伽利略通过科学推理,认为:如果一切接触面都是光滑的,一个钢珠从斜面的某一高度静止滚下,由于只受重力,没有阻力产生能量损耗,那么它必定到达另一斜面的同一高度,如果把斜面放平缓一些,也会出现同样的情况。如果斜面变成水平面,则钢珠找不到同样的高度而会一直保持一种运动状态,永远运动下去。
实验背景
16世纪以前,人们对“运动”的认识,亚里士多德的观念起着主导作用。之后,这一观念逐渐受到一些杰出科学家的尖锐批评。对这一理论的检验和批判,成为16、17世纪力学发展的重要起点。在纠正亚里士多德的错误观点与探索知识的新途径方面,作出突出贡献的当推伽利略,他是第一个成功地打破亚里士多德错误权威的人,作为古代自然哲学和近代科学之间的过渡人物。
伽利略斜面实验的提出,源于他对物体运动规律的研究。1564年,伽利略出生于文艺复兴的发源地意大利。当时正值思想大解放时期,哥白尼的日心说直接冲击着人们宗教观念的整个体系;文艺复兴时期,实验作为探索科学的道路,认识自然的手段,开始得到人们的重视。弗兰西斯,培根大力宣传实验的重要性,极力反对经院哲学,这些活动为伽利略的研究作了准备。
伽利略早期的运动学思想以及自然科学方面的众多建树是在古希腊、中世纪乃至文艺复兴等各个时期的哲学思想、著作、科学成果的肥沃土壤上培育出来的。
实验内容
在轨道的一边释放一颗钢珠,如果忽略摩擦力带来的影响,我们发现钢珠从左边滚下后,再从右边的斜面滚上,钢珠将上升到与左边释放高度相同的点;若将右边的倾斜角减小,钢珠还是上升到原来的高度,但通过的路程比原来更长;假设右边的轨道为水平,钢珠想要达到原来的高度,但是钢珠无法达到原来的高度,钢珠将永远运动下去。
注意事项
1、三次实验钢珠都要从斜面相同的高度滑下的目的是:保证钢珠到达水平面时获得相同的初速度。
2、实验得出得结论:在部分实验的基础上,以“理论推理”的方式作出“理想实验”,得到“物体的运动不需要力去维持”的结论
3、伽利略通过“理想斜面实验”和科学推理,得出的结论是: 力不是维持物体运动的原因。法国科学家笛卡尔补充和完善了伽利略的观点,他提出:如果运动中的物体没有受到除原来的力更多外力的作用,它将继续以同一速度沿同一直线运动,既不停下来也不偏离原来的方向.
对运动状态改变的理解
当出现下列情形之一时,就说物体的运动状态改变了。
1、物体的速度大小发生变化;
2、物体的速度方向发生变化;
3、物体的速度大小或方向发生变化
动画地址: 伽利略理想实验
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