史上最美的物理實(shí)驗(yàn)——伽利略的斜面實(shí)驗(yàn)

宋凈霖

(南京師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇南京210023)

伽利略·伽利萊(Galileo Galilei，1564～1642)意大利物理學(xué)家、數(shù)學(xué)家、天文學(xué)家及哲學(xué)家。

伽利略通過觀察和推理，批駁了亞里士多德的物體下落速度與重量成正比的說法，提出猜想：落體運(yùn)動(dòng)是勻加速直線運(yùn)動(dòng)，物體的下落速度與時(shí)間成正比。在當(dāng)時(shí)的實(shí)驗(yàn)條件下，速度難以直接測(cè)量，他通過推導(dǎo)，得到了距離與時(shí)間的平方成正比的結(jié)論。

為了“沖淡重力”，減緩下落運(yùn)動(dòng)，伽利略進(jìn)行了著名的斜面實(shí)驗(yàn)。他在一塊木板上刻出一條直槽，并墊上光滑的羊皮紙，讓一個(gè)光滑的銅球沿傾斜的直槽下落，用水鐘測(cè)定下落時(shí)間。伽利略在斜面成不同的傾斜角和銅球滾動(dòng)不同距離的情況下作了數(shù)百次實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)：“一個(gè)從靜止開始下落的物體在相等的時(shí)間間隔經(jīng)過的各段距離之比，等于從1開始的一系列奇數(shù)之比。”并通過推理說明：落體“所經(jīng)過的各種距離總是同所用時(shí)間的平方成比例”。

伽利略的成功之處，不僅在于找到了正確的落體運(yùn)動(dòng)規(guī)律，更重要的在于創(chuàng)立了把受控實(shí)驗(yàn)與數(shù)學(xué)、思維結(jié)合起來的科學(xué)研究方法，愛因斯坦對(duì)此進(jìn)行了高度的評(píng)價(jià)：“伽利略的發(fā)現(xiàn)以及他所應(yīng)用的科學(xué)的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)的真正開端?！?/p>

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