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伽利略对自由落体运动的研究

历史的回想

亚里士多德通过对大量的物体自由下落的观察，直接得出结论：重的物体比轻的物体下落的快，即“重快轻慢”。由于他在学术界的崇高地位，且该结论符合生活经验，这种论断流传了近2000年。

逻辑的力量

16世纪，意大利的科学家伽利略用佯谬的办法巧妙地推翻了这种观点。

（并在比萨斜塔用实验证明了这种观点）

（问题）：

既然物体自由下落跟质量无关，那么它终究遵照什么样的规律呢？

伽利略用推论否认了亚里士多德的观点后，就开始研究落体运动的性质。

伽利略的探索之路

（知识=观察+实验+思考）

大胆的猜想：下落物体的速度是随时间均匀增加的，即

则：测瞬时速度V与时间t成正比

困难一瞬时速度无法精确测量

为理解决测量瞬时速度的困难，伽利略谋求间接验证的途径（思维的作用）

则：测下落的高度与时间t2成正比

冲淡重力

困难二物体下落很快，很难测定不同位移的时间

（思维）为了减缓物体下落速度，伽利略设计了出名的“冲淡重力”的斜面实验

实验验证：伽利略用铜球从斜槽的不同位置由静止下落，伽利略手稿中统计的一组实验数据

成果表达为：

伽利略发现，斜面的倾角不同，上述比例关系同样成立，只是这个常数的随着θ的增大而增大。

时间单位

1

2

3

4

5

6

7

8

距离单位

32

130

298

526

824

1192

1600

2104

合理外推

困难三伽利略用斜面实验验证了后，如何阐明落体运动也符合这个规律？

合理外推：随着的增大，的数值在增大。当θ=900时，即物体竖直下落时，这个关系也应当成立，这时的数值最大。

至此，他终于成功地验证了原先的猜想，不仅否认了亚里士多德的错误论断，并且得到了物体下落的规律。

分析：伽利略的成功，不仅在与找到了落体运动的规律，更重要的是开辟了一条研究物理学的研究之路。

现在我们已有足够的设备精确的验证落体运动规律