偉大的思想遺產(chǎn) 。 在此基礎(chǔ)上，伽利略通過數(shù)學(xué) 分析，又得到了各種運(yùn)動的“位移 -時間”關(guān)系，為定量研究自由落 體 , 找到了理論上的根據(jù)。 1）突破自由落體難觀測的困難 近 6 0 米 約 3.4 秒 2、實(shí)驗(yàn)研究 2）合理外推（理想實(shí)驗(yàn)） 邏輯力量的再一次展示 實(shí)驗(yàn)結(jié)論： 勻加速運(yùn)動； 運(yùn)動的快慢與質(zhì)量無關(guān)。 伽利略對自由落體運(yùn)動的定量研究 伽利略在總結(jié)自己的科學(xué)研究方法時說 過 ， “ 這是第一次為新的方法打開了大門 , 這種 將帶來大量奇妙成果 的新方法 ， 在未來 的 年代里，會博得許多人的重視 .” 伽利略不僅糾正了統(tǒng)治歐洲近兩千年的 亞里士多德的錯誤 觀點(diǎn) ， 更在對自由落體運(yùn) 動的研究過程中 ， 逐漸創(chuàng)立了一套研 究自然科學(xué)的 新方法 。 伽利略 （ 1564 1642 ） “最美麗”的十大物理實(shí)驗(yàn) 前 3 世紀(jì)：埃拉托色尼測量地球圓周 . （排名第七） 16世紀(jì)末：伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn) . （排名第二） 16世紀(jì)末：伽利略的加速度實(shí)驗(yàn) . （排名第八） 惠更斯 （ 1629-1695） 強(qiáng)調(diào)實(shí)驗(yàn)、運(yùn)用數(shù)學(xué)、提倡邏輯 惠更斯 繼續(xù)了伽利略的研究工作 ， 他導(dǎo)出 了單擺周期公式和向心加速度的數(shù)學(xué)表達(dá)式 。 牛 頓 （ 1642 1727 ） 牛頓 在系統(tǒng)地總結(jié)了伽利略 、 惠更斯等人 的工作后 ,得到了萬有引力定律和牛頓三定律 . 隨著伽利略的科學(xué)研究方法的推廣和普及 , 在其后的 300多年間 ， 大師輩出 ， 經(jīng)典如云 ， 一項(xiàng)項(xiàng)重大的科技成果推動著人類的科學(xué)研究 飛速發(fā)展 ， 近代科學(xué)的大門從此打開 。 卡文迪許 （ 1731 1810） 托馬斯 楊 （ 1773 1829） 傅 科 （ 1819 1868） 密立根 （ 1868 1953） 盧瑟福 （ 1871 1937） 克勞斯 約恩松 17世紀(jì)中：牛頓的棱鏡分解太陽光 . （排名第四） 18世紀(jì)末：卡文迪許的扭矩實(shí)驗(yàn) . （排名第六） 1 8 3 0年：托馬斯 楊的光干涉實(shí)驗(yàn) . （排名第五） 1 8 5 1年：讓 傅科的鐘擺實(shí)驗(yàn) . （排名第十） 1 9 0 9年：羅伯特 密立根的油滴實(shí)驗(yàn) . （排名第三） 1 9 1 1年：盧瑟福發(fā)現(xiàn)核子 . （排名第九） 1 9 6 1年：克勞斯 約恩松的電子干涉實(shí)驗(yàn)（排名第一） 美國 Physic World 2002年 9月刊 知識重要 ， 方法更重要 。 物理學(xué)中所涉及的科學(xué)研究 方法 ， 是所有自然科學(xué)當(dāng)中 最為全面 、 最為系統(tǒng)的 。 學(xué)好物理 ， 受益終生 。 結(jié) 束 語 再 見