科学技术史论文

伽利略发现自由落体定律和惯性定律的经

过，并评论其方法论特点及自身启示

班级：12电子商务本科2班 姓名：胡旭 学号：[1**********]0

【摘要】近代自然科学的发展，无疑不揭示了人类对规律的探索，对真理的追求，从哥白尼的日心说到文艺复兴工业革命，神学理念逐渐被打破，取而代之的是一代又一代伟大的自然科学家对自然界中的神秘规律和真理慢慢揭示出来。伽利略——一位在近代自然科学上起着承前启后的科学家，用观察与实验的方法科学地阐述自由落体定律与惯性定律，其科学研究方法对后人有着重大而深远的影响。

【关键词】伽利略；自由落体定律；惯性定律；方法论；影响

伽利略不仅在力学方面有伟大贡献，而且他的另一项发明自由落体和惯性定律也享有盛誉。他是通过斜面实验发现S=1/2gt*t的自由落体定律。这是由于斜面的坡度按比例延长了在重力作用下运动小球的路程和所需时间，因而便于观察和计数。在这一实验中，他设想，当小球从斜面上落下沿一个平面向前匀速滚动时，如果没有表面的摩擦力，小球将无限地运动下去。因而这里又有了新的发现：力是运动产生和改变的原因，在没有外力的作用下，物体将保持原来的静止或匀速运动状态。这实际上是对惯性定律的最初表述，并且涉及了牛顿第二定律——力是改变物体运动的原因，不过，伽利略知识正确的提出这个问题，最后完整表述这两个定律的是牛顿。在做斜面实验时，伽利略发现，忽略摩擦力，尽管采用不同的斜度，小球滚到斜面底部时的速度是都是相等的。另外，他也发现从同一高度不同弧线摆动的摆锤达到最低点时的速度同样相等。这些发现是动能定理的最初表述。

虽然在伽利略之前已有很多人不相信夜里士多德关于重物体比轻物体下落速度快的结论，像法国人N. 奥勒斯姆、葡萄牙人A. 托马斯、英国牛津大学的W. 海特斯伯格，他们都对落体运动有了正确的见解。更有是被伽利略称为老师的班纳蒂蒂在其《力学论》中已经提出：自由落体离开落点越远，下落速度越快。但是由于年轻的伽利略早负盛名，常常流传着一个说法是他在比萨大学教书时，在斜塔上做了落体实验。1590年，伽利略在比萨斜塔上做了“两个铁球同时落地”的实验，并测定下落时间有多少差别。结果发现，无论木质铁球或铁质球，如果同时从塔上开始下落，他们讲同时到达地面，也就是说，下落运动与物体的具体特征并无关系。并且用逻辑推理反驳了经常使用逻辑推理的亚里士多德：把轻重不同的两个物体捆在一起，他们将如何运动呢？显然，根据亚里士多德的结论，

那个较轻的物体将延缓较重的物体的运动，但同样根据亚里士多德的结论，这两个物体的重量比较重的一个更重了，那么他们又应该以更快的速度下落。这显然是自相矛盾的，于是他用斜面实验推翻了夜里士多德的权威意见。

伽利略曾说过：一切推理都必须从观察与实验中得来。从伽利略发现自由落体定律和惯性定律中可以看出其方法论的科学性，观察与实验才能得出结论，正如马克思所说，实践是检验真理正确性的唯一标准。没有实践就没有发言权，伽利略在做自由落体实验和证实惯性定律时通过小车实验并反复做，不断记录实验结果，比较数据，最后得出结论。

伽利略实验方法论的特点之一就是实验的方法。研究自由落体实验中，通过“斜面实验”来论证“冲淡引力”设想。在伽利略看来，自然科学的结论要从客观事实出发，就离不开实验和观察。伽利略把实验方法看成是他研究工作的最基本方法，认为基本原理必须来自经验与实验，他不仅是实验方法的实践者，同时他还从科学研究程序的高度上确立了实验方法地位。

伽利略设计的实验不仅构思巧妙，而且蕴含着及其丰富的实验思想，斜面实验中，他忽略空气阻力的影响，抓住问题的主要方面，撇开次要因素，这正是科学实验不同于一般观察之处，他还变更实验条件（改变实验倾角），由此获得变化的实验结果。这是科学实验不同于一般实验的一大特点。

伽利略实验方法论的特点之二就是数学方法。在实验的基础上重视把数学概念、理论、公式用于对物体运动的研究，把物理概念及其相互联系用简洁的数学形式表达出来，从而使物理概念量化，可形成物理量，并用数学形式揭示出自然界的物理本质，把观察与实验的结果上升为理论的高度。这种方法的特点是：从量的方面研究物体运动，使实验与逻辑推理相互验证、互相补充。他的这种研究方法，成为近代科学研究中的一般程序和经典模式，并对自然科学的研究产生了深刻影响。

伽利略实验方法论的特点不仅影响后人对实验的研究，更对我们每个人都有着深远而重大的启示。首先，作为一名大学生要以实践为基础，在确立对事物正确认识的基础上才能得出自己的结论，不能夸大其词，为证实自己的猜想而特地编出“实验”。其次，在科学的研究问题上不容有半点马虎，要以认真、严谨的科学态度对待事情本身。就像伽利略做斜面实验的认真、科学态度。其三，要站

在变化的角度思考问题，如果想研究某个因素是否导致结果变化与否，可以使其他因素不变，某种因素的变化看看是否导致结果变化。其四，扎实、牢靠的数学基础是其他学科的理论支持，要想研究出一项成果，必须具备深厚的数学根基，众观物理学家们，凡是在物理方面有很高成就的人，大多具备深厚的数学知识，所以，我们要学好数学。

最后，我想到老师曾告诉我们不要轻易否定别人研究的理论成果，虽然我们可能对他的研究持怀疑态度。如果否定他，不是嘴上说否定就可以，而是要找出证据证明你的猜想，如果赞成它，也是要找出证据证明它，现代社会不同于以前奴隶、封建国家，现代社会是更文明、更理性的社会，我们不愿意看到优秀科学家的理论成果不被世人认同而遗憾终生，我们更不愿看到为了找出真理的科学家们，如伽利略、哥白尼们与恶势力做斗争而惨受迫害，所以，我们要对新出现的理论在达到充分理由之后才能赞成货否定它。

参考文献：

[1]王鸿生. 世界科学技术史(第三版)[M].北京:中国人民大学出版社,2008:1-379.

[2]九味书屋. 伽利略科学方法论研究[J].豆丁网,2010,1-47.