​亚里士多德VS伽利略

亚里士多德VS伽利略

作者：徐恒晔

摘要：针对物体从空中自由落体这种情况，物理学家有不同的看法。在公元前4世纪，古希腊哲学家亚里士多德提出物体越重下落越快的观点，并在很长时间内广受人们所信任。但在16世纪末，物理学家伽利略对亚里士多德的观点提出了质疑。

关键词：自由落体 亚里士多德 伽利略 不同观点

引言：

生活中，经常会看到物体从高处下落。物体只在重力的作用下从静止开始下落的运动就叫做自由落体运动。针对自由落体运动，物理学家提出了各自的观点。亚里士多德认为物体越重下落越快。但伽利略通过是实验证明了亚里士多德的观点是错误的，并验证了运动距离与时间的平方成正比的关系，间接证明了落体速度与时间成正比的假说。

1、 亚里士多德方：

依据：熟透的果实从树上坠落，树叶或纸片飘然落下，石块比羽毛下落的快……种种自然现象。

结论：越重的物体下落的越快。

图1

2、 伽利略方：

① 、证明对方的结论错误

实验：将重量不同的两个物体连在一起让它们下落，与单独一个物体下落比较，是快了还是慢了。

伽利略认为，如果亚里士多德的观点是正确的，由于两个物体原来各自下落速度不同而互相牵制，那么它们只能以某个中间大小的速度下落；但两个物体又连在一起，当然要比原来较重的物体更重一些，下落的速度就应当比较重的物体更大。显然，两个推论是互相矛盾的，由此说明亚里士多德的观点是错误的。

图2

② 、证明己方观点

伽利略让一个黄铜小球从阻力很小的斜槽上滚下，并用水钟测定时间。经过数百次实验，他发现“一个从静止开始滚下的物体在连续相等时间间隔内通过的各段距离之比，等于从1开始的一系列奇数之比”，即1:3：5:7……由此可知，由静止开始到每一个相等的时间间隔末物体运动的距离之比为1:4:9:16……这也完全证明了运动距离与时间的平方成正比的关系，同时也就间接证明了他所提出的落体速度与时间成正比的假说。

图3

结论：亚里士多德VS伽利略，伽利略胜。

1、 合理外推

在斜面实验的基础上，伽利略设想，将斜面的倾角逐渐加大，知道90°，小球的运动应当仍满足距离与时间的平方成正比的关系。经过多方论证，说明这个假设是对的。

图4

其假设可用公式表达为V=kt，即k=V/t

由于自由落体初速度V0为0，由加速度的定义式可知，初速度为0时，a=Vt-V0/t=Vt/t，由此k即为自由落体的加速度。物理学中用g表示，成为自由落体加速度后重力加速度。

由此可得：Vt=gt

2、 反思总结

① 探究方法：发现问题——对现象的观察——提出假设——运用数学和逻辑手段得出推论——实验论证——合理外推——得出结论

② 亚里士多德的结论为何错误？

他没有考虑到空气中的摩擦力，且只根据现象进行判断，并没有自己动手实验，所以得出来了错误的结论。

参考文献：

【1】《普通高中课程标准实验教科书 物理 必修1》P27-30

【2】图片来源于网络

https://c.quk.cc/2/c7/hcx1kjsqfkt （图1）

https://c.quk.cc/2/c7/xpcibfibbva （图4）