加深对伽利略理想实验的认识

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  伽利略的研究方法是以可靠的事实为依据,抓住主要因素,忽略次要因素,更深刻地揭示自然规律.
  一、实验过程
  把滑块放在一个水平导轨上,并设法使物体和导轨之间形成气层,物体沿这种气垫导轨运动时受到的阻力很小,推动一下物体,可以看到物体沿气垫导轨的运动很接近匀速直线运动,从而推断出当物体不受外力时,或所受合外力为零时,物体将保持静止或匀速直线运动状态.
  二、历史回顾
  1.亚里士多德——古希腊哲学家(约前384年-前322年),他根据人们平时的经验,如用力推车,车子才前进,停止用力,车子就停下等得出结论:必须有力作用在物体上,物体才能运动,没有力的作用,物体就要停下来,即:力是维持物体运动的原因,他的观点与实验事实不符.
  2.伽利略——意大利物理学家,他根据实验揭示了现象的本质,指出了亚里士多德观点的错误,他发现物体之所以会停下来,是因为受到摩擦阻力的缘故.他认为,力不是维持物体运动的原因,而是改变物体运动的原因,这个实验就是著名的伽利略理想斜面实验.实验事实:小球从一个斜面的高处滚下,会滚上另一个对接的斜面,摩擦力很小时,小球可能达到接近滚下前的高度.
  假想:如果设想没有摩擦,让小球从斜面滚下,观察它在对接斜面上的运动情况.
  推理:a.小球将会达到滚下前的高度.b.如果对接斜面倾角越小,小球在斜面上保持运动的距离越远.c.如果对接斜面倾角为零,成为水平面,小球将以恒定的速度永远运动下去,如图1.
  3.牛顿——英国科学家,他在伽利略等人的研究基础上,结合自己的研究,系统地总结力学知识,提出三条运动定律,其中牛顿第一运动定律,又称惯性定律,它科学地阐明了力和惯性这两个物理概念,正确地解释了力和运动状态的关系,并提出了一切物体都具有保持其运动状态不变的属性——惯性,它是物理学中的一条基本定律.
  三、加深理解
  1.惯性既不是力,也不是能量,而是物体固有的一种性质,这和物体的运动状态无关.
  2.不要认为伽利略用实验否定了亚里士多德的观点,他就一无是处了.实际上,在我们的学习过程中,应该注意每位科学家的优点.如亚里士多德善于观察和思考,而伽利略善于用科学的方法推理,善于想象而毁灭直觉的观点,用新的观点来代替它,尤其是善于通过动手做实验来验证自己的结论,牛顿的优点在于他不仅致力于自己的研究,而且善于总结.
  四、巩固提高
  科学思维和科学方法是我们认识世界的基本手段.在研究和解决问题的过程中,不仅需要相应的知识,还要注意运用科学方法.理想实验有时更能深刻地反映自然规律.伽利略设想了一个理想实验,其中有一个是经验事实,其余是推论.
  ①减小第二个斜面的倾角,小球在这斜面上仍然能达到原来的高度.
  ②两个对接的斜面,让静止的小球沿一个斜面滚下,小球将滚上另一个斜面.
  ③如果没有摩擦,小球将上升到原来释放的高度.
  ④继续减小第二个斜面的倾角,最后使它成水平面,小球要沿水平面做持续的匀速运动,如图2.请将上述理想实验的设想步骤按照正确的顺序排列 .
  在上述的设想步骤中,有的属于可靠的事实,有的则是理想化的推论.
  练习:下列关于事实和推论的分类,正确的是().
  A.①是事实,②③④是推论
  B.②是事实,①③④是推论
  C.③是事实,①②④是推论
  D.④是事实,①②③是推论
  答案:B
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